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自動化立體倉庫
鎖定
- 中文名
- 自動化立體倉庫
- 產 生
- 第二次世界大戰之後
- 組 成
- 立體貨架、有軌巷道堆垛機等
自動化立體倉庫基本介紹
自動化立體倉庫
中國對立體倉庫及其物料搬運設備的研製開始並不晚，1963年研製成第一台橋式堆垛起重機，1973年開始研製中國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫（高15米），該庫1980年投入運行。到2003年為止，中國自動化立體倉庫數量已超過200座。立體倉庫由於具有很高的空間利用率、很強的入出庫能力、採用計算機進行控制管理而利於企業實施現代化管理等特點，已成為企業物流和生產管理不可缺少的倉儲技術，越來越受到企業的重視。
自動化立體倉庫（AS/RS）是由立體貨架、有軌巷道堆垛機、出入庫托盤輸送機系統、尺寸檢測條碼閲讀系統、通訊系統、自動控制系統、計算機監控系統、計算機管理系統以及其他如電線電纜橋架配電櫃、托盤、調節平台、鋼結構平台等輔助設備組成的複雜的自動化系統。運用一流的集成化物流理念，採用先進的控制、總線、通訊和信息技術，通過以上設備的協調動作進行出入庫作業。
自動化立體倉庫分類
自動化立體倉庫建築物
按建築形式可分為整體式和分離式兩種。
（2）分離式：分離式中存貨物的貨架在建築物內部獨立存在。分離式高度在12米以下，但也有15米至20米的。適用於利用原有建築物作庫房，或在廠房和倉庫內單建一個高貨架的場所。
自動化立體倉庫貨物存
按照貨物存取形式分為單元貨架式、移動貨架式和揀選貨架式。
（1）單元貨架式：單元貨架式是常見的倉庫形式。貨物先放在托盤或集裝箱內，再裝入單元貨架的貨位上。
（3）揀選貨架式：揀選貨架式中分揀機構是其核心部分，分為巷道內分揀和巷道外分揀兩種方式。“人到貨前揀選”是揀選人員乘揀選式堆垛機到貨格前，從貨格中揀選所需數量的貨物出庫。“貨到人處揀選”是將存有所需貨物的托盤或貨箱由堆垛機至揀選區，揀選人員按提貨單的要求揀出所需貨物，再將剩餘的貨物送回原地。
自動化立體倉庫貨架構造
可分為單元貨格式、貫通式、水平旋轉式和垂直旋轉式。
（1）單元貨格式倉庫：類似單元貨架式，巷道佔去了三分之一左右的面積。
（2）貫通式：為了提高倉庫利用率，可以取消位於各排貨架之間的巷道，將個體貨架合併在一起，使每一層、同一列的貨物互相貫通，形成能一次存放多貨物單元的通道，而在另一端由出庫起重機取貨，成為貫通式倉庫。根據貨物單元在通道內的移動方式，貫通式倉庫又可分為重力式貨架倉庫和穿梭小車式貨架倉庫。重力式貨架倉庫每個存貨通道只能存放同一種貨物，所以它適用於貨物品種不太多而數量又相對較大的倉庫。梭式小車可以由起重機從一個存貨通道搬運到另一通道。
（3）水平旋轉式倉庫的貨架：這類倉庫本身可以在水平面內沿環形路線來回運行。每組貨架由若干獨立的貨櫃組成，用一台鏈式傳送機將這些貨櫃串連起來。每個貨櫃下方有支撐滾輪，上部有導向滾輪。傳送機運轉時，貨櫃便相應運動。需要提取某種貨物時，只需在操作枱上給予出庫指令。當裝有所需貨物的貨櫃轉到出貨口時，貨架停止運轉。這種貨架對於小件物品的揀選作業十分合適。它簡便實用，充分利用空間，適用於作業頻率要求不太高的場合。
