自動化立體倉庫出入庫能力及堆垛機節(jié)拍

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自動化立體倉庫出入庫能力和堆垛機節(jié)拍 一 平托盤尺寸規(guī)格及材料 自動化立體倉庫一般都采用托盤式貨架 平托盤作為裝載工具在搬運 保管 運輸和 包裝的各個環(huán)節(jié)中都處于中心位置 直接影響著倉庫的規(guī)劃和儲存效率 托盤標準化是物 流標準化的基礎 是物流系統(tǒng)協(xié)調(diào)化的關鍵 是實現(xiàn)搬運機械 包裝 運輸作業(yè)通用化 統(tǒng) 一性的前提 目前歐洲托盤的標準為 是基于通用卡車運輸?shù)某叽鐑?yōu)化 美國托盤的1200 800 標準尺寸為 及所謂的工業(yè)托盤 工業(yè)應用中經(jīng)常采用 日本托盤的標準 1200 1000 尺寸為 是基于集裝箱的尺寸優(yōu)化 1100 1100 中國托盤規(guī)格較為混亂 但隨著物流業(yè)機械化和自動化的要求 標準規(guī)格也逐漸確定 標準規(guī)格尺寸如表 1 所示 表中 表示常用托盤尺寸 托盤高度一般為 單面100 150mm 取 140mm 雙面取 150mm 托盤載重量有 和 四個級別50kg1000kg1500kg2000kg 表 1 平托盤標準規(guī)格 單位 mm 寬度 W 長度 L 高度 H 寬度 W 長度 L 高度 H 1100 800 800 1200 1000 900 1100 1100 1000 1200 1400 1200 10001000 1300 1100 800 1300 1500 900 1100 1100 1400 1200 1200 1440 1130 1300 1500 1300 1100 1400 1130 1440 托盤材料有木材 金屬和塑料三大類 目前我國木材托盤應用最廣 但反復使用后易 變形 破損 壽命不長 金屬托盤中鋼制托盤應用最廣 特別適用于貨物重量大的場合 塑料托盤因其質(zhì)輕 美觀 強度高 耐腐蝕 可回收等優(yōu)點廣泛應用于食品 醫(yī)藥 汽車 煙草 化工等領域 三種托盤只是材料不同 主要標準規(guī)格尺寸都相同 二 貨態(tài)尺寸計算及碼垛方式 把包裝的物品堆積在托盤上便成為裝載單元 裝載單元的貨態(tài)是自動化立體倉庫貨格 所能儲存貨物的最大尺寸 貨態(tài)尺寸的計算是通過包裝箱或者包裝袋的規(guī)定尺寸及選取的 碼垛方式 或由儲存貨物的外形尺寸計算得出 包括托盤尺寸 如圖 4 所示 圖 4 貨態(tài)尺寸計算示意圖 裝載托盤上的貨物總尺寸一般與托盤尺寸相同 或者比托盤略小一些 非常特殊時也 可以比托盤略大 常用裝載的方式有 完全緊密型 中空型 周空型 不規(guī)則型 裝載形 式如圖 5 所示 裝載方法的優(yōu)劣在于托盤空間利用率 物品安全可靠 破損最少 其中破 損最少是最重要因素 圖 5 托盤裝載圖 碼垛針對箱裝或者袋裝的物品 根據(jù)包裝 尺寸 重量及數(shù)量 將貨物按一定規(guī)律碼 成各種形狀的貨垛 基本要求是 合理 牢固 定量 整齊 節(jié)約 方便 碼垛方法包括 對縫堆積法 交錯堆積法 砌磚堆積法 中空堆積法和外分堆積法 a 對縫堆積法 b 交錯堆積法 c 砌磚堆積法 d 中空堆積法 e 外分堆積法 圖 6 碼垛方法示意圖 三 單元貨格尺寸確定 貨格是倉庫貨架內(nèi)儲存貨物的單位空間 每個貨格可有一個或者多個貨位 貨物單元 尺寸確定好之后 就可確定貨格尺寸 貨格尺寸取決于貨物單元四周留有的間隙和貨架構 件有關尺寸 在立體倉庫設計中 恰當?shù)拇_定貨格尺寸是一項很重要的設計項目 直接影 響倉庫面積及空間利用率 也關系到存取工作的順利進行 下面圖 7 就最常見的橫梁式貨 架與牛腿式貨架介紹單元貨格尺寸的確定 各間隙的符號及名稱見表 2 a 橫梁式單貨位貨架載貨示意圖 b 橫梁式雙貨位貨架載貨示意圖 c 牛腿式貨架載貨示意圖 圖 7 貨架載貨示意圖 表 2 貨格 貨位與貨物間的尺寸代號及名稱 