案例：自动化立体仓库的规划与设计.ppt.deflate

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,案例,:,海尔物流和立体库,海尔集团公司分析发现在整个生产过程中，最受制约的就是仓储，就是原材料和零部件的仓储和配送，所以海尔选择了这个突破口。,在青岛海尔信息园里面建了一座机械化的立体库，在黄岛开发区建了一座全自动的立体库。在国内人们因为人工成本便宜，地皮又大而质疑立体库的效果。,但海尔的事实是，黄岛立体库长,120,米、宽,60,米，仓储面积,5 400,m,2,，立体库有,9 168,个标准托盘位，托盘是,1.21,米的；立体库的建筑高度是,16,米，放货的高度可到,12.8,米，每天进出的托盘达到,1 200,个，实际能力是,1 600,个。,案例,:,海尔物流和立体库,5 400,m,2,取代了原来,65 000,m,2,的外租库，而且由于使用了计算机系统，管理人员从原来的,300,多人降为,48,人。通过减少外租库的租金，外租库到车间的来回费用，节省工人工资加起来一年是,1 200,万。,第二个作用是降低了物料的库存。因为海尔在计算机系统里都设定了，比如说只允许放,7,天的料，超过,7,天不让进，相对来说使整个库存量下降。库存量下降当时空调事业部就是一个典型的例子，大约,3,个月，从,9,月到,12,月降了,1.4,亿。,第三个作用是深化了企业物流系统的规划。因为立体库使用后是两翼推动，一是海尔要求所有的供方按照标准化的模式送货，所有的都是标准化的托盘，标准的周转箱。,案例,:,海尔物流和立体库,以往都是纸箱，纸箱的坏处在于，产品的零部件容易压坏，上线的时候还要倒箱，多次倒箱增加了人工拣选，保证不了产品的质量。现在采用统一的产品包装，从分供方的厂里到海尔的生产线整个过程不用倒箱。,对车间也是一样，以往车间的效果也是脏、乱、差，使用标准箱之后，全部是叉车作业标准化。立体库对两方都产生了有利的作用，对分供方也好，对海尔内部的整个物流推进也是很重要的。,二是，立体库具有灵活性和扩展性，刚开始设计立体库想的只是放空调的东西，但是通过计算机系统管理以后，只占很少的库容，公司马上把冰箱、洗衣机、电脑全部放进去，一下减少了这些厂的外租库，整个效果非常明显。,立体库就有这么多好处。并不一定非要建立体库，在车间旁边也可以搭立体货架，这样就节约了车间里面宝贵的生产面积，每一寸土地都得到充分的利用。,讨论,1,：什么是自动化立体仓库,?,讨论,2,：自动化立体仓库有哪些部分构成,?,讨论,3,：自动化立体仓库有哪些优点,?,自动化立体仓库，一般指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存货物，并且用专门的仓储作业设备进行货物出库或入库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间进行储存，故形象地称为立体仓库。,自动化立体仓库是采用自动化存储系统,(AS/RS,，,Automated Storage and Retrieval System),，由高层货架,(High Level Rock),、巷道堆垛起重机,(Stacker Crane),、出入库输送机系统,(Output/ Input Conveyor),、自动化控制系统,(Automatic Control System),、计算机仓库管理系统,(Warehouse Management System),及周边设备,(Peripheral Equipment),组成，可实现对集装单元货物自动化保管和计算机管理的仓库。,自动化立体库基本由一下部分组成,:,高层货架,:,用于存储货物的钢结构。,托盘（货箱）：,用于承载货物的器具，亦称工位器具。,巷道堆垛机,:,用于自动存取货物的设备。,输送机系统,:,立体库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机或从堆垛机将货物移走。,AGV,系统,:,即自动导向小车。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。,自动控制系统,:,驱动自动化立体库系统各设备的自动控制系统。,库存信息管理系统,:,亦称中央计算机管理系统。是全自动化立体库系统的核心。,自动化立体仓库的主要优点：,（）采用高层货架储存、巷道堆垛机作业，可大幅度增加仓库的有效高度，充分利用仓库的有效面积和储存空间，使货物储存集中化、立体化，减少占地面积，降低土地购置费用。,（）可实现仓库作业的机械化，自动化，能大大提高工作效率。,（）由于物资在有限空间内集中储存，便于进行温湿度控制。,（）利用计算机进行控制和管理，作业过程和信息处理迅速、准确、及时，可加速物资周转，降低储存费用。,（）由于货物的集中储存和计算机控制，有利于采用现代科学技术和现代化管理方法。,自动化立体仓库的主要缺点：,（）仓库结构复杂，配套设备多，需要大量的基建和设备投资。