（4）垂直旋轉貨架式倉庫：與水平旋轉貨架式倉庫相似，只是把水平面內的旋轉改為垂直面內的旋轉。這種貨架特別適用於存放長卷狀貨物，如地毯、地板革、膠片卷、電纜卷等
自動化立體倉庫技術性能
自動化立體倉庫設計
每個自動化立體倉庫的設計都分幾個主要的階段，每個階段都有其要達到的目標。
(一)設計前的準備工作
1．要了解建庫的現場條件，包括氣象、地形、地質條件、地面承載能力、風及雪載荷、地震情況以及其他環境的影響。
2．在自動化立體倉庫的總體設計中，機械、結構、電氣、土建等多專業相互交叉、相互制約，這就要求第三方物流企業在進行設計時必須考慮到各專業的需要。例如，機械的運動精度要根據結構製作的精度和土建的沉降精度而選定。
4．要對與第三方物流企業倉儲系統有關的其他方面的條件進行調查瞭解，例如，貨物的來源，連結庫場的交通情況，貨物的包裝，搬運貨物的方法，貨物的最終去向和運輸工具等等。
(二)庫場的選擇與規劃
庫場的選擇和佈置對於倉儲系統的基建投資、物流費用、勞動條件等都有重要的意義。考慮到城市規劃、第三方物流企業的整體運作，自動化立體倉庫最好選在靠近港口、碼頭、貨運站等交通樞紐，或靠近生產地或原材料產地，或靠近主要的銷售市場，這樣可以大大地降低第三方物流企業的費用。庫場地址是否合理對於環境保護、城市規劃等也有一定的影響。例如，選擇在受到交通限制的商業區建立自動化立體倉庫，一方面與繁華的商業環境不協調，另一方面要花高價購買地皮。最重要的是，由於受到交通限制，只能每天半夜來運送貨物，這顯然是極不合理的。
倉庫的形式需要在調查入庫貨物品種的基礎上確定。一般都採用單元貨格式倉庫，如果存儲的貨物品種單一或很少，而且貨物批量較大，可以採用重力式貨架或者其他形式的貫通式倉庫。根據出入庫的工藝要求(整單元或零散出入庫)來決定是否需要堆垛揀選作業，如果需要揀選作業，再確定揀選作業的方式。
在自動化立體倉庫中還有一種作業方式常被採用，這就是所謂的"自由貨位"方式，即貨物可以就近入庫，特別是對於出入庫頻繁和超長、超重的貨物，應當儘量在到貨和發貨的地點附近作業，這樣做不但可以縮短出入庫時間，還節省了搬運費用。
自動化立體倉庫所使用的機械設備有很多種，一般都包括巷道堆垛機、連續輸送機、高層貨架，自動化程度高的還有自動導向車。在進行倉庫的總體設計時，要根據倉庫的規模、貨物的品種、出入庫頻率等選擇最適合的機械設備，並確定這些設備的主要參數。
(四)確定貨物單元形式及規格
由於自動化立體倉庫的前提是單元化的搬運，所以確定貨物單元的形式、尺寸和重量是一個非常重要的問題。它會影響到第三方物流企業對倉庫的投資，而且會影響到整個倉儲系統的配備、設施等問題。因此，為了合理確定貨物單元的形式、尺寸和重量，應根據調查和統計的結果，列出所有可能的貨物單元形式和規格，並做出合理的選擇。對於那些形狀和尺寸比較特殊或者很重的貨物，可以單獨處理。
(五)確定庫容量(包括緩存區)
庫容量是指在同一時間倉庫可容納的貨物單元數，這對自動化立體倉庫來説是一個非常重要的參數。由於在庫存週期會受到許多預料之外因素的影響，因此庫存量的波峯值有時會大大超出自動化立體倉庫的實際庫容量。除此之外，有的自動化立體倉庫僅僅考慮了貨架區的容量，而忽視了緩存區的面積，結果造成緩存區的面積不足，使得貨架區的貨物出不來，庫房外的貨物進不去。
(六)庫房面積與其他面積的分配