代號 名稱 代號 名稱 0 貨格長度 2 貨格有效寬度 1 貨物長度 3 前面間隙 2 貨格有效長度 4 后面間隙 3 側向間隙 1 貨物高度 4 支撐貨物的寬度 2 單元貨物上部垂直間隙 5 貨物見水平間隙 3 層高 0 貨格寬度 4 單元貨物下部垂直間隙 1 貨物寬度 1 側向間隙選擇 側向間隙 的確定 主要考慮以下各項誤差 3 4 5 1 來自堆垛機的誤差 堆垛機停車和反復定位的誤差 堆垛機立柱垂直度誤差 堆垛機運行地軌的不平度誤差 2 來自貨架的誤差 貨架立柱的垂直度誤差 貨架在片在作用下的變形誤差 3 來自貨箱的誤差 貨箱尺寸誤差 貨箱最初停在貨道口的位置偏差 側向間隙 取值一般在 50 100mm 范圍內(nèi) 對于高度在 5m 以下的低層貨架 低速堆 3 垛機 不大于 50mm 高度在 5m 12m 的中層貨架 中高速堆垛機 不大于 75mm 3 3 高度在 12m 以上的高層貨架 高速堆垛機 不大于 100mm 對于橫梁式貨架要求 3 對于牛腿式貨架要求 5 3 4 3 2 垂直間隙選擇 垂直間隙 的確定 主要考慮以下因素 2 4 在確定 時 第一要考慮貨叉的微升降行程 第二 要考慮以下幾周誤差的累積 起 2 升機構的停準誤差 貨叉微升降的定位誤差 貨物高度誤差 任址誤差 貨架托梁 或橫 梁 的高度誤差 第三 要考慮貨叉伸出時在貨物作用下的下?lián)狭?最后 再加一個安全 裕度 貨格高度主要取決于單元貨物上部垂直間隙和下部垂直間隙的尺寸 上部間隙 應保 2 證貨叉叉取貨物過程中微起升時不與上部構件發(fā)生干涉 一般 下部間隙 應保證貨叉能自由進出貨架貨位存取貨物 2 貨 叉上浮行程 各種 誤 差 4 一般 4 貨 叉厚度 貨 叉下浮行程 各種 誤 差 3 寬度間隙選擇 3 4 前面間隙 的選擇應根據(jù)實際情況而定 對牛腿式貨架 應使其盡量小 對橫梁式貨 3 架 應保證貨物不因各種誤差掉下橫梁 后面間隙 應以保證貨叉作業(yè)時不與后面拉桿發(fā) 4 生干涉為前提 四 自動化倉庫最佳尺寸選擇 自動化倉庫的高度直接影響倉庫的占地面積 長度 寬度 起重機運輸機械的裝載效 率及其技術經(jīng)濟指標的確定 影響貨架高度選擇的因素是 貨物吞吐量和貨物周轉期 儲 存期 以及訂貨發(fā)送時的配套方式 德國專家認為貨架的最佳高度在 15m 21m 之間 美國克拉克公司認為貨架高度在 20 左右單位費用最低 許多國家研究成果表明 自動化倉庫的最佳高度取決于容量 讓容量 在 1000 4000t 時 高度在 12 6m 讓容量在 6000t 以上時 高度為 16 2m 由此可見 各 國對貨架最佳高度意見是相對一致的 即在 15 20m 之間 但隨著建設倉庫土地的緊缺和倉庫儲量需求的增大 自動化立體倉庫的高度不斷增大 很多大型立體倉庫高度已經(jīng)達到 30m 50m 特別在日本 德國等工業(yè)發(fā)達國家 人口多 土地少 自動化程度高 50m 以上的自動化倉庫的數(shù)量也呈激增態(tài)勢 貨架的最大長度取決于一臺堆垛機在一條通道內(nèi)服務的貨位數(shù)目 大多數(shù)專家認為一 臺堆垛機行上 下貨的最佳長度在 80 120m 為宜 為保持 均衡 推薦采用下H L 列貨架高度和長度的比值 1 6 1 4 五 堆垛機出 入庫能力計算 堆垛機的工作循環(huán)時間是通過求解堆垛機從入庫工作臺開始到達全部貨位時間的平均 值計算得到的 堆垛機的循環(huán)時間有平均單循環(huán)時間和平均復合循環(huán)時間 平均單循環(huán)時間計算公式如下 1 1 2 2 式中 平均單循環(huán)時間 s 貨架列數(shù) 1 m 貨架層數(shù) 1 n 堆垛機單邊運行到某貨位的時間 s 貨叉取貨時間 即在出 入庫工作臺或在貨位處貨物移動的時間 s 浪費時間 s 圖 1 單循環(huán)圖 平均復合循環(huán)時間計算公式如下 1 1 2 4 式中 平均復合循環(huán)時間 s 存取貨貨位之間移動時間 存取貨貨位是隨機決定的 中間取貨平均 s 時間隨貨位不同而不同 