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自动化立体仓库设计与仿真自动化立体仓库设计与仿真主讲：臧利林2010.8郑州2内容概要自动化立体仓库设计与仿真2自动化立体仓库总体构成3自动化立体仓库总体设计4仿真技术简介1自动化立体仓库概述5实例分析31自动化立体仓库概述1.1自动化立体仓库的概念自动化仓库（AutomaticWarehouse）是指由电子计算机进行管理和控制，不需要人工搬运作业，而实现收发作业的仓库。立体仓库（StereoscopicWarehouse）是指采用高层货架以货箱或托盘储存货物，用巷道堆垛起重机及其他机械进行作业的仓库。将上述两种仓库的作业结合称为自动化立体仓库即：基于高层货架、采用电子计算机进行管理和控制、采用自动化存取输送设备自动进行存取作业的仓储系统。4自动化立体仓库又称自动存储取货系统automatedstorage&retrievalsystem(AS/RS)借助机械设施与计算机管理控制系统实现存入和取出物料的系统。（—2007国家标准）高层货架，巷道堆垛机、自动分拣系统、入出库自动输送系统、周边设施设备等控制系统+上位管理系统5自动化立体库示例61.2自动化立体仓库的发展状况（1）国外发展情况美国于1959年开发了世界上第一座自动化立体仓库，并在1963年率先使用计算机进行自动化立体仓库的控制管理。此后，自动化仓库在欧美一些发达国家和日本迅速发展起来。70后代以来，发达国家大力推广商品物流自动化、高速化、信息化，在各大城市纷纷建立了大型自动化立体仓库。进入80年代，自动化立体仓库在世界各国发展迅速，使用范围涉及几乎所有行业。随着科技的不断发展，先进的技术手段在自动化仓库中及时得以应用：实现了信息自动采集、物品自动分拣、自动输送、自动存取，库存控制实现了智能化，自动导引车得到广泛应用，大大提高了仓储作业效率，一座大型自动化立体仓库每小时可完成500～800次出入库作业。7（2）我国自动化立体仓库的发展概况相对国外发达国家而言，我国的自动化仓库的发展起步较晚，自1974年在郑州纺织机械厂建成我国第一座自动化立体仓库以来，我国自动化仓库领域的发展速度比较缓慢。至1980年我国已经建成和正在施工建设的自动化立体仓库达到21座。我国的自动化仓库大部分是简易的中低层小型分离式仓库。货架只有单元货架和重力货架两种。作业方式几乎都是巷道堆垛机配以小车、叉车或输送机等周边设备。这些仓库主要分布在机械制造业，其次是商业、电气行业。仓库的控制以手动控制为主，能够单机自动远距离控制的目前只有北京汽车制造厂零件库、长沙火车站库和天津储运公司库。在已经建成的自动化仓库中，有一些还处于调试中，有一些则因故障率太高，难以正常使用。81.3自动仓库的发展过程按自动化的程度分为五个阶段:人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成自动化仓储阶段和智能自动化仓储阶段。1)人工仓储技术阶段在这一阶段，仓储过程各环节的作业（包括物品的输送、存储、管理和控制等）主要靠人工来完成。这一阶段的优点是可以面对面地接触仓储全过程，初期的设施设备投资少。92)机械化仓储技术阶段这一阶段的作业特点是作业人员通过操纵机械设备来实现物品的装卸搬运和储存等作业活动。如通过传送带、工业搬运车辆、堆垛机等来移动和搬运物料，采用各种货架、托盘等来存储物料。机械化程度的提高大大提高了劳动生产率，提高了装卸搬运的工作质量，改善了作业人员的劳动条件，且由于采用了货架来储存货物，避免了货品之间的相互挤压，改善了货品的储存保管条件，另外，使储存空间向立体方向发展，大大提高了存储空间的利用率。然而这一阶段仓储机械设备需要投入大量的资金，且还必须投入一定的费用来科学地管理和维护这些机械设备，以保证设备的合理使用。103)自动化仓储技术阶段这一阶段在仓储系统中采用了自动输送机械、自动导引小车(AGV)、货品自动识别系统、自动分拣系统、巷道式堆垛机等。随着计算机技术的发展，信息自动化技术逐渐成为自动仓储系统的核心技术，在计算机之间、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地进行信息汇总，仓库计算机可以及时地记录订货和到货时间，可随时显示库存量，计划人员可以方便地作出供货计划，管理人员可随时掌握货源及需求情况，在这一阶段，信息技木的应用已成为仓储技术的重要内容。114)集成自动化仓储技术阶段将仓储过程各环节的作业系统集成为一个有机结合的综合系统，称为仓储管理系统，在仓储管理系统的统一控制指挥下，各子系统密切配合，有机协作，使整个仓储系统的总体效益大大超过了各子系统独立工作的效益总和。在这一阶段，货品的仓储过程几乎可以不需要人的参与，完全实现仓储的自动化。125)智能自动化仓储技术阶段人工智能技术的发展推动了自动化仓储技术向智能化方向发展。在这一阶段，系统可以完全自动的运行，并根据实际运行情况，自动地向人们提供许多有价值的参考信息，如对市场前景作出科学的预测；根据货品的需求情况对仓储资源的有效利用提出合理化的建议；对系统运行的效果提供科学的评价；根据多个客户的地理位置，提供最优化的运输路线等。总之，目前智能化仓储技术阶段还处于初级发展阶段，在这一技术领域还有大量的工作需要人们去做，具有广阔的发展空间。131.4自动化立体仓库的特点（1）优点1)大大提高了仓库的单位面积利用率；由于能充分利用仓库的垂直空间，使其单位面积储存量远大于普通的单层仓库，一般是单层仓库的4~7倍。