物流配送中心设计与运作管理案例1,2.pdf

壹、储存设备壹、储存设备 储存设备型式种类繁多，因储存物品形状、重量、体积、包装型式等特性的不同，其使用的储存方式也不相同。例如流体使用桶装包装适用重力架，一般散品使用袋装或箱装包装适用轻型料架，而长形对象如钢材、木材则适用悬臂式料架。一般物流中心之储存设备，主要是以单元负载(Unit Load)之栈板储存方式为主，配合各种拣货方式的需要，另有以容器及单品的储存设备。本文将以这一类的储存设备为主，加以探讨比较，以期做为物流中心规划时，储存设备选用设计之参考。储存设备以储存单位分类，可大致区分为栈板、容器、单品及其它等四大类。每一类型因其设计结构之不同，又可分为很多种型式，如图 1-1 储存设备体系所示。下文将逐一的介绍各型设备的功能规格与特点，并说明常用各型储存设备之设计方式及选用参考。图 1-1 储存设备体系 1 栈板料架(Pallet Rack)1 栈板料架(Pallet Rack)栈板料架(图 1-2)是使用最普遍的一种料架，提供 100 的存取性，并且有很好的拣取效率。但相对地此种料架的储存密度较低，需要较多的信道(Aisle)。一般可依其存取信道的宽度，区分为传统式信道、窄道式信道及超窄道式信道，后者需配合适当型式的堆高机使用。其特点为：1.适合中种、多样、中量保管。2.适合 ABC 分类中的 BC 级商品。3.一般使用 3-5 层，料架高度受限，一般在 6 m 以下。4.可任意调整组合。1华中科技大学管理学院5.架设施工简易、费用经济。6.出入库存取不受物品先后顺序之限。7.适用于一般堆高机存取。8.料架撑脚需加装堆高机防撞装置。图 1-2 栈板料架 一般在选用栈板式料架时，需考虑单元负载的尺寸、重量以及叠放的层数，以决定适当的支柱及横梁尺寸，图 1-2 所示栈板料架为一般常用之栈板叠放方式，即一个横梁开口，存放二个栈板。此种栈板料架一般高度在 46 m，并需配合使用电动跨立式(Straddle Type)堆高机来存取作业。1.1 栈板料架使用技巧1.1 栈板料架使用技巧(1)背面连结杆的活用 背面连结杆用于两列料架背对背之间的连结，以增加整体的强度。以下图 1-3 背面连结杆的活用为例，承载物深度 1,150 mm，支柱架深度 1,000 mm，如选用背面连结杆长度 100 mm，则会造成承载物突出于料架，因此可选用 300 mm 长度，则可解决上述问题。图 1-3 背面连结杆的活用 2华中科技大学管理学院(2)料架尺寸之订定 栈板料架的尺寸订定标准如图 1-4 所示，侧边栈板与支柱及栈板与栈板的间隔(A)在 100 mm 以上，间隔愈大则愈容易作业。承载物与横梁的间隔(B)在 80100 mm 以上。图 1-4 料架尺寸标准(3)最上层横梁的存取位置 堆高机的最大举升高度会高出最上层横梁位置 200 cm 以上，如图 1-5 所示。因此最上层横梁位置需与天花板至少要有 230 cm 以上的间隙。图 1-5 最上层横梁位置之尺寸订定 3华中科技大学管理学院(4)支柱架之选定基准 支柱架的耐荷重，须以最下层存取位置所承受的负荷来决定。支柱架的选定例子如下图 1-6 所示，最下层支柱架承受的荷重为 6,000 kg，最下层横梁的高度为 1,100 mm，因此可由此两因素对照右图而选定中量级的支柱架。图 1-6 支柱架选定基准 1.2 料架结构1.2 料架结构(1)支柱与横梁的组装 利用横梁端部卡钩套入支柱卡槽(图 1-7)，组装快速方便。图 1-7 支柱与横梁的组装 (2)栈板支撑梁 一般为增加横梁的刚性，会于一固定距离锁上一支撑梁。图 1-8 所示为其组装方式。4华中科技大学管理学院 图 1-8 栈板支撑梁之固定方式 (3)支柱架 支柱架断面形状的设计各家制造商均有其设计上的考虑，使其承受负载时有足够的强度，不会产生变形。支柱上每隔一定长度会有一卡槽，使与横梁组装时更具有可变化性(如图 1-9 所示)。一般料架制造商在设计支柱架，会设计各种不同高度、宽度等规格的组合，以满足各种料架组装的需求，并搭配不同的断面厚度，可分为重量级、中量级和轻量级等三种。图 1-9 支柱架的设计 (4)横梁 横梁断面形状的设计也是非常多样，设计上的主要考虑，是使负荷时产生最少的挠曲变形。横梁端部有卡钩可与立柱组装(如图 1-10 所示)，而横梁上有固定孔可组装栈板支撑梁。另需有防撞设计，以防止堆高机作业时不小心顶到横梁时，造成与立柱的脱离，一般会使用卡钩方式设计(如图 1-11 所示)。