自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)能力及堆垛機(jī)節(jié)拍

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自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)能力和堆垛機(jī)節(jié)拍 一 平托盤尺寸規(guī)格及材料 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)一般都采用托盤式貨架 平托盤作為裝載工具在搬運(yùn) 保管 運(yùn)輸和 包裝的各個(gè)環(huán)節(jié)中都處于中心位置 直接影響著倉(cāng)庫(kù)的規(guī)劃和儲(chǔ)存效率 托盤標(biāo)準(zhǔn)化是物 流標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ) 是物流系統(tǒng)協(xié)調(diào)化的關(guān)鍵 是實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)械 包裝 運(yùn)輸作業(yè)通用化 統(tǒng) 一性的前提 目前歐洲托盤的標(biāo)準(zhǔn)為 是基于通用卡車運(yùn)輸?shù)某叽鐑?yōu)化 美國(guó)托盤的1200 800 標(biāo)準(zhǔn)尺寸為 及所謂的工業(yè)托盤 工業(yè)應(yīng)用中經(jīng)常采用 日本托盤的標(biāo)準(zhǔn) 1200 1000 尺寸為 是基于集裝箱的尺寸優(yōu)化 1100 1100 中國(guó)托盤規(guī)格較為混亂 但隨著物流業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化的要求 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格也逐漸確定 標(biāo)準(zhǔn)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(gè)級(jí)別50kg1000kg1500kg2000kg 表 1 平托盤標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格 單位 mm 寬度 W 長(zhǎng)度 L 高度 H 寬度 W 長(zhǎng)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(guó)木材托盤應(yīng)用最廣 但反復(fù)使用后易 變形 破損 壽命不長(zhǎng) 金屬托盤中鋼制托盤應(yīng)用最廣 特別適用于貨物重量大的場(chǎng)合 塑料托盤因其質(zhì)輕 美觀 強(qiáng)度高 耐腐蝕 可回收等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于食品 醫(yī)藥 汽車 煙草 化工等領(lǐng)域 三種托盤只是材料不同 主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格尺寸都相同 二 貨態(tài)尺寸計(jì)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(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)貨格 所能儲(chǔ)存貨物的最大尺寸 貨態(tài)尺寸的計(jì)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(chǔ)存貨物的外形尺寸計(jì)算得出 包括托盤尺寸 如圖 4 所示 圖 4 貨態(tài)尺寸計(jì)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(shí)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(duì)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(duì)縫堆積法 交錯(cuò)堆積法 砌磚堆積法 中空堆積法和外分堆積法 a 對(duì)縫堆積法 b 交錯(cuò)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(cāng)庫(kù)貨架內(nèi)儲(chǔ)存貨物的單位空間 每個(gè)貨格可有一個(gè)或者多個(gè)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(gòu) 件有關(guān)尺寸 在立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)中 恰當(dāng)?shù)拇_定貨格尺寸是一項(xiàng)很重要的設(shè)計(jì)項(xiàng)目 直接影 響倉(cāng)庫(kù)面積及空間利用率 也關(guān)系到存取工作的順利進(jìn)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(hào)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(hào)及名稱 代號(hào) 名稱 代號(hào) 名稱 0 貨格長(zhǎng)度 2 貨格有效寬度 1 貨物長(zhǎng)度 3 前面間隙 2 貨格有效長(zhǎng)度 4 后面間隙 3 