第八章 仓储设施布局规划与设计.docx

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第八章仓储设施布局规划与设计

第八章仓储设施布局规划与设计

第一节普通仓库的布置规划与设计

一．仓库的布置规划设计的含义

普通仓库一般由：

物料储存区、验收分发作业区、管理室及生活间及辅助设施组成。

仓库的布置规划就是对上述区域的空间面积配置作出合理安排的同时，重点对仓库的储存区域的空间及技术要求、设备选择及作业通道宽度等进行规划设计。

普通仓库规划与设计的主要内容

1．仓库的储存区域空间规划

储存货物的空间规划是普通仓库规划的核心，储存空间规划的合理与否直接关系到仓库的作业效率和储存能力。

储存空间规划的内容包括：

仓储区域面积规划

柱子间隔规划

库房高度规划

通道宽度规划。

2．仓库常用设备的选择

二．仓库储存区域空间规划

1．储存区域空间规划的影响因素

（1）存储方式。

一般存储方式有散放、堆码、货架储存三种。

（2）货品尺寸、数量。

（3）托盘尺寸、货架空间。

（4）使用的机械设备（型号/式样、尺寸、产能、回转半径）。

（5）通道宽度、位置及需求空间。

（6）库内柱距。

（7）建筑尺寸与形式。

（8）进出货及搬运位置。

（9）补货或服务设施的位置（防火墙、灭火器、排水口）。

（10）作业原则：

动作经济原则、单元化负载、货品不落地原则、减少搬运次数及距离、空间利用原则等。

2．仓库储存区域面积的计算

仓库面积含储存区域面积和辅助设施面积两部分

储存区域面积指货架、料垛实际占用面积。

辅助面积指验收、分类、分发作业场地、通道、办公室及生活间等需要的面积。

这里主要介绍货物储存区域面积的计算。

（1）荷重计算法

荷重计算法是一种常用的计算方法，是根据仓库有效面积上的单位面积承重能力来确定仓库面积的方法。

举例:

某建材公司计算建造一座建筑材料仓库，年入库量为20000吨，一年中工作300天，物料平均储备期50天,有效面积上平均货重0.7吨/平方米,仓库利用系数为0.4,试用荷重计算法求仓库面积。

解：

根据题目中给出的条件，有

Q=20000，T0=300

T=50，α=0.4,q=0.7

仓库面积:

仓库面积为11905（平方米）

（2）托盘尺寸计算法

若货物储存量较大，并以托盘为单位进行储存，则可先计算出存货实际占用面积，再考虑叉车存取作业所需通道面积，就可计算出储存区域的面积需求

①托盘平置堆码

假设托盘尺寸为P×P平方米，由货品尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放N箱货品，若仓库平均存货量为Q，则存货面积需求（D）为：

②托盘多层叠堆

假设托盘尺寸为P×P平方米，由货品尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放N箱货品，托盘在仓库内可堆码L层，若仓库平均存货量约为Q，则存货面积需求（D）为：

③托盘货架储存计算法

假设货架为L层，每托盘占用一个货格，每货格放入货物后的左右间隙尺寸为P′，前后间隙尺寸为P″，每托盘约可码放N箱，若公司平均存货量为Q，存货需占的面积为D，则存货面积（D）为：

双货位货格仓库空间的计算

由于货架储存系统具有分区特性，每区由两排货架及存取通道组成，因此由基本托盘占地面积再加上存取通道空间，才是实际储存区域面积，其中存取通道空间需视叉车是否作直角存取或仅是通行而异。

