2022年自动化立体仓库在物流企业的应用 .pdf

自动化立体仓库在物流企业的应用随着现代物流的快速发展，物流自动化和信息化程度不断提高，近几年现代物流信息技术和物联网等技术在物流系统中得到应用，集成各类物流信息技术和自动化技术的自动化立体仓库在国内各行业得到了广泛应用和迅猛发展，并成为现代物流系统的重要组成部分。自动化立体仓库的优势及在现代物流系统中的地位 作为现代物流系统中的重要物流节点，自动化立体仓库在物流中心的应用已越来越普遍。目前世界上最高的立体仓库高度已达50米。立体仓库单位面积的储存量可达 7.5(t / m2)，是普通仓库的 510倍。自动化立体仓库通过高层货架存储货物，存储区可以大幅度地向高空发展，以充分利用仓库地面和空间，这就大大节省了库存占地面积，提高了空间利用率，同时由于使用机械和自动化设备，运行和处理速度快，提高了劳动生产率，有效降低了操作人员的劳动强度。而与计算机管理信息系统联网以及与生产线紧密相连的自动化立体仓库更是当今CIMS(计算机集成制造系统 )及FMS( 柔性制造系统 )必不可少的关键环节。可以说，自动化立体仓库是当代货架储存系统发展的最高阶段，它与自动分拣系统和自动导向车并称为物流技术现代化的三大标志。具体而言，自动化立体仓库与传统仓库相比，其优势主要体现在：对比项目自动化立体库传统仓库空间利用率充分利用仓库的垂直空间，其单位面积存储量远远大于普通的单层仓库（一般是单层仓库的 4-7倍）。需占用大面积土地，空间利用率低。储存形态动态储存：不仅使货物在仓库内按需要自动存取，而且可以与仓库以外的生产环节进行有机连接，使仓库成为企业生产物流中的一个重要环节；通过短时储存使外购件和自制生产件在指定的时间自动输出到下一道工序进行生产，从而形成一个自动化的物流系统。静态储存：只是货物储存的场所，保存货物是其唯一的功能。作业效率高度机械化和自动化，出入主要依靠人力，货物存名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 和人工成本库速度快；人工成本低。取速度慢；人工成本高。准确率采用先进信息技术，准确率高。信息化程度很低，容易出错。可追溯性采用条码技术与信息处理技术，准确跟踪货物的流向。物料的名称、数量、规格、出入库日期等信息大多以手工登记为主，数据准确性和及时性难以保证。管理水平计算机智能化管理，使企业生产管理和生产环节紧密联系，有效降低库存积压。计算机管理很少，企业生产管理和生产环节紧密度不够，容易造成库存积压。对环境要求能适应黑暗、低温、有毒等特殊环境的要求。受黑暗、低温、有毒等特殊环境影响很大。综上所述，自动化立体仓库在最大限度利用空间，最大限度满足生产要求，减轻工人劳动强度，提高生产效率，加强生产和物资管理，减少库存积压资金等方面具有传统仓库所无可比拟的优势，其通过采用计算机等现代信息技术更是有力地推动了企业现代化管理水平的提高。此外，在存储成本方面，自动化立体仓库与传统仓库相比，其优势也很明显。以下是国内一个典型物流系统项目中自动化立体库与传统仓库的成本对比：目标1.11112个托盘位； 2. 人力成本按照 4万元/ 年进行计算类别项目传统库自动立体库需求与规格托盘数（个）11136个货位11136个货位地面面积使用率35%65%层数38基建投资货架面积（平米）61532307总面积（平米）175793550建筑地面承重建筑承重要求设定为2.5t/m2建筑承重要求设定为6t/m2建筑单价（万元 / 平米）0.200.35建筑成本（万元）35161242单位用地成本（万名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 元/ 平米）0.050.05总用地成本（万元）879178基建总成本（万元）43951420硬件投资货位数量（个）1113611136货位单位成本（万元）0.020.05货架投资（万元）223557堆垛机数量（台）06堆垛机单位成本（万元）0230堆垛机投资（万元）01380其他配套设备（输送及控制系统）（万元）02000叉车数量（台）152叉车单位成本（万元）2020叉车投资（万元）30040硬件总投资（万元）5233977合计投资49185397运作及维护费用人力（个）256年人力成本（万元/年）10024硬件年维护费用（万元/ 年）20100年运行成本合计120124名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 注：资料来源：中国物流技术协会信息中心企业调研资料从上表中可知，假定人工成本（4万元/ 年）和土地成本（平均 500元/ 平方米）一定的前提条件下，目前自动立体库前期投资比传统库略大，但从过去10年来看，自动立体库与传统库成本前期投资成本逐步接近；随着中国土地和人工成本的上升，自动化立体库投资成本将比传统库低，从长远来看更为经济划算。