2.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

2.2.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的概念與特點(diǎn)

1.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的概念

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)稱“立庫(kù)”，一般是指采用高層貨架來(lái)儲(chǔ)存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運(yùn)設(shè)備進(jìn)行貨物入庫(kù)和出庫(kù)作業(yè)的倉(cāng)庫(kù)。利用立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)高層合理化，存取自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)便化。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要是指基于高層貨架和巷道堆垛機(jī)進(jìn)行自動(dòng)存取的立體倉(cāng)庫(kù)。可以定義為：自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，也稱為自動(dòng)存取系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieval System, AS/RS），是由高層貨架、巷道堆垛機(jī)、入出庫(kù)輸送系統(tǒng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)及其周邊設(shè)備組成的，可對(duì)集裝單元貨物實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化保管和計(jì)算機(jī)管理的倉(cāng)庫(kù)，如圖2-1所示。

2.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的特點(diǎn)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下7個(gè)方面。

1）提高空間利用率。充分利用倉(cāng)庫(kù)垂直空間，單位面積存儲(chǔ)量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)；可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存儲(chǔ)，任意貨物存放于任意空倉(cāng)內(nèi)，由系統(tǒng)自動(dòng)記錄準(zhǔn)確位置，避免傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)分類存放貨物所造成的大量空間閑置，大大提高了空間的利用率。

2）實(shí)現(xiàn)物料先進(jìn)先出。傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)由于空間限制，將貨物碼放堆砌，常常是先進(jìn)后出，導(dǎo)致貨物積壓浪費(fèi)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)能夠自動(dòng)綁定每一票貨物的入庫(kù)時(shí)間，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)貨物先進(jìn)先出。

3）智能作業(yè)賬實(shí)同步。傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)的管理涉及大量的單據(jù)傳遞，且很多由手工錄入，流程冗雜且容易出錯(cuò)。立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)對(duì)接后，從生產(chǎn)計(jì)劃的制定開始到下達(dá)貨物的出入庫(kù)指令，可實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化作業(yè)，且系統(tǒng)自動(dòng)過(guò)賬，保證了信息準(zhǔn)確及時(shí)，避免了賬實(shí)不同步的問(wèn)題。

4）滿足貨物對(duì)環(huán)境的要求。相比傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)，能較好地滿足特殊倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境的需要，如避光、低溫、有毒等特殊環(huán)境。保證貨品在整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)過(guò)程的安全運(yùn)行，提高了作業(yè)質(zhì)量。

5）可追溯。通過(guò)條碼技術(shù)等，準(zhǔn)確跟蹤貨物的流向，可以實(shí)現(xiàn)貨物的物流全過(guò)程可追溯。

6）節(jié)省人力資源成本。立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，各類自動(dòng)化設(shè)備代替了大量的人工作業(yè)，大大降低人力資源成本。

7）及時(shí)處理呆滯料。立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的物料入庫(kù)，自動(dòng)建賬，不產(chǎn)生死料，可以搜索一定時(shí)期內(nèi)沒(méi)有操作的物料，及時(shí)處理呆料。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的劣勢(shì)體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

1）投資建設(shè)成本高、周期長(zhǎng)。

2）存儲(chǔ)貨物有嚴(yán)格要求。

3）管理維護(hù)要求高。

4）柔性相對(duì)較差。

2.2.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要類型

1.按照存取貨物單元的形式進(jìn)行分類

（1）托盤式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

托盤式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是一種以托盤單元為基本存取單元的自動(dòng)存取系統(tǒng)。一般應(yīng)用于整箱、整件貨物的存取，具有適用范圍廣、承載能力強(qiáng)、存儲(chǔ)密度大的特點(diǎn)，如圖2-2a所示。

托盤式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)高度可達(dá)40m，常用荷重為1000kg，儲(chǔ)位量可達(dá)10萬(wàn)余個(gè)托盤，適用大型的倉(cāng)庫(kù)。而一般使用最普遍的高度以6～15m為主，儲(chǔ)位數(shù)為1500～2000個(gè)。可應(yīng)用于大型生產(chǎn)性企業(yè)的采購(gòu)件、成品件倉(cāng)庫(kù)、柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)（FAS），流通領(lǐng)域的大型流通中心、配送中心等。

托盤式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在貨物入庫(kù)前，首先須進(jìn)行集裝單元化工作，即根據(jù)貨物包裝及重量等特性進(jìn)行組盤，符合托盤尺寸、承重和堆高要求，再由巷道式堆垛機(jī)將其送至指定貨位。

（2）料箱式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

料箱式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是針對(duì)物流箱、吸塑盤或者紙箱的存儲(chǔ)和訂單揀選系統(tǒng)。荷重一般小于300kg，以儲(chǔ)存重量較輕的物品為主，是一種輕負(fù)載式立庫(kù)。為保證揀貨效率，料箱式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)一般高度為5～10m，隨著定位技術(shù)和堆垛機(jī)運(yùn)行速度的不斷提升，也有超過(guò)20m的大型料箱式立庫(kù)出現(xiàn)，如蘇寧南京云倉(cāng)的料箱式立庫(kù)系統(tǒng)，整個(gè)貨架高22m，共有338400個(gè)料箱存儲(chǔ)位。“堆垛機(jī)+料箱揀選”結(jié)構(gòu)的箱盒式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)通常也稱為Miniload，如圖2-2b所示。

作業(yè)時(shí)，物流箱和紙箱被傳送到配有針對(duì)巷道設(shè)計(jì)的起重設(shè)備的訂單揀貨工作站，以便揀貨人員直接操作。箱盒式自動(dòng)化立體庫(kù)可以與流利式貨架和電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)結(jié)合。借助于箱盒式自動(dòng)化立體庫(kù)可以自動(dòng)補(bǔ)貨到揀選位置，從而使訂單揀貨系統(tǒng)更有效。

與AS/RS相比，Miniload具有更高的作業(yè)效率。如蘇寧南京云倉(cāng)AS/RS每小時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)存取雙循環(huán)30個(gè)托盤（單循環(huán)50個(gè)托盤），而Miniload高密度存儲(chǔ)系統(tǒng)每小時(shí)可實(shí)現(xiàn)小件料箱和硬紙箱自動(dòng)存取雙循環(huán)1400箱（單循環(huán)1800箱），能夠?qū)崿F(xiàn)每天60萬(wàn)件商品的補(bǔ)貨出庫(kù)功能。

案例2-1 蘇寧云倉(cāng)

以超級(jí)云倉(cāng)南京雨花基地為例，2016年開始投入使用，建筑面積達(dá)20萬(wàn)m²，配備了AS/RS、Miniload、SCS貨到人揀選等一系列先進(jìn)物流設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)約2000萬(wàn)件商品的入庫(kù)、補(bǔ)貨、揀選、分撥到出庫(kù)全流程的智能化作業(yè)。（資料來(lái)源：中國(guó)物流與采購(gòu)網(wǎng)，2018年11月）（擴(kuò)展視頻2-3）

2.按照自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建筑形式進(jìn)行分類

（1）整體式

整體式是庫(kù)房貨架合一的倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式，倉(cāng)庫(kù)建筑物與高層貨架相互連接，形成一個(gè)不可分開的整體，貨架除了存儲(chǔ)貨物以外，還作為建筑物的支撐結(jié)構(gòu)，構(gòu)成建筑物的一部分。一般整體式高度在12m以上。這種倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)重量輕，整體性好，抗震性好，如圖2-3a所示。