而在各储存货架位内的空间计算，应以一个货格为计算基准，一般的货格通常可存放两个托盘。

下图为储存区域面积的计算方法。

图中符号说明：

P1：

货格宽度

P2：

货格长度

Z：

每货架区的货格数（每格位含2个托盘空间）

W1：

叉车直角存取的通道宽度

W2：

货架区侧向通道宽度

A：

货架使用平面面积

B：

储区内货架总存货面积

S：

储存区总平面面积

Q：

平均存货需求量

L：

货架层数

N：

平均每托盘码放货品箱数

D：

存货所需的基本托盘地面空间

则：

货架使用平面面积

货架使用总面积

B＝货架使用平面面积×货架层数＝A×L

储存区总平面面积

S＝货架使用平面面积十叉车通道十侧通道＝A十[W1×（5P2十W2）]十（2P1×2×W2）

4．柱子间距设计

（1）根据卡车台数及种类确定柱子间距

进入仓库内停靠的卡车台数及种类：

不同型式重量的载货卡车会有不同的体积长度，停靠站台所需的空间及柱距也有不同。

货车在室内停靠时柱子排列如图所示。

（2）根据储存设备的种类及尺寸确定柱子间距

储存空间的设计应优先考虑保管设备的布置效率，其空间的设计尽可能大而完整以供储存设备的安置，故应配合储存设备的规划，来决定柱子的间距。

①托盘货架宽度方向往子的排列

计算例：

托盘深度Lp＝1.0m，通道宽度WL＝2.5m，货架背面间隔Cr＝0.05m，平房建筑，柱子间隔内可放2对货架（N＝2），求内部柱子间距。

Wc=（WL＋2×Lp＋Cr）×N＝（2.5＋2×1.0＋0.05）×2＝9.1m

②托盘货架长度方向柱子的排列

托盘宽Wp＝1.0m，托盘列数Np＝7盘，托盘间隔Cp＝0.05m，侧面间隙Co＝0.05m，求内部柱间距。

Wi＝Wp×Np十Cp×（Np-1）十2×Co

＝1.0×7十0.05×6十2×0.05＝7.4m

5．库房高度规划

在储存空间中，库房的有效高度也称为梁下高度，理论上是越高超好，但实际上受货物所能堆码的高度、叉车的扬程、货架高度等因素的限制，库房太高有时反而会增加成本及降低建筑物的楼层数，因此要合理设计库房的有效高度。

储存空间梁下有效高度计算公式：

梁下有效高度＝最大举升的货高＋梁下间隙尺寸

由于货物储存方式、堆垛搬运设备的种类不同，就对库房的有效高度的要求不一样，再加之仓库要考虑消防、空调、采光等因素。

所以在进行库房的有效高度设计时，应根据货物储存方式、堆垛搬运设备等因素，采取有区别的计算方式。

（1）采用地面层叠堆码时，梁下有效高度的计算

计算例：

货高HA＝1.3m，堆码层数N＝3，货叉的抬货高度FA＝0.3m，梁下间隙尺寸a＝0．5m，求最大举升货高与梁下有效高度。

最大举升货高HL＝N×HA＋FA＝3×1.3十0.3＝4.2m

梁下有效高度He＝N×HA＋FA＋a＝4.2＋0.5＝4.7m

（2）采用货架储存时，梁下有效高度的计算

计算例：

货架高度Hr＝3.2m，货物高度HA＝1.3m，货叉的抬货高度FA＝0.3m，梁下间隙尺寸a＝0.5m，求最大举升货高与梁下有效高度。

最大举升货高度

HL＝Hr＋HA＋FA＝3.2＋1.3＋0.3＝4.8m

梁下有效高度

He＝Hr＋HA＋FA＋a＝4.8＋0.5＝5.3m

6．储存空间的有效利用

空间有效利用的方法有三种：

（1）向上发展

（2）平面经济的有效利用

①非储存空间设置角落

②减少通道面积

③货架的安装设置应尽量采取方型配置，以减少因货架安置而剩下过多无法使用空间。

④储存空间顶上的通风管路及配电线槽，宜安装于最不影响存取作业的角落上方，以减少对于货架的安置干涉。

减少安置干涉，相对的就可增加货架数量，而提高保管使用空间。

（3）采用自动仓库

一、自动化仓库的概述

1、自动化仓库的发展概况

自动化仓库也称高架仓库，一般指采用几层、十几层乃至几十层高的货架贮存货物，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。

