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1、第第5 5章章 仓库布置规划仓库布置规划与设计与设计学习目标：学习目标：了解仓库的主要功能、自动化立体仓库的构成要素及特点；熟悉典型仓库的布置形式、常用货架的种类；掌握仓库规划布置的方法、存储区域面积的计算、通道宽度设计、存储设备选择及自动化立体仓库规划的内容。通过学习案例正泰集团公司自动化立体仓库，进一步熟悉自动化立体库的基本结构及工作流程。框架结构框架结构主要功能：储存和保管、调节供需、调节运输、流通加工、信息传递、产品支持、逆向物流支持仓库的基本结构：一般仓库的结构、几种典型的布置存储方式及货架选择：货物储存方式、常用货架仓库规划设计概述：原则、内容仓库规划布置：规模的确定、布局的方法、
2、储存区域面积的计算、通道宽度设计、储存设备选择自动化立体仓库概述：构成要素、特点自动化立体仓库规划设计：影响因素、输送系统、高层货架的形式、高架区的布置仓库的功能结构及存储设备普通仓库的规划设计自动化仓库规划设计仓库布置规划与设计开篇案例：海尔自动化立体化立体开篇案例：海尔自动化立体化立体仓库的规划与设计仓库的规划与设计海尔集团公司分析发现在整个生产过程中，最受制约的就是仓储，就是原材料和零部件的仓储和配送，所以海尔选择了这个突破口。在青岛信息园里建了一座机械化的立体库，在黄岛开发区建了一座全自动的立体库。黄岛的立体库长120m、宽60m，仓储面积5 400m2，立体库有9 168个标准托盘位
3、，托盘尺寸为1.21m；立体库的建筑高度是16m，存货的高度可达12.8m，每天进出的托盘达1 200个，实际能力是1 600个。5 400m2的立体库取代了原来65 000m2的外租库，由于使用计算机管理系统，管理人员从原来的300多人降到48人。通过减少外租库的租金及外租库到车间的运费，每年节约资金1 200万。5.15.1仓库的功能结构及存储设备仓库的功能结构及存储设备存储、保管、调节供需和调节运输流通配送加工、信息传递和逆向物流一般仓库的结构几种典型的布置5.1.1 仓库的主要功能 货物存储方式常用货架5.1.2 仓库的基本结构5.1.3 存储方式及货架选择5.1.2 5.1.2 仓库
4、的基本结构仓库的基本结构一般仓库的结构生产作业区辅助作业区行政生活区库房内部结构待处理区合格品存储区待检区不合格品隔离区几种典型的布置几种典型的布置U形布置中物流移动路线合理，进出口码头相邻可使码头资源充分利用，也便于进行越库作业。直进穿越式布置直进穿越式布置这种布置非常适合纯粹的越库作业，也便于解决高峰时刻同时进出货的问题。这种布置的主要缺点是不能使用ABC分类的储存方式。模块化干线布置模块化干线布置这种布置适合于大型仓库和物流中心，也就是在仓库中可以专门设立越库作业模块、连续补货模块以及周转速度较慢的模块等。5.1.3 5.1.3 存储方式及货架选择存储方式及货架选择1.货物存储方式散放是
5、最原始的方式，空间利用率低，且散放活性系数为0，极其不便于搬运作业，是应当尽量避免的。堆码的空间利用率不高，而且不能满足先进先出这一存储的基本目标。(1)散放这是现代仓库存储的主要方式，它很好地解决了空间利用和先进先出两个问题。(2)堆码(3)货架存储2.2.常用货架常用货架(1)重力式货架。重力式货架的特点是每一个货格就是一个具有一定坡度的滑道，适宜于少品种、大批量货物的存储。(2)(2)托盘货架托盘货架托盘货架是最常用的选取式货架，可以自由选取存放在货架任意位置的托盘货物。目前这类货架都采用自行组合方式，易于拆卸和移动，可按物品堆码的高度，任意调整横梁位置，故又称为可调式托盘货架。(3)(
6、3)贯通式货架贯通式货架 “贯通式货架”又称“驶入式货架”或“通廊式货架”，它具有在相同的空间内比通常的托盘货架几乎多一倍贯通式货架存储高密度，货架高度可达10m，适于存储少品种多批量的货物，出入库存取货物受先后顺序的限制，不适合太长或太重货物。的贮存能力。(4)(4)悬臂式货架悬臂式货架 悬臂式货架又称树枝形货架，由中间立柱向单侧或双侧伸出悬臂而成。悬臂式货架具有结构稳定，载重能力好、空间利用率高等特点。(5)(5)阁楼式货架阁楼式货架阁楼式货架可充分利用仓储空间，适用于库房较高、货物较轻、人工存取且储货量大的情况，特别适用于通过对现有旧仓库进行技术改造，提高仓库的空间利用率。(6)(6)水