由於總面積是一定的，而許多第三方物流企業在建造自動化立體倉庫時只重視辦公、實驗(包括研發)的面積，卻忽視了庫房面積，因此造成了這種局面，即為了滿足庫容量的需要，只好通過向空間發展來達到要求。但是貨架越高，機械設備的採購成本和運行成本也就越高。除此之外，由於自動化立體倉庫內最優的物流路線是直線形的，但在倉庫設計時往往會受到平面面積的限制，造成本身物流路線的迂迴(往往是s形，甚至是網狀)，這會增加許多不必要的投入和麻煩。
(七)人員與設備的匹配
不管自動化立體倉庫的自動化程度有多高，具體運作時仍需要一定的人工勞動，因此工作人員的數量要合適。人員不足會降低倉庫的效率，太多又會造成浪費。自動化立體倉庫採用了大量先進的設備，因此對人員的素質要求比較高，人員素質跟不上，同樣會降低倉庫的吞吐能力。第三方物流企業需要招聘專門的人才，並對其進行專門的培訓。
(八)系統數據的傳輸
(九)整體運作能力
自動化立體倉庫的上游、下游及其內部各子系統的協調，有一個木桶效應的問題，即最短的那一塊木板決定了木桶的容量。有的倉庫採用了很多的高科技產品，各種設施設備也非常齊全，但是由於各子系統間協調性、兼容性不好，造成整體運作能力比預期差很多。
自動化立體倉庫控制系統
● 每個貨位的托盤號分別記錄在堆垛機和計算機的數據庫裏，管理員可利用對比功能來比較計算機的記錄和堆垛機裏的記錄，並進行修改，修改可自動完成和手動完成。
● 系統軟、硬件功能齊全，用户界面清晰，便於操作維護。
● 堆垛機有自動召回原點的功能，即無論任何情況，只要貨叉居中且水平運行正常時，可按照下達的命令自動返回原點。這意味着操作人員和維護人員可以儘量不進入巷道。
●智能的控制系統，可以實現真正的自動盤庫功能，避免了以往繁重的人工盤庫工作，減輕了倉庫管理人員的工作強度，同時保證了出庫作業的出錯率為零。
自動化立體倉庫監控管理系統
自動化立體倉庫應用領域
自動化立體庫在中國應用非常廣泛。概述如下：
自動化立體倉庫工業生產領域
1 醫藥生產：醫藥生產是最早應用自動化立體庫的領域之一，1993年廣州羊城製藥廠建成了中國最早的醫藥生產用自動化立體庫。此後，吉林敖東、東北製藥、揚子江製藥、石家莊製藥、上藥集團等數十個企業成功應用自動化立體庫。
3 機械製造：是廣泛應用自動化立體庫的領域之一。如三一重工等。
5 煙草製造業：中國採用自動化立體庫最普遍的行業。而且大量採用進口設備。典型的如紅河、長沙等。
自動化立體倉庫物流領域
1 煙草配送：廣泛採用自動化立體庫系統。
3 機場貨運：較早採用自動化立體庫的領域。各主要機場均採用立體庫系統，用於行李處理。
4 地鐵：隨着中國地鐵建設的蓬勃興起，自動化立體庫應用大面積展開。
自動化立體倉庫商品製造領域
1 服裝：服裝領域應用自動化立體庫是最近幾年的事情。
2 酒：如洋河、牛欄山等
4 化工：最早應用自動化立體庫的行業之一。
5 印刷、出版、圖書：也是廣泛應用的行業之一。
自動化立體倉庫軍事應用
應用自動化立體庫最普遍的領域之一。後勤、裝備等尤為普遍。
自動化立體倉庫其他
此外還有很多領域應用了自動化立體庫。如巖芯庫、輪胎庫、教學庫等。限於篇幅，不一一例舉。
自動化立體倉庫供貨方式
自動化立體倉庫組成部分
2、托盤（貨箱）：用於承載貨物的器具，亦稱工位器具。
5、AGV系統:即自動導向小車。根據其導向方式分為感應式導向小車和激光導向小車。
