第3章仓库的规划与设计XXXX年3月16

1第五章仓库的规划与设计主要内容5-1仓储系统与规划5-2自动化立体仓库5-3物流配送中心规划2仓库规划的内容包括仓库选址、确定仓库的大小和数量和仓库的布置与设计。但决定仓库选址之前要考虑这样的问题：需要建多少仓库？每个仓库建在什么地方规模大小？对于一些大企业，仓库可能很多，但分散的仓库使得每一个仓库规模都很小，利用率和效率都难以保证，且难以达到物料搬运设备和自动化仓库的经济应用规模。现在的趋势是集中。我们应当根据生产厂的地址、客户服务基础和要求、租用费用、建造费用等因素综合考虑。5–1仓库规划3一个好的仓库规划应当能够增加产出、改善物流、降低成本、提高顾客服务水平和提供更好的工作条件。或者说达到空间利用、设备利用和劳动力利用的最大化、所有物料容易接近和所有物料得到最大保护的目标，这就要求有正确的规划程序和方法。对仓库的PQRST分析：P：仓库要存放的物品有哪些，有多少类型、采用什么包装、储存有什么要求，这些数据确定了收发、储存等作业区的总体类型；Q：仓库总的吞吐量是多少，各物品有多少数量，这些数据确定了仓库的大体面积；R：包括物品移动路径，与P一起确定了搬运设备的选择，和仓库通道的设计。S：辅助设施；T：时间性更是仓库设计要着重考虑的因素，例如现在竞争激烈和顾客服务的要求的快速反应使得仓库必须采用自动化设施设备才能达到快和准的基本要求。4仓库布置由如下因素决定：存储物品类型、可用空间、高度、库存周转周期、存取量、仓库周围交通布置等。总体布置要根据仓库的作业功能对作业区作出适当划分，如分为收货作业区、物料存储区、分拣作业区、发货作业区等，分析这些作业单位的物流关系，以此来确定各作业区域相对位置。一、仓库布置设计5货物在仓库的存储方式主要有以下三种：货架储存堆码散放1.存储方式与存储空间1)存储方式散放是最原始的方式，空间利用率低，且散放活性系数为0，极不便于搬运作业，是应当尽量避免的。但是如果仓库进出货采用人工搬运方式（这在我国还很常见），收发货暂存区域就会存在散放，因此在人工搬运为主的仓库中，确定暂存区大小时要予以考虑。这是现代仓库储存的主要方式，它很好地解决了空间利用和先进先出两个问题。货架和搬运设备结合就确定了面积要求，要根据具体物料特性和库存出入量选择合适的货架，以及配套的搬运方式。仓库存放的物品多种多样，包装材料及规格是多种多样的，散装物料形状更是各异，因此堆码有多种形式，如重叠式堆码、交错式堆码、悬臂式堆码、宝塔式堆码和散装物资的特殊堆码方式堆码的空间利用率也不高，而且不能满足先进先出这一存储的基本目标。6储存货物的空间叫储存空间，储存是仓库的核心功能，储存区域规划的合理与否直接关系仓库的作业效率和储存能力。在进行仓储区域的空间规划时，应先求出存货所需的空间大小，并考虑货物尺寸及数量、堆码方式、托盘方式、托盘尺寸、货架货位等因素，然后进行区域的空间规划。堆码方式、托盘及货架的关系直接影响到空间的利用。2)存储空间7分类堆码时计算面积要考虑蜂窝损失。以图所示的分类堆码为例，图a为一个通道各有一排货物，每排货物有若干列，而每一列堆码四层。如果在一列货堆上取走一层或几层，只要不被取尽，所产生的空缺不能被别的货物填补，留下的空位有如蜂窝，故名蜂窝形空缺，它影响了库容量的充分利用。2.存储空间利用1)蜂窝损失8蜂窝损失空缺系数的计算如下。空缺系数H的期望值为式中：n—一列货位堆码货物件数；i=0,1,2,…。101)(nininHE9例1：求左图中的蜂窝损失空缺系数。解：图中一列货物可能有四种状态：只堆1、2、3或4层，因此相应的空缺数分别为3/4、2/4、1/4和0。设4种状态的出现概率都是1/4，则空缺系数H的期望值为：同理对右图中可算出为0.4375。101)(nininHE375.0041424341)(HE10通道损失则是由于通道占据了有效的堆放面积，无论分类堆码，还是货架储存，都存在通道损失。