立體倉庫技術(shù)

　　  立體倉庫的出現(xiàn)與發(fā)展，是與工業(yè)、科技發(fā)展相適應(yīng)的�，F(xiàn)代化大生產(chǎn)，越來越促使工業(yè)生產(chǎn)社會化、專業(yè)化、集中化。生產(chǎn)的高度機械化,自動化必然要求物資的供應(yīng)分發(fā)及時、迅速、準(zhǔn)確。這就促使立體倉庫技術(shù)得到迅速的發(fā)展，并已成為工廠設(shè)計中高科技的一個象征。
　　立體倉庫的分類：
　　按高度劃分：低層（貨架高度5M以下）/中層（貨架高度5-12M）/高層（貨架高度12M以上）；
　　按規(guī)模劃分：小型（庫容量2000個托盤以下）/中型（庫容量2000-5000個托盤）/大型（庫容量5000個托盤以上）；
　　按形式劃分：自動化有軌倉庫/無軌倉庫（窄通道三向堆垛叉車）。
　　自動化有軌倉庫：
　　近幾年來，自動化搬運的概念已出現(xiàn)了很久，但自動化搬運實施的時間并不長。自動化搬運開始實施時主要用在紙箱的揀選上，目前自動化搬運已經(jīng)轉(zhuǎn)向高層倉庫自動化存取系統(tǒng)（ASRS）。自動化的優(yōu)勢在于：它將資金投資于自動化設(shè)備，而不是將資金用來作為機械化搬運系統(tǒng)的人工費用投資。除了減少直接的人員數(shù)量以外，自動化系統(tǒng)還提高了操作的速度和準(zhǔn)確性。自動化的缺點是：投資大，開發(fā)和應(yīng)用復(fù)雜。根據(jù)國際自動化倉庫會議（International Conference on Automatic Warehousing）的定義，所謂自動化倉庫就是采用高層貨架存放貨物，以巷道堆垛起重機為主、并結(jié)合入出庫周邊設(shè)備來進(jìn)行作業(yè)的一種倉庫。其基本系統(tǒng)有四個組成部分：儲存貨架、存取設(shè)備、輸入輸出設(shè)備、控制系統(tǒng)。自動化倉庫的形式有整體式倉庫（Building tyue:Building in rack supported）和分離式倉庫（Unit type:Building is freestanding front rack structure）兩個基本類型。自動化倉庫起始于12米以上的高層貨架倉庫，這種倉庫的貨架結(jié)構(gòu)不但用于存放貨物，同時又是倉庫基筑的柱子和倉庫側(cè)壁的支撐，即倉庫建筑與貨架結(jié)構(gòu)成為一個不可分開的整體，顧稱整體式倉庫。整體式倉庫具有技術(shù)水平高、投資大和建設(shè)周期長等問題，適用于大型企業(yè)和流通中心。相反，貨架結(jié)構(gòu)自成一個單元與建筑無關(guān)的倉庫，則稱分離式倉庫。分離式倉庫與整體式倉庫比較有下述優(yōu)點：
　�。�1） 因與建筑無關(guān)，所以利用車間內(nèi)部一隅就可建設(shè)與生產(chǎn)工藝密切連接的倉庫，也可把現(xiàn)有建筑改造成為倉庫；
　　（2） 當(dāng)現(xiàn)有建筑地面耐壓為3噸/平方米、不平度為30-50毫米時，地面無需處理即可建設(shè)分離式倉庫。而整體式倉庫地基和地面的處理較為　　　復(fù)雜，費用約占總費用的5-15%；
　�。�3） 建設(shè)周期短，整體式倉庫的建設(shè)周期一般需1.5-2年，但分離式倉庫的建設(shè)周期則較短；
　　（4） 分離式倉庫的貨架、巷道式堆垛起重機和自動化控制等機械設(shè)備易標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，可實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，達(dá)到價廉的效果。