5华中科技大学管理学院 图 1-10 横梁的卡钩设计 图 1-11 横梁的防撞击脱落设计 2 倍深式栈板料架(Double Deep Pallet Rack)2 倍深式栈板料架(Double Deep Pallet Rack)倍深式栈板料架与栈板料架具有相同的基本架构，其只是把两座栈板料架结合，以增加第二列的储存位置，因此储存密度可增加 1 倍(如图 1-12 所示)，但相对地其存取性及出入库能力则降低，而且必须配合使用倍深式堆高机以存取第二列的栈板。图 1-12 倍深栈板式料架与一般料架之配置比较 3 驶入式料架(Drive-in Rack)3 驶入式料架(Drive-in Rack)此种型式的料架其栈板的存放方式系堆高机从里层的位置开始存放至最前面的位置(如图 1-13、1-14 所示)。其配置方式可以两组驶入式料架背对背安置或单一组靠着墙壁，堆高机的进出皆使用相同的信道，储存密度非常好，但存取性则受到相当限制，不易做到先进先出的管理。由于堆高机在整个料架里面，因此驾驶者必须非常小心。驶入式料架之纵深以 35 列最为理想，堆栈四层最容易管理，适合少样多量的产品。其特点为：6华中科技大学管理学院1.储存密度高，存取性差。2.适合少样多量的物品储存。3.高度可达 10 m。4.存取物品受存放位置先后顺序之限，不易做到先进先出。5.不适合太长或太重货品。图 1-14 在相同的面积驶入式料架的储存空间可提高一倍 驶入式料架尺寸订定标准如图 1-15 所示。(a)承载物与悬臂的间隔，Cl150 mm(b)栈板与支柱的间隔，C80 mm(c)栈板与悬臂搭载的宽度，EC50 mm(d)悬臂长度，LCE 7华中科技大学管理学院 图 1-15 驶入式料架尺寸订定标准 4 驶出式料架(Drive-through Rack)4 驶出式料架(Drive-through Rack)驶出式料架与驶入式料架，使用相同的组件有相同特性，但其因末端没有受支撑杆封闭(图 1-16 所示)，故前后均可安排存取的信道，因此可做到先进先出的管理(图 1-17 所示为驶入式与驶出式料架之配置与作业方式之比较)。图 1-17 驶入式与驶出式料架之配置与作业方式之比较(驶入式可增加 25%的储存空间，但存取性差)5 流动式料架(Flow Rack)5 流动式料架(Flow Rack)流动式料架依其负载可分为栈板用与容器用两种。利用一边信道做为存放，一边信道做为取出，负载是置放于滚轮上。且料架是朝出口的方向往下稍微倾斜，利用重力使货品朝出口方向向下滑动。储存的密度很好，但成本较高，以栈板流动式料架而言，适合少样多量高频度的应用(图 1-18 所示)，其特点为：适用大量存放且需短时间出货之货品。8华中科技大学管理学院 适合 ABC 分类中的 B 级商品。适合先进先出。采密集流道储存叠栈物，空间使用率可达 85%。适用于一般堆高机存取。高度受限，一般在 6 m 以下。每一流道一般只存放一种货品。建造费用较高、施工较慢。而容器(箱)流动式料架(图 1-19 所示)，则适合少量多样的拣取，其特点为：适合多样少量保管。使用拖托板车或手推车搬运，或可设置轻量型输送带。货品可先进先出。安装快速、搬动容易。储存功能小于拣货功能。方便人工拣货，适合安装显示器，做计算机辅助拣货系统。适用于超级市场、物流中心、及直销邮购公司仓库等。栈板流动式料架的储存空间可比栈板料架的储存多出近 50%的容积(图 1-20)。另外栈板流动式料架与搬运车辆搭配的作业方式可分为下列三种(图 1-21)：以堆高机进行入出库作业 以堆高机及拣取机进行入出库作业 以高架存取机来进行入出库作业 9华中科技大学管理学院 图 1-18 栈板流动式料架 图 1-20 栈板式料架与流动式料架配置之比较(后者可增加近 50的储存空间)10华中科技大学管理学院 图 1-21 栈板流动式料架之作业方式 6 移动式料架(Movable Rack)6 移动式料架(Movable Rack)又称为动力式料架，用轨道以直线水平移动，每列料架的底部皆有马达驱动装置，可密集相接配置。一般并设有控制装置与操作开关盘，用以操作移动料架，约在三十秒内开启通路，使堆高机进入存取物品。除此之外，并附加有变频控制功能，来控制驱动、停止时的速度，以防止放置在料架物品颤动、倾斜或崩倒，同时亦装设位置定位用光电传感器及附剎车之齿轮马达，提升停止定位精度(移动式料架的使用与比较，参考图 1-22 图 1-25，规格参考表1-1 所示)。