但均小于 近似計算可按堆垛機單邊運行到某貨位 1 1 的平均時間計算 由此公式變?yōu)?1 1 3 4 出 入庫工作臺之間的位移時間 只有出 入庫工作臺不在同一位置時 s 才會有 1 出 入庫一個工作臺 2 出 入庫工作臺分開 3 出 入庫工作臺在不同層上 圖 2 復合循環(huán)圖 堆垛機基本出 入庫能力 即每小時入庫和出庫的裝載單元數(shù) 平均單循環(huán)時間的基本出 入庫能力 3600 平均復合循環(huán)時間的基本出 入庫能力 3600 2 堆垛機實際循環(huán)時間測試 測量從出 入口工作臺到如圖所示 3 個位置的單循環(huán)時間 取 5 次測量的平均值 即為堆垛機的單循環(huán)時間 測量值和計算值的誤差規(guī)定小于 6 圖 3 堆垛機單循環(huán)測試位置 六 貨架總體尺寸確定 貨架總體尺寸是指貨架長 寬 高等尺寸 不同的客戶要求可能需要不同的規(guī)劃方法 下面介紹兩種確定貨架尺寸的基本方法 6 1 靜態(tài)法確定貨架尺寸 靜態(tài)法是根據(jù)倉庫的最大規(guī)劃量來確定貨架的尺寸 即在已知倉庫規(guī)劃好的貨架擺放 位置長 寬 高的前提下 盡可能的使貨位布滿倉庫 當單位貨格尺寸確定后 貨架的總體尺寸與貨架的排數(shù) 列數(shù) 層數(shù)和巷道寬度有如 下關系 貨架長度 貨 貨 格 長 度 0 貨 格列數(shù) 立柱片 寬 度 貨架 寬 度 貨 貨 格 寬 度 0 2 巷道 寬 度 相 鄰 兩排 貨 架 間 距 排數(shù) 高度 貨 0 1 1 其中 巷道 寬 度 堆 垛 機最大外形 寬 度 150 200 為第一層貨架的高度 有堆垛機的高度決定 0 為貨架的中間各層高度 1 2 1 為第 n 層貨架 頂層貨架 高度 6 2 動態(tài)法確定貨架尺寸 動態(tài)法確定貨架尺寸 就是根據(jù)所要求的貨位總數(shù) 出入庫頻率以及所選堆垛機速度Q 參數(shù)來確定貨架的總尺寸 以直線導軌 每個巷道配備一臺堆垛機為例 已知總貨位數(shù) 出入庫能力 貨架Q 0 最大高度 或者貨架層數(shù) 貨格尺寸和堆垛機速度參數(shù) 描述動態(tài)法確定貨架尺寸的H 過程 確定貨架的最佳布置和尺寸 在總貨位和貨架層數(shù)確定的前提下 最佳布置就是在能滿足出入庫頻率要求的最少的 巷道數(shù) 這時配備的堆垛機數(shù)量最少 相應的投資最小 具體步驟為 1 假定巷道數(shù) 則貨架列數(shù)可求 S 1 m 2 2 根據(jù)層數(shù) 列數(shù) 貨格尺寸以及堆垛機的速度參數(shù) 計算每臺堆垛機平均作用n 周期 3 計算整個倉庫的出入庫能力 3600 4 比較 和 如果 所設計的貨架達不到出入庫能力要求 讓 重 0 0 S 2 復 1 4 的計算 直到 為止 此時的巷道數(shù)為最佳巷道數(shù) 0 貨架的總體尺寸及布置確定后 再考慮理貨區(qū)尺寸 庫頂間隙 貨架間及貨架與建筑 物的安全距離等 即可確定倉庫的總體尺寸 當然 貨架及倉庫總體的設計還受 用地 空間 投資 自動化程度的影響 故需要 根據(jù)實際情況及經(jīng)驗綜合考慮 不斷修改完善才能得到完美方案 七 總結 根據(jù)以上分析 倉庫的出入庫能力 堆垛機節(jié)拍計算與倉庫的貨格 規(guī)劃 空間及投資 密不可分 設計規(guī)劃自動化倉庫時 應考慮到各方面的因素 計算分析應有以下幾個步驟 1 根據(jù)客戶需要儲存的貨物體積 重量 包裝方式選擇托盤尺寸及材料 2 結合托盤尺寸及貨物尺寸 確定碼垛方式 碼垛方式同時影響托盤的選用 3 通過托盤尺寸及碼垛方式確定的貨態(tài)尺寸 可以確定貨格尺寸 4 通過貨格尺寸 場地空間 根據(jù)客戶要求的貨位總數(shù) 出入庫能力 及堆垛機速度 參數(shù)可以進行堆垛機節(jié)拍及倉庫出入庫能力計算 確定倉庫貨架尺寸及巷道數(shù) 客戶關心目標參數(shù)包括 總貨位量 出入庫能力 載重量 可以通過步驟 1 2 確定