世界最高的立体仓库可达40多米，10多万货位142)提高了劳动生产率，降低了劳动强度;3)减少了货物处理和信息处理过程的差错;立体仓库采用巷道堆垛机，行驶速度较快，如果借助于计算机控制，可以准确无误地完成货物库内搬运工作。货物搬运效率远比一般仓库高。巷道堆垛机的行驶速度为80~120M/min，升降速度为15~25m/min154)合理有效地进行库存控制;5)能较好地满足特殊仓储环境的需要;6)提高了作业质量，保证货品在整个仓储过程的安全运行;7)便于实现系统的整体优化.16（2）缺点1)结构复杂，配套设备多，需要的基建和设备投资很大；2)货架安装精度要求高，施工比较困难，而且施工周期长；3)储存货品的品种受到一定的限制，不同类型的货架仅适合于不同的储存物品，因此，自动化仓库一旦建成，系统的更新改造比较困难。171.5自动化仓库的适用条件1)货品的出入库频率较大，且货物流动比较稳定2)需要有较大的资金投入3)需要配备一支高素质的专业技术队伍4)对货品包装要求严格5)仓库的建筑地面应有足够的承载能力181.6自动化立体仓库的类型（1）按照高层货架与建筑物之间的关系1）整体式货架除了储存货物以外，还作为库房建筑物的支撑结构，是库房建筑的一个组成部分，即货架与建筑物形成一个整体。这种形式的仓库建筑费用低，抗震，尤其适用于15米以上的大型自动仓库。2）分离式货架与建筑物相互独立。适用于车间仓库、旧库技术改造和中小型自动仓库。1920（2）按货架的结构形式1)单元货格式自动化仓库图3-1单元货格式自动化仓库结构示意图212)贯通式自动化立体仓库图3-2重力货架式自动仓库结构组成示意图22梭式小车货物搬出搬入通道图3-3梭式小车式货架结构示意图233)移动货架式自动化仓库244)旋转式自动化立体仓库图3－4水平旋转式货架仓库结构示意图25（3）按仓库所提供的储存条件分类1)常温自动化立体仓库一般控制在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)防爆型自动化立体仓库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。26内容概要自动化立体仓库设计与仿真2自动化立体仓库总体构成3自动化立体仓库总体设计4仿真技术简介1自动化立体仓库概述5实例分析272自动化立体仓库的总体构成土建工程及辅助设施自动输送系统自动存取系统自动分拣系统自动监控系统仓储管理信息系统自动化立体仓库282.1土建工程及辅助设施2.1.1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。2.1.2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：29传感器监控中心控制器消防器材302.1.3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。312.1.4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、暖气等来措施来实现。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。322.1.5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。332.1.6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。342.2自动输送系统35一、自动输送系统概述由物流输送设备与信息控制技术相结合而形成的自动化、智能化、自动化的物流系统。二、自动输送系统设备的分类（一）根据输送物料的不同1、箱式输送设备2、托盘输送设备3、其他类输送设备拣货包装单位通常有以下四种：◆单件：单件商品包装成独立单元，以该单元为拣取单位，是拣货的最小单位；◆箱：由单件装箱而成，拣货过程以箱为拣取单位；◆托盘：由箱堆码在托盘上集合而成，经托盘装载后加固。每托盘堆码数量固定，拣货时以托盘为拣取单位；◆特殊物品：体积过大，形状特殊，或必须在特殊情况下作业的货物。拣货时以特定包装形式和包装单位为准。36输送机是一种连续搬运货物的机械，根据用途和所处理货物形状的不同，输送机可分为带式输送机、辊子输送机、链板输送机、悬挂式输送机等。（1）带式输送机（二）根据输送设备的结构特性37（2）辊子输送机38（3）链板输送机39（4）悬挂式输送机40其它自动输送系统垂直升降机被输送的货品自动输送线图3－18垂直升降输送机41图3－17螺旋滑槽式垂直输送机42自动导引车系统自动导引车（简称AGV：ＡutomaticＧuidedＶehicle）是指能够自动行驶到指定地点的无轨搬运车辆。多个AGV在控制系统的统一指挥下，分别按照系统规划的路径行驶，从而完成货物的自动输送任务，这样就构成了一个自动导引车系统(简称AGVS:AutomaticGuidedVehicleSystem)。432.3货架自动存取系统图3-1单元货格式自动化仓库结构示意图442.4自动分拣系统主输送线分流输送线图3－32气缸侧推式分类机构45主输送线分流输送线图3－33旋转挡臂式分类机构46图3－34轮子浮动式分类机构47（1）自动分拣系统的组成1)控制装置作用：识别、接收和处理分拣信号2)分类装置作用：执行控制系统发来的分拣指令，使商品进入相应的分拣道口。3)输送装置作用：将已分拣好的商品输送到相应的分拣道口，以便进行后续作业。4)分拣道口将商品脱离输送装置并进入相应集货区域的通道。48（2）自动分拣机的分类横向推出式横向推出式较常见的是钢带式横向推出分拣机，它是