其特点为：o 储存量比一般固定式料架大很多，节省空间。o 适合少样多量低频度的保管。o 节省地板面积，地面使用率达 80%。o 可直接存取每一项货品，不受先进先出之限。o 使用高度可达 12 米，单位面积之储存量可提升至栈板料架 2 倍左右。o 机电装置多、维护困难。o 建造成本高、施工速度慢。o 轨道要埋在地表，以利搬运车通过。11华中科技大学管理学院 图 1-23 移动式料架之作业方式 图 1-24 轻型容器移动式料架 图 1-25 栈板式料架与移动式料架之配置比较(后者可增加近 50的储存空间)表 1-1 移动式料架参考规格表 负 载 种 类 与 作 动 区 分 轻 负载 标 准 负载 栈板 人 力 机构辅助 人 力 机构辅助 电 动 标 准 超 重 能量公斤/搬运公尺 1040 1040 1490 1490 1000 5950 11900 最小/最大搬运长度(公尺)1/3 1/5 1/5 1/10 1/20 1/30 1/60 最小/最大搬运宽度(公分)45/90 45/90 45/120 45/120 45/120 45/120 90/360 7 后推式料架(Push Back Rack)7 后推式料架(Push Back Rack)在前后梁间以滑座相接，由前方将叠栈货物推入。叠栈物品置于滑座上，后来填入的会将原先的推到后方，目前最多可推入五个栈板。滑座跨于滑轨上，滑轨本身具有倾斜角度，滑座会自动滑向前方入口(图 1-26 所示)。其特点为：12华中科技大学管理学院 储存密度高，存取性差，一般深三个储位。较栈板料架省下 1/3 空间，可增加储存密度(图 1-27)。适用于一般堆高机存取。适合少样多量物品。不适合承载太重物品。货品会自动滑至最前储位。无法先进先出。图 1-26 后推式料架之作业方式 图 1-27 栈板式料架与后推式料架之配置比较(后者可增加近 30的储存空间)8 旋转式料架(Rotary Rack)8 旋转式料架(Rotary Rack)旋转式料架结合自动仓储与料架功能，操作简单、存取作业迅速，适用于电子零件、精密机件等，少量多品种小物品的储存及管理。其料架移动快速，可达每分钟 30 m 速度，存取物品的效率很高，又能依需求自动存取物品，并可经由适配卡与计算机联机达到存货自动管理。旋转式料架受高度限制少，可采多层方式，故空间利用率高。其特点为：减少人力，并可增加空间利用。由标准化的组件及模块式的设计而成，能适合各种空间配置。存取入出口固定，货品不易失窃。可利用计算机快速检索、寻找指定之储位，适合拣货。13华中科技大学管理学院 需要使用电源，且维修费用高。取料口的高度符合人体工学，适合操作人员长时间作业。储物型态：纸箱、包、小件物品。旋转式料架系由多台货品料架环列连结组成，依据储存货品的要求，可采用不同方向移动的料架连结组成，一般分为两种型式：(1)水平旋转式料架(图 1-28a 所示)水平旋转式料架又可分为仅用一台马达带动，而同时将连在一起的上下各料架层，予以水平方向旋转的水平式连动旋转自动仓储，及每层各有一台马达，能各单层独立旋转的水平单动旋转仓储。(2)垂直旋转式料架(图 1-28b 所示)垂直旋转式料架，其原理与水平旋转式料架大致相同，祇是旋转的方向是与地面垂直，充分活用仓库的上部空间，是一种空间节省型的仓储设备，其可比传统式平置轻型料架节省 1/2 以上的料架摆设面积，但其移动速度较水平旋转式料架慢，每分钟约为 5-10 m 速度。垂直旋转式料架也有模块化设计(图 1-28c 所示)，其以列为单位的独立构造，可因应未来需求增加时，再行添购组合，因此具有强大扩充能力，甚至在配置需要改变时，也能够弹性的因应拆组调配位置。14华中科技大学管理学院旋转式料架结合自动仓储与料架功能，其单位储存成本低，安装容易且扩充性大，是一种很自动化的储存设备，适合少量多样化高频率的存取，其设备特性可参考表 1-2 旋转式料架与轻负载容器式自动仓储特性比较表。