4物流自动化技术__自动化立体仓库

第四章自动化立体仓库一、自动化立体仓库概念二、自动化立体仓库的构成三、自动化立体仓库的特点与分类四、仓储自动化设备五、自动化立体仓库的设计六、自动化立体仓库管理与控制系统自动化立体仓库一、自动化立体仓库概念自动化立体仓库是一种利用高层立体货架（托盘系统）储存物资，用电子计算机控制管理和用自动控制堆垛运输车进行存取作业的仓库。功能：储存和保管；调节供应；调节运输能力；流通配送加工。自动化立体仓库二、自动化立体仓库的构成自动化立体仓库是机械和电气、强电控制和弱电控制相结合的产品。它主要由货物储存系统、货物存取和传送系统、管理和控制系统等三大系统组成，还有与之配套的供电系统、空调系统、消防报警系统、称重计量系统、信息通信系统等。土建工程及辅助设施信息自动采集系统自动输送系统自动储存系统自动分拣系统自动监控系统仓储信息管理系统自动化立体仓库货物存取和传送系统货物存储系统管理和控制系统土建工程及辅助设施自动化立体仓库自动化立体仓库的构成Ⅰ—货物存储系统本系统由立体货架的货格（托盘或货箱）组成。货架按照排、列、层组合而成立体仓库储存系统。自动化立体仓库自动化立体仓库的构成Ⅱ—货物存取和传送系统本系统承担货物存取、出入仓库的功能，它由有轨或无轨堆垛机、出入库输送机、装卸机械等组成。自动化立体仓库自动化立体仓库的构成Ⅲ—管理和控制系统系统一般采用计算机管理和控制。管理计算机是自动化立体仓库的管理中心，承担出入库管理、盘库管理、查询打印及显示、仓库经济技术指标计算分析管理功能。中央控制计算机是自动化立体仓库的控制中心，它沟通并协调管理计算机、堆垛机、出入库输送机等的联系；控制和监视整个自动化立体仓库的运行，并根据管理计算机或自动键盘的命令组织流程，以及监视现场设备运行情况和现场设备状态、监视货物流向及收发货显示。自动化立体仓库的构成Ⅳ—土建工程及辅助设施1)土建工程土建工程应根据仓库的规模，仓储系统的功能要求，由建筑设计师根据地质概貌情况，按照国家有关标准规定进行设计。2)消防系统依据我国的《建筑设计防火规范》进行设计，再根据所存物品的性质确定具体的消防方案和措施。自动化仓库的消防系统大都采用自动消防系统。自动消防控制系统根据其结拓扑结构的不同，可分为直接控制式和分布控制式两种类型，基本组成及工作原理如下：传感器监控中心控制器消防器材3)照明装置为了使仓库内的管理、操作和维护人员能正常地进行生产活动，必须有一套较好的照明系统，尤其是在外围的工作区和辅助区。自动化仓库的照明系统应有日常照明、维修照明和应急照明三部分组成。对存储感光材料的黑暗库来说，由于不允许储存物品见光，因此照明系统应特殊考虑。4)通风及采暖装置通风和采暖的要求是根据所存物品的条件提出的。自动化仓库内部的环境温度一般在－5℃～45℃即可。通常由厂房屋顶及侧面的风机、顶部和侧面的通风窗、中央空调、暖气等措施来实现。对储存散发有害气体物品的仓库要考虑环保要求，对有害气体进行适当处理后再排入室外。5)动力系统自动化仓库一般只需动力电源即可。总的电容量要根据所有用电设备的负荷,综合考虑来确定。6)其他设施其他设施包括给排水设施、避雷接地设施和环境保护设施等，这都是一个综合建筑系统中要考虑的。(1)给水设施：包括消防用水和工作用水两部分。(2)排水设施：是指将工作废水及雨水及时排出仓库外部的系统。(3)避雷设施：立体仓库属于高层建筑，应设置避雷设施以防止雷击。总之，在设计和施工时，以上各部分必须统筹考虑，以达到较好的施工效果。三、自动化立体仓库的特点与分类（一）自动化仓库的特点主要优点：（1）仓库作业全部实现机械化和自动化（2）采用高层货架、立体储存，能有效地利用空间，减少占地面积，降低土地购置费用。（3）采用托盘或货箱储存货物，货物的破损率显著降低。（4）货位集中，便于控制与管理，特别是使用电子计算机，不但能够实现作业过程的自动控制，而且能够进行信息处理。（二）自动化仓库的分类1．