3.2 現代設備

3.2.1 最基本的設備

1．貨架

隨著倉庫機械化和自動化程度的不斷提高，出現了重力式貨架、移動式貨架、層格式貨架、裝卸式貨架、托盤式貨架、立體化自動倉庫貨架等現代化的新型貨架。

這里主要介紹幾種比較先進的新型貨架。

1) 托盤式貨架

(1) 結構。托盤式貨架專用于存放堆碼在托盤上的貨物，其基本形態與層架類似，但每層空間適于存放整托盤貨物。目前其多采用桿件組合，不僅拆遷容易，層間距還可依碼貨高度調整，通常總高度在6m左右。其架底撐腳需要裝叉車防撞裝置。托盤式貨架如圖3.14所示。

(2) 特點及用途。托盤式貨架結構簡單，可調整組合，安裝簡易，費用經濟；出入庫不受先后順序的限制；儲物形態為托盤裝載的貨物，配合升降式叉車存取。

2) 移動式貨架

(1) 結構。移動式貨架底部裝有滾輪，通過開啟裝置控制滾輪沿道軌的滑動。貨架結構可以設計成普通層架，也可以設計成托盤貨架。控制裝置附加有變頻控制功能，用來控制驅動、停止時的速度，以維持貨架的貨物穩定，有時還設有確定位置的光電感測器及剎車電機，以提高啟動或停止時的穩定度和精確度。移動式貨架如圖3.15所示。

(2) 特點及用途。移動式貨架主要用于管理文檔和存放資料，底部有移動導軌，可以通過移動的方式來存取資料，較大地節約了空間。移動式貨架平時密集相接排列，存取貨物時通過手動或電力驅動裝置使貨物沿軌道水平移動，形成通道，這樣可以大幅度減少通道面積，地面使用率可達80%。其可直接存放每一箱貨物，不受先進先出的限制。但相對來說，移動式貨架機電裝置較多，建造成本較高，維護也比較困難。

3) 重力式貨架

(1) 結構。重力式貨架的基本結構與普通貨架相似，其主要部件包括架體、導軌、流利條等，并且與水平面成一定的傾斜角度，低端作為出貨端，高端作為入貨端，這樣托盤或箱裝貨物便會由重力作用自動向底端滑移。我們還可以在滾輪下埋設氣壓或者液壓設備，控制傾斜角度，以調整貨物滑行的速度。重力式貨架結構如圖3.16所示。

(2) 特點及用途。重力式貨架通常成密集型配置，能夠大規模密集存放貨物，減少了通道數量，可有效節約倉庫面積；貨物從有坡度的滑道上端存入，當在低端取貨時，貨物借助重力自動下滑，可實現“先進先出”的作業，使用成本低。重力式貨架廣泛應用于超市、醫藥、化工和電子等行業，并且方便揀貨，可作為分揀式貨架應用于配送中心的作業。重力式貨架其揀貨端與入貨端分離，能提高作業效率和作業的安全性，還可以根據需要將其設計成適合托盤、紙箱、單件貨物儲存的結構和形式。重力式貨架如圖3.17所示。

4) 駛入/駛出式貨架

(1) 結構。駛入/駛出式貨架單用鋼質結構，鋼質上有向外伸出的水平的突出構件和懸軌，叉車將托盤送入，由貨架兩邊的懸軌托住托盤及貨物。貨架上無貨時可方便叉車及人駛入。駛出式貨架與駛入式貨架不同之外在于駛出式貨架是通的，沒有拉桿封閉，前后均可安排存取通道，可實現“先進先出”的管理。而駛入式貨架只有一端可以出入。駛出式貨架和駛入式貨架如圖3.18所示。

(2) 特點及用途。駛入/駛出式貨架屬高密度配置，高度可達10m，庫容利用率可達90%以上，適用于大批量、少品種配送中心使用，但不太適用太長或太重的物品。駛入式貨架存取貨時受先后順序的限制。