表 1-2 旋转式料架与轻负载容器式自动仓储特性比较表 项 目 水平旋转式 料架 垂直旋转式 料架 垂直旋转模块式料架 轻负载容器式 自动仓储 空间利用 普通-高 高 高 高 设备占用面积 中-大 小 小 中-大 储存密度 中 高 高 很高 倍深度储存 不可 不可 不可 可 随机储存 可 可 可 可 计算机控制 可 可 可 可 当机时存取性 容易 困难 困难 很困难 多层同时移动 不可 不可 可 不可 多层存取 可 可 可 可 移动速度 5-30 m 5-10 m 5-10 m 安装容易性 容易 容易 容易 困难 扩充性 普通 普通 容易 困难 货品安全性 中 中-高 高 高 单位储存成本 低 中 中 高 9 轻型料架(Light-Medium Duty Adjustable Rack)9 轻型料架(Light-Medium Duty Adjustable Rack)轻型料架的设计和栈板料架相同，只是把其结构轻量化，以储存箱品、散品等重量较轻体积较小物品，由于其拆装容易，防震、耐用，且采用挂钩或螺丝固定方式组立设计，可自由调整存放高度及间隔，适合办公室、商店、仓库及物流中心之小物品存放区使用。一般传统料架的分类，以其料架支撑板每一层荷重能力来区分，可分轻量型(荷重 75 100 kg)、中量型(荷重 200 300 kg)、重量型(1,000 5,000 kg)三类，在国内的使用习惯中，很少以荷重能力来称呼，而直接把轻量型及中量型两类传统料架以轻型料架来统称，至于重量型传统料架一般都以栈板为存取单位，故归类在栈板料架中以栈板料架名称来称呼。轻型料架其特点为：1.挂钩式设计，可自由调整存放高度及间隔。2.价格便宜，组装快速。3.样式变化多，使用方便。15华中科技大学管理学院4.因取物高度之限制(无法使用堆高机存取)，料架高度一般在 4 m 以下。5.储物型态：纸箱、包、小件物品。10 立体自动仓储(AS/RS)10 立体自动仓储(AS/RS)立体自动仓储(AS/RS-Automatic Storage and Retrieval System)依其负载的能力可分为单元负载式(Unit load)及轻负载式(Mini Load)，如图 1-29 所示。一般单元负载式之常用荷重为 1,000 kg，以栈板为存取单位，而轻负载式荷重则在 50100 kg，以固定容器为存取单位。图 1-29 立体自动仓储的分类 10.1 单元负载式自动仓储10.1 单元负载式自动仓储 单元负载式自动仓储，高度可达 40 m，储位量可达 10 万余个栈板，适用大型的仓库。而一般使用最普遍的高度以 615 m 为主，储位数在 1001,000 个左右。因此自动仓储制造商多以此高度(615 m)，将自动仓储的料架及存取机(Stacker Crane)标准化，制造成各种不同高度的规格，并可配合使用各种不同栈板的规格(8001,500 mm)及负载的高度。因此使用者在选用时可非常快速计算出系统的外形尺寸。并由于标准化及规格化，使施工的工期较短，且成本降低。而随着电控技术的不断进步，存取时间愈来愈快，以 100 个栈板存取为例，平均存取时间为 70 秒/栈，故每小时可达 50 个栈板(图 1-30 所示)。存取机依控制自动化的程度，可分为手动、半自动及全自动。除控制系统外主要由操控、走行、卷扬、存取四大装置组成，如图 1-31 所示。16华中科技大学管理学院 (1)单元负载式自动仓储入库、出库的配置方式(a)单向式：流动整齐，但是在入库、储存、出库之后无法避免存取机之回程空载(图 1-32 所示)。(b)复合行程序：以复合行程来提高存取效率，但列数多时，入库口会混乱。因此有的将入库、出库分为双列，左列入库，右列出库(图 1-33 所示)。(c)侧入式：可由侧边入、出库之多存取机、多信道配置方式(Multi-stacker、Multi-aisle)。这是以多机运转方式来提高入出库的能力(图 1-34 所示)。17华中科技大学管理学院图 1-34 侧入式出入库的配置方式(d)移转车式：把移转车(Transfer car)利用在多信道的单一存取机上。这是用于库存种类多，但是入出库的频次少的情况(图 1-35 所示)。(2)单元负载式自动仓储规格 以下列出一般制造商提供之自动仓储规格尺寸，供选用设计的参考(表 1-3 所示)。表 1-3 单元负载式自动仓储基本系统规格表 系 统 高 度 6m 9m 12m 15m 负 载 尺 寸(mm)8001,500W*8001,500 L 荷 重(kg)最大 1,000 kg 走行速度(m/min)5 55 5 65 升降速度(m/min)5.5 11 存取叉速度(m/min)5 20 动 力 源 三相，200/220V，50/60 Hz 注：因厂家不同，规格会有差异，以上为一般规格，仅供参考。