（2）分離式

庫(kù)架分離的倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式，貨架單獨(dú)安裝在倉(cāng)庫(kù)建筑物內(nèi)。分離式高度一般在12m以下，但也有15m至20m的。適用于利用原有建筑物作庫(kù)房，或在廠房和倉(cāng)庫(kù)內(nèi)單建一個(gè)高貨架的場(chǎng)合。無(wú)論哪種形式，高層貨架都是主體，如圖2-3b所示。

3.按巷道軌道形式進(jìn)行分類

巷道軌道的形式，即堆垛機(jī)存取過(guò)程在巷道中行走方式，主要有直行巷道、U型巷道以及轉(zhuǎn)軌巷道3種形式，如圖2-4所示。

（1）直行巷道

直行巷道特點(diǎn)是每個(gè)巷道必須配置一臺(tái)堆垛機(jī)在軌道上來(lái)回行走，這種形式可以使出庫(kù)入庫(kù)分布在巷道的兩頭，也可以使出入庫(kù)都在一頭，出庫(kù)和入庫(kù)分時(shí)進(jìn)行，系統(tǒng)出入庫(kù)的效率較高。

（2）U型巷道

U型巷道特點(diǎn)是兩個(gè)直行軌道中間直接采用彎道連接堆垛機(jī)可以在兩個(gè)巷道內(nèi)自由運(yùn)行往返。與直行巷道相比，出入庫(kù)效率有一定下降，但是在滿足需求的前提下，可以兩個(gè)巷道共用一臺(tái)堆垛機(jī)，可減少資金投入。但如果堆垛機(jī)出現(xiàn)故障，兩個(gè)巷道左右的貨架都不能進(jìn)行貨物存取。

（3）轉(zhuǎn)軌巷道

轉(zhuǎn)軌巷道能實(shí)現(xiàn)多巷道軌道之間的轉(zhuǎn)移，通過(guò)轉(zhuǎn)軌機(jī)構(gòu)自動(dòng)切換運(yùn)行軌道，使得軌道具有可擴(kuò)展性。其特點(diǎn)是在滿足出入庫(kù)頻率要求的前提下，減少堆垛機(jī)的數(shù)量，可以降低立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)備成本，自動(dòng)化程度高。但控制過(guò)程復(fù)雜，通信難度大，出入庫(kù)效率較低，成本也較高，適用于大型立體倉(cāng)。

4.按貨物單元出入高層貨架的形式進(jìn)行分類

貨物單元出入高層貨架的工作臺(tái)，可根據(jù)倉(cāng)庫(kù)各區(qū)域布局總體情況進(jìn)行靈活選擇，包括貫通式、同端出入式、旁流式、分層式等多種形式，如圖2-5所示。

（1）貫通式

貫通式即貨架區(qū)出、入庫(kù)工作臺(tái)布置在堆垛機(jī)巷道的兩端，貨物單元由異側(cè)出入，這樣可以避免出入庫(kù)交叉。

（2）同端出入式

同端出入式即貨架區(qū)出、入庫(kù)工作臺(tái)布置在堆垛機(jī)巷道的同一端，可設(shè)置為同口出入或異口出入，這樣能夠方便出入庫(kù)的統(tǒng)一管理。

（3）旁流式

旁流式即貨架區(qū)出、入庫(kù)工作臺(tái)布置在堆垛機(jī)巷道的旁邊，需要配合自動(dòng)輸送系統(tǒng)將貨物送到工作臺(tái)。

（4）分層式

分層式即貨架區(qū)出、入庫(kù)工作臺(tái)布置在不同樓層中，以適應(yīng)倉(cāng)庫(kù)整體出入庫(kù)流程及區(qū)域布置需要。

5.按照儲(chǔ)存貨物的特性進(jìn)行分類

（1）常溫自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

一般控制在5～40℃，相對(duì)濕度控制在90%以下。

（2）低溫自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

恒溫倉(cāng)庫(kù)：根據(jù)物品特性，自動(dòng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)存溫度和濕度。

冷藏倉(cāng)庫(kù)：溫度一般控制在0～5℃，主要用于蔬菜和水果的儲(chǔ)存，要求有較高的濕度。

冷凍倉(cāng)庫(kù)：溫度一般控制在-2～-35℃。

（3）防爆型自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

以存放易燃易爆等危險(xiǎn)貨物為主，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照防爆的要求進(jìn)行。

6.按照倉(cāng)庫(kù)作用進(jìn)行分類

（1）生產(chǎn)性倉(cāng)庫(kù)：工廠內(nèi)部工序、車間之間設(shè)立

生產(chǎn)性倉(cāng)庫(kù)是工廠內(nèi)部為了協(xié)調(diào)工序和工序、車間和車間、外購(gòu)件和自制件物流的不平衡而建立的倉(cāng)庫(kù)。這類倉(cāng)庫(kù)與生產(chǎn)緊密銜接，距離企業(yè)生產(chǎn)線較近，是一種在線倉(cāng)庫(kù)。如華為公司、東風(fēng)汽車公司為滿足生產(chǎn)線供應(yīng)而建立的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。

（2）流通性倉(cāng)庫(kù)：生產(chǎn)工廠和顧客之間設(shè)立

流通性倉(cāng)庫(kù)是一種服務(wù)性倉(cāng)庫(kù)，是為了協(xié)調(diào)生產(chǎn)廠和用戶間的供需平衡而建立的倉(cāng)庫(kù)。這種倉(cāng)庫(kù)進(jìn)出貨物比較頻繁，吞吐量較大。京東、蘇寧等大型配送中心建立的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)屬于這種類型。

2.2.3 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的構(gòu)成及參數(shù)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是機(jī)械和電氣、強(qiáng)電控制和弱電控制相結(jié)合的產(chǎn)品。它主要由貨物儲(chǔ)存系統(tǒng)、貨物存取和輸送系統(tǒng)、管理和控制系統(tǒng)等三大系統(tǒng)組成，還有與之配套的建筑設(shè)施、供電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、稱重計(jì)量系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)等土建工程和輔助設(shè)施，如圖2-6所示。

1.貨物存儲(chǔ)系統(tǒng)

貨物存儲(chǔ)系統(tǒng)系統(tǒng)由立體貨架的貨格（托盤或貨箱）組成。

（1）貨架

從設(shè)備折舊和工作效率的角度考慮，一般自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)貨架的最佳高度在15～21m。

貨架的最大長(zhǎng)度與一臺(tái)堆垛機(jī)在一條通道中所服務(wù)的貨位數(shù)有關(guān)，需要考慮堆垛機(jī)的縱向和橫向服務(wù)能力的均衡。設(shè)L為貨架長(zhǎng)度，H為貨架高度，v_x為堆垛機(jī)沿長(zhǎng)度方向的移動(dòng)速度，v_y為堆垛機(jī)沿高度方向的移動(dòng)速度。則存在：H/L≈v_y/v_x。為保持均衡，使堆垛機(jī)的載貨臺(tái)垂直和水平移動(dòng)平穩(wěn)，推薦采用貨架高度H和長(zhǎng)度L比值為：H/L=1/6～1/4。

貨架按照排、列、層組合而形成立體倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存系統(tǒng)，如圖2-7所示。