目前，自动化立体仓库的上述优点已经为越来越多的国内企业所重视，并日益成为企业内部物流特别是其打造现代物流系统当中不可或缺的组成部分，成为衡量企业物流运作与管理水平的重要指标。 我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该库 1980年投入运行。到 2003年为止，我国自动化立体仓库数量已超过 200座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。随着科学技术、信息技术、自动化生产技术及商品化经济的迅速发展 , 生产中所需原材料、半成品、成品及流通环节中的各种物料的搬运、储存、配送及相应的信息已经不是一个孤立的事物。事实上, 从制造资源计划 (MRP)到企业资源计划 (ERP) 的发展过程中 , 物流的各个环节已完成其集成化过程。自动化仓储、物流及信息流已成为组织生产、连接生产、销售、管理各网络中的关键节点, 并且作为降低物流费用的重要手段在国民经济中起着越来越重要的作用。我国第一座全自动化立体仓库 北京汽车制造厂自动化立体库, 是北京起重运输机械研究所研名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 制生产的。 20世纪80年代, 自动化立体库在我国得到应用后, 在20世纪90年代得到迅速发展和广泛应用。二十多年来, 北京起重所设计制造了各种形式的自动化立体仓库100余套, 产品广泛应用于机械、冶金、化工、医药、军工、食品、运输和电子等行业, 领导和推进了我国物流技术的发展和应用。 2000年,北京起重所又完成了我国迄今国产规模最大、技术水平最高的大型全自动化立体库仑库联想电脑公司集成化物流系统。联想公司物流系统集成了当前国际上最新的立体仓库技术, 全系统采用了约 30余项新技术。巷道堆垛机是立体仓库系统的关键设备之一,其中的运行调速技术、激光测距技术、货叉调速技术、起升机构的认址技术 , 变截面立柱技术等 10余种新技术均为我国的最新研究应用成果或国际先进技术。输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台等多项新技术和托盘自动收集技术。分配车在运行调整、认址等方面均采用了最新的研究成果。双车避让技术的采用使分配车达到了比设计要求更高的能力。货架结构采用有限元分析。表面处理采用表面喷塑新工艺, 美观耐用。控制系统采用了PROFIBUS 现场总线控制技术 , 与R/3系统的高度集成体现了该立体仓库系统在与大型信息系统集成方面取得的突破成绩。联想公司自动化物流系统是我国自行研制的具有国际先进水平的物, 该系统的成功运行标志着我国物流自动化技术水平又上一个新台阶。二、技术现状一个比较完善的自动化立体仓库系统主要包括: (1)货物的存放、周转 高层货架及托盘、货箱; (2)入、出库作业 堆垛起重机 ; (3)入、出库分配系统 辊式、链式输送机、分配车、升降机等; (4)自控系统 包括由计算机控制的入、出库设备、分配系统以及各种检测、保险机构的全部电控装置; (5)计算机管理系统 仓库的账目管理、数据分析、合理管理货位、设备运行又库存情况的状态显示等。管理系统与控制系统联网。 (6)入、出库频率不高的立体库几个巷道可共用一台堆垛机，此时应配备堆垛机转轨设备 (如转轨车 )。我国自动化立体仓库各主要设备的技术现状大致如下: 1.高层货架及托盘、货箱名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 高层货架是自动化立体仓库的主体结构部分。一般是钢结构采用焊接或组装而成。每排货架分若干列、层单元货格，每货格中一般存放13个托盘 (货箱 )。目前国内制造的高层货架一般在20米以下，以 1015米居多。货架所用型钢，焊接式货架多采用热轧型钢。组装式货架多采用薄型冷轧型钢。焊接式结构牢固、耐用，但笨重。组装式外形美观，拆装性能好，运输方便。因冷轧薄壁钢截面力学性能好，因此重量轻省钢材，降低成本，潜力很大。如接插部件设十分合理亦很牢固.是高层货架的发展方向。货架结构型式设计一般是当托盘(货箱对泛寸较大时采用牛腿式结构，每货格存放一个托盘(货箱)。托盘尺寸较小时采用横梁式结构。每货格可存放1-3个托盘 (货箱)单元。目前横梁式货架结构的使用用户多于牛腿式.并有进一步增加趋势。托盘(货箱)目前使用较多的是钢结构或钢木结构，但随着轻型塑料工业和注塑技术的发展.塑料托盘 (货箱)以其美观、耐腐蚀、重量轻等优点，在较小尺寸及重量的托盘 (货箱)中将占重要地位。 2.