10.2 轻负载式自动仓储10.2 轻负载式自动仓储 轻负载式自动仓储，以塑料篮容器为存取单位，重量在 50100 kg。一般以重量轻之小对象的储存最适合，如电子零件、精密机器零件、汽车零件、药品及化妆品等(图 1-36、1-37 所示)。18华中科技大学管理学院 图 1-36 单叉式轻负载自动仓储 图 1-37 双叉式较重负载自动仓储 轻负载式自动仓储，高度在 510 m 使用最普遍，一般制造厂均已标准化，可供客户选用(表 1-4 所示)。表 1-4 轻负载式自动仓储基本系统规格表 型式 5m/50kg 5m/100kg 10m/50kg 10m/100kg 主梁高度 m max.5m max.10m 负载尺寸 mm 250450W*350700 L 负载重量(含篮子)kg 50 100 50 100 走行速度 m/min 680、6120、6180 升降速度 m/min 430、445、450 存取叉速度 m/min 440 动力源 200/220v 50/60Hz 控制方法 自动/手控 19华中科技大学管理学院壹、储存设备壹、储存设备 11 悬臂式料架(Cantilever Rack)11 悬臂式料架(Cantilever Rack)悬臂式料架是在立柱上装设外悬杆臂来构成，其适合于存放钢管、型钢等长形的物品(图 1-38 所示)。若要放置圆形物品时，在其臂端装设阻挡块(Stopper)以防止滑落。其特点为：1.只适用于长条状或长卷状货品存放。2.需配合叉距较宽之搬运设备。3.高度受限，一般在 6 m 以下。4.空间利用率低，约 35%50%。5.此型料架对于杆料生产工厂，或长形家俱制造商相当适用。图 1-38 悬臂式料架 12 可携带堆栈式料架(Carry-stack Rack)12 可携带堆栈式料架(Carry-stack Rack)此料架本身可当储放容器随堆高机搬运，不使用时更可叠放节省空间，大幅增加仓库使用弹性。当料架存放货物时，可彼此叠架避免物品压损，高度可达三、四层。在日本的标准中，将此类料架包含在容器范围内，这和美国标准不同(图 1-39 所示)。其特点为：1.可当料架和容器使用，仓库利用弹性大。2.价格低廉且不需维修。3.叠放高度受限，太高容易倒塌。20华中科技大学管理学院4.最低层料架货品要最后才可取出，只适合同时进货之相同货品叠放。5.储物型态：不规则物品、易碎物品。图 1-39 可携带堆栈式料架 13 积层式料架(Mezzanine Rack)13 积层式料架(Mezzanine Rack)积层式料架是把空间作双层以上活用之设计组合，在厂房地板面积有限的情形下，可作立体的规划，有效地充分利用空间。简单来说，就是利用钢梁和金属板将原有储区作楼层区隔，每个楼层可放置不同的种类的料架，而料架结构具有支撑上层楼板的作用(图 1-40 所示)。其特点为：1.提高仓储高度、增加空间使用率。2.上层仅限轻量物品储放，不适合重型搬运设备行走。3.搬运至上层的物品之必须加装垂直输送设备。4.适合各类型货品存放。5.储物型态：下层-栈板。上层-箱、包、散品。图 1-40 积层式料架 14 储存设备应用实例14 储存设备应用实例 21华中科技大学管理学院 物流中心的栈板存取作业非常重要，将直接影响配送的效率，因为每个物流中心的作业条件都不相同，因此物流设备的设计都具有较宽的适用性，以满足每个使用者需求。以下将利用一简单的例子来说明不同型式的料架，选用设计方式的比较。若以需存放 2,000 个栈板的条件，计有 7 个设计方案可供比较选择。14.1 实例一、栈板式料架选用设计14.1 实例一、栈板式料架选用设计(1)使用配重堆高机，信道宽度 3,657 mm，3 个栈板高，料架面积 3,227，配置如下图 1-41 所示。图 1-41 栈板式料架设计(使用配重式堆高机)(2)使用直达式堆高机(Reach Truck)，信道宽度 2,743 mm，叠放 5 个栈板高，料架面积 1,625 ，配置如下图 1-42 所示。图 1-42 栈板式料架设计(使用直达式堆高机)22华中科技大学管理学院 14.2 实例二、窄道式料架选用设计14.2 实例二、窄道式料架选用设计 配合使用窄道式存取机，可减少信道宽度，举升高度可达 14 m，有些窄走道车辆需配合使用导轨，移动非常快速可提高存取能力。下图之配置信道宽度为 1,890 mm，叠放 7 个栈板高，料架面积 1,080，配置如下图 1-43 所示。