2．巷道堆垛起重機

巷道堆垛起重機是倉庫中專用于起重、堆垛、裝卸的設備，主要應用于巷道式貨架倉庫中。

1) 巷道堆垛起重機的分類

(1) 巷道堆垛起重機按有無導軌可以分為有軌式和無軌式兩類。有軌式起重高度高，運行穩定，行走通道較狹窄，是巷道堆垛起重機中主要的類別。

(2) 巷道堆垛起重機按高度可分為低層型(5m以下)、中層型(5～15m)及高層型(15m以上) 3類。在分體式高層貨架倉庫及簡易立體倉庫中，低層型利用較多，在一體結構式高層貨架倉庫中，中、高層型使用較多。

(3) 巷道堆垛起重機按驅動方式不同可分為下部驅動式、上部驅動式及上、下部驅動式3種。

(4) 巷道堆垛起重機按操作方式可分為手動式、自動式及半自動式3種。手動及半自動巷道堆垛起重機上附設有司機室以進行運行操作；自動巷道堆垛起重機不附設司機室，而用計算機或其他自動裝置操作，可以自動尋址、自動裝卸貨物，其適用的貨物對象是標準貨箱式貨物。

(5) 巷道堆垛起重機按機械的結構分可為單立柱式、雙立柱框架式兩類。單立柱式用于較低層貨架巷道中；雙立柱框架式穩定性好，用于中、高層貨架的巷道中。

2) 巷道堆垛起重機的主要特點

巷道堆垛起重機現在已成為貨架倉庫的主要裝卸機具，其主要特點有以下幾方面。

(1) 所需通道寬度比較窄，節約倉庫面積。由于在軌道上運行，巷道堆垛起重機上、下都可受軌道的嚴格制約，因而所需運行通道寬度比其他各類機械都小，一般來講只是叉車的l/2，這樣一來便可大幅度提高倉庫的面積利用率。不同類型的倉庫提高幅度不同，如果不計倉庫中其他管理區域的面積，僅貨架部分的面積利用率就可提高l/4。

(2) 運行穩定性好，能提高裝卸速度。由于軌道的限定，巷道堆垛起重機穩定性好，比叉車的裝卸高度大大提高。巷道堆垛起重機一般高度在6m以上，最高可達40m，這正好和叉車的工作高度互為補充。

(3) 進出貨工作效率高。由于軌道的引導，巷道堆垛起重機運行速度高，適合于提高倉庫進出貨的工作效率。

(4) 可實現全自動操作。巷道堆垛起重機可配合電子計算機及伸縮貨叉使用，可實現全自動操作，這也是一般叉車難以做到的。

3．輸送機

輸送機是以搬運為主要功能的載運設備，有些輸送機兼具裝卸功能。輸送機的特點是能實現連續搬運，這是叉車、吊車無法比擬的。由于連續作業，作業效率高，可實現小范圍的輪動。這種機械的輸送路線是確定的，只有在重新安裝時才會改變路線，因而易于規劃統籌，實現作業的穩定。輸送機有三大類型，即牽引式輸送機、無牽引式輸送機及氣力輸送機。

牽引式輸送機主要有皮帶輸送機(傳送帶)、板式輸送機、懸掛輸送機、斗式提升機、自動扶梯、板式提升機和鏈式輸送機等。無牽引式輸送機主要有輥式輸送機、滾輪式輸送機、螺旋輸送機和振動輸送機等。氣力輸送機主要有吸送式(負壓抽吸式)、壓送式和混合式等。

1) 皮帶輸送機

皮帶輸送機是將輸送帶緊在輥柱上，外力驅動輥柱轉動，帶動輸送帶循環轉動，依靠輸送帶與物料之間的摩擦力將置于其上的物料移動。皮帶輸送機有3種主要類型：第一種是固定式，固定在兩個區域之間進行搬運；第二種是移動式，可利用人力移動皮帶輸送機位置，隨時改變搬運區域；第三種是往復式，皮帶回程也設計成運貨通路。一般來講，固定式皮帶運輸機可以進行長距離搬運，可制成運能很大的大型運輸機，這種形式的皮帶運輸機在礦山的礦石物流、煤炭物流等領域中有很大優勢，在港口、車站也常用于裝卸散、塊料。移動式皮帶輸送機一般是小型機，是銜接性的搬運機具，在集貨、配送、揀選貨物領域作為配套機械使用，也用于設施外的裝卸搬運。往復式皮帶輸送機主要用在倉庫、配送中心等設施內。皮帶輸送機可用于輸送散、粒、塊狀物料，也常用于輸送中、小包裝貨物，一般不用于集裝物的輸送。皮帶輸送機如圖3.19所示。