堆垛起重机堆垛机是自动化立体仓库中存、取货物作业的主要执行设备。它在货架的巷道中可承载货物水平运行、升降、左右伸叉，完成入库、出库、倒库等各种作业功能。为使堆垛机认址准确。水平、垂直、伸叉运动均设置正常运行速度和慢速两种以上速度(或用变频无级调速 ).以减少停车时冲击 .并能准确到位，达到水平运行士lOmm、垂直升降士 lOmm，左右伸叉士 5mm的停准精度要求。堆垛机设置货位和载货台虚实检测装置，防止由于控制 (或管理 )失误，在货位已被占用的情况下重复入库造成事故。堆垛机设置原位及停准指示.如因惯性或其它原因未停准，堆垛机将按照 PC; 程序控制自动 “ 纠偏 。此外，堆垛机还设置运行、起止的终端限速、限位开关，并在最终端设机械车挡.防止堆垛机各机构运行超过极限位置。为确保带司机室的堆垛机司机和货物的安全，载货台设断绳保护装置或限速防坠装置。堆垛机电器系统还设有常规的电器互锁，失压保护、零位保护、过载保护等功能目前堆垛机各机构运行速度为:水平运行 80m/min: 升降10-16m/min: 货叉8-15m/min 。 3.人出库分配系统在自动控制的立体仓库中。入、出库分配系统按照计算机指令将入库货物分配至某一巷道口，再由该巷道堆垛机按照指令送到指定的排、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 列、层货位。出库时按照相反方向输出。在货物的入口处可设置称重装置。超高、超宽尺寸检测装置使进入库区的货物不会出现超载超重或超尺寸引发事故。目前输送货物大多根据货物、托盘或货箱的结构、重量确定用辊式或链式输送机。输送货物的交叉路口处往往使用升降机解决高差问题。另外，应设一个输送通道，使重量、尺寸不合格的货物(托盘)输送到指定点整理后再进入库区。也可用于拣选入、出库时(散件入、出库 )，将单元货物送入该处，拣选后返回。当入、出库频率要求不高时，可考虑几个巷道共用一台堆垛机。此时应配备转轨车或其它转轨设备。以便使堆垛机转入另一巷道。 4.自控系统库区全部可运行设备，如堆垛机、输送机、升降机、分配车、转轨车等，以及这些设备的运行保障系统，均应由计算机统一程序控制。控制系统有对机、电及其它故障的报警及诊断显示功能。并对某些报警可自行处理。各设备运行实现自动衔接，动作可靠。一般选用高质量的可编程控制器 (PC) 。为确保各机构运行平稳可靠、认址准确，亦应选用高质量的变频器、光电元件及其它优质控制元件。 5.计算机管理系统计算机管理系统应能对全部货位和全部库存货物完成以下主要管理功能: (1)按照要求实现货物的先进先出、某巷道优先、均匀分布等管理功能，进行入、出库货位管理; (2)按照货位和货物品种盘库、查询; (3)打印各种统计报表 ; (4)库存情况分析 ; (5)修改数据文件各项内容。管理机可选用 486,586各档微机，能与下级监控、控制机实现联机通信。通信方式可采用电缆或封闭型安全滑线，最好采用红外线信号传输系统。安装简便，传输可靠寿命长。根据需要可在库区显要位置和机房内设置设备运行和作业目标的数字、文字或图形模拟显示装置以便监控名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 10 页 - - - - - - - - - 全部作业过程。综上所述我国立体仓库行业已形成一定规模和开发能力日前立库市场的主流是 :单机自动控制、变频调速运行机构(因水平运行和货又伸缩不能同时动作。可使用同一变频器)、封闭滑触线供电、载重量600公斤以下，高度 10-15米的堆垛机 .配以冷轧薄壁型钢组合式货架，入、出库输送机或手推车。可配备一个管理机负责库房账目管理的立体仓库。但与发达国家相比还有很大差距。目前，美、日等发达国家立库高度已达几十米。建库数均达数千座。堆垛机运行速度超过100m/min ，具有形式繁多的入、出库物流分配系统和安全保障系统。立库设备的形式根据用途多种多样。重力式货架已在成功使用，而国内基本上还是空白。三、发展好于预期 1.市场发展情况据不完全统计，截止到2006年底，全国自动化立体库的保有量已超过500座。2006年建设的自动化立体库在80座以上，主要集中在机械制造、汽车、烟草、食品加工、服装生产、医药生产及流通等行业，与2005年相比，整个市场有了很大发展。主要表现在: (1) 烟草行业建设的自动化立体库数量有所下降，新建立体库约10座。目前，烟草制造行业还有上一轮全面技改项目中部分尚未完成的项目。烟草销售企业多采用简易平库或叉车立体库，基本不采用自动化立体库。如希望烟草行业出现大的市场需求，则要等待烟草制造、经销企业的进一步升级改造和设备更新换代; (2)医药行业 :医药生产企业对自动化立体库的需求依然稳定，2006年建设的自动化立体库为1020座，像三九制药、扬子江制药等企业随着生产规模的扩大都建设了自动化立体库。