图 1-43 窄道式料架设计 14.3 实例三、高层式料架选用设计14.3 实例三、高层式料架选用设计 高层式料架架构与窄道式相同，但其信道更窄，高度更高可达 30 m，需配合使用特定的存取机(Stacker Crane)。下图的配置信道宽度为 1,500 mm，叠放 10 个栈板高，料架面积 705，配置如下图 1-44 所示。23华中科技大学管理学院 图 1-44 高层式料架设计 14.4 实例四、移动式料架设计14.4 实例四、移动式料架设计 配合使用直达式堆高机(Reach Truck)，叠放 6 个栈板高，料架面积 838，料架配置如下图 1-45 所示。图 1-45 移动式料架设计 14.5 实例五、倍深式料架选用设计(Double Deep)14.5 实例五、倍深式料架选用设计(Double Deep)配合使用倍深式堆高机(Double-deep Reach Truck)，可存取较深一层的货品。信道宽度 2,800 mm，叠放 5 个叠板高，料架面积 1,050，配置如下图 1-46 所示。24华中科技大学管理学院 图 1-46 倍深式料架设计 14.6 实例六、驶入式料架选用设计14.6 实例六、驶入式料架选用设计 可配合使用配重式堆高机或跨立式堆高机，储位深度 5 个栈板，叠放 4 个栈板高，料架面积 1,416。配置如下图 1-47 所示。图 1-47 驶入式料架设计 25华中科技大学管理学院14.7 实例七、流动式料架选用设计14.7 实例七、流动式料架选用设计 配合使用跨立式堆高机，叠放 5 个栈板高，料架面积 1,142，配置如下图 1-48、1-49 所示。图 1-48 流动式料架作业方式 图 1-49 流动式料架设计 以上是不同型式料架的设计方式，除了占地面积的因素之外，更必须综合考虑其它因素，以选用最适合的方案，各种设计方案的特性比较，可参考表 1-5 所示。表 1-5 各种设计方式的特性比较 方案 型式 平均使用储位(%)立即存取性(%)出入库量 地板面积使用(%)一 栈板式料架 配重式堆高机 90%100%佳 33%直达式堆高机 90%100%佳 40%二 窄道式料架 90%100%佳 45%26华中科技大学管理学院三 超窄道式料架 90%100%佳 50%四 移动式料架 90%100%佳 70%五 倍深式料架 90%50%普通 60%六 驶入式料架 75%25%差 65%七 流动式料架 75%25%佳 55%15 储存设备的选用设计15 储存设备的选用设计 储存设备的选用设计，包含以下这些步骤，如图 1-50 所示。(1)储存系统分析规划(2)储存设备型式选定(3)基本设计(4)配置(5)评估(6)实施 27华中科技大学管理学院 图 1-50 储存设备选用设计流程与考量重点 15.1 储存系统分析规划15.1 储存系统分析规划 物流中心仓库的储存商品一般多达数千种，而每种商品因出货量的多寡，其储存方式、拣取单位及包装型态也各有差异，因此首先必须进行系统分析，将商品依储存单位及拣取单位加以区分，且依入出库量的大小以 ABC 分类，以便于选用适当的储存设备，提升作业效率。15.2 储存设备型式选定15.2 储存设备型式选定 一般储存设备的选用是从经济及效率的观点，综合考虑各项因素，以决定最适用的设备型式。选用考虑因素如图 1-51 所示。28华中科技大学管理学院 图 1-51 储存设备选用考虑因素 (1)物品特性 储存物品的外形、尺寸，直接关系到料架规格的选定，储存物品的重量则直接影响到选用何种强度的料架。而储存的单位，是以何种单位来储存，栈板、容器或单品均有不同的料架选用类型。另外预估总储位数之数量，必须考虑到公司未来两年的成长需求。这些资料可经由储存系统分析上来取得。(2)存取性 一般存取性与储存密度是相对的。也就是说，为了得到较高的储存密度，则必须相对牺牲物品的存取性。虽然有些型式的料架可得到较佳之储存密度，但相对其储位管理较为复杂，也常无法做到先进先出之管制。唯有立体自动仓库可往上发展，存取性与储存密度俱佳，但相对投资成本较为昂贵。因此选用何种型式的储存设备，可说是各种因素的折衷，也是一种策略的应用。有关各型储存设备存取性与储存密度的比较，可参考表 1-6所示。(3)入出库量 某些型式的料架虽有很好的储存密度，但入出库量却不高，适合于低频率的作业。入出库量高是非常重要的数据，其为储架设备型式选用的考虑要项。另外，有关入出库频率的比较，可参考表 1-7 所示。