側(cè)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(cè)向間隙選擇 側(cè)向間隙 的確定 主要考慮以下各項(xiàng)誤差 3 4 5 1 來自堆垛機(jī)的誤差 堆垛機(jī)停車和反復(fù)定位的誤差 堆垛機(jī)立柱垂直度誤差 堆垛機(jī)運(yùn)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(cè)向間隙 取值一般在 50 100mm 范圍內(nèi) 對(duì)于高度在 5m 以下的低層貨架 低速堆 3 垛機(jī) 不大于 50mm 高度在 5m 12m 的中層貨架 中高速堆垛機(jī) 不大于 75mm 3 3 高度在 12m 以上的高層貨架 高速堆垛機(jī) 不大于 100mm 對(duì)于橫梁式貨架要求 3 對(duì)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(shí) 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(jī)構(gòu)的停準(zhǔn)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(shí)在貨物作用下的下?lián)狭?最后 再加一個(gè)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(yīng)保 2 證貨叉叉取貨物過程中微起升時(shí)不與上部構(gòu)件發(fā)生干涉 一般 下部間隙 應(yīng)保證貨叉能自由進(jìn)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(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定 對(duì)牛腿式貨架 應(yīng)使其盡量小 對(duì)橫梁式貨 3 架 應(yīng)保證貨物不因各種誤差掉下橫梁 后面間隙 應(yīng)以保證貨叉作業(yè)時(shí)不與后面拉桿發(fā) 4 生干涉為前提 四 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)最佳尺寸選擇 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的高度直接影響倉(cāng)庫(kù)的占地面積 長(zhǎng)度 寬度 起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械的裝載效 率及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(zhuǎn)期 儲(chǔ) 存期 以及訂貨發(fā)送時(shí)的配套方式 德國(guó)專家認(rèn)為貨架的最佳高度在 15m 21m 之間 美國(guó)克拉克公司認(rèn)為貨架高度在 20 左右單位費(fèi)用最低 許多國(guó)家研究成果表明 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的最佳高度取決于容量 讓容量 在 1000 4000t 時(shí) 高度在 12 6m 讓容量在 6000t 以上時(shí) 高度為 16 2m 由此可見 各 國(guó)對(duì)貨架最佳高度意見是相對(duì)一致的 即在 15 20m 之間 但隨著建設(shè)倉(cāng)庫(kù)土地的緊缺和倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)量需求的增大 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的高度不斷增大 很多大型立體倉(cāng)庫(kù)高度已經(jīng)達(dá)到 30m 50m 特別在日本 德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家 人口多 土地少 自動(dòng)化程度高 50m 以上的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的數(shù)量也呈激增態(tài)勢(shì) 貨架的最大長(zhǎng)度取決于一臺(tái)堆垛機(jī)在一條通道內(nèi)服務(wù)的貨位數(shù)目 大多數(shù)專家認(rèn)為一 臺(tái)堆垛機(jī)行上 下貨的最佳長(zhǎng)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(zhǎng)度的比值 1 6 1 4 五 堆垛機(jī)出 入庫(kù)能力計(jì)算 堆垛機(jī)的工作循環(huán)時(shí)間是通過求解堆垛機(jī)從入庫(kù)工作臺(tái)開始到達(dá)全部貨位時(shí)間的平均 值計(jì)算得到的 堆垛機(jī)的循環(huán)時(shí)間有平均單循環(huán)時(shí)間和平均復(fù)合循環(huán)時(shí)間 平均單循環(huán)時(shí)間計(jì)算公式如下 1 1 2 2 式中 平均單循環(huán)時(shí)間 s 貨架列數(shù) 1 m 貨架層數(shù) 1 n 堆垛機(jī)單邊運(yùn)行到某貨位的時(shí)間 s 貨叉取貨時(shí)間 即在出 入庫(kù)工作臺(tái)或在貨位處貨物移動(dòng)的時(shí)間 s 浪費(fèi)時(shí)間 s 圖 1 單循環(huán)圖 平均復(fù)合循環(huán)時(shí)間計(jì)算公式如下 1 1 2 4 式中 平均復(fù)合循環(huán)時(shí)間 