【伍强精品课堂:自动化立体库知识点滴(一)】

伍强科技2018-07-17 13:26:02

导语

1990年前后,我有幸参与大百科全书词条的撰写工作,“自动化立体库”(以下简称立体库)是我负责的几个词条之一。当时为了写好词条,不知查阅了多少资料。也是从那时起,我对立体库有了全新的认识。

近30年来,作为一个物流科技工作者,没有一天真正离开过立体库,这也是一种缘分。正好前天有同事说,立体库不熟悉,希望我跟他们讲讲,于是有了写下来的想法,以便更多的人了解立体库。

1. 设计

现在我们所说的自动化立体库或自动化仓储系统,其内含已经大大超出以前的定义。简单的归类,包括托盘式立体库(AS/RS)和箱式立体库(Miniload)。两者之下,又分别有很多子类,如:

AS/RS:单深度立体库、双深度立体库、密集存储系统(又有多种形式)等。此外,还有托盘形式的不同、货架形式的不同、轨道形式不同、控制形式不同以及堆垛机结构形式的不同等,分解出很多小类;

Miniload:单深度,双深度,多层穿梭车系统,4向穿梭车系统等;

进一步细分的种类和形式还有很多,为了简化,这里并不想一一列举。否则的话,要写一本书才能说清楚。以下的叙述也都是以简单的AS/RS为主,偶尔会说一下其他的内容。

构成一个立体库的主要设备和系统包括:货架系统(货架、巷道设备、平台等),堆垛机系统、输送机系统、托盘、网络和信息系统等。此外还有配套的叉车、标牌、护栏等。

从设计者角度考虑,立体库也许只是一个物流系统的一部分,这时应考虑的是整体的位置以及配套的系统,包括收货系统、发货系统、储存区、拣选区、包装区、分拣区等。当然,选择什么样的存储形式非常关键。

托盘:以前的托盘设计成为立体库设计的重要内容。经过多年的演变,目前很多情况下建议采用标准托盘(1200*1000*150mm)。当然,这一规定并不是不可以更改。 

图1 一项设计比看到的工作要多得多

单深度还是双深度:采用双深度的情况其实并不多,双深度除了在特定情况下会有15~25%左右的库存提升外,其限制很多。有些设计人员津津乐道地采用双深度立体库,如果不做精确的分析,往往会达不到目的。

在选择什么样的技术时,关键指标是库存、效率和成本。这三个指标并不是绝对的。有时对库存要求高,而没有效率问题;有时则是效率和成本成为关键。此外,还要考虑适用性,不能张冠李戴。

以下几项是设计阶段的关键:

(1) 基础数据

设计是以基础数据为依据的。任何设计,离开基础数据就没有意义,也无法判断设计的优劣。很多设计人员不理解这一点,一上来就画图,结果一无是处。

基础数据中最关键的是库存、收发货量、拆零量、工作时间、SKU数量等。一般这些数据要以历史数据或同行数据作为参考。越准确的基础数据,设计越合理。

(2)载荷

基础承载能力(包括地面和楼面):应按照规范进行计算,而不是随意确定。

货架承载能力(地震载荷是重点):运用有限元法进行力学分析是必要的,尤其是地震载荷的确定,非常关键。

(3)层高

层高有好几个概念,如楼层高度,货架每层高度等,这里仅指货架层高。

层高很简单,对一个新手或非专业人员,却往往容易发生错误。对单深度堆垛机而言,层高包括横梁h1、托盘h2、货物h3、存取空间h4、安全空间h5,此外还有底层高度和顶层高度。如果没有对堆垛机进行深入了解,确定层高不是一件容易的事情。若对双深度而言,层高还有更加复杂的规定。