在GSP 认证的推动下，医药经销企业对自动化立体库的需求依然很大，2006年新建自动化立体仓库超过10座; (3)机械行业中的一些标准件、紧固件生产企业、阀门、水泵制造企业纷纷建设自动化立体库; (4)汽车生产企业虽然在车身及配套件存储方面均采用了自动化立体库，但基本采用国外产品，每年汽车行业新建自动化立体库在10-20座名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 之间 ; (5)伊利、蒙牛等大型乳品企业建设自动化立体库的热情高涨，2006年该行业建设的自动化立体库超过15座，而且普遍规模较大，2007年规划建设的项目还很多，其中包含一定数量的冷冻库; (6)虽然家电制造业对自动化立体库的需求依然不旺，但家电销售企业如苏宁等企业纷纷建设自动化物流配送中心，扩大了自动化立体库的市场; (7)2006年服装行业巨头雅戈尔公司率先建设了服饰自动化物流中心，其中包含 1座自动化立体库。随着使用效果的凸显和企业间的传播，其他企业必然效仿，该行业孕育着巨大的市场; (8)军队自动化立体仓库建设速度加快，近两年全军列入建设计划的自动化立体库有几十座，各供应厂商格外重视该市场领域，今后的竞争将日趋激烈。 2.技术和产品发展情况面向冷饮生产企业、工作温度在一20以下的自动化立体库在国内有一定需求，目前国内供应商还不能提供完全符合要求的解决方案和相关产品，只是简单置换为适用于低温条件的元器件，或者采取一些局部加热保温措施，勉强满足用户使用要求，但效果不理想，急需供应商攻关研究，从总体设计和设备研制上全面着手，提供适合行业需要的整体解决方案。 3.供应商发展情况行业企业总体数量变化不大，除有个别企业经营不善淡出市场外，也有几家国外厂家加入国内市场竞争，同时出现了国外企业并购国内企业的现象 2007年市场需求看好。 2006年自动化立体仓库市场总体发展是稳健快速虽然总体利润下降，但各厂家均生产订单饱满售结果好于预期。预计2007年形势会更好，全年自动化立体库建设规模将接近100座。今后 ，随着中国企业规模的扩大和数量的增加，以及重视与合理应用土地这一稀缺资源的意识不断增强，具有节约土地资源优势、提高企业管理水平的自动化立体库必将得到更广泛使用。应用领域的进一步扩大，将对相应设备和技术提出新的、更高的要求，中国企业必须进行全面技术创新和产品升级，才能抓名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 住时代赋予的机遇。四、适应国情，适度发展目前我国已基本确立市场经济。技术的发展无疑受市场的促进或制约。但由于市场还不十分完善和规范，它又往往不只取决于是否需求。尤其对于立体库这样的较大项目(少则几十万，多则几百万或更多)。资金往往成为关键。但随着各行各业的发展，我国的立体仓库事业也必将获得长足进步。今后几年，管理机与堆垛机及入、出库分配系统联网实现全自控的立体仓库将日益增多.成为立体仓库市场的主流。随着市场的扩大，新型式、更高档次管理、控制系统的立体仓库将不断出现，设计、制造适用于各种货物的专用堆垛机和物流输送系统将成为立体仓库生产厂家的重要任务之一。更加轻型、组装性能更好、稳定性更好的货架生产工艺和货架型材轧制工艺也将得到开发和完善。总之，我国自动化仓库技术将随着国内市场变化而不断更新发展.同时.立体仓库设计制造单位的专业经验亦将引导促进我国立体仓库事业的进步。五、引进先进技术，迈上新台阶从立体仓库设计、制造和使用的现状来看。发达国家走在我们的前面。引进、消化、吸收国外先进产品与技术，最终国产化成为自己的产品，这无疑是一条捷径。先决条件是要引进先进的、并适合国内市场的项目。决非盲目引进。目前针对立体库主要设备进行全套技术引进的在国内很少，某种意义上讲，谁先走一步。谁将有可能领先一步，占领市场。引进应掌握以下几点: (1) 要引进先进的实用产品的全面技术，即不仅引进产品、还应引设计、工艺技术。新颖的设计与先进的工艺手段同样重要，而工艺技术的提高往往更为耗资费力。 (2)消化吸收要快 .尽快掌握成为自己的技术。 (3)尽快国产化 .不能长期靠进口配件维持。但要掌握一个原则.即国产替代配套件的质量不应低于进口配件.否则又部分地失去了引进的意义。 (4)引进技术不仅要看到当前市场需求，还要看到未来市场的发展。消化吸收后，产品应是当前市场的先进产品。确立一个较高起点，在此基础上培养出自己的开发能力。市场变化后，仍处于领先地位。如能达到以上几点，引进就是成功的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 10 页 - - - - - - - - -