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自动化立体库技术分析

发表时间:2019-05-31 10:51

立体仓库的出现与发展,是与工业、科技发展相适应的。现代化大生产,越来越促使工业生产社会化、专业化、集中化。生产的高度机械化,自动化必然要求物资的供应分发及时、迅速、准确。这就促使立体仓库技术得到迅速的发展,并已成为工厂设计中高科技的一个象征。   

立体仓库的分类   

按高度划分:低层(货架高度5M以下)/中层(货架高度5~12M)/高层(货架高度12M以上);   

按规模划分:小型(库容量2000个托盘以下)/中型(库容量2000~5000个托盘)/大型(库容量5000个托盘以上);   

按形式划分:自动化有轨仓库/无轨仓库(窄通道三向堆垛叉车)。   

自动化有轨仓库   

近几年来,自动化搬运的概念已出现了很久,但自动化搬运实施的时间并不长。自动化搬运开始实施时主要用在纸箱的拣选上,目前自动化搬运已经转向高层仓库自动化存取系统(ASRS)。自动化的优势在于:它将资金投资于自动化设备,而不是将资金用来作为机械化搬运系统的人工费用投资。除了减少直接的人员数量以外,自动化系统还提高了操作的速度和准确性。自动化的缺点是:投资大,开发和应用复杂。根据国际自动化仓库会议(International Conference on Automatic Warehousing)的定义,所谓自动化仓库就是采用高层货架存放货物,以巷道堆垛起重机为主、并结合入出库周边设备来进行作业的一种仓库。其基本系统有四个组成部分:储存货架、存取设备、输入输出设备、控制系统。自动化仓库的形式有整体式仓库(Building tyue:Building in rack supported)和分离式仓库(Unit type:Building is freestanding front rack structure)两个基本类型。自动化仓库起始于12米以上的高层货架仓库,这种仓库的货架结构不但用于存放货物,同时又是仓库基筑的柱子和仓库侧壁的支撑,即仓库建筑与货架结构成为一个不可分开的整体,顾称整体式仓库。整体式仓库具有技术水平高、投资大和建设周期长等问题,适用于大型企业和流通中心。相反,货架结构自成一个单元与建筑无关的仓库,则称分离式仓库。分离式仓库与整体式仓库比较有下述优点:   

1) 因与建筑无关,所以利用车间内部一隅就可建设与生产工艺密切连接的仓库,也可把现有建筑改造成为仓库;   

2) 当现有建筑地面耐压为3吨/平方米、不平度为30~50毫米时,地面无需处理即可建设分离式仓库。而整体式仓库地基和地面的处理较为复杂,费用约占总费用的5-15%;   

3) 建设周期短,整体式仓库的建设周期一般需1.5~2年,但分离式仓库的建设周期则较短;   

4) 分离式仓库的货架、巷道式堆垛起重机和自动化控制等机械设备易标准化、系列化,可实现批量化生产,达到价廉的效果。 

由于上述原因,国外小型分离式仓库的发展速度要比大型整体式仓库更为迅速,约占总量的80%。而大型整体式仓库随着科学技术和生产力的发展,仓库技术有进一步向系统化、自动化、无人化方向发展,仓库管理向计算机化、网络化发展的趋势,不但追求仓库的经济效益,而且希望为进一步提高企业的综合经济效益作出重要贡献。 

例如:年销售量大200万台、多种型号的丰田汽车公司为了在减少库存、减少积压资金的同时,及时向世界各用户供应配件以提高服务质量。加强竞争建造了库存容量是13570个货位、库存品种3000余种、仓库高为22米的自动化仓库。该仓库采用FACOM270-30计算机进行仓库的在线控制和帐目管理,并通过通信网络直接与总公司的IBM360-50大型计算机连接,因此它不但提高了仓库的经济效益,而且由于总公司具备了正确掌握库存量,及时地部署生产,正确、迅速地调整接受订货的交货期,及时地对迟误的交货进行督促;快速地向生产部门指出急需安排的产品等条件,从而使库存、生产、销售、服务等成为一个有机的整体,大大提高了企业的经营效果和经济效益。高层仓库的设施是钢制的,可达40米高。典型的高层仓库设施是由一排排储存架组成,每排储存架被30-200米的通道隔开,主要的存取作业都在这些通道里完成。存取机在通道里来回行走,把商品搬运到储存架上或搬离储存架。 

仓库中有许多存取机可供使用。为了达到水平移动和垂直升降所需的一定的稳定性,多数存取机自始至终都需要引导,存取机水平移动的速度可达90-120米/分,升降速度可达30米/分或更高。存取机的第一个作用是快速到达指定的储存位置,第二个作用是存取商品。多数情况小,存取商品都是由穿梭运输的放料盘(shuttle tables)完成的。当前,大量的转运规划和布局安排已得到发展。转运车有专用的和非专用的两种:专用的转运车总是配备在通道的一端;非专用的转运车在几个通道中作业,按计划提取货物,这种转运车设备可达到最大利用率。关于是否要在高层仓库系统的通道之间转运,要视生产率和整个系统的通道数量而定。高层仓库的输入、输出系统与将货物移入移出货架区有关。 