,（）货架安装要求精度高，施工比较困难，施工周期长。,（）计算机控制系统是仓库的“神经中枢”。一旦出现故障，将会使整个仓库处于瘫痪状态，收发作业就要中断。,（）由于高层货架是利用标准货格进行单元储存的，所以对储存货物的种类有一定的局限性。,（）由于仓库实行自动控制与管理，技术性比较强，对工作人员的技术业务素质要求比较高，必须具有一定的文化水平和专业知识，而且经过专门培训的人员才能胜任。,一、仓库布置设计,1,空间利用,（,1,）蜂窝损失,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。,单、双深堆码,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, ,。,例 求图中的蜂窝损失空缺系数。,例,求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,同理对右图中可算出为,0.4375,。,（,2,）通道损失,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,L,a,=,W,a,/ (,W,a,+,2,d,),式中,W,a,Width of,asile,通道宽度，,d,depth,货堆深度。,（,2,）通道损失,计算通道损失。,（,2,）通道损失,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,3/,（,4,3,）,0.429,，但此时增加了蜂窝损失。,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,7-1,。,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。,例,某种货物,C,为木箱包装形式，尺寸（长,宽,高）为,1000600700mm,，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。,（一般叉车货叉长达,9001000mm,）,例,解：货物堆垛,4,层，实际占地面积为,1.00.6600/4=90m,2,。,一般叉车货叉长达,9001000mm,，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(0.62)=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，可算出蜂窝损失空缺系数,E,(,H,)=7/16=0.4375,，考虑通道损失后的蜂窝损失为,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)=400 m,2,。,例,若货堆深度更多，如,4,排,解：货物堆垛,4,层，实际占地面积为,1.00.6600/4=90m,2,。,若货堆深度更多，如,4,排,，则,La,=3.6/(3.6+2(0.64)=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)=297 m2,。,2.,库容量与仓库面积,（,1,）库容量,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；,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,510,年后预计达到的数量。库存量以实物形态的重量表示。,（,1,）库容量,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,(Stock Keeping Unit, 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,200500kg,，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。,（,2,）面积计算,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。,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。,（,2,）面积计算,面积较难计算时，还可以类比同类仓库面积，比较类推出所需面积。,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。,例,某金属材料仓库库存量为,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/m,3,。求面积。,解：计算料垛所占用的总面积为：,S,=500/(1.50.77.8)=61m,2,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。