按照储存物品的特性进行分类1)常温自动化立体仓库系统一般控制在5℃～40℃，相对湿度控制在90％以下2)低温自动化立体仓库系统低温自动化立体仓库又包括恒温、冷藏和冷冻自动化仓库等。恒温仓库:根据物品特性，自动调节储存温度和湿度。冷藏仓库:温度一般控制在0℃～5℃之间，主要用于蔬菜和水果的储存，要求有较高的湿度。冷冻仓库:温度一般控制在－2℃～－35℃之间。3)防爆型自动仓储系统主要以存放易燃易爆等危险货物为主，系统设计时应严格按照防爆的要求进行。自动化立体仓库从建筑形式上看，可分为整体式和分离式两种。整体式是库房货架合一的仓库结构形式，仓库建筑物与高层货架相互连接，形成一个不可分开的整体，货架除了存储货物以外，还作为建筑物的支撑结构，构成建筑物的一部分。一般整体式高度在12米以上。这种仓库结构重量轻，整体性好，抗震好。分离式库架分离的仓库结构形式，货架单独安装在仓库建筑物内。分离式高度在12米以下，但也有15米至20米的。适用于利用原有建筑物作库房，或在厂房和仓库内单建一个高货架的场合。无论哪种形式，高层货架都是主体。2．按照自动化立体仓库建筑形式进行分类自动化立体仓库自立式钢架仓储系统（库架分离）一体式钢架仓储系统（库架合一）3．按照货架形式进行分类1)单元货格式：排、列、层单元化，巷道存放单元化托盘货物或货箱，配以巷道式垛机或其它搬运设备进行存取货架每个货格可设计成存放一个托盘或者存放两个托盘。为便于叉车存取作业，货架立柱与托盘间隙及托盘与托盘之间的间隙要≥100mm。出入库不受先后顺序影响，存取方便，但其存储密度不高。单元货格式自动化仓库2)贯通式：货格合并、取消巷道，包括重力式和梭式小车两种重力式流动货架存货通道有一定坡度，被入库的单元货物，从入库端放入通道后，在其重力作用下自动的由入库端滑向出库端或碰到已存的单元货物才停止滑动。在出库端一个单元货物被取走之后，后面的所有单元货物依次滑动一个货位，为了减少托盘与货架之间的摩擦力，在滑道上设有滚子或滚轮，这种货架的构造比较简单，但是容易出故障。辊道坡度不够，货物有可能滞留在货道的中间。如果坡度太大，则当货道较长时，货物在流动的终点会达到较高的速度，产生较强的碰撞。解决方法：限速(按一定的间隔设置限速辊子；在重力式辊子的底座下面放置一个可充气的软管；用特殊的凹形管子作为滑道)重力货架式自动仓库结构组成示意图梭式小车式流动货架这种货架是用梭式小车来实现货物在货道内的流动。梭式小车能在货道内移动并能起升或下降。它能在货道的一端抬起货物移动到另一端放下。货道不需要坡度，与重力式相比较，它的优点是货物不会因为坡度不合适而滞留在中间或者在终点相撞。它的缺点是当出库端第一件货物被取走后，随后的货物不会自动跟进，而要一个一个地由梭式小车来搬移，工作比较频繁。梭式小车货物搬出搬入通道梭式小车式货架结构示意图3)水平旋转式货架在输送机作用下可在水平面内旋转，旋转轨迹与水平面平行，适于小件物品的拣选作业水平旋转货架又分整体旋转货架和分层旋转货架。整体旋转货架由一台链式输送机把一列一列的货架串联起来，每列货架下面有支承滚轮，上面有导向轮，输送机运转时，在水平面内沿环行轨道旋转。分层旋转货架是每层都设驱动装置，形成各自独立的旋转体系。在计算机控制下可向各层同时提出出库要求，被出库的货格能自行判断选择最近路程到达拣货点，一座旋转货架可设几个拣货点。水平旋转式货架仓库结构示意图4)垂直旋转式货架在提升机带动下可在垂直面内旋转，旋转轨迹垂直于水平面，适于存取长的卷状货物，如地毯、人造革、卷材或电子元器件小件物品。4．按照仓库高度进行分类1)高层：12米以上2)中层：5－12米3)低层：5米以下5．按照仓库作业方式进行分类1)单元货架式：托盘或集装箱为载体单元货架式是常见的仓库形式。货物先放在托盘或集装箱内，再装入单元货架仓库货架的货格中。2)移动货架式：可在轨道上根据指令合拢和分离，节省空间。移动式货架存储容量大，空间利用率高，适合存储少品种、大批量，出入库作业频率低的场合。只需一个通道，而且通道是随着货架的移动而变动位置。在这唯一通道两侧，所有的货架都是紧挨着的。