7、儲存信息管理系統:亦稱中央計算機管理系統。是全自動化立體庫系統的核心。典型的自動化立體庫系統均採用大型的數據庫系統（如ORACLE，SYBASE等）構築典型的客户機/服務器體系，可以與其他系統（如ERP系統等）聯網或集成。
自動化立體倉庫優越性能
自動化立體倉庫其優越性是多方面的，對於企業來説,可從以下幾個方面得到體現：
1 、提高空間利用率
早期立體倉庫的構想，其基本出發點就是提高空間利用率，充分節約有限且寶貴的土地。在西方有些發達國家，提高空間利用率的觀點已有更廣泛深刻的含義，節約土地，已與節約能源、環境保護等更多的方面聯繫起來。有些甚至把空間的利用率作為系統合理性和先進性考核的重要指標來對待。
立體庫的空間利用率與其規劃緊密相連。一般來説，自動化高架倉庫其空間利用率為普通平庫的2-5倍。這是相當可觀的。
2、 便於形成先進的物流系統，提高企業生產管理水平
傳統倉庫只是貨物儲存的場所，保存貨物是其唯一的功能，是一種“靜態儲存”。自動化立體倉庫採用先進的自動化物料搬運設備，不僅能使貨物在倉庫內按需要自動存取，而且可以與倉庫以外的生產環節進行有機的連接，並通過計算機管理系統和自動化物料搬運設備使倉庫成為企業生產物流中的一個重要環節。企業外購件和自制生產件進入自動化倉庫儲存是整個生產的一個環節，短時儲存是為了在指定的時間自動輸出到下一道工序進行生產，從而形成一個自動化的物流系統，這是一種“動態儲存”，也是當今自動化倉庫發展的一個明顯的技術趨勢。
以上所述的物流系統又是整個企業生產管理大系統（從訂貨、必要的設計和規劃、計劃編制和生產安排、製造、裝配、試驗、發運等）的一個子系統，建立物流系統與企業大系統間的實時連接，是自動化高架倉庫發展的另一個明顯的技術趨勢。
自動化立體倉庫在中國較少的原因：
1980年，中國第一座自行研製的自動化立體倉庫開始投產以來，在汽車、化工、電子、煙草等行業的應用逐年增長。
自動化立體倉庫發展現狀
在人力資源成本高的今天，降低企業的各項成本，實現自動化管理成為企業研究的一個重要戰略課題。對於製造業來説，物流成本在其成本中比重是相當大的，統計數據顯示，物流費用通常佔製造成本50%以上的比例，因此，物料與倉儲管理以及成本控制已經成為影響產品市場競爭力的關鍵，與企業的效益密不可分。
由於自動化立體倉庫的作業效率及自動化的技術水平可以使得企業物流效率大幅提升，立體庫的基本技術也日益成熟，因此越來越多的企業開始採用自動化立體倉庫。很多企業不僅建設中大型的立體庫，也根據需要建設了很多中小型自動化立體庫。
2012年是中國自動化立體庫得到較快發展的一年。2012年初，由於眾多物流系統工程項目的紛紛開工，自動化立體庫項目建設市場一片繁榮，據不完全統計，2012年建設的具有較大規模的立體倉庫在建項目有130多座，截至2012年12月，全國自動化立體庫保有量超過1200座。
隨着國家經濟的持續向好和對自動化立體倉庫需求較高的煙草、醫藥、機械等行業的持續快速增長，未來自動化立體倉庫面臨着較大的市場需求。以醫藥行業為例，據國家統計局數據顯示，截至2012年，中國工業總產值在2000萬以上的企業數量為6075家，以10%的需求量計算，醫藥行業對自動化立體倉庫的需求量就有607套，而保有量不足200套，市場前景可觀。
自動化立體倉庫倉庫設計