2) 輥式輸送機

輥式輸送機是由許多定向排列的輥柱組成，輥柱可在動力驅動下在原處不停地轉動，以帶動上置貨物移動，也可在無動力的情況下，以人力或貨物的重力推動貨物在輥柱上移動。輥柱輸送機如圖3.20所示。

3) 滾輪式輸送機

滾輪式輸送機和輥式輸送機類似，它們的不同之處在于前者安裝的不是輥子，而是一個個小輪子，其分布如同算盤一樣，所以也稱算盤式輸送機。滾輪式輸送機無動力驅動，適合于人力和重力搬運。滾輪式輸送機如圖3.21所示。

4) 儲積輸送機

儲積輸送機可以滿足各種負載和倉儲需求的裝置。其用法與輥式輸送機大致相同，不同之處在于前者可以自動儲積包裹，不會產生任何正向線壓。貨物在搬運之前需要進行緩沖，不會令料箱變形或彎曲。儲積輸送機可以儲積大范圍的混合負載，因為減小了功耗，所以運行時經濟劃算。其比標準運輸送機昂貴，需要其他控制設備。儲積輸送機如圖3.22所示。

5) 立式輸送機

立式輸送機有兩類：連續式和往復式。

(1) 連續立式輸送機，采用帶有連續壓盤的鏈條。優點是可以向上或向下運輸貨物；“Z”或“C”結構，占地面積小，非常安靜。缺點是橫向同步進磨較復雜，需要某些儲積，比往復立式輸送機昂貴。連續立式輸送機如圖3.23(a)所示。

(2) 往復立式輸送機使用鏈條或皮帶在一個循環內抬起或降低壓盤。優點是可向上、向下甚至雙向循環，每次可以升起多個料箱，占地面積小，橫向同步進磨較簡單，非常安靜，與連續立式輸送機相比，成本較低。缺點是輸送距離的高度有限，吞吐量有限，必須在橫向進磨之前儲積。往復立式輸送機如圖3.23(b)所示。

3.2.2 計量和分揀設備

1．計量裝置

倉庫中使用的計量裝置種類很多，從計量方法的角度可以分為以下幾種：重量計量裝置，包括各種磅秤、地下及軌道衡、電子秤等；流體容積計量裝置，包括流量計、液面液位計；長度計量裝置，包括檢尺器、自動長度計量儀等；個數計量裝置，包括自動計數器、自動計數顯示裝置等；綜合的多功能計量設備，如計量裝置等。

1) 地中衡及軌道衡

地中衡及軌道衡是對地面車輛、鐵道車輛載貨計重的衡器，常用的有機械式和電子式兩類。機械式需要人工進行控制操作，手抄數據，計重誤差大，可滿足大批量貨物計量。電子式及機電結合式的靜態軌道衡及地中衡，其特點是帶有數字自動顯示并能自動打印，精確度高，可滿足較貴重材料(如有色金屬、合金鋼、化工材料以及糧食等)的計重要求。電子式動態衡可在車輛緩行中，在火車車底不摘掛下自動計重，計量效率較高，但精確程度較低，約為0.5%。電子地中衡工作原理如圖3.24所示。數字式電子汽車衡如圖3.25所示。

2) 電子秤

電子秤是電子衡器的一種，按用途不同分為吊秤、配料秤、皮帶秤、臺秤等多種。電子秤主要由稱重傳感器、放大系統和顯示儀表3個部分構成，其優點很多，如計重準確、結構簡單、安裝調試方便、體積小、重量輕、計量速度快等。