如果需到其中某一货架存取货物，可把货架向原来通道移动留出新的通道，为了减少阻力，这类货架都是用安装在底部的滚轮支承在钢轨上移动，货架的移动有手动和机动二种：1)对载重较轻的货架，或较矮的人工拣货的货架，可采用手动(如药房)；2)对于载重量大和高层的货架必须采用机动。当移动停止后，叉车可进入通道存取货物，在机动情况下，这种货架有变频控制功能，可控制货架驱动和停止时的速度，以防止货架抖动和倾斜，在其适当的位置还安装有定位用的光电传感器和可刹车的齿轮马达，提高定位精度。移动货架式结构示意图3)拣选货架式：巷道内、巷道外，人工、自动适用于多品种，大批量，出入库作业不频繁的小件货物储存。存取货物时通过拣选小车。分拣机构是其核心部分，分为巷道内分拣和巷道外分拣两种方式。“人到货前拣选”是拣选人员乘拣选式堆垛机到货格前，从货格中拣选所需数量的货物出库。“货到人处拣选”是将存有所需货物的托盘或货箱由堆垛机至拣选区，拣选人员按提货单的要求拣出所需货物，再将剩余的货物送回原址。6．按照仓库作用进行分类1)生产性：工厂内部工序、车间之间设立生产性仓库是工厂内部为了协调工序和工序、车间和车间、外购件和自制件物流的不平衡而建立的仓库；2)流通性：生产厂和顾客之间设立流通性仓库是一种服务性仓库，是为了协调生产厂和用户间的供需平衡而建立的仓库。这种仓库进出货物比较频繁，吞吐量较大。7．按照与生产连接的紧密程度进行分类1)独立型：操作流程与生产独立，规模大、储量大，流通性，如：宝钢备件自动化立体仓库、神龙汽车服务备件自动化立体仓库2)半紧密型：操作流程与生产有一定关系，半流通半生产性，如济南第一机床厂中央立体仓库、第二汽车制造厂配套立体仓库3)紧密型：操作流程与生产直接相联，在线仓库，生产性，如江苏仪征化纤股份公司涤纶长丝立体仓库、甘肃天水长城开关厂板材立体仓库(三）、自动化立体仓库的发展1、发展阶段1）人工仓储阶段在这一阶段，物资的输送、存储、管理和控制主要依靠人工实现，至今国内外生产和服务行业中的许多环节都是这一技术的实例，它具有直观、便于联系、减少了过程衔接之间问题等优点。2）机械化仓储阶段它包括通过各种各样的传送带、工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运物料，用货架、托盘和移动式货架存储物料，通过人工操作机械存取设备，用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备的运行。3）自动化仓储阶段自动化技术对仓储技术和发展起了重要的促进作用。上世纪50年代末开始，相继研制和采用了自动导引小车（AGV）、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。到上世纪70年代，旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制行列，但是各个设备的局部自动化并各自独立应用，被称为“自动化孤岛”。4）集成自动化仓库阶段随着仓库管理要求实时、协调和一体化，计算机技术和信息技术得到了普遍应用。自动化技术被越来越多地应用到生产和分配领域，“自动化孤岛”被集成，在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时的汇总信息，仓库计算机及时地记录订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便地作出供货决策，管理人员随时掌握货源及需求。集成化仓库技术作为计算机集成制造系统（CIMS-ComputerIntegratedManufacturingSystem）中物资存储的中心受到人们的重视，在集成化系统里包括了人、设备和控制系统。5）智能化仓储阶段在自动化仓储的基础上继续研究，实现与其他信息决策系统的集成，朝着智能和模糊控制的方向发展，人工智能推动了仓储技术的发展，即智能化仓储。现在智能化仓储技术还处于初