隨着經濟全球化步伐的加快，物流供應鏈中藴藏的巨大潛力越來越引起人們的注意。而物流中心則是物流供應鏈中重要的樞紐之一。它是接受並處理下游用户的訂貨信息，對上游供應方的大批量貨物進行集中儲存、加工等作業，並向下遊進行批量轉運的設施和機構。而實現這些功能的直接執行機構包括：
（1） 自動倉儲設備（自動化立體倉庫）
（2） 其它貨架（平面托盤貨架與流動貨架等）
（4） 各種分揀設備
（6） 其它各種輔助設備
作為物流中心的重要組成部分，自動化立體倉庫（Automatic Storage & Retrieval System）直接影響到企業領導者制定的戰略和計劃、指揮和調整企業的行動。這裏，簡單談一下它的設計步驟，一般分為以下幾步：
一、收集、研究用户的原始資料，明確用户所要達到的目標，這些原始資料包括：
1、明確自動化立體倉庫與上游、下游銜接的工藝過程，
2、物流要求：上游進入倉庫的最大入庫量、向下遊轉運的最大出庫量以及所要求的庫容量；
3、物料的規格參數：物料的品種數、物料包裝形式、外包裝尺寸、重量、保存方式及其它物料的其它特性；
4、立體倉庫的現場條件及環境要求；
5、用户對倉庫管理系統的功能要求；
6、其它相關的資料及特殊要求。
二、確定自動化立體倉庫的主要形式及相關參數
所有原始資料收集完畢後，可根據這些第一手資料計算出設計時所需的相關參數，包括：①對整個庫區的出入庫總量要求，亦即倉庫的流量要求：②貨物單元的外形尺寸及其重量；⑤倉庫儲存區（貨架區）的倉位數量：④結合上述三點確定儲存區（貨架廠）貨架的排數、列數及巷道數目其它相關技術參數。
三、合理佈置自動化立體倉庫的總體佈局及物流圖
一般來説，自動化立體倉庫包括：入庫暫存區、檢驗區、碼垛區、儲存區、出庫暫存區、托盤暫存區、不合格品暫存區及雜物區等。規劃時，立體倉庫內不一定要把上述的每一個區都規劃進去，可根據用户的工藝特點及要求來合理劃分各區域和增減區域。同時，還要合理考慮物料的流程，使物料的流動暢通無阻，這將直接影響到自動化立體倉庫的能力和效率。
四、選擇機械設備類型及相關參數
自動化立體倉庫貨架
②貨格的尺寸：貨格的尺寸取決於貨物單元與貨架立柱、橫樑（牛腿）之間的間隙大小，同對，在一定程度上也受到貨架結構型式及其它因素的影響。
自動化立體倉庫堆垛機
②堆垛機速度的確定：根據倉庫的流量要求，計算出堆垛機的水平速度、提升速度及貨叉速度。
③其它參數及配置：據倉庫現場情況及用户的要求選定堆垛機的定位方式、通訊方式等。堆垛機的配置可高可低，視具體情況而定。
自動化立體倉庫輸送系統
自動化立體倉庫其它設備
根據倉庫的工藝流程及用户的要求，合理設計控制系統及倉庫管理系統（WMS）。控制系統及倉庫管理系統一般採用模塊化設計，便於升級和維護。
六、仿真模擬整套系統
在有條件的情況下，對整套系統進行仿真模擬，可以對立體倉庫的貯運工作進行較為直觀的描述，發現其中的一些問題和不足，並作出相應的更正，以優化整個AS/RS系統。
以上所述為自動化立體倉庫設計的一般過程，在具體設計中，可結合具體情況靈活運用。
自動化立體倉庫系統優點
一、節約倉庫佔地面積，使倉庫的空間實現了充分的利用。由於自動化立體倉庫採用大型倉儲貨架的拼裝，又加上自動化管理技術使得貨物便於查找，因此建設自動化立體倉庫就比傳統倉庫的佔地面積小，但是空間利用率大。在發達國家，提高空間的利用率已經作為系統合理性和先進性的重要考核指標。在提倡節能環保的今天，自動化立體倉庫在節約佔地資源上有着很好的效果，也是必將使未來倉儲發展的一大趨勢。