7、平移动式货架水平移动式货架水平移动式货架在进行存取作业时，需不断移动货架，所以存取货时间要比一般货架长，故常用于出入库作业频率很低的轻小货物的存储。(7)(7)垂直旋转货架垂直旋转货架垂直旋转式货架类似垂直提升机，在两端悬挂有成排的货格，货架可正转也可以反转，垂直旋转货架属于拣选型货架，占地空间小，存放的品种多，这样可以灵活地存储各种尺寸的货物。(8)(8)水平旋转货架水平旋转货架水平旋转货架旋转时动力消耗大，不适于拣选频率高的作业，所放置货物主要是各种包装单位的货物。水平旋转货架规模越大、长度越长，其拣选功能越向分货功能转化，适用于作为小型分货式货架使用。5.2 5.2 普通仓库的规划设计普
8、通仓库的规划设计5.2.1 仓库规划设计概述(1)最大利用空间原则(2)最短作业线路原则(3)保管安全作业原则(1)库容量计算(2)库房设计(3)仓库通道设计(4)仓库机械的配置1.仓库布局的原则2.仓库规划的内容5.2.2 5.2.2 仓库规划布置仓库规划布置1.仓库规模的确定2.库房布局的方法3.仓库存储区域面积的计算4.仓库通道宽度设计5.存储设备的选择1.1.仓库规模的确定仓库规模的确定(1)仓库面积 仓库规模是指仓库能够容纳的货物的最大数量或总体积。通常情况下，仓库的规模以面积、容积和吞吐能力来表示。仓库总面积 仓库总面积指从仓库外墙线算起，整个围墙内所占的全部面积。若在墙外还有仓库
9、的生活区、行政区或库外专用线，也应包括在总面积之内。仓库建筑面积 仓库建筑面积指仓库内所有建筑物所占平面面积之和。若有多层建筑，则还应加上各层面积的累计数。仓库面积仓库面积仓库使用面积 仓库使用面积指仓库内可以用来存放商品的面积之和，即库房、货棚、货场的使用面积之和。其中库房的使用面积为库房建筑面积减去外墙、内柱、间隔墙及固定设施等所占的面积。仓库有效面积 仓库有效面积指在库房、货棚、货场内计划用来存放商品的面积之和，即仓储作业占用面积，包括实用面积、通道、检验作业等场地面积之和。仓库实用面积 仓库实用面积指在仓库使用面积中，实际用来堆放商品所占的面积。即库使用面积减去必需的通道、垛距、墙距及
10、进行收发、验收、备料等作业区后所剩余的面积。(2)(2)仓库面积计算仓库面积计算比较类推法 比较类推法以现已建成的同级、同类、同种仓库面积为基准，根据储量增减比例关系，加以适当调整来推算新建库的有效面积。公式为：(5.1)其中：S拟新建仓库的有效面积，m2；S0参照仓库的有效面积，m2；Q拟新建仓库的最高储备量，t；Q0参照仓库的最高储备量，t；k调整系数（当参照仓库的有效面积不足时，k1；当参照仓库的有效面积有余时，k1）。仓库面积计算方法仓库面积计算方法 系数法系数法是根据实用面积及仓库有效面积利用系数计算拟新建仓库的有效积。公式为：(5.2)其中：S拟新建仓库的有效面积，m2；S实实用面
11、积，m2；仓库有效面积利用系数，即仓库实用面积占有效面积的比重。直接计算法 先计算出货垛、货架、通道、收发作业区、垛距、墙距等所占用的面积，然后将它们相加求和。2.2.库房布局的方法库房布局的方法为了使库房布局达到合理和最优，应运用系统工程的方法，如采用系统布局规划法，并结合仓库作业的特点进行库房布局。步骤如下：第四步，确定库房面积及其布局方案第三步，库房作业区接近相关性的分析第二步，分析库房物流，编制物流环节作业计划和库房作业区的流量比率第一步，绘制库内货物品种类别的作业量重点管理曲线（PQ曲线）绘制绘制P PQ Q曲线曲线以物品品种为横坐标，各物品每日（或某个时期）收发作业量为纵坐标，然后