这里要涉及两种移动:第一种是货物从收货区(或商品线)运到储存区;第二种是在货架最接近的外围区域内,货物的进出移动安置。这里最大的潜在的搬运问题出在外围区。为了充分利用存取设备,一般要使分拣和卸货站为每个通道提供足够的货物供应。为了实现高绩效的输入、输出工作,对于同一个通道要设置几个不同的站点以完成货物的输入和输出工作。分拣和卸货站与搬运系统连接在一起,搬运系统可将商品转运到储存区或运出储存区。高层仓库的控制系统与自动化拣选系统是相似的。在高层仓库系统中,为了充分利用设备以及达到快速系统循环的目的,编程要求和控制方法十分复杂。 

近期,由于微处理器的速度提高且成本下降,ASRS已经大量使用计算机。高层仓库系统如图所示,该中心的大型ASRS包括一个高达30余米的仓库。商品自动堆垛形成一个单位荷载,然后单位荷载由电力输送机将其运送到相应的分选站,最后由存取设备把货物放置到计划储存位置上。除了对货物到达和定位以外,控制系统还搬运用于盘存和周转的存货,命令控制系统可以指导货物的提取。电力和重力输送机将单位载荷从输出站运送到相应的出运区。在提取和输出货物工作正在所需的文件工作也正在完成。目前国内的自动化立体仓库主要应用于烟草、汽车及机械行业。 

无轨高架仓库(窄通道三向堆垛叉车)   

无轨高架立体仓库在制药、家电、机械/汽车零配件仓库和超市配送中心的应用最为广泛,并具有以下优点:

1)大幅度增加储存密度,提高仓容利用率,以降低成本。立体高架库与中低位存取模式相比,通过以下方法增加库容:   

a 采用高垛的方法,增加存储的高度以海尔国际物流中心库中采用的无轨三向堆垛叉车为例,其提升高度为12890mm,在单层货架高度1400mm的情况下,货架层数布置高达10层;若采用平衡重式叉车低位堆垛的传统存储模式,由于提升能力的限制,一般而言其堆垛层高仅为3层。由此可见,高架库模式较之中低位货架方案,其空间利用率提高3~4倍。 

b 缩小库内通道宽度以增加存储有限面积。由于无轨堆垛机具有三向堆垛作业特性,无需作90度直角堆垛,其通道宽度仅为1750mm(货架间距1950mm),远低于传统的平衡重式叉车(以1.5吨电瓶车为例,通道宽度2950mm,货架间距3150mm)。单位托盘平均投影占地面积降低38%(尚未考虑层高因素)。 

2)作业效率极大提高由于高架仓库的地面及空间的利用率得到极大地提高,因此在满足客户一定货物周转量的前提下,采用无轨窄通道堆垛机方案使得库区面积及库内通道数量均大大减少,其直接结果是使得叉车的单位循环中的行驶距离缩短,从而使得作业效率明显高于传统叉车。   

3)作业安全性得到进一步的提高,由于在高架库中使用的K15采用高位驾驶操作方式,无论任何高度操作者均能极好的地控制货物的存取作业,与传统的低位驾驶平衡重式叉车相比较,货物及操作人员相可减少货物的存储损耗。   

4)具有捡选功能并方便货物检视和盘点高位驾驶窄通道叉车还具有拣选作业功能,是传统叉车不具备的,对于零配件管理及货物的检视盘点非常重要,并为将来作业方式的变化具有极大的灵活性。   

5)良好的可靠性、扩展性及经济性与无轨ASRS自动控制仓库相比较,无轨VNA叉车具有较高的可靠性,工程的总体投资较小,且可根据企业生产规模的发展具有良好的可扩展性,如上海Glaxo制药成品库的VNA立体仓库的建设就分阶段进行。   

VNA无轨立体仓库主要由货架、无轨高架堆垛机、物料搬运辅助设备和必要的信息处理系统构成。VNA叉车提升能力为1.0~1.5吨,最大堆垛高度可达1,根据用户不同的作业要求,有低位驾驶和高位拣选两种不同的形式供选。VNA车主要在高层货架区域内作业,作业通道内安装有导轨,单台VNA可负责多个巷道,巷道转换灵活机动,叉车具有巷道自动确认功能,及定位系统。货架区至进出货暂存区的喂料工作一般由少量普通叉车来实现。  

为了提高仓库作业的自动化管理水平,越来越多的现代化立体仓库普遍运用了信息引导系统,这一系统的仓库布置和设计,与使用机械化操作的设施是一样的,不同之处在于所有的叉车移动由计算机指导和监控。在作业时,所有的搬运移动都被输入计算机,由计算机来分析搬运需求和安排设备,这样可以确保有效的移动和减少空载移动。叉车移动由安装在叉车上的终端来安排,计算机与叉车之间的通信则利用射频(RF)波来完成,叉车上的天线和仓库高处的天线可以接受和发射射频。信息引导搬运系统具有明显的优势,因为该系统在不需大量投资的情况下,可获得自动化分选的益处,并提高生产率。   


文章分类: 行业动态
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