高層貨架有鋼貨架和鋼筋混凝土貨架兩種，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中多用鋼貨架。

貨架按承載能力大小大致分為重量型貨架、中量型貨架以及輕量型貨架3種形式。輕量型貨架每個(gè)單元層能夠承載重量為100～150kg，貨架主要適合中小單元、零部件等輕型貨物的存儲(chǔ)；中量型貨架每個(gè)單元層能夠承載重量為200～500kg，適用于中小型倉(cāng)庫(kù)存放貨物；輕型與中型貨架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由立柱、橫梁、層板組裝而成。重型貨架承載重量大約為800kg，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度較大，不易發(fā)生變形或破壞，多應(yīng)用于大型或超大型倉(cāng)庫(kù)中。

按貨架的使用高度可以分為高層（＞15m）、中層（5～15m）和低層（＜5m）。

具體的尺寸規(guī)格選擇都是根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的大小與高度，以及所需存儲(chǔ)的貨物尺寸與重量來(lái)決定的。

（2）貨格

貨格用于存放貨物托盤或貨箱，是貨架的基本組成單元。貨格尺寸由托盤或貨箱的尺寸決定，貨物單元與貨格單元存在以下關(guān)系，如圖2-8所示。

其中，

● 貨箱寬度為A；

● 托盤立柱間距a=25～60mm（大貨箱取大值）；

● 貨叉寬度b=0.7×A；

● 貨叉與牛腿間距c=(0.075～0.1)×A（大貨箱取大值）；

● 牛腿間距d=(0.85～0.9)×A；

● 牛腿寬度e=60～125mm（大貨箱取大值）；

● 牛腿貨箱高度差h，應(yīng)大于貨叉厚度+貨叉浮動(dòng)行程+各種誤差，一般取值為70～150mm（大貨箱取大值）。

若每個(gè)貨格存放兩個(gè)貨物單元，則貨物單元之間間距一般取值25～60mm（大貨箱取大值）。

據(jù)此，可以計(jì)算每個(gè)貨格單元的長(zhǎng)、寬、高，結(jié)合貨架層、排、列數(shù)量，可進(jìn)一步計(jì)算貨架長(zhǎng)、寬、高。

2.貨物存取和輸送系統(tǒng)

貨物存取和傳送系統(tǒng)承擔(dān)貨物存取、出入倉(cāng)庫(kù)的功能，它主要由巷道式堆垛機(jī)、叉車、穿梭車、自動(dòng)導(dǎo)引車、輸送機(jī)等組成。

（1）巷道式堆垛機(jī)

巷道式堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行高層貨架貨物存取的關(guān)鍵裝備，通過(guò)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)和貨叉機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)工作，完成貨物在貨架范圍內(nèi)的縱向和橫向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)貨物的三維立體存取，如圖2-9所示。

巷道式堆垛機(jī)由行走電動(dòng)機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)車輪在下導(dǎo)軌上做水平運(yùn)動(dòng)，由提升電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)載貨臺(tái)做垂直升降運(yùn)動(dòng)，載貨臺(tái)上的貨叉做伸縮運(yùn)動(dòng)，通過(guò)上述三維運(yùn)動(dòng)可將指定貨位上的貨物取出或?qū)⒇浳锼偷街付ǖ呢浳弧Ｍㄟ^(guò)認(rèn)址器、光電識(shí)別，以及光通信信號(hào)的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，也可實(shí)現(xiàn)觸摸屏的手動(dòng)和半自動(dòng)控制。通過(guò)認(rèn)址器獲取實(shí)際運(yùn)行位置，貨叉下面的行程開關(guān)控制貨叉伸出的距離，貨叉下面的接近開關(guān)控制貨叉的回中定位。

巷道式堆垛機(jī)有多種類型，按照金屬結(jié)構(gòu)的形式，可分單立柱和雙立柱堆垛機(jī)；按用途，可分為單元型、揀選型、單元—揀選型3種；按照有無(wú)導(dǎo)軌，可分為有軌堆垛起重機(jī)和無(wú)軌堆垛起重機(jī)（也稱為高架叉車）；按照高度不同，可分為低層型（5m以下）、中層型（5～15m）和高層型（15m以上）；按照驅(qū)動(dòng)方式不同，可分為上部驅(qū)動(dòng)式、下部驅(qū)動(dòng)式和上下部相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式；按照自動(dòng)化程度不同，可分為手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)堆垛起重機(jī)。

（2）叉車

叉車是具有各種叉具，能夠?qū)ω浳镞M(jìn)行升降和移動(dòng)，以及裝卸搬運(yùn)的搬運(yùn)車輛。叉車按照動(dòng)力類型，可分為人力叉車、電動(dòng)叉車和內(nèi)燃叉車；按照工況與功能，可分為平衡重式叉車、插腿式叉車、側(cè)面式叉車、前移式叉車、窄巷道叉車、高貨位揀選式叉車、集裝箱叉車等。叉車在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中主要承擔(dān)從貨架區(qū)到出入庫(kù)臺(tái)的搬運(yùn)工作，用于室內(nèi)載重量不大的托盤貨物搬運(yùn)，一般使用普通電動(dòng)叉車。

當(dāng)前智能叉車越來(lái)越廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)作業(yè)中，通過(guò)激光導(dǎo)航以及多重傳感器的部署，使得叉車可以自動(dòng)感應(yīng)識(shí)別貨架上相應(yīng)托盤的位置并精準(zhǔn)對(duì)接，完成無(wú)人自動(dòng)存取和搬運(yùn)的功能，如圖2-10所示。

（3）穿梭車

穿梭車又稱為軌道式導(dǎo)引車（Rail Guide Vehicle, RGV），具有速度快、可靠性高、成本低等特點(diǎn)，在物流系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，主要用于物料輸送、車間裝配等，并可與上位機(jī)或WMS系統(tǒng)通信，結(jié)合RFID技術(shù)、條碼識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化識(shí)別、輸送和存取等功能，如圖2-11所示。

穿梭車是伴隨著自動(dòng)化物流系統(tǒng)和自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)生而產(chǎn)生的設(shè)備，它既可作為立體倉(cāng)庫(kù)的周邊設(shè)備，也可作為獨(dú)立系統(tǒng)。穿梭車可以十分方便地與其他物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連接，如出入庫(kù)站臺(tái)、各種緩沖站、輸送機(jī)、升降機(jī)和機(jī)器人等，按照計(jì)劃進(jìn)行物料的輸送。穿梭車無(wú)須人員操作，運(yùn)行速度快，顯著降低了倉(cāng)庫(kù)管理人員的工作量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)它的應(yīng)用可使物流系統(tǒng)變得非常簡(jiǎn)捷。

穿梭車根據(jù)其運(yùn)行軌跡可分為往復(fù)式穿梭車和環(huán)形穿梭車等；根據(jù)軌道形式可分為單軌穿梭車和雙軌穿梭車。

穿梭車臺(tái)面根據(jù)用途可搭載多種移載裝置：固定載貨臺(tái)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)型、輥道輸送機(jī)型、頂升式和滑動(dòng)貨叉型等。

（4）自動(dòng)導(dǎo)引車

自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）是一種無(wú)人自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車，集合聲、光、電、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，應(yīng)用了自動(dòng)控制理論和機(jī)器人技術(shù)，裝配有電磁或光學(xué)等自動(dòng)性導(dǎo)引裝置，能夠按照使用設(shè)定好的導(dǎo)引路徑行駛，具備完成目標(biāo)識(shí)別、避讓障礙物和各種移載功能，如圖2-12所示。