,案例,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。,某仓库拟存储,A,、,B,两类货物，包装尺寸（长,宽,高）分别为,500280180mm,和,400300205mm,，采用在,1 2001 000150mm,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,19 200,和,7 500,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,3 524mm,，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（叉车、货架详细参数见图），并计算货架区面积。,主视图,解：,1,）计算,A,、,B,两类货物所需的托盘存储单元数。,对,A,类货物，,12001000,托盘每层可放,8,件（不超出托盘尺寸），可堆层数为,(900-150)/180=4.17,，取整即,4,层，故一托盘可堆垛,32,件。库存量折合,SKU,为,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（图）,因每货格放,2,托盘，按托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为,12002,50,3100,2 750mm,（含立柱宽度,50,）长，,1 000mm,深，,1 100mm,高（含横梁高度,100,）。,3,）确定货架层数,由叉车的提升高度,3 524mm,，确定货架层数为,4,层，含地上层。,4,）确定叉车货架作业单元,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,=21m+0.1m+2.235m=4.335m,取,4.4m,面积,S,0,=2.754.4=12.1m,2,。,5,）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,S,0,=5412=648 m,2,。,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,69,得货架长,9,个单元，即长,92.7=24.3m,，共,6,个巷道，,12,排货架，深,64.4=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,414=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,39m18m,。,货架布置不能仅考虑存储和节省面积，还要考虑出货速度。从货架中间设置一个贯穿各排货架的竖向交叉通道，还能增加货架的稳定性。,3.,库房布置设计,（,1,）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。,（,1,）库房设计,确定了宽长比后，选定宽度，再定长度。如库房需要面积,800m,2,，取宽长比,1:4,，则算出宽度取,14m,，长,56m,。,长宽尺寸还要符合建筑标准,GBJ-2-86,建筑模数协调统一标准,，该标准规定了基本模数,M,0,=100,mm,，倍模、分模优选,M,0,/10,，,M,0,/5,，,M,0,/2,，,1,M,0,，,3,M,0,，,6,M,0,，,15,M,0,，,30,M,0,，,60,M,0,。如库房柱距应采用,6m,，当库房跨度,18m,时，跨度应为,3 m,的倍数，当库房跨度,18 m,时，跨度应为,6m,的倍数。故常用库房跨度,6m, 9m, 12m, 15m, 18m, 24m, 30m,。,如上例面积,648 m,2,，按建筑模数修正为,15m54m,或,15m60m,，总面积超出一点是可以的，因为还有许多其他因素没有考虑，应留有余地。,（,2,）收发站台设计,收发站台,(dock),主要用于货物的装卸暂放。而且因为仓库是一个动态系统，进出频繁，需要专门考虑系统进出两端，也即收发站台的设计。,现代仓库和物流中心进出货频繁，收发货作业离不开门，库门也是站台设计布置时必须考虑的问题。为满足收发作业要求，我们还要考虑门的数量，请见下例。,例,某仓库每年处理货物,6,百万箱，其中,70%,的进货是由卡车运输的，而,90%,的出货是由卡车运输的。,仓库每周工作,5,天，每天,2,班。对于进货卡车，卸货速度是每工人小时,200,箱，而出货上货的速度是,175,箱,/,人时。进出货卡车满载都是,500,箱。,考虑进出货并不均匀，设计加上,25%,的安全系数。试确定仓库收发货门数。