3) 出庫數量顯示裝置

出庫數量顯示裝置是一種計數的計量裝置，安裝于多品種、少批量、多批次的揀選式貨架上，每當取出一件，相應的顯示裝置上就顯示出數量指示，通過觀察顯示裝置可確認揀選數量、庫存數量，如果和計算機聯網，還可由計算機匯總、記錄。

2．分揀設備

1) 分揀機

(1) 滑塊式高速分揀機。滑塊式高速分揀機為單側或雙側分流、物流受沖擊小，對物料姿態不作要求、可進行平穩分類；模塊化設計、維護簡便；可與其他輸送設備根據工作現場自由布置；分揀量最大可達9000個/時，分揀速度最快可達120m/min；物料大小為125～990mm (200～1800mm)，物料重量為0.5～45千克/個。滑塊式高速分揀機如圖3.26(a)所示。

(2) 滾輪式高速分揀機。滾輪式高速分揀機為多角度分流，可自由進行方向轉換；可進行高速、平穩、高晶種分類；可根據需要隨時更換滾輪；有效利用工作空間，提高分類輸送工作效率；分揀量最大可達7500個/時，分揀速度最大可達80m/min；物料大小為125～990mm (200～1800mm)，物料重量0.5～75千克/個。滾輪式高速分揀機如圖3.26(b)所示。

(3) 交叉帶式高速分揀機。交叉皮帶分揀機融合了輸送系統和分揀系統的特點，其速度可達2.5m/s，適用于傳輸和/或分揀不超過50kg的各類貨物；貨物可在任一面頂出。其較寬的包裹可裝載兩段，然后再頂出；使用雙層分揀機，吞吐量可以加倍。交叉皮帶分揀機廣泛用于零售行業、食品處理、電子商務和郵件分揀，分揀量最大可達5000個/時，物料大小為60～300mm。交叉帶式高速分揀機如圖3.27所示。

(4) 電子傾斜貨盤分揀機(包裹和行李傾斜貨盤分揀機)。電子傾斜貨盤分揀機是一種非常快速、多功能的分揀系統，其控制系統是基于交叉皮帶技術發展起來的。其分揀速度可達2.5m/s，適用于不超過75kg的各類包裹。它能將包裹翻到任一面，維護量極低，廣泛用于包裹、貨物和行李的輸送。電子傾斜貨盤分揀機如圖3.28所示。

2) 電子揀貨機

(1) 摘取式電子揀貨機。摘取式電子揀貨系統采用安裝照明燈的機架，通常分為幾個區域，可將操作員指引到特定的庫存位置。每個SKU可配備單個數字或字母顯示屏，此顯示屏上有一個照明燈、一個確認按鈕和表示數量的數字讀出器。在其他配置情況下，摘取式電子揀貨系統還可以采用更少或更簡單的顯示屏，從而減少了總體成本。摘取式電子揀貨機如圖3.29所示。

在典型的系統中，摘取工序始于操作員掃描、料箱或搬運箱上的條形碼地址，此時顯示屏告訴操作員摘取哪些SKU以及摘取多少。操作員通過“確認”按鈕來確認摘取。摘取式電子揀貨系統可用于涵蓋大范圍的摘取活動，對于每個生產線項上存有少量SKU和大量摘取的應用場合，就可以考慮采用這種系統。并且這種系統也非常適用于具有數千個SKU的超大應用場合，還可用于分箱或整箱操作的場合。

(2) 播種式電子揀貨機。播種式電子揀貨系統類似于逆向的摘取式電子揀貨系統。單槽顯示屏告訴操作員將在哪兒播種項目，而不是告訴操作員摘取哪些項目。在典型配置中，操作員掃描產品，然后具有LED閃爍的槽式顯示屏表示哪些容器需要此產品。每個容器的數字讀出器顯示將多少項目放入此容器中，操作員通過確認按鈕來確認每個播種。播種式電子揀貨系統適用于將產品配送到有規律的目標地點，如零售連鎖店。因為每個目標需要一個顯示屏，而不是每個SKU需要一個顯示屏，所以采用相對少量的顯示屏就可以搬運廣泛范圍的產品。播種式電子揀貨機如圖3.30所示。