AGV應(yīng)用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中，可實(shí)現(xiàn)從貨架區(qū)到出入庫(kù)臺(tái)的無(wú)人化自動(dòng)搬運(yùn)。

按照導(dǎo)引方式，AGV可分為電磁導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、激光導(dǎo)引、慣性導(dǎo)引、圖像識(shí)別導(dǎo)引等，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行布置應(yīng)用。

按照取貨方式，可分為夾抱式——取貨工具為夾爪，主要用于直接夾抱外形包裝規(guī)則的貨物；叉取式——取貨工具為貨叉，主要用于搬運(yùn)有托盤裝載的貨物。

按照貨物接駁的方式，可分為輥道移載搬運(yùn)型AGV、叉式搬運(yùn)型AGV、推挽移載搬運(yùn)型AGV、夾抱搬運(yùn)型AGV、升降接載搬運(yùn)型AGV等，可根據(jù)需要搬運(yùn)貨物的種類以及不同接駁形式選擇不同的搬運(yùn)型AGV產(chǎn)品。

（5）輸送機(jī)

輸送機(jī)是以連續(xù)的方式沿著一定的路線從裝貨點(diǎn)到卸貨點(diǎn)均勻輸送貨物和成件包裝貨物的機(jī)械設(shè)備。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一控制輸送機(jī)運(yùn)行，應(yīng)用傳感器、控制器和執(zhí)行器，能夠自動(dòng)完成貨物從貨架區(qū)到出入庫(kù)臺(tái)的搬運(yùn)工作，如圖2-13所示。

自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)前和庫(kù)后區(qū)域，為完成托盤貨物、貨箱貨物的運(yùn)輸和傳遞，采用輥筒輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、帶式輸送機(jī)、板鏈輸送機(jī)等構(gòu)成托盤貨物輸送系統(tǒng)，結(jié)合形位檢測(cè)、拆疊盤機(jī)、頂升、移載、旋轉(zhuǎn)等裝置的轉(zhuǎn)換，輕松實(shí)現(xiàn)送取貨和堆垛機(jī)存取貨之間的平滑過(guò)渡。

3.管理和控制系統(tǒng)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理和控制，主要包括倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（WMS）和倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)（WCS）兩個(gè)系統(tǒng)。

（1）WMS系統(tǒng)

WMS是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的管理中心，承擔(dān)出入庫(kù)管理、盤庫(kù)管理、查詢打印及顯示、倉(cāng)庫(kù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)計(jì)算分析管理功能。WMS的基本功能如圖2-14所示。

作為立體庫(kù)的WMS系統(tǒng)，除了要求具備普通的WMS功能外，還有很多特別之處，主要包括以下內(nèi)容。

1）組盤要求。組盤要求非常嚴(yán)格，絕對(duì)不能超差和超重，這是AS/RS的顯著特點(diǎn)。AS/RS有尺寸和重量監(jiān)測(cè)裝置，要求這兩項(xiàng)均不超過(guò)設(shè)定值。

2）貨位均衡。自動(dòng)化立體庫(kù)基于作業(yè)安全和效率的考慮，對(duì)貨位分配有特別的要求。通常要求同一SKU的多個(gè)托盤被均勻分配到不同巷道，在整個(gè)作業(yè)過(guò)程中各巷道的托盤數(shù)基本相同。這是與普通的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)不同的地方。

3）實(shí)時(shí)性要求。一方面，堆垛機(jī)完成每個(gè)作業(yè)的時(shí)間并不相同，另一方面，由于故障等原因，會(huì)導(dǎo)致分配的任務(wù)并不能按時(shí)完成，從而打亂了原先的分配原則。這時(shí)要求WMS系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)情況分配貨位。此外，由于堆垛機(jī)是自動(dòng)完成作業(yè)的，所以WMS要實(shí)時(shí)記錄貨位的變化，避免出現(xiàn)賬實(shí)不符。

4）故障處理。WMS故障類型很多，主要有以下兩類需要處理。第一類是貨位空故障。出庫(kù)時(shí)，當(dāng)記錄的貨位有托盤，但實(shí)際監(jiān)測(cè)沒(méi)有，造成賬實(shí)不符。這一類故障將直接影響發(fā)貨，而系統(tǒng)也需要進(jìn)行處理。通常處理此類錯(cuò)誤首先需要人工確認(rèn)監(jiān)測(cè)結(jié)果是否正確。如果屬于監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤，則應(yīng)修復(fù)設(shè)備，排除故障，重新作業(yè)；如果檢測(cè)無(wú)誤，則要求重新分配貨位，并對(duì)當(dāng)前貨位進(jìn)行跟蹤處理。第二類是貨位滿故障。入庫(kù)時(shí)，當(dāng)記錄的貨位無(wú)貨物，但實(shí)際監(jiān)測(cè)有托盤，造成賬實(shí)不符。這一類故障影響入庫(kù)作業(yè)，處理此類錯(cuò)誤首先需要人工確認(rèn)監(jiān)測(cè)結(jié)果是否正確。如果屬于監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤，則應(yīng)修復(fù)設(shè)備，排除故障，繼續(xù)作業(yè)；如果檢測(cè)無(wú)誤，則要求重新分配貨位并對(duì)當(dāng)前貨位的貨物進(jìn)行跟蹤，修復(fù)庫(kù)存。此外，還有庫(kù)存不準(zhǔn)確等故障，也需要處理，維持庫(kù)存準(zhǔn)確是保證作業(yè)流暢的前提。

5）在線揀選。在線揀選是AS/RS的一項(xiàng)重要功能，WMS對(duì)此要有相應(yīng)支持。在線揀選對(duì)于波次揀選時(shí)，要求減少堆垛機(jī)作業(yè)次數(shù)，一次完成整個(gè)波次的揀選。在線揀選在揀選完成后，面臨托盤回庫(kù)的問(wèn)題。有兩種策略：一是回到原貨位；二是重新分配貨位。無(wú)論采用哪種策略，WMS將擔(dān)負(fù)管理貨位和分配貨位的責(zé)任。如果揀選完成后成了空托盤，堆垛機(jī)可將空托盤自動(dòng)收集成垛存放在靠近揀選位的某個(gè)空貨格內(nèi)。

6）貨位鎖定。貨位鎖定對(duì)于AS/RS非常重要。有時(shí)是因?yàn)槎讯鈾C(jī)故障需要鎖定貨位，有時(shí)是因?yàn)槠渌蛐枰i定。WMS系統(tǒng)應(yīng)提供自動(dòng)和手工鎖定貨位的功能。

7）貨位狀態(tài)管理。AS/RS的貨位狀態(tài)有很多種，如空貨位、滿貨位、入庫(kù)狀態(tài)、出庫(kù)狀態(tài)、鎖定狀態(tài)，此外還要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)其他狀態(tài)。

8）與WCS接口。除與ERP有接口外，WMS必須與自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)WCS有接口。由于系統(tǒng)和設(shè)備的多樣性，接口也具有多樣性。WCS將WMS與設(shè)備隔離開來(lái)，實(shí)現(xiàn)了WMS與設(shè)備無(wú)關(guān)，進(jìn)而簡(jiǎn)化WMS的設(shè)計(jì)、發(fā)布和維護(hù)。