　　由于上述原因，國外小型分離式倉庫的發(fā)展速度要比大型整體式倉庫更為迅速，約占總量的80%。而大型整體式倉庫隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展，倉庫技術(shù)有進(jìn)一步向系統(tǒng)化、自動化、無人化方向發(fā)展，倉庫管理向計算機化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢，不但追求倉庫的經(jīng)濟效益，而且希望為進(jìn)一步提高企業(yè)的綜合經(jīng)濟效益作出重要貢獻(xiàn)。例如：年銷售量大200萬臺、多種型號的豐田汽車公司為了在減少庫存、減少積壓資金的同時，及時向世界各用戶供應(yīng)配件以提高服務(wù)質(zhì)量。加強競爭建造了庫存容量是13570個貨位、庫存品種3000余種、倉庫高為22米的自動化倉庫。該倉庫采用FACOM270-30計算機進(jìn)行倉庫的在線控制和帳目管理，并通過通信網(wǎng)絡(luò)直接與總公司的IBM360-50大型計算機連接，因此它不但提高了倉庫的經(jīng)濟效益，而且由于總公司具備了正確掌握庫存量，及時地部署生產(chǎn)，正確、迅速地調(diào)整接受訂貨的交貨期，及時地對遲誤的交貨進(jìn)行督促；快速地向生產(chǎn)部門指出急需安排的產(chǎn)品等條件，從而使庫存、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等成為一個有機的整體，大大提高了企業(yè)的經(jīng)營效果和經(jīng)濟效益。高層倉庫的設(shè)施是鋼制的，可達(dá)40米高。典型的高層倉庫設(shè)施是由一排排儲存架組成，每排儲存架被30-200米的通道隔開，主要的存取作業(yè)都在這些通道里完成。存取機在通道里來回行走，把商品搬運到儲存架上或搬離儲存架。倉庫中有許多存取機可供使用。為了達(dá)到水平移動和垂直升降所需的一定的穩(wěn)定性，多數(shù)存取機自始至終都需要引導(dǎo)，存取機水平移動的速度可達(dá)90-120米/分，升降速度可達(dá)30米/分或更高。存取機的第一個作用是快速到達(dá)指定的儲存位置，第二個作用是存取商品。多數(shù)情況小，存取商品都是由穿梭運輸?shù)姆帕媳P（shuttle tables）完成的。當(dāng)前，大量的轉(zhuǎn)運規(guī)劃和布局安排已得到發(fā)展。轉(zhuǎn)運車有專用的和非專用的兩種：專用的轉(zhuǎn)運車總是配備在通道的一端；非專用的轉(zhuǎn)運車在幾個通道中作業(yè)，按計劃提取貨物，這種轉(zhuǎn)運車設(shè)備可達(dá)到最大利用率。關(guān)于是否要在高層倉庫系統(tǒng)的通道之間轉(zhuǎn)運，要視生產(chǎn)率和整個系統(tǒng)的通道數(shù)量而定。高層倉庫的輸入、輸出系統(tǒng)與將貨物移入移出貨架區(qū)有關(guān)。這里要涉及兩種移動：第一種是貨物從收貨區(qū)（或商品線）運到儲存區(qū)；第二種是在貨架最接近的外圍區(qū)域內(nèi)，貨物的進(jìn)出移動安置。這里最大的潛在的搬運問題出在外圍區(qū)。為了充分利用存取設(shè)備，一般要使分揀和卸貨站為每個通道提供足夠的貨物供應(yīng)。為了實現(xiàn)高績效的輸入、輸出工作，對于同一個通道要設(shè)置幾個不同的站點以完成貨物的輸入和輸出工作。分揀和卸貨站與搬運系統(tǒng)連接在一起，搬運系統(tǒng)可將商品轉(zhuǎn)運到儲存區(qū)或運出儲存區(qū)。高層倉庫的控制系統(tǒng)與自動化揀選系統(tǒng)是相似的。在高層倉庫系統(tǒng)中，為了充分利用設(shè)備以及達(dá)到快速系統(tǒng)循環(huán)的目的，編程要求和控制方法十分復(fù)雜。近期，由于微處理器的速度提高且成本下降，ASRS已經(jīng)大量使用計算機。高層倉庫系統(tǒng)如圖所示，該中心的大型ASRS包括一個高達(dá)30余米的倉庫。商品自動堆垛形成一個單位荷載，然后單位荷載由電力輸送機將其運送到相應(yīng)的分選站，最后由存取設(shè)備把貨物放置到計劃儲存位置上。除了對貨物到達(dá)和定位以外，控制系統(tǒng)還搬運用于盤存和周轉(zhuǎn)的存貨，命令控制系統(tǒng)可以指導(dǎo)貨物的提取。電力和重力輸送機將單位載荷從輸出站運送到相應(yīng)的出運區(qū)。在提取和輸出貨物工作正在所需的文件工作也正在完成。目前國內(nèi)的自動化立體倉庫主要應(yīng)用于煙草、汽車及機械行業(yè)。