3.2.3 自動化立體倉庫

自動化立體倉庫(Automatic Warehouse)是通過電子計算機和相應的自動控制設備對倉庫的作業和倉儲管理進行自動控制和管理，并通過自動化系統進行倉庫作業的現代化倉庫。物流術語將其定義為：由電子計算機進行管理和控制，不需要人工搬運作業，而實現收發作業的倉庫。

1．自動化立體倉庫的功能

自動化立體倉庫的功能一般包括自動收貨、存貨、取貨、發貨和信息查詢等。

1) 收貨

收貨是指倉庫從供應方接收各種產品、材料或半成品，收存入倉庫的過程。收貨時需要有供運輸車輛停靠的站臺或場地，需要升降平臺作為站臺或載貨車輛之間的過橋，需要裝卸機械完成裝卸作業。卸貨時需要檢查貨物的品質和數量，以及貨物的完好狀態，確認完好后方能入庫存放。一般的自動化倉庫從貨物卸載經查驗進入自動系統的接貨設備開始，就將信息輸入計算機，生成管理信息，由自動控制系統進行貨物入庫的自動操作。

2) 存貨

存貨是指自動化系統將貨物存放到規定的位置，一般是放在高層貨架上。存放之前首先要確定存貨的位置，某些情況下可以采取分區固定存放的原則，即按貨物的種類、大小和包裝形式來實行分區存放。隨著移動貨架和自動識別技術的發展，已經可以做到隨意存放。這既能提高倉庫的利用率，又可以節約存取時間。

3) 取貨

取貨是指自動化系統根據需求從倉庫貨架上取出所需貨物。取貨可以有不同的取貨原則，通常采用的是先進先出的原則，即在出庫時，先存入的貨物先被取出。對某些自動化倉庫來說，必須能夠隨時存取任意貨位的貨物，這要求搬運設備和地點能頻繁更換。

4) 發貨

發貨是指取出的貨物按照嚴格的要求發往用戶。根據服務對象的不同，有的倉庫只向單一用戶發貨，有的則向多個用戶發貨。發貨時需要配貨，即根據使用要求對貨物進行配套供應。

5) 信息處理

信息處理是指隨時查詢倉庫的有關信息并伴隨各種作業產生的信息報表單據。在自動化倉庫中可以隨時查詢庫存信息、作業信息以及其他相關信息。這種查詢可以在倉庫范圍內進行，有的也可以在其他部門或分廠進行。

2．自動化倉庫的基本設施

自動化倉庫一般建設成立體倉庫，自動化立體倉庫的主體由高層貨架、巷道式堆垛起重機、出入庫工作臺和自動運送及操作控制系統組成。自動化立體倉庫如圖3.31所示。

1) 倉庫建筑與高層貨架

自動化立體倉庫的主體和貨架為鋼結構或鋼筋混凝土結構，在貨架內是標準尺寸的貨運空間，巷道堆垛起重機穿行于貨架之間的巷道中完成存、取貨的工作。

立體倉庫的建筑高度一般在5m以上，最高的立體倉庫可達40m，常用的立體倉庫高度在7～25m之間。庫內高層貨架每兩排成一組，每兩組貨架中間設有一條巷道，供巷道堆垛起重機和叉車行駛，每排貨架分為若干縱列和橫排，構成貨架和存貨位，用于存放托盤和貨箱。巷道堆垛起重機自動對準貨位存取貨物，同時配合周圍出入庫搬運系統完成自動存取作業。

2) 巷道堆垛起重機

巷道堆垛起重機沿倉庫軌道水平方向移動，載貨平臺沿堆垛支架上下移動，起重機貨叉可借助伸縮機構向平臺的左右方向移動存取貨物。它由機架、運行機構、升降機構或叉伸縮機構、電器控制設備組成。