立體庫(kù)WMS的特性還有很多，如盤庫(kù)策略和方法、貨位的優(yōu)先級(jí)管理、雙深度貨位管理等，需要開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)在功能上予以考慮。

（2）WCS系統(tǒng)

WCS是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的控制中心，它溝通并協(xié)調(diào)管理計(jì)算機(jī)、堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送機(jī)等的聯(lián)系；控制和監(jiān)視整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)行，并根據(jù)管理計(jì)算機(jī)或自動(dòng)鍵盤的命令組織流程，以及監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)、監(jiān)視貨物流向及收發(fā)貨顯示。WCS的基本功能包括接受WMS的作業(yè)指令，經(jīng)過(guò)整理、組合形成各自動(dòng)化系統(tǒng)的作業(yè)指令，分發(fā)給各自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí)，接收各自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，反饋給WMS。企業(yè)ERP、WMS與WCS的關(guān)系圖如圖2-15所示。

從WCS的角度看，WMS是關(guān)于作業(yè)要求的發(fā)出者。在入庫(kù)作業(yè)時(shí)，將托盤貨物存放在什么位置，在出庫(kù)作業(yè)時(shí)，要求貨物從什么位置出，出多少，這些應(yīng)是WMS的工作內(nèi)容。而具體由什么系統(tǒng)去執(zhí)行，并不是WMS要關(guān)心的事情，WCS則完成了任務(wù)分發(fā)的工作。

WCS具有如下顯著特點(diǎn)：

● 明確了WMS與設(shè)備無(wú)關(guān)的概念，結(jié)構(gòu)清晰，易于維護(hù)；

● 理清了WMS與監(jiān)控系統(tǒng)的職責(zé)，各司其職，避免交叉；

● 對(duì)于大型物流中心，大大減少了聯(lián)合調(diào)試的時(shí)間；

● 系統(tǒng)穩(wěn)定性大大提高；

● 便于遠(yuǎn)程部署WMS，尤其是云端系統(tǒng)的部署變得可行。

監(jiān)控系統(tǒng)是WCS系統(tǒng)的重要組成部分，職責(zé)是完成自動(dòng)化作業(yè)的任務(wù)監(jiān)控。在一個(gè)自動(dòng)化立體庫(kù)系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)要求與立體庫(kù)設(shè)備發(fā)生緊密的互動(dòng)，主要是堆垛機(jī)、輸送機(jī)、穿梭車等。有的系統(tǒng)中還包括分揀機(jī)、AGV、機(jī)械手等自動(dòng)化設(shè)備。

1）堆垛機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。一個(gè)堆垛機(jī)的入庫(kù)作業(yè)循環(huán)包括：

● 接受輸送機(jī)系統(tǒng)的入庫(kù)請(qǐng)求；

● 堆垛機(jī)達(dá)到入庫(kù)口（其中包括堆垛機(jī)的加速、運(yùn)行、減速、停準(zhǔn)等動(dòng)作，起升的載貨臺(tái)回原位動(dòng)作）；

● 堆垛機(jī)取貨作業(yè)（其中包括伸叉、叉體到位、微升、微升到位、回叉、回叉對(duì)中等動(dòng)作），取貨完成，還需要發(fā)給輸送機(jī)一個(gè)取貨完成指令，以便輸送機(jī)釋放占位；

● 堆垛機(jī)運(yùn)行到指定位置（包括水平位置和高度位置）；

● 堆垛機(jī)檢查貨位是否有貨（如有貨則報(bào)故障）；

● 堆垛機(jī)放貨作業(yè)（其中包括伸叉、叉體到位、微降、微降到位、回叉、回叉對(duì)中等動(dòng)作）；

● 堆垛機(jī)待機(jī)。

一個(gè)完整的出庫(kù)環(huán)節(jié)包括：

● 接受監(jiān)控系統(tǒng)的出庫(kù)請(qǐng)求（在一個(gè)隊(duì)列里的第一條指令）；

● 堆垛機(jī)達(dá)到預(yù)定貨位位置（其中包括運(yùn)行的加速、運(yùn)行、減速、停準(zhǔn)等動(dòng)作，起升的載貨臺(tái)要求同步運(yùn)動(dòng)到預(yù)定位置）；

● 堆垛機(jī)檢查貨位是否有貨（如無(wú)貨則報(bào)故障）；

● 堆垛機(jī)取貨作業(yè)（其中包括伸叉、叉體到位、微升、微升到位、回叉、回叉對(duì)中等動(dòng)作）；

● 堆垛機(jī)運(yùn)行到指定出庫(kù)口位置（包括水平位置和載貨臺(tái)高度位置），有時(shí)一個(gè)巷道有多個(gè)出庫(kù)口，因此指定出庫(kù)口非常重要；

● 堆垛機(jī)向輸送機(jī)系統(tǒng)發(fā)出卸貨申請(qǐng)，輸送機(jī)即刻回復(fù)是否可以卸貨；

● 當(dāng)允許放貨時(shí)，堆垛機(jī)執(zhí)行放貨作業(yè)（其中包括伸叉、叉體到位、微降、微降到位、回叉、回叉對(duì)中等動(dòng)作）；

● 堆垛機(jī)待機(jī)。

在整個(gè)作業(yè)循環(huán)中，堆垛機(jī)要求時(shí)刻監(jiān)控貨物是否在運(yùn)行中超差。如果發(fā)現(xiàn)超差，將立即停止運(yùn)行，并報(bào)故障。

對(duì)于堆垛機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，每個(gè)控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)的交互并不是完全一樣的。有的是將整個(gè)作業(yè)循環(huán)作為一個(gè)事務(wù)來(lái)處理，這樣交互的內(nèi)容就很少；有的是將整個(gè)循環(huán)劃分為多個(gè)小循環(huán)和多個(gè)小事務(wù)，交互的情形就比較多。

2）輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。相比堆垛機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單。在輸送階段，幾乎沒(méi)有什么需要監(jiān)控的，一切按照內(nèi)部邏輯運(yùn)行，只是在出現(xiàn)故障時(shí)需要處理。而在分流段，則需要根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃的路線或外部的條碼信息決定分流路線。但輸送機(jī)也有復(fù)雜的地方，如條碼的識(shí)別，系統(tǒng)不僅要求識(shí)別要準(zhǔn)確，而且要求快捷，而這兩點(diǎn)都具有難度。

3）穿梭車監(jiān)控系統(tǒng)。穿梭車的監(jiān)控類似于堆垛機(jī)，但比堆垛機(jī)要簡(jiǎn)單，主要是沒(méi)有載貨臺(tái)的控制。

4）圖形顯示系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)需要將作業(yè)過(guò)程進(jìn)行圖形顯示，可以安排專門的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成。一個(gè)好的圖形顯示可以觀看到整個(gè)中心的作業(yè)情況，對(duì)于日常維護(hù)是非常重要的。

4.土建工程及輔助設(shè)施

1）土建工程。根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的規(guī)模、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的功能要求，由建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)地質(zhì)概貌情況，按照國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2）消防系統(tǒng)。依據(jù)國(guó)家《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，再根據(jù)所存物品的性質(zhì)確定具體的消防方案和措施。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的消防系統(tǒng)大都采用自動(dòng)消防系統(tǒng)。

3）照明裝置。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的照明系統(tǒng)應(yīng)由日常照明、維修照明和應(yīng)急照明3部分組成。對(duì)存儲(chǔ)感光材料的黑暗庫(kù)來(lái)說(shuō)，不允許儲(chǔ)存物品見(jiàn)光，照明系統(tǒng)應(yīng)特殊考慮。