若不考虑通道深度方向的情况，通道损失可用下式计算La=Wa/(Wa+2d)式中：Wa—Widthofasile，通道宽度，d—depth，货堆深度。3）通道损失11如下图a，托盘深度为1m，叉车作业通道宽度为3m，则通道损失为3/5，即60%。可见通道损失之多。为降低此损失，可以增加货位深度，如图b堆两排，通道损失降到0.429，但此时增加了蜂窝损失。12对于常见的选择式货架来说，堆垛深度最多两排，即双深式货架，此时可配用带伸缩叉的叉车。但出入库和装卸搬运等操作不太方便，需要全面考虑，具体参见后面案例。通过上述典型计算，在货物不同深度时的通道损失、蜂窝损失及总空间损失见下表。可见，货堆越深，通道的损失越小，虽然蜂窝形的空缺损失增大，但总的库容量损失有所减少。平面损失率很大，要提高空间利用率，只有往高度发展和降低通道宽度，这也是高层自动化立体仓库发展的一个原因。13例2：某种货物C为木箱包装形式，尺寸（长×宽×高）为1000×600×700mm，箱底部平行宽度方向有两根垫木，可用叉车搬运，在仓库中堆垛放置，最高可堆4层。C货物最大库存量为600件，请考虑通道损失（设叉车直角堆垛最小通道宽度为3.6m）和蜂窝损失确定其需要的存储面积。1415解：货物堆垛4层，实际占地面积为1.0×0.6×600/4=90m2。一般叉车货叉长达900～1000mm，因此堆码时一次可以叉两件C货物。则通道分类堆垛方式为每通道两边至少各有两排货物。若按货堆深度两排计算，此时通道损失：La=3.6/(3.6+2×(0.6×2))=0.6，但取出货物时一般是一件一件取，则蜂窝损失为一列8件计，蜂窝损失空缺系数：E(H)=7/16=0.4375，折合后的蜂窝损失为：0.4375×(1-0.6)=0.175，合计损失为：0.6+0.175=0.775，故需要的存储面积为：90/(1-0.775)=400m216若货堆深度更多，如4排，则：La=3.6/(3.6+2×(0.6×4))=0.429，蜂窝损失为一列16件计，蜂窝损失空缺系数：E(H)=15/32=0.46875，合计损失为：0.429+0.46875×(1-0.429)=0.697，故需要的存储面积为：90/(1-0.697)=297m217空间的保持。空间的保持包括最大限度地将空间集中和立体空间的利用，以及将蜂窝损失降到最低空间的限制。空间利用受到结构钢架、喷水消防装置、顶棚高度、地面载荷强度（对多层货架特别重要）、立柱以及物料安全堆放高度的限制。易接近性。过分强调空间利用可能会导致不易接近物料。通道的设计必须足够宽，以便于物料搬运。而且每一个存储孤岛的接触面都应有能进入的通道。所有主要通道都应是直的，可通向门；通道的方向应能使大多数物料沿存储区的最长轴线存放；且通道应考虑两面作业，不应沿墙设置，除非这面墙有门。储存策略，即安排货物在仓库储存区域存放位置的方法和原则，它影响仓库存储区的设计。常见储存策略有定位储存、随机储存、分类储存.根据货物的特性选择储区，大批量选大储区，小批量选小储区，体积大、笨重的储于重型货架并接近发货区；轻量货物储于上层货架；相同或相似的货物尽可能靠近储存等。良好的储存策略可以减少出入库移动距离，缩短作业时间，充分利用储存空间。3)充分利用空间的因素18仓库规模主要取决于拟存货物的平均库存量。货物平均库存量是一个动态指标，它随货物的收发经常发生变化。作为制造企业内仓库，可根据历史资料和生产的发展，大体估算出平均库存量，一般应考虑5-10年后预计达到的数量。库存量以实物形态的重量表示。作为流通领域的经营性仓库，其库存量难以计算，但可以确定一个最大吞吐量指标；在库存量大体确定后，还要根据拟存货物的规格品种、体积、单位重量、形状和包装等确定每一个货物单元的尺寸和重量，以此作为仓库的存储单元(StockKeepingUnit,SKU)。仓库存储单元一般以托盘或货箱为载体，每个货物单元的重量多为200～500kg，单元尺寸最好采用标准托盘尺寸。