12、按作业量的大小顺序依次划出由高向低倾斜的重点管理曲线（PQ曲线），该曲线按管理的需要可分为a，b，c或更多一些的区域，如图5.12所示。分析库房物流，分析库房物流，计算计算流量比率流量比率根据第一步做出的PQ曲线的分析，编制库房物流环节的作业计划，如表5.1所示。A AB BC CD D作业总量作业总量及比率及比率入库检验配料流通加工保管特殊作业发出计算计算流量比率流量比率根据上述物流环节的作业总量分别计算出库房作业区的流量比率，如图5.13所示库房作业区接近相关性的分析库房作业区接近相关性的分析将库房物流作业区按其在作业和信息处理上的接近理由和重要程度，分别编制库房作业区接近相关表和相关图，
13、如图5.14和表5.2所示。仓库作业区接近相关表仓库作业区接近相关表符合符合接近的重要程度接近的重要程度A很重要B重要C一般D不可符合接近的理由a物流要求b服务要求确定库房面积及其布局方案确定库房面积及其布局方案分别计算出各作业区域所需面积，再结合第三步有关作业区域接近相关性分析，绘制出不包括通路和库墙间距在内的库房平面布局图，如图5.15所示3.3.仓库存储区域面积的计算仓库存储区域面积的计算（荷（荷重计算法）重计算法）存储区域面积指货架、料垛实际占用面积，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。计算公式如下：(5.3)其中：S存储区域面积
14、（m2）；Q全年货物入库量（t）；T货物平均储备天数；q单位有效面积的平均承重能力（t/m2）；a存储面积利用系数；T0年有效工作日数。(2)(2)托盘尺寸计算法托盘尺寸计算法若货物存储量较大，并以托盘为单位进行存储，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，就可计算出存储区域的面积需求。托盘平置堆码假设托盘尺寸为PP平方米，由货物尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放N箱货物，若仓库平均存货量为Q，则存货面积需求（D）为：(5.4)存储区域面积还需考虑叉车存取作业所需通道面积，若通道占全部面积的3035，则存储区域面积（A）为：(5.5)(2)(2)托盘尺寸计算法托盘尺寸计算
15、法托盘多层叠堆若货物以托盘多层叠堆于地面上，则计算存储区域面积时需考虑货物尺寸及数量、托盘尺寸、堆码层数及高度、通道等因素。假设托盘尺寸为PP平方米，由货物尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放N箱货物，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：(5.6)存储区域面积再需考虑叉车存取作业所需通道面积即可。4.4.仓库通道宽度设计仓库通道宽度设计仓库通道宽度设计主要需要考虑托盘尺寸、货物单元尺寸、搬运车辆型号及其转弯半径的大小等参数，同时，还要考虑货物堆存方式、车辆通行方式等因素。货物周转量大，收发较频繁的仓库，其通道应按双向运行的原则来确定，其最小宽度可按下式计算 (
16、5.7)其中：B最小通道宽度（m）；C安全间隙，一般采用0.9m；b运输设备宽度（含搬运货物宽度，m）。用手推车搬运时通道的宽度一般为22.5m；用小型叉车搬运时，一般为2.43.0m；进入汽车的单行通道一般为3.64.2m。5.5.存储设备的选择存储设备的选择(1)影响要素物品特性：尺寸大小、外形包装等存取性：一般存取性与存储密度是相对的出入库量：出入库量高低是存储设备选择的重要因素搬运设备：需考虑提升高度及提升能力厂房结构：如厂房的净空高度、梁柱的位置、地板的承载能力、平整度等也与货架的设计、安装等(2)(2)存储货架的性能比较存储货架的性能比较比较项目比较项目托盘托盘货架货架窄巷式窄巷式
17、双深式双深式驶入式驶入式驶出驶出式式流动流动货架货架后推式后推式移动式移动式AS/RSAS/RS面积大中大中小小小中小小存储低中中高高高中高高空间利用普通佳佳很好很好非常好佳非常好很好存取性非常好很好普通差差普通普通好非常好先进先出可可不可不可可可不可可可通道数多多中少少少少少多货格储位数1121510151012堆码高度/m10151010101010104存取设备各类叉车转叉式堆垛机双深堆垛机叉车堆垛机出入库能力中中中小小小大小小大5.3 5.3 自动化立体仓库的规划设计自动化立体仓库的规划设计5.3.1 自动化立体仓库概述自动化立体仓库又称自动化高架仓库或自动存储系统（AS/RS系统，A