还有一点也要注意,组合式货架一般是有固定节距限制的。

(4)库前区和库后区

要确定库前区和库后区的尺寸,首先要对堆垛机的结构有充分了解,很多人对此一头雾水。如果是一个没有经验的设计者,最好参考一下别人的设计。

正确理解库前区和库后区,还要了解维修区的要求。

(5)效率

堆垛机的效率是可以计算的,FEM9.851标准给出了计算方法。但对双深度而言,计算会复杂一些。

堆垛机的效率是一个关键因素,但要正确认识如何提高效率并不容易。有些设计人员没有经验,往往只注重某一个指标而忽视其他指标。有时计算的结果往往出乎意料。

(6)输送系统

输送机作为外围配套设施,其设计往往比立体库本身还要重要和复杂,其难度也大一些。输送机采用的技术有很多,除了传统的输送机以外,现在广泛使用的还有穿梭车、环形穿梭车、AGV等。无论采用什么技术和设备,都要对其应用场合和技术要求了解清楚。

输送机系统的设计还要考虑效率的匹配。有时,采用什么样的输送形式和输送速度,对于输送系统的效率有非常大的影响。

(7)消防分区问题

消防分区对立体库的设计产生了很大影响。对于丙II类物料而言,带自动喷淋的分区面积为3000平方米,而一个全自动的仓库其限制为12000平方米。这就是为什么立体库不能建得很大的原因之一。在设计阶段,如何充分运用消防规范非常重要。

立体库的设计参数还有很多。作为一个专业设计人员,最重要的是要做到平衡和适用。平衡就是各个设计指标要本一致,不要有的指标过高,有的过低。过高的指标会造成浪费,过低的指标会影响整个系统的能力,也是一种浪费。适用就是所采用的技术是恰当的,不要为应用而应用。初期的设计者,对立体库的适应场合不甚了解,出现误用的情况很多。量体裁衣,因地制宜,才能恰如其分。

2. 采购、生产和安装

从一个集成商的角度看,很多设备需要采购,只有部分设备需要自己生产。无论是采购还是自己生产,质量的要求是一致的。

货架系统:首先,货架要经过力学有限元计算、结构要合理、工艺水平要达到要求、表面涂层厚度符合要求、颜色均匀、加工精度要符合规范。而从采购者角度看,材料(主要是立柱和横梁)要符合要求。如何确定材料符合要求?除了要对采购单进行鉴定外,重要项目还要对材料物理性能进行检测。此外,货架的安装非常重要,除按照设计要求进行安装外,对安装结果应进行检查。

比较重要的安装问题有如下几个:

(1) 基础预埋问题

很多情况下基础预埋不符合要求,除了在安装过程中进行监督指导外,发现问题及时纠正似乎是比较节约的办法。一旦返工,质量往往不如人意,而成本也会增加,工期也会延长。

(2 )安装基准

货架的安装基准非常重要。要在建筑施工时就确定基准,目前国内很多项目都没有这么做,导致了一些问题的发生。

(3 )安全销

很容易忽视的问题是横梁的安全销。很多事故的发生也是安全销所引起。此外,还有横梁前后的高度出现问题的情况也累见不鲜。因此,在安装结束时,仔细检查安全销和横梁高度是非常必要的。安装人员更要养成好习惯,避免犯不必要的错误。

(4 )轨道连接

轨道连接是安装中的重要问题,很多连接不好的轨道不仅影响使用,未来还会有断裂的隐患。

(5 )接地

货架要求接地,防止静电对设备的损坏。这一点也非常重要。

图2立体库成品图

堆垛机(AS/RS):作为立体库的关键设备之一,堆垛机至关重要。工艺要合理、电机与减速器品牌型号要符合要求、安全措施要全面、定位方式要符合要求。对堆垛机的安装检查是一项非常专业的工作。作为一项安装检验,重点还应该在外观检查、主要零部件型号、安全防护装置、设备功能演示、速度、定位方式、定位精度、作业能力、噪音等多方面内容进行逐一检查和测试。

输送机:要符合总体设计要求。包括表面工艺、电机与控制系统、安全措施等。安装检查包括对安装外观的检查、辊道表面是否平整、主要零部件是否符合要求以及设备功能是否齐全等。

托盘:符合设计要求,包括整体尺寸、板厚。此外,承载实验应达到要求。托盘虽然简单,但数量大,要做到每一个托盘均符合要求并不容易,托盘对立体库的正常运行影响很大。

对一个现场经理来说,制定安装计划、协调到货计划、确认安装工艺的可行性和安全性以及检查安装质量是非常重要的。

对设备的质量检查和安装检查,要出具正式的结果文件,以备未来系统验收之用。

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