　　無軌高架倉庫（窄通道三向堆垛叉車）
　　無軌高架立體倉庫在制藥、家電、機械/汽車零配件倉庫和超市配送中心的應(yīng)用最為廣泛，并具有以下優(yōu)點：
　　1）大幅度增加儲存密度，提高倉容利用率，以降低成本。立體高架庫與中低位存取模式相比，通過以下方法增加庫容：
　　a）采用高垛的方法，增加存儲的高度以海爾國際物流中心庫中采用的無軌三向堆垛叉車為例，其提升高度為12890mm，在單層貨架高度1400mm的情況下，貨架層數(shù)布置高達(dá)10層；若采用平衡重式叉車低位堆垛的傳統(tǒng)存儲模式，由于提升能力的限制，一般而言其堆垛層高僅為3層。由此可見，高架庫模式較之中低位貨架方案，其空間利用率提高3-4倍。
　　b）縮小庫內(nèi)通道寬度以增加存儲有限面積。由于無軌堆垛機具有三向堆垛作業(yè)特性，無需作90度直角堆垛，其通道寬度僅為1750mm（貨架間距1950mm），遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的平衡重式叉車（以1.5噸電瓶車為例，通道寬度2950mm，貨架間距3150mm）。單位托盤平均投影占地面積降低38%（尚未考慮層高因素）。
　　2）作業(yè)效率極大提高由于高架倉庫的地面及空間的利用率得到極大地提高，因此在滿足客戶一定貨物周轉(zhuǎn)量的前提下，采用無軌窄通道堆垛機方案使得庫區(qū)面積及庫內(nèi)通道數(shù)量均大大減少，其直接結(jié)果是使得叉車的單位循環(huán)中的行駛距離縮短，從而使得作業(yè)效率明顯高于傳統(tǒng)叉車。
　　3）作業(yè)安全性得到進(jìn)一步的提高，由于在高架庫中使用的K15采用高位駕駛操作方式，無論任何高度操作者均能極好的地控制貨物的存取作業(yè)，與傳統(tǒng)的低位駕駛平衡重式叉車相比較，貨物及操作人員相可減少貨物的存儲損耗。
　　4）具有撿選功能并方便貨物檢視和盤點高位駕駛窄通道叉車還具有揀選作業(yè)功能，是傳統(tǒng)叉車不具備的，對于零配件管理及貨物的檢視盤點非常重要，并為將來作業(yè)方式的變化具有極大的靈活性。
　　5）良好的可靠性、擴展性及經(jīng)濟性與無軌ASRS自動控制倉庫相比較，無軌VNA叉車具有較高的可靠性，工程的總體投資較小，且可根據(jù)企業(yè)
　　生產(chǎn)規(guī)模的發(fā)展具有良好的可擴展性，如上海Glaxo制藥成品庫的VNA立體倉庫的建設(shè)就分階段進(jìn)行。
　　VNA無軌立體倉庫主要由貨架、無軌高架堆垛機、物料搬運輔助設(shè)備和必要的信息處理系統(tǒng)構(gòu)成。VNA叉車提升能力為1.0-1.5噸，最大堆垛高度可達(dá)1，根據(jù)用戶不同的作業(yè)要求，有低位駕駛和高位揀選兩種不同的形式供選。VNA車主要在高層貨架區(qū)域內(nèi)作業(yè)，作業(yè)通道內(nèi)安裝有導(dǎo)軌，單臺VNA可負(fù)責(zé)多個巷道，巷道轉(zhuǎn)換靈活機動，叉車具有巷道自動確認(rèn)功能，及定位系統(tǒng)。貨架區(qū)至進(jìn)出貨暫存區(qū)的喂料工作一般由少量普通叉車來實現(xiàn)。
　　為了提高倉庫作業(yè)的自動化管理水平，越來越多的現(xiàn)代化立體倉庫普遍運用了信息引導(dǎo)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的倉庫布置和設(shè)計，與使用機械化操作的設(shè)施是一樣的，不同之處在于所有的叉車移動由計算機指導(dǎo)和監(jiān)控。在作業(yè)時，所有的搬運移動都被輸入計算機，由計算機來分析搬運需求和安排設(shè)備，這樣可以確保有效的移動和減少空載移動。叉車移動由安裝在叉車上的終端來安排，計算機與叉車之間的通信則利用射頻（RF）波來完成，叉車上的天線和倉庫高處的天線可以接受和發(fā)射射頻。信息引導(dǎo)搬運系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，因為該系統(tǒng)在不需大量投資的情況下，可獲得自動化分選的益處，并提高生產(chǎn)率。