4）通風(fēng)及采暖裝置。通風(fēng)和采暖的要求是根據(jù)所存物品的條件提出的。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部的環(huán)境溫度一般在-5～45℃，通常由廠房屋頂及側(cè)面的風(fēng)機(jī)、頂部和側(cè)面的通風(fēng)窗、中央空調(diào)、暖氣等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)儲(chǔ)存散發(fā)有害氣體物品的倉(cāng)庫(kù)要考慮環(huán)保要求，對(duì)有害氣體進(jìn)行適當(dāng)處理后再排入室外。

5）動(dòng)力系統(tǒng)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)一般只需動(dòng)力電源即可。總的電容量要根據(jù)所有用電設(shè)備的負(fù)荷，綜合考慮來(lái)確定。

6）其他設(shè)施。包括給排水設(shè)施、避雷接地設(shè)施和環(huán)境保護(hù)設(shè)施等，需要進(jìn)行綜合考慮。給水設(shè)施：包括消防用水和工作用水兩部分；排水設(shè)施：是指將工作廢水及雨水及時(shí)排出倉(cāng)庫(kù)外部的系統(tǒng)；避雷設(shè)施：立體倉(cāng)庫(kù)屬于高層建筑，應(yīng)設(shè)置避雷設(shè)施以防止雷擊。

2.2.4 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的管理與維護(hù)

1.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，主要包括以下步驟。

（1）收集、研究用戶的原始資料，明確用戶所要達(dá)到的目標(biāo)

主要收集的原始資料包括以下內(nèi)容。

1）明確自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)與上游、下游銜接的工藝過(guò)程。

2）物流要求：上游進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)的最大入庫(kù)量、向下游轉(zhuǎn)運(yùn)的最大出庫(kù)量以及所要求的庫(kù)容量。

3）物料的規(guī)格參數(shù)：物料的品種數(shù)、物料包裝形式、外包裝尺寸、重量、保存方式及其他物料的其他特性。

4）立體倉(cāng)庫(kù)的現(xiàn)場(chǎng)條件及環(huán)境要求。

5）用戶對(duì)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的功能要求。

6）其他相關(guān)的資料及特殊要求。

（2）確定自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的主要形式及相關(guān)參數(shù)

所有原始資料收集完畢，可根據(jù)這些第一手資料計(jì)算出設(shè)計(jì)時(shí)所需要的相關(guān)參數(shù)，包括以下內(nèi)容。

1）對(duì)整個(gè)庫(kù)區(qū)的出入庫(kù)總量要求，即倉(cāng)庫(kù)的流量要求。

2）貨物單元的外形尺寸及其重量。

3）倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存區(qū)（貨架區(qū)）的倉(cāng)位數(shù)量。

4）結(jié)合上述3點(diǎn)確定儲(chǔ)存區(qū)（貨架區(qū)）貨架的排數(shù)、列數(shù)及巷道數(shù)目等其他相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

（3）合理布置自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的總體布局及物流圖

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)包括入庫(kù)暫存區(qū)、檢驗(yàn)區(qū)、碼垛區(qū)、儲(chǔ)存區(qū)、出庫(kù)暫存區(qū)、托盤暫存區(qū)、不合格品暫存區(qū)及雜物區(qū)等。規(guī)劃時(shí)，立體倉(cāng)庫(kù)內(nèi)不一定要把上述的每一個(gè)區(qū)都規(guī)劃進(jìn)去，可根據(jù)用戶的工藝特點(diǎn)及要求來(lái)合理劃分各區(qū)域和增減區(qū)域。

同時(shí)，還要合理考慮物料的流程，使物料的流動(dòng)暢通無(wú)阻，這將直接影響到自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的能力和效率。

（4）選擇機(jī)械設(shè)備類型及相關(guān)參數(shù)

1）貨架：貨架的設(shè)計(jì)是立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它直接影響到立體倉(cāng)庫(kù)面積和空間的利用率。

① 貨架形式：貨架的形式有很多，而用在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的貨架一般有橫梁式貨架、牛腿式貨架、流動(dòng)式貨架等。設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)貨物單元的外形尺寸、重量及其他相關(guān)因素來(lái)合理選取。

② 貨格尺寸：貨格的尺寸取決于貨物單元與貨架立柱、橫梁（牛腿）之間的間隙大小，同時(shí)，在一定程度上也受到貨架結(jié)構(gòu)形式及其他因素的影響。

2）堆垛機(jī)：堆垛機(jī)是整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心設(shè)備，通過(guò)手動(dòng)操作、半自動(dòng)操作或全自動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)把貨物從一處搬運(yùn)到另一處。它由機(jī)架（上橫梁、下橫梁、立柱）、水平行走機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、載貨臺(tái)、貨叉及電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成。

① 堆垛機(jī)形式的確定：堆垛機(jī)形式多種多樣，包括單軌巷道式堆垛機(jī)、雙軌巷道式堆垛機(jī)、轉(zhuǎn)巷道式堆垛機(jī)、單立柱堆垛機(jī)、雙立柱堆垛機(jī)等。

② 堆垛機(jī)速度的確定：根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的流量要求，計(jì)算出堆垛機(jī)的水平速度、提升速度及貨叉速度。

③ 其他參數(shù)及配置：根據(jù)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)情況及用戶的要求選定堆垛機(jī)的定位方式、通信方式等。堆垛機(jī)的配置可高可低，視具體情況而定。

3）輸送系統(tǒng)：根據(jù)物流圖，合理選擇輸送機(jī)的類型，包括輥道輸送機(jī)、鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、帶式輸送機(jī)、升降移載機(jī)、提升機(jī)等。同時(shí)，還要根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的瞬時(shí)流量合理確定輸送系統(tǒng)的速度。

4）其他設(shè)備：根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的工藝流程及用戶的一些特殊要求，可適當(dāng)增加一些輔助設(shè)備，包括手持終端、叉車、平衡吊等。

（5）設(shè)計(jì)WCS控制系統(tǒng)及WMS倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)的各功能模塊

根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的工藝流程及用戶的要求，合理設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)及倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)。控制系統(tǒng)及倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)一般采用模塊化設(shè)計(jì)，便于升級(jí)和維護(hù)。

（6）仿真模擬整套系統(tǒng)

在有條件的情況下，對(duì)整套系統(tǒng)進(jìn)行仿真模擬，可以對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)的儲(chǔ)運(yùn)工作進(jìn)行較為直觀的描述，發(fā)現(xiàn)其中的一些問(wèn)題和不足，并做出相應(yīng)的更正，以優(yōu)化整個(gè)AS/RS。

（7）進(jìn)行設(shè)備及控制管理系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

明確具體技術(shù)參數(shù)和技術(shù)要求，形成設(shè)備及控制管理系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。

（8）提出對(duì)土建及公用工程的要求

提出對(duì)基礎(chǔ)承載、動(dòng)力供電、照明、通風(fēng)采暖、給水排水、報(bào)警、溫濕度、潔凈度等方面的要求。

（9）形成完整的系統(tǒng)技術(shù)方案

考慮其他各種有關(guān)因素，與用戶討論綜合調(diào)整方案，形成切實(shí)可行的技術(shù)方案。

以上所述為自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，在具體設(shè)計(jì)中，可結(jié)合具體情況靈活運(yùn)用。