能充分利用空间进行贮存

1963年美国建立了第1个计算机控制的自动化仓库

1975年,郑州纺织机械厂首次利用仓储技术建立我国第一坐自动化模具仓库

1977年,北京起重运输机械研究所研究制造出北京汽车制造厂整体式自动化仓库

目前,我国已建成自动化仓库300坐

2、自动化仓库的基本组成

建筑物

货架：

自动化仓库的中心部分

理货区：

整理货物或倒货区域，与高层货架区相连

管理区：

出入库管理及库存管理区域

堆垛机械：

低层自动化库一般使用叉车等；中高层自动化库使用有轨巷道堆垛机、无轨巷道堆垛机或桥式堆垛机

配套机械

3、自动化仓库的分类

[1]按照建筑形式分类

——整体式自动化仓库：

一般高度＞12m；货架与仓库建筑物构成一个整体；结构重量轻、整体性好、抗震性强。

——分离式自动化仓库：

一般高度＜12m；施工安装灵活方便

[2]按仓库高度分类

——高层（＞12m）

——中层（5～12m）

——低层（＜5m）

[3]按货架的形式分类

——贯通式货架仓库

——旋转式货架仓库

——移动式货架仓库

——单元货格式货架仓库：

应用最广泛；货物以集装单元的形式储存

单元货格式仓库特点：

货架沿仓库的宽度方向分为若干排，每两排货架为一组，其间有一条巷道，供堆垛机作业。

每排货架沿仓库纵长方向（L）分为若干列，沿垂直方向（H）分为若干层，从而形成大量货格。

通常，单元货格式货架仓库，有如下一些概念与术语：

[4]按仓库的作业方式分类

——单元式仓库：

出入库作业都以货物单元（托盘或货箱）为单位

——拣选式仓库：

根据货单要求从货物单元中拣选出库

二、立体仓库规划设计步骤与内容

立体仓库规划设计一般包括以下几个阶段

1、规划的准备阶段

2、规划设计阶段

确定仓库的结构类型和作业方式

确定货物单元的形式、尺寸和重量

确定堆垛机械和配套设备的主参数

确定仓库总体尺寸

确定仓库的总体布置

选定控制方式

选择管理方式

提出土建、公用设施的要求

投资概算

进度计划

三．单元式立体仓库的设计

[1]横梁式货架货格尺寸

[2]牛腿式货架货格尺寸

2、仓库总体尺寸的确定

确定仓库总体尺寸的关键是确定货架的总体尺寸，也就是货架的长、宽、高等尺寸，当货格尺寸确定后，只要知道货架的排数、列数、层数和巷道宽度，即可计算出其总体尺寸

长度L＝货格长度×列数

宽度B＝（货格宽度×2十巷道宽度）×排数/2

高度H＝H0＋其中H0为底层高度，Hi（i＝1，2，……，n）为各层高度，共n层。

巷道宽度＝堆垛机最大外形宽度＋（150～200mm）

值得注意的是，总体尺寸的确定除取决于以上因素外，还受用地情况、空间制约、投资情况和自动化程度的影响。

故需根据具体情况和设计者的实际经验来综合考虑，统筹设计，而且在设计过程中需要不断地修改和完善。

货架总体尺寸的确定方法

①静态法

②动态法

[2]动态法确定货架尺寸

根据所要求的出入库频率和所选堆垛机的速度参数来确定

原理：

由于库容量[总货格]Q和货架高H（或层数NH）、出入库频率P0、堆垛机的速度V参数（V运、V起、V叉）已定，只要求出能满足出入库频率要求的最小的巷道数（NB），就可以确定货架尺寸。

计算方法：

试算法。

试算法步骤如下

试算法步骤

[1]假定巷道数（NB）=1，2，3…则

货架列数NL=库容量Q/（2×巷道数NB×层数NH）

（货位总数Q=排（2NB）×列NL×层NH）

[2]根据层数NH和列数NL以及堆垛机的速度参数，计算每台堆垛机平均作业周期tm

[3]计算整个仓库的出入库能力P（盘/小时）=NB×3600S/tm

1小时=3600S（秒）；tm=平均作业周期

[4]比较P和要求的入库频率P0，直到P≥P0，此时的巷道数（NB）为最佳。

3、计算平均作业周期

平均单一作业周期的计算

平均复合作业周期的计算

案例:

某自动化仓库,有4条巷道,每巷道配备一台堆垛机,若堆垛机的运行速度为100m/min,升降速度为20m/min,叉取货物时间为25S,附加时间Ta=5S.货架总长L=80M,高H=15M,假设货位存储概率相同.试分别计算用单作业和复合作业方式时的本库出入库能力?

（1）根据单作业公式:

tms=tP1+tP2+2tf+ta

由tP1=max[P1x/Vx,P1y/Vy]

=max[（1/5×80）/100,（2/3×15）/20]=0.5min=30s

tP2=max[P2x/Vx,P2y/Vy]

=max[（2/3×80）/100,（1/5×15）/20]=0.54min=32s

故tms=tP1+tP2+2tf+ta=30S+32S+2×25S+5S=117S

出入库能力P=4P1=4×（3600/tms）=4×（3600/117）=123盘/小时

（2）根据复合作业公式:

tmd=tP1+tP2+tP1P2+4tf+2ta

由TP1P2=max[（P2x-P1x）/Vx,（P2y-P1y）/Vy]

=max{[（2/3×80）/100-（1/5×80）/100],

[（2/3×15）/20-（1/5×15）/20]}

=max[0.373,0.35]

=0.373min

=22.4S

tmd=tP1+tP2+tP1P2+4tf+2ta

=30S+32S+22.4S+4×25+2×5=194.4S

出入库能力P=4P1=4×（3600/tmd）×2=4×（3600/194.4）×2

=141盘/小时

四、立体自动化仓库的总体布置

同端出入式：

货物的入库和出库在巷道同一端的布置，包括同层同端出入式和多层同端出入式两种。

贯通式：

货物从巷道的一端入，从另一端出库。

旁流式：

货物是从仓库的一端（或侧面）入库，从侧面（或一端）出库。

2、高架区的布置

在单元货格式自动化仓库中，其主要作业设备是有轨巷道式堆垛机，简称堆垛机。

自动化仓库中堆垛机的布置方式

——直线式：

每个巷道配备一台堆垛机。

——U型轨道式：

每台堆垛机可服务于多条巷道，通过U型轨道实现堆垛机的换巷道作业。

——转轨车式：

堆垛机通过转轨车服务于多条巷道。

3、出入库输送系统

---高层货架区与作业区的衔接方式

叉车—出入库台方式：

最简单

连续输送机方式：

大型自动化库最常、

AGV方式图：

系统柔性最好

穿梭车方式：

最经济、高效

4、自动化仓库总体布置方案

---------AS/RS标准化布置模式

5、基于标准化方案的AS/RS系统布置流程