对托盘货架仓库以托盘为单位的库存量就是库容量，它可用来确定库房面积。二、库容量与仓库面积计算19库房面积包括有效面积和辅助面积，有效面积指货架、料垛实际占用面积；辅助面积指收发、分拣作业场地、通道、办公室和卫生间等需要的面积。面积计算方法一般有两种：直接计算法和荷重计算法。直接计算法是直接计算出货架、堆垛所占的面积和辅助面积等，然后相加求出总面积。直接计算法面积的计算与库内货物存储方式、存取策略、空间利用、装卸搬运机械的类型以及通道等有关，在设计时应根据实际情况具体计算。荷重计算法是一种经验算法，它根据库存量、储备期和单位面积的荷重能力来确定仓库面积，在我国计划经济时代应用较多，但因为现在储备期时间大为缩短和采用货架、托盘后货物的单位面积荷重能力数据大为改变，应用较少面积较难计算时，还可以比较同类仓库面积，类推所需面积。20例3：某材料仓库库存量为500吨，全部采用行车搬运集中堆垛存储，垛长6m，垛宽2m，垛高1.5m，考虑蜂窝损失后，空间利用率为0.7，材料比重为7.8t/m3。求面积。解：计算料垛所占用的总面积为：S=500/(1.5×0.7×7.8)=61m2在同一库内的不同物料应分别计算，分类堆垛，求和后，再考虑通道损失，得最后面积。21若采用货架存储的直接计算以托盘为单位，要确定货架货格尺寸，货架排列和层数，再确定面积。例4：某仓库拟存储A、B两类货物，包装尺寸（长×宽×高）分别为500×280×180mm和400×300×205mm，采用在1200×1000×150mm的标准托盘上堆垛，高度不超过900mm，两类货物最高库存量分别是19200和7500件，采用选取式重型货架堆垛，货架每一货格存放两个托盘货物。作业叉车为电动堆垛叉车，提升高度为3524mm，直角堆垛最小通道宽度为2235mm。试确定货架长宽高、层数和排数，并计算货架区面积。22解：1）计算A、B两类货物所需的托盘存储单元数。采用1200×1000标准托盘。对A类货物，每层可放8件（不超出托盘尺寸），可堆层数：(900-150)/180=4.17，取整即4层，即一托盘可堆垛32件。库存量：折合SKU=19200/32=600托盘。同理：对B类货物，每托盘可堆垛30件，共需250托盘。A、B共需850托盘。2）确定货格尺寸因每货格放2托盘，确定货格尺寸为2750mm（含立柱宽度50）长，1000mm深，1100mm高（含横梁高度）。3）确定货架层数由叉车的提升高度3524mm确定货架层数为4层，含地上层。234）叉车货架作业单元确定由于叉车两面作业，故可以确定叉车货架作业单元，见图。该单元共有16个托盘，长度为2.75m，深度为两排货架深度+背靠背间隙100mm+叉车直角堆垛最小通道宽度即：D=2×1m+0.1m+2.235m=4.335m，取4.4m面积S0=2.75×4.4=12.1m2。245）确定面积由总SKU数除以叉车货架作业单元得所需单元数，再乘单元面积即可得货架区面积（包括作业通道面积），即单元数=850/16=53.125，取不小于的整数得54个故面积S=54×S0=54×12=648m2。6）确定货架排数货架总长和排数与具体的面积形状有关。对新建仓库则可以此作为确定仓库大体形状的基础。本例54个单元，按6×9得货架长9个单元，即长9×2.7=24.3m，共6个巷道，12排货架，深6×4.4=26.4m。深度比长度大，不符合货架沿长方向布置的原则。可考虑用4巷道，取4×14=56，此时长度为37.8m，深度为17.6m，如下图所示。设计时还要进一步放为整数，如39m×18m。25261．库房设计由上述直接计算法得出存储的有效面积后，加上必要的辅助面积，就可得仓库总面积，以此可作库房设计。库房的长度与宽度（跨度）与库房面积有关，在确定的面积下，长宽可以有无数种组合，但设计要按优先比例选取，一般如下表所示。三、库房布置设计27确