2.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的安全管理

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)涉及許多大型化、自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備，必須加強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)安全管理，明確安全管理操作規(guī)程和有關(guān)要求。主要包括以下內(nèi)容。

1）各崗位的操作人員，必須經(jīng)過(guò)崗前培訓(xùn)并考核，以確認(rèn)是否能勝任崗位工作。

2）嚴(yán)禁人員攀爬貨架。

3）地面系統(tǒng)控制柜合閘通電前，操作者必須首先檢查各巷道有無(wú)異物，確認(rèn)沒(méi)有后，方可合閘通電。

4）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，貨架區(qū)嚴(yán)禁人員進(jìn)入。

5）除檢修時(shí)需要（此時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)措施將載貨臺(tái)固定在導(dǎo)軌上）外，其他任何情況下，載貨臺(tái)下嚴(yán)禁站人。

6）自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)設(shè)備正常工作環(huán)境溫度范圍為-5～45℃，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)此溫度范圍時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧詽M足設(shè)備正常啟動(dòng)條件；否則，將會(huì)給設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的損害。

7）禁止擠壓、踩踏滑觸線、認(rèn)址片、各類開關(guān)及固定支架、各類傳感器及固定支架等易變形易損壞部件。

8）嚴(yán)禁遮擋紅外通信器和激光測(cè)距儀。

9）根據(jù)環(huán)境條件，定期檢查，并使用軟布擦拭各種光電開關(guān)及光通信、反射鏡表面的灰塵，防止影響傳感器正常工作；對(duì)已損壞元器件應(yīng)及時(shí)更換，以免對(duì)設(shè)備造成更大的不必要的損失。

10）立體庫(kù)區(qū)內(nèi)，不得有易燃易爆的氣體或粉塵存在，以免發(fā)生危險(xiǎn)。

11）對(duì)具有腐蝕性、揮發(fā)性的液體或固體，應(yīng)妥善包裝，以免對(duì)設(shè)備造成損害，降低設(shè)備的使用壽命。

12）貨物入庫(kù)時(shí)，操作員應(yīng)該檢查貨物外形是否超差，特別是長(zhǎng)度方向，同時(shí)檢查貨物是否放平穩(wěn)。

13）對(duì)因托盤卡阻原因造成的故障，不得使用野蠻作業(yè)方式排除，以免造成設(shè)備損壞，導(dǎo)致更大的損失。

3.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的維護(hù)保養(yǎng)

（1）維護(hù)保養(yǎng)的基本要求

● 清潔：設(shè)備內(nèi)外整潔，作業(yè)場(chǎng)地清掃干凈；

● 整齊：工具、附件等要放置整齊；

● 潤(rùn)滑良好：按時(shí)加油或換油；

● 安全：遵守安全操作規(guī)程，設(shè)備的安全防護(hù)裝置齊全可靠，及時(shí)消除不安全因素。

（2）堆垛機(jī)與輸送設(shè)備維護(hù)

重點(diǎn)做好以下工作：

● 巷道內(nèi)有無(wú)障礙物；

● 設(shè)備運(yùn)行區(qū)域有無(wú)漏油、漏雨現(xiàn)象；

● 機(jī)體螺栓、螺母有無(wú)松動(dòng)；

● 機(jī)體有無(wú)破損及附著異物；

● 限速器是否完好；

● 限速防墜裝置是否運(yùn)行可靠；

● 行走輪及導(dǎo)向輪的磨損情況；

● 鋼絲繩磨損情況：按相關(guān)技術(shù)規(guī)范檢查是否需要更換，檢查是否潤(rùn)滑良好，檢查有無(wú)異常聲音；

● 鏈條磨損情況：延伸量是否達(dá)到更換條件，注油情況是否潤(rùn)滑良好，有無(wú)異常聲音、振動(dòng)，鏈條銷軸有無(wú)傷損；

● 結(jié)構(gòu)部分：框架是否變形，有無(wú)材料裂紋及破損，材料焊接處有無(wú)異常，軸有無(wú)損壞，連接處的螺栓、螺母有無(wú)松動(dòng)；

● 軌道部分：有無(wú)障礙物，導(dǎo)軌兩端限位裝置有無(wú)異常，清軌器及安全夾鉤是否完好，導(dǎo)軌的磨損、裂紋及因擠壓凸起等現(xiàn)象，導(dǎo)軌的固定螺母有無(wú)松動(dòng)，底板墊板有無(wú)異常；

● 電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)部分：工作時(shí)有無(wú)異常聲音、振動(dòng)，溫升情況，注油情況，有無(wú)漏油；

● 鏈輪及齒輪部分：安裝部分有無(wú)松動(dòng)，齒面磨損狀態(tài)是否有龜裂，回轉(zhuǎn)時(shí)有無(wú)異常聲音、振動(dòng)，注油情況；

● 輪、軸與軸承部分：外觀有無(wú)彎曲和扭曲，軸承環(huán)有無(wú)破損、龜裂，鍵或鍵槽有無(wú)變形，回轉(zhuǎn)時(shí)有無(wú)異常聲音、振動(dòng)，注油情況，溫升情況；

● 拉力彈簧外觀有無(wú)斷裂，扭曲；

● 扭力限制器是否可靠；

● 安全爬梯及安全繩是否有異常。

（3）電氣系統(tǒng)維護(hù)

重點(diǎn)做好以下工作：

● 配電箱、控制箱的清潔；

● 接地裝置定期檢查；

● 電氣元件的完好情況；

● 電氣裝置接觸部位有無(wú)過(guò)熱現(xiàn)象及放電痕跡；

● 電線、電纜的損傷及更換；

● 滑觸線，集電器觸頭的磨損、接觸是否可靠；

● 電動(dòng)機(jī)接線及過(guò)熱現(xiàn)象；

● 傳感器接收及發(fā)射端的清潔；

● 各安全保護(hù)及聯(lián)鎖裝置的工作情況：各機(jī)構(gòu)終端限位保護(hù)，堆垛機(jī)行走終端限速保護(hù)，堆垛機(jī)升降超速保護(hù)，堆垛機(jī)載貨臺(tái)松繩保護(hù)，堆垛機(jī)貨物虛實(shí)探測(cè)，堆垛機(jī)貨物位置和外形檢測(cè)，堆垛機(jī)緊急停車裝置，堆垛機(jī)聲光報(bào)警裝置，堆垛機(jī)微升降的行程保護(hù)，堆垛機(jī)貨叉與行走、升降機(jī)構(gòu)的聯(lián)鎖等。

（4）信息化系統(tǒng)維護(hù)

● 信息化系統(tǒng)硬件維護(hù)包括：網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器的正常運(yùn)作；網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器內(nèi)部資料的維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)備份和冗余數(shù)據(jù)的定期清理等；網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)通暢。

● WMS、WCS軟件維護(hù)包括：完善WMS、WCS軟件；為適應(yīng)軟件運(yùn)行環(huán)境的變化而進(jìn)行修改（必要時(shí)）；為擴(kuò)充功能和改善性能而進(jìn)行修改和擴(kuò)充。

2.2.5 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用與發(fā)展

1.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展歷程

第二次世界大戰(zhàn)之后，隨著生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展的產(chǎn)生了立體倉(cāng)庫(kù)。二戰(zhàn)后20世紀(jì)50年代，美國(guó)分別出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)和司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)；隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)在60年代又建成世界上第一座在倉(cāng)庫(kù)管理中由計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，并逐漸形成了專門的學(xué)科。