18、utomatic Storage/Retrieval System）。它是一种基于高层货架、采用电子计算机进行控制管理、采用自动化存取输送设备自动进行存取作业的仓储系统。自动化立体库是实现高效率物流和大容量储藏的关键系统，在现代化生产和商品流通中具有举足轻重的作用。自动化立体仓库工艺布置合理，总体性能先进，是当今进行科学管理的现代化的仓储库之一，它具有节约占地面积、库房利用率高、节省人力、改善作业条件、便于集中统一管理和作业准确迅速等优点。自动化立体仓库在国外已经得到了广泛的应用，特别是在日本、美国、德国，目前在我国的应用也比较广泛。1.1.自动化立体仓库的构成要素自动化立体仓库的构成要素高层
19、货架巷道堆垛机输送系统计算机控制与管理系统托盘其他(1)自动化立体仓库的自动化立体仓库的主要优点主要优点：仓库作业全部实现机械化和自动化采用高层货架、立体存储，能有效地利用空间，减少占地面积，降低土地购置费用。采用托盘或货箱存储货物，货物的破损率显著降低。货位集中，便于控制与管理(2)自动化立体仓库的自动化立体仓库的缺点缺点：结构复杂，配套设备多，需要的基建和设备投资高。货架安装精度要求高，施工比较困难，而且施工周期长。存储货物品种受到一定限制对仓库管理和技术人员要求较高，必须经过专门培训才能胜任。工艺要求高，包括建库前的工艺设计和投产使用中按工艺设计进行作业。弹性较小，难以应付存储高峰的需求
20、。2.2.自动化立体仓库的自动化立体仓库的优缺点优缺点5.3.2 5.3.2 自动化立体仓库规划设计自动化立体仓库规划设计1.自动化立体仓库规划设计的影响因素自动化立体仓库规划设计是在一定区域或库区内，对仓库的规模、地理位置和仓库设施、道路等各要素进行科学规划和总体设计。(1)物理空间的限制(2)出入库能力的要求(5)技术经济原则(3)库容量的需求(4)控制水平的需求2.2.出入库输送系统出入库输送系统(1)叉车出入库台方式采用这种方式时，在高层货架的端部设立入库台和出库台。入库时，用叉车将货物单元从入库作业区运到入库台，由高架区内的堆垛机取走送入货格。出库时，由堆垛机从货格内取出货物单元，放
21、到出库台上，由叉车取走，送到出库作业区，如图5.18所示。(2)(2)自动导向车自动导向车出入库台方式出入库台方式这种出入库系统的最大优点是系统柔性好，可根据需要增加AGV的数量，也是一种全自动的输送系统。(3)(3)连续输送机方式连续输送机方式这种衔接方式是一些大型自动化立体仓库和流水线立体库中最常采用的方式，整个出入库系统可根据需要设计成各种形式。(4)(4)穿梭车方式穿梭车方式这种衔接方式是由巷内输送机、穿棱车和出入库输送机构成的出入库系统，由于穿梭车动作敏捷、容易更换的特点，因此也被广泛地应用在自动化仓库系统中。3 3货物单元出入高层货架的形式货物单元出入高层货架的形式货物在立体仓库的
22、流动形式有三种，即同端出入式，贯通式和旁流式，如图5.22所示。4.4.高架区的布置高架区的布置一般的自动化仓库为单元货格式，其主要作业设备是有轨巷道堆垛机，简称堆垛机。有轨巷道堆垛机的布置有三种方式，如图5.24所示。本章小结本章小结仓库是重要的物流设施，一般仓库的结构有：生产作业区、辅助作业区及行政生活区。典型的布置有4种：U型布置、直进穿越式布置、模块化干线布置和多层楼房仓库。仓库中常用货架包括：重力式货架、托盘货架、贯通式货架、悬臂式货架、阁楼式货架、移动式货架和旋转货架。仓库布局的原则为：最大利用空间原则、最短作业线路原则、保管安全作业原则。仓库规划布置内容包括：仓库规模的确定、存储区域面积的计算、通道宽度设计、存储设备的选择。思考练习思考练习1.现代化仓库的主要功能有哪些?2仓库主要由哪些部分组成，各个组成部分之间如何布置?3仓库的存储方式有哪几种，主要的存储设备有哪些?4仓库的规模如何确定?5仓库存储区域面积如何计算?6仓库内部布局方法有哪几种?7自动化立体仓库的构成要素有哪些？