(4)搬运设备 储存设备的存取作业是以搬运设备来完成。因此选用储存设备需一并考虑搬运设备。堆高机是一般通用之搬运设备，而料架信道宽度，会直接影响到堆高机的选用型式，是配重式或窄道式。各型堆高机作业信道宽度比较可参考表 1-8 所示。另外尚须考虑举升高度及举升重量(Capacity)搬运设备的比较可参考表 1-9 所示。(5)厂房架构 储存设备的选用须考虑梁下有效高度，以决定料架高度。而梁柱位置则会影响料架的配置。地板承受的强度，地面平整度也与料架的设计及按装有关。另外尚须考虑防火设施和照明设施的按装位置。表 1-6 储存设备特性比较表 29华中科技大学管理学院比较项目 栈板料架 窄道式 倍深式 驶入式 驶出式 流动式 后推式 移动式 自动仓储 料架占用面积 大 中大 中 小 小 小 中 小 小 储存密度 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 信道数 多 多 中 少 少 少 少 少 多 单位纵深储位数 1 1 2 最多 15 最多 10 最多 15 最多 5 1 2 堆栈高度（m）6 15 10 10 10 10 10 10 14 存取设备(各式堆高机或存取机)配重式 跨立式 跨立式 存取机 倍深式 配重式 跨立式 配重式 跨立式 配重式 跨立式 配重式 跨立式 配重式 跨立式 存取机 入出库 能力 中 中 中小 小 小 大 小 小 大 表 1-7 储存设备以入出库频度区分 储存单位 高频率 中频率 低频率 栈板*栈板流动式料架 (20-30 栈板/时)*立体自动仓储(30 栈板/时)*水平旋转自动仓储(10-60 秒/单位）*栈板式料架 (10-15 栈板/时）*驶入式料架 (10 栈板/时以下）*驶出式料架*推后式料架*移动式料架 *容器流动式料架 *轻型料架(中量型)*栈板流动式料架 30华中科技大学管理学院 容器*轻负载自动仓储(30-50 箱/时)*水平旋转自动仓储（20-40 秒/单位）*垂直旋转自动仓储(20-30 秒/单位）单品*单品自动拣取系统*轻型料架(轻量型)*抽屉式料架 表 1-8 信道宽度与适用堆高机型式 信道型式 信道宽度(m)堆高机型式 传统式信道 3.0 4.5 配重式堆高机 窄道式 2.1 3.1 直达式（Reach）堆高机 跨立式（Straddle）堆高机 转柱式（Swing-mast）堆高机 超窄道式 2.1 以下 转叉式（Turret）堆高机 拣取机（Order Picker）表 1-9 搬运设备比较表 型 式 最高举升高度(m)负载能力(kg)用 途 手推车 二轮手推车 N/A 200-500 以人力进行搬运工作 四轮手推车 N/A 200-500 轻负荷产品的搬运或用于拣货 可配合堆高机使用 托板车 0.15 500-2,500 重负荷短距离搬运 动力升降手推车 1.5-3.6 300-1,000 中重负荷短距离搬运 动力托板车 0.15 1,000-2,500 具动力、水平搬运用 动力堆高机 电 动 车 配重式 三轮 坐式 2.7-4.5 1,000-2,000 用于室内、干净安静的作业 在狭窄空间作业灵活 ，适用于码头作业 四轮 立式 2.7-4.5 1,000-2,000 四轮设计，可提高舒适性与 生产力 31华中科技大学管理学院四轮 坐式 2.7-4.5 1,000-5,000 重负载，适用于货柜车的装卸 窄道式 跨立式 转柱(叉)式 2.7-6 1,000-2,000 可减少走道宽度，提高空间利用率 可快速处理单一规格之栈板负载 直达式 2.7-6 1,000-3,000 具有伸缩机构的举升叉，可用于不同栈板规格 拣取机 2.7-8 500-1,000 用于快速货品拣取，作业员与举升叉一同升降 引擎式硬胎 用于室内，码头附近，适用于货柜车的装卸 引擎式充气胎 用于工厂，较不平地面、斜坡及长距离搬运 15.3 基本设计15.3 基本设计 储存设备的型式选定之后，接着进行基本设计。每一种料架型式的设计方式不尽相同，但基本上均是以预估的储位数，计算所需的信道数，以满足出入库量的条件，计算得到储存系统的规格及外形长、宽、高等尺寸。以下将以自动仓储系统为例，介绍其设计的步骤，如图 1-52 所示。图 1-52 储存系统(自动仓储)之设计步骤(1)订出自动仓储所需求之外型尺寸及规格，其规格种类如图 1-53 所示，而其尺寸可依下列步骤取得。