在國(guó)外，美國(guó)學(xué)者J. A. White將倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)發(fā)展劃分為5個(gè)階段，其中也能夠體現(xiàn)出自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展歷程。

第一階段：人工倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)階段。在這一階段，主要靠人工來(lái)實(shí)現(xiàn)貨物的輸送、存儲(chǔ)、管理和控制。

第二階段：機(jī)械化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)階段。在這一階段，貨物的移動(dòng)和搬運(yùn)主要通過(guò)各種各樣的傳送帶、工業(yè)輸送車、吊車、機(jī)械手、升降機(jī)和堆垛機(jī)，貨物的存儲(chǔ)則是依靠托盤和可移動(dòng)式貨架，同時(shí)人工操作機(jī)械存儲(chǔ)設(shè)備，并采用限位開關(guān)和監(jiān)視器等來(lái)控制設(shè)備的運(yùn)行。這一階段，高層立體貨架得到應(yīng)用，作業(yè)活動(dòng)處于機(jī)械化作業(yè)階段，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。

第三階段：自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)階段。自動(dòng)化技術(shù)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展起到了非常重要的促進(jìn)作用。20世紀(jì)50年代末和60年代，自動(dòng)引導(dǎo)車（AGV）、自動(dòng)存取機(jī)器人、自動(dòng)貨架、自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)分揀系統(tǒng)等被相繼研制和采用。70年代和80年代，移動(dòng)式貨架、旋轉(zhuǎn)式貨架、巷道式堆垛機(jī)等也開始加入自動(dòng)控制的行列。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)的工作重點(diǎn)開始向貨物的控制和管理（實(shí)時(shí)、協(xié)調(diào)和一體化）方向發(fā)展，也逐漸成為倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化技術(shù)的核心。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出現(xiàn)并開展應(yīng)用。

第四階段：集成自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)階段。在這一階段，越來(lái)越多的行業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)中包括人、設(shè)備和控制系統(tǒng)，形成了“集成系統(tǒng)”的概念。20世紀(jì)90年代以來(lái)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在全世界迅速發(fā)展，先進(jìn)的技術(shù)手段在自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中得以應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了貨物自動(dòng)存取、自動(dòng)運(yùn)輸、自動(dòng)分揀，高效率采集貨物信息、資源和庫(kù)存管理和控制的智能化。由于更多的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)（WMS、WCS）和設(shè)備（RGV、AGV、AMR、手持終端）等得到廣泛應(yīng)用，極大地提高了倉(cāng)儲(chǔ)物流作業(yè)效率并降低了成本。

第五階段：智能自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)階段。以智能制造為主的第四次工業(yè)革命，大力提倡物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化技術(shù)、人工智能技術(shù)，推動(dòng)了自動(dòng)化技術(shù)向智能自動(dòng)化方向發(fā)展，物流行業(yè)迎來(lái)智能化時(shí)代，倉(cāng)儲(chǔ)管理及識(shí)別設(shè)備的智能升級(jí)進(jìn)一步提高了存取貨物的效率，庫(kù)位分配、智能搬運(yùn)、智能分揀、智能監(jiān)控等智慧決策和智能運(yùn)行得以實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)進(jìn)入了智能化發(fā)展階段。

2.我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建設(shè)起步于1975年，20世紀(jì)70年代中期，“自動(dòng)化立體庫(kù)”被作為國(guó)家級(jí)十大技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目之一提出，原北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所以國(guó)外技術(shù)為藍(lán)本，依靠自有能力開發(fā)出國(guó)內(nèi)第一座自動(dòng)化立體庫(kù)，但由于當(dāng)時(shí)中國(guó)對(duì)物流系統(tǒng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)不足，工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，致使其不能大力推廣，造成了其技術(shù)起點(diǎn)高、發(fā)展慢的局面，到20世紀(jì)80年代中期總共只建設(shè)了不足10座自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)。

20世紀(jì)80年代末至90年代，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)逐漸被企業(yè)所認(rèn)識(shí)，需求開始增加，德國(guó)德馬泰克公司、日本大福公司、村田公司，瑞士Swisslog公司等國(guó)際上先進(jìn)的物流系統(tǒng)集成商的部分技術(shù)被引進(jìn)國(guó)內(nèi)，在這一時(shí)期，國(guó)內(nèi)物流系統(tǒng)集成項(xiàng)目開始有了需求增長(zhǎng)，但基本上還局限在煙草、膠片、汽車制造等特殊行業(yè)，供應(yīng)商也不多。

21世紀(jì)以來(lái)，隨著物流市場(chǎng)需求與行業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，技術(shù)全面提升，現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、分揀系統(tǒng)及其自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)在各行業(yè)開始得到應(yīng)用，尤其是醫(yī)藥、食品、煙草、汽車等行業(yè)更為突出。

當(dāng)前，我國(guó)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)技術(shù)已經(jīng)基本成熟，并進(jìn)入大量應(yīng)用階段，已建成自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量4000座以上。昆船物流、今天國(guó)際、太原剛玉、北京高科、新松機(jī)器人、沈飛、自動(dòng)化所、江蘇六維、南京音飛等國(guó)內(nèi)企業(yè)異軍突起，在與國(guó)外先進(jìn)的立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)集成商競(jìng)爭(zhēng)中不斷發(fā)展，在一些中低端項(xiàng)目中具備了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，有些企業(yè)也成功進(jìn)入高端項(xiàng)目領(lǐng)域。

相比國(guó)外先進(jìn)國(guó)家，美國(guó)擁有各種類型的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)2萬(wàn)多座，日本擁有3.8萬(wàn)多座，德國(guó)1萬(wàn)多座，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)保有量依然很少，技術(shù)水平與先進(jìn)國(guó)家在高速性能、工藝可靠性等方面還存在差距，未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

3.我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的行業(yè)應(yīng)用

我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。目前已經(jīng)投入應(yīng)用的行業(yè)主要有煙草、醫(yī)藥、連鎖零售、機(jī)械制造、汽車、食品、軍隊(duì)系統(tǒng)、電子商務(wù)等，此外在化工、航空航天、電子、圖書、配送中心、機(jī)場(chǎng)、港口等領(lǐng)域也有較廣泛的應(yīng)用。我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用領(lǐng)域所占比重，如圖2-16所示。

案例2-2：蒙牛乳業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)

蒙牛乳業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)（六期項(xiàng)目）包括原輔料的自動(dòng)化輸送，成品的自動(dòng)化輸送及存儲(chǔ)。集成了自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)AS/RS、空中懸掛輸送系統(tǒng)、碼垛機(jī)器人、環(huán)行穿梭車、直線穿梭車、自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車AGV、自動(dòng)整形機(jī)、自動(dòng)薄膜纏繞機(jī)、液壓升降臺(tái)、貨架穿梭板、連續(xù)提升機(jī)以及多種類型的輸送機(jī)等眾多自動(dòng)化物流設(shè)備。作為國(guó)內(nèi)自動(dòng)化水平最高的物流項(xiàng)目，被國(guó)家發(fā)改委評(píng)為“機(jī)電一體化示范工程”。（資料來(lái)源：太原剛玉企業(yè)官網(wǎng)——食品行業(yè)應(yīng)用案例，2020年8月）（擴(kuò)展視頻2-4）