(1) 機架由上下橫梁及立柱構成，高度可達30m，起重量為1～2t。上橫梁裝有導軌并與架空導軌相接觸，下橫梁裝有起重機的行走輪并與地面軌道相接觸。

(2) 運行機構包括電動機、減速器和制動器。電動機有主電動機和微速電動機兩臺，供起重機高速運行和低速對準料位時使用。

(3) 升降機構包括貨臺和卷揚機。貨臺沿立柱上下滑行，由卷揚機牽引升降。

(4) 貨叉伸縮機構裝在貨臺上，由雙速電動機、鏈條、鏈輪和貨叉等組成，用于在貨架上存取托盤。

(5) 電器控制設備包括邏輯裝置、認址器等，以保證起重機對準貨位。

3) 周邊搬運系統

周邊搬運系統包括搬運機、自動導向車、叉車、臺車、托盤等，其作用是配合巷道堆垛機完成貨物運輸、搬運、分揀等作業，還可以臨時取代其他主要搬運系統，使自動存取系統維持工作，完成貨物出入庫作業。各種周邊搬運系統如圖3.32所示。

4) 控制系統

自動化立體倉庫的控制形式有手動控制、隨機自動控制、遠距離自動控制和計算機自動控制4種。

存取系統的計算機中心或中央控制室接收到出庫或入庫信息后，通過對輸入信息的處理，由計算機發出出庫或入庫的指令，巷道機、自動分揀機及其他周邊搬運設備按指令啟動，協調完成自動存取作業，管理人員在控制室對整個過程進行監控和管理。

3．自動化立體倉庫的主要優點

自動化立體倉庫的主要優點有：采用高層貨架存儲，并結合計算機管理，容易實現先入先出(First In and First Out, FIFO)，防止貨物的自然老化、生銹、變質和發霉，有利于防止貨物和物料的丟失和損壞；由計算機控制，能夠有效地減少貨物處理和信息處理過程中的差錯。

4．自動化立體倉庫的特點

自動化立體倉庫的特點有：基建和設備投資高；自動化倉庫和管理要求高，倉庫管理技術人員必須經過專門培訓才能勝任；作業流程要求嚴格，彈性小，柔性差，整體配套要求高；在選擇建設自動化立體倉庫時，必須綜合考慮自動化立體倉庫在整個企業中的營運策略地位和設置自動化立體倉庫的目的，并進行詳細的方案規劃和綜合測評，最終確定建設方案。

5．自動化立體倉庫的分類

1) 按照儲存物品的特性分類

(1) 常溫自動化立體倉庫系統。

(2) 低溫自動化立體倉庫系統。

① 低溫空調倉儲系統對于溫濕度的要求是低溫、低濕，依照其存放物品對于溫濕度的要求而設計。

② 冷藏倉儲系統的溫度。

③ 冷凍倉儲系統。

2) 按照結構特點分類

(1) 整體式結構。整體式結構的高層貨架不僅作為貨架儲存商品，而且還作為倉庫的支柱和屋架結構，即貨架與倉庫建筑結構成為一個建筑整體。

(2) 分離式結構。分離式結構的自動化立體倉庫是指倉庫建筑與高層貨架分別建造，在結構上分開獨立，結構整體性較差，精度比較低，但設計與施工比較容易，建設周期短，投資費用較低。分離式自動化立體倉庫一般以12m高度以下較為經濟，是自動化立體倉庫的發展趨勢。

3) 按照自動化立體倉庫的貨架形式分類

(1) 單元貨架倉庫。

(2) 重力式貨架倉庫。

(3) 循環貨架倉庫。

4) 按照控制方法分類

自動的立體倉庫按照控制方法可分為手動控制、自動控制和遙控3種。

5) 按照庫存容量分類

庫存容量在2000個托盤(貨箱)以下的為小型立體倉庫，2000～5000個托盤的為中型立體倉庫，5000個托盤以上的為大型立體倉庫。

知識鏈接

3種物料輸送系統介紹

本章小結

本章內容主要是為后續章節打基礎，圍繞著倉庫所需設備介紹了倉庫的基本設施和設備及使用原則，同時對自動化立體倉庫進行了介紹。

案例分析

在國際招標中取勝的根本所在