32华中科技大学管理学院(a)第一步骤：决定需存入料架内货品的外形尺寸及重量(含栈板的外型尺寸)，如图 1-54 所示。最大货品外形尺寸 1.长(A)：mm 2.宽(B)：mm 3.高(C)：mm 4.最大货品重量(D)：kg(以整个托板为计算单位)图 1-53 单元负载式自动仓库规格需求 图 1-54 货品及栈板外型尺寸图 (b)第二步骤：列出仓库需要的最大存货数量(以栈板数量为单位)，并需考虑年成长率。来决定仓库需要储存总栈板数(E)：栈板(c)第三步骤：33华中科技大学管理学院订出仓库可利用的最大空间。(d)第四步骤：列出仓库每小时需要的最大出入库量，仓库每小时最大进出栈板数与仓库内的自动存取机台数有直接的关系，也影响自动仓库的建造费用，如能将尖峰进出货物量平均分摊到仓库作业时间内，可降低自动仓库设置费用。仓库每小时需要的最大出入库量(F)：栈板小时(e)第五步骤：决定自动仓库所需的存取机台数及仓库内料架行数。在决定自动仓库存取机数量前必须了解每台存取机的标准出入库能力，所谓标准出入库能力是指存取机在一小时内入库或出库的次数，公式如下所示：1.N3600T 2.N标准出入库能力(次小时)3.T标准作动时间(秒)所谓标准作动时间是指存取机做入库(或出库)动力所需的时间，以下列三种情形解释。入库存货标准作动时间(图 1-55、1-56 所示)本位收货料架中心存货回归本位。(此一过程所需的时间)。取货出库标准作动时间(图 1-55、1-56 所示)本位料架中心取货本位卸货。(此一过程所需的时间)。入库存货及取货出库同时进行的标准作动时间(图 1-55、1-56 所示)本位收货料架中心存货卸货至料架的长及高约 34 处取货本位卸货。(此一过程所需的时间)。此列三种型态所指的料架中心，若料架为偶数格时则料架中心为：(每格料架的宽度或高度)(Y/21)，Y料架格子纵向或高度的数量(料架的纵向及高度等两方向均可用此公式)。标准作动时间与存取机的走行、升降、叉动三种速度以及作动的距离有关，亦与自动仓储制造工厂所生产的产品性能有关。下面所列的计算方法是大约值，可供一般工程师参考。正确计算方式请洽专业工程师。而各时间点定义如下：4.收货或存货时间(叉动距离叉动速度)2(高位低位)升降低速 5.走到料架中心时间：走到料架中心需以走行及升降两种速度来比较，因存取机在走向料架中心过程中，走行与升降是同时动作时，有可能一者先到达定位，而另一者尚在运动中，不论如何以最慢到达的为计算标准。由标准作动时间(T)，算出标准出入库能力(N)后，决定存取机台数与料架行数的公式如下：仓库存取机台数(G)FN F仓库每小时需要的最大进出入库栈板数 34华中科技大学管理学院N标准出入库能力 仓库内料架行数(Z)G2 G仓库内存取机台数(f)第六步骤：决定仓库料架的每格高度(图 1-57 所示)仓库料架高度(J)(mm)(CK)M C 最大含栈板货品高度(mm)K存取机叉动结构操作裕度(mm)(加上余隙约为 150230 mm)M料架垂直方向格子数 图 1-55 单动作存取机标准运动路径 图 1-56 双动作存取机运动路径 35华中科技大学管理学院 图 1-57 栈板存放尺寸标准(g)第七步骤：决定系统高度(如图 1-58 所示)，系统高度(P)JTuTd J 可存放栈板之料架高度(mm)Tu负载顶端至屋顶的余隙高度，一般为 600 mm Td存取机叉动结构底部操作裕度，一般为 750 mm(h)第八步骤：决定每行料架的长度(如图 1-59 所示)，每行料架长度(Q)(mm)RS R料架格子宽度(mm)B100(mm)(75 mm2)B栈板宽度 S每列料架格子数E(2GM)E仓库需要储存总栈板数 G仓库内存取机台数 M料架垂直方向格子数(i)第九步骤：决定系统总长度，系统总长度QTU Q每行料架长度(见图 1-59 所示)T存取机走出料架两端的长度(含进出入库台架部份)约 7.5m U特殊设备所占的长度。例堆高机活动空间，外围设备所占空间等。(j)第十步骤：36华中科技大学管理学院决定全系统宽度(如图 1-60 所示)，全系统宽度 VWX W信道单元宽度(mm)X信道单元数目(k)第十一步骤：防火侦测及消防系统之安装设置，此点需 依据仓库存放物品的特性，以及国家劳工安全卫生法的规定来决定防火侦测，防爆设备及消防系统如何设置。图 1-59 系统长度计算 图 1-60 系统宽度尺寸(l)第十二步骤：决定是否设置外围设备，自动仓库对外联