s 存取貨貨位之間移動(dòng)時(shí)間 存取貨貨位是隨機(jī)決定的 中間取貨平均 s 時(shí)間隨貨位不同而不同 但均小于 近似計(jì)算可按堆垛機(jī)單邊運(yùn)行到某貨位 1 1 的平均時(shí)間計(jì)算 由此公式變?yōu)?1 1 3 4 出 入庫(kù)工作臺(tái)之間的位移時(shí)間 只有出 入庫(kù)工作臺(tái)不在同一位置時(shí) s 才會(huì)有 1 出 入庫(kù)一個(gè)工作臺(tái) 2 出 入庫(kù)工作臺(tái)分開 3 出 入庫(kù)工作臺(tái)在不同層上 圖 2 復(fù)合循環(huán)圖 堆垛機(jī)基本出 入庫(kù)能力 即每小時(shí)入庫(kù)和出庫(kù)的裝載單元數(shù) 平均單循環(huán)時(shí)間的基本出 入庫(kù)能力 3600 平均復(fù)合循環(huán)時(shí)間的基本出 入庫(kù)能力 3600 2 堆垛機(jī)實(shí)際循環(huán)時(shí)間測(cè)試 測(cè)量從出 入口工作臺(tái)到如圖所示 3 個(gè)位置的單循環(huán)時(shí)間 取 5 次測(cè)量的平均值 即為堆垛機(jī)的單循環(huán)時(shí)間 測(cè)量值和計(jì)算值的誤差規(guī)定小于 6 圖 3 堆垛機(jī)單循環(huán)測(cè)試位置 六 貨架總體尺寸確定 貨架總體尺寸是指貨架長(zhǎng) 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(cāng)庫(kù)的最大規(guī)劃量來確定貨架的尺寸 即在已知倉(cāng)庫(kù)規(guī)劃好的貨架擺放 位置長(zhǎng) 寬 高的前提下 盡可能的使貨位布滿倉(cāng)庫(kù) 當(dāng)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(guān)系 貨架長(zhǎng)度 貨 貨 格 長(zhǎng) 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(jī)最大外形 寬 度 150 200 為第一層貨架的高度 有堆垛機(jī)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(dòng)態(tài)法確定貨架尺寸 動(dòng)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(kù)頻率以及所選堆垛機(jī)速度Q 參數(shù)來確定貨架的總尺寸 以直線導(dǎo)軌 每個(gè)巷道配備一臺(tái)堆垛機(jī)為例 已知總貨位數(shù) 出入庫(kù)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(jī)速度參數(shù) 描述動(dòng)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(kù)頻率要求的最少的 巷道數(shù) 這時(shí)配備的堆垛機(jī)數(shù)量最少 相應(yīng)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(jī)的速度參數(shù) 計(jì)算每臺(tái)堆垛機(jī)平均作用n 周期 3 計(jì)算整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)能力 3600 4 比較 和 如果 所設(shè)計(jì)的貨架達(dá)不到出入庫(kù)能力要求 讓 重 0 0 S 2 復(fù) 1 4 的計(jì)算 直到 為止 此時(shí)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(kù)頂間隙 貨架間及貨架與建筑 物的安全距離等 即可確定倉(cāng)庫(kù)的總體尺寸 當(dāng)然 貨架及倉(cāng)庫(kù)總體的設(shè)計(jì)還受 用地 空間 投資 自動(dòng)化程度的影響 故需要 根據(jù)實(shí)際情況及經(jīng)驗(yàn)綜合考慮 不斷修改完善才能得到完美方案 七 總結(jié) 根據(jù)以上分析 倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)能力 堆垛機(jī)節(jié)拍計(jì)算與倉(cāng)庫(kù)的貨格 規(guī)劃 空間及投資 密不可分 設(shè)計(jì)規(guī)劃自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)時(shí) 應(yīng)考慮到各方面的因素 計(jì)算分析應(yīng)有以下幾個(gè)步驟 1 根據(jù)客戶需要儲(chǔ)存的貨物體積 重量 包裝方式選擇托盤尺寸及材料 2 結(jié)合托盤尺寸及貨物尺寸 確定碼垛方式 碼垛方式同時(shí)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(chǎng)地空間 根據(jù)客戶要求的貨位總數(shù) 出入庫(kù)能力 及堆垛機(jī)速度 參數(shù)可以進(jìn)行堆垛機(jī)節(jié)拍及倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)能力計(jì)算 確定倉(cāng)庫(kù)貨架尺寸及巷道數(shù) 客戶關(guān)心目標(biāo)參數(shù)包括 總貨位量 出入庫(kù)能力 載重量 可以通過步驟 1 2 確定