,解：,1,）确定进货需求,a.,年卡车进货量为卡车进货百分比乘总进货量，即,70%6 000,000,=4 200 000,箱,b.,则年进货卡车次数（假定满载）为,4 200 000/500=8 400,次,c.,每一卡车货卸货作业时间为,500/200=2.5,小时,d.,则年总进货卡车次数所需作业时间为,84002.5=21 000,小时,2,）确定出货需求,解：,2,）确定出货需求,a.,年卡车出货量为卡车出货百分比乘总出货量，即,90%6 000,000,=5 400 000,箱,b.,则年出货卡车次数（假定满载）为,5 400 000/500=10 800,次,c.,每一卡车货上货作业时间为,500/175=2.85,小时,d.,则年总进货卡车次数所需作业时间为,10 8002.85=30 780,小时,3,）计算总共作业时间,进、出货合计作业时间为,21 000+30 780=51 780,小时，,加上,25%,安全系数为,51 780(1+25%)=64 725,小时,4,）每年工作时数,52,周乘每周工作天数乘每天工作时数，即,52582=4 160,小时,5,）需要门数为总作业时间除年工作时数，即,64 725/4 160=15.516,故仓库需要,16,个收发货门。,（,3,）通道设计,通道设计也是仓库规划的重要内容。通道布置的合理与否，将影响仓库作业和物流合理化，以及生产率的提高。通道设计不合理，会造成作业场地的拥挤、阻塞、生产不安全、甚至影响机械作业率。,出入库通道连接仓库收发站台和外部道路，是仓库的出入口。根据运输方式不同，对有铁路专用线的入库区，铁路专线的长度应根据出入库物料的数量和频度来确定，线路的宽度及两边的留量应根据铁路有关规定执行。对一般的汽车通道，应根据运输量、日出入库的车辆数量、机动车辆的载重量、型号等来设计道路的宽度、地面承载能力等。库区的出入口，即站台，应按作业流程设计，做到物流合理化。,（,3,）通道设计,库房通道。一般库房通道应设有纵向或横向的进出库通道，大型库房还应同时设纵向和横向进出库通道。,库房内各作业区之间还应留有作业通道，通道的宽窄应根据装卸搬运机械的类型确定。,例,玛丽玫瑰化妆品公司的成品仓库采用的是,6,米高的托盘货架，由平衡重式叉车来存取货，货架通道宽度是,3.6,米。请问在不扩建仓库的情况下，可采用什么方法来增加库容量，以满足公司产品增加的要求？,解,换用通道要求更窄的叉车，如窄通道叉车，可同时相应提高货架堆垛层数和高度,（,4,）物流动线,仓库布置要考虑物流模式，我们在前面所介绍的直线型、,L,型、,U,型和,S,型还适用。,为更好地表示仓库作业时物料、设备和人员移动的方式，我们用动线表示商品、设备（包括货品箱、托盘、料箱等）、废弃物和人员的移动路线。,布置要求全部动线完整、合理，物料、设备和人员等不能发生阻断、迂回、绕远和相互干扰等现象。,根据这一要求，可以在仓库或物流中心平面布置图上布置动线，就成为下图所示的动线图。,U,形仓库布置及动线图,一、仓库布置设计,1.,空间利用,（,1,）蜂窝损失,（,2,）通道损失,确定其需要的存储面积。,2.,库容量与仓库面积,（,1,）库容量,（,2,）面积计算,货架长宽高、层数和排数,3.,库房布置设计,（,1,）库房设计,（,2,）收发站台设计,确定仓库收发货门数,（,3,）通道设计,（,4,）物流动线,作业题,3,某库房实际需要库容量为,5 000,个货位，为为减少通道占用面积，采用一个通道两侧各有两排货物的布置形式，即双深式，蜂窝空缺和通道所造成的库容量损失为,0.569,，试问该库房设计的库容量为多少货位？,设计库容量,5000/(1-0.569)=11601,二、自动化立体仓库的分拣作业设计,讨论,1,：拣货方式主要有哪几种？,拣货方式有,4,种，即：, 摘果式,(Discreet picking),。一次将一个订单的所有货物从头到尾拣取。,优点：,一次完成，不必再分选、合并，作业方法简单；,弹性大，调整容易,适合客户少，大量订单处理，订单数量变化频繁，有季节性趋势。,缺点：,品种多时，拣选路径加长，拣选效率降低；,多个工人拣选不同的大数量订单时，会通道拥挤；,拣选区域大时，搬运系统设计困难。,播种式,(Batch picking),。先将所有订单所要的同一种货物拣出，在暂存区再按各用户的需求二次分配。,优点：,缩短拣选距离；,适合订单数量庞大的系统，订单大小变化小，订单数量稳定。,缺点：,订单响应慢；,拣取后还要分拣，如数量多，则费时。,分区式,(Zone picking),。每个拣货员负责一片存储区内货物的拣货，在一个拣货通道内，先将订单上所要货物中该通道内有的全部拣出，汇集一起后再分配。这是一种分区播种式，但要多个拣货员才能完成拣货任务。,优点：,每区可采用不同的技术和设备。,缺点：,难平衡各区工人的工作量和速度。,波浪式,(Wave picking),。按照某种特征将要发货的订单分组，如同一承运商的所有订单为一组，一次完成这一组订单，下一波再拣选另一组的。例如,UPS,自动仓库分拣系统就是采用这种方式。,只适合自动拣选机械的拣选。,讨论,2,：自动化立体仓库按货物存取方式可分为哪两种类型？,自动库按货物存取形式可以分为单元货架式、拣选货架式。,分拣系统流程图,