智能化立体仓库

1 问题阐述

某智能仓库，有两个巷道，4排货架，中间两排货架并排在一起，每排货架有200货格，其中长20个，高10个，每个货格尺寸为

300cm*300cm，堆垛机行进速度与升降为0~1.6米/秒，行进过程可以升降，堆垛机存取货物时只有一个出口，智能仓库存放10类物品，这10类物品需求量不同，假设不同需求，设计这10类物品如何存放，占多少货格，取货速度能达到最优。

2 自动化立体仓库简介

自动化立体仓库是机械、电气与信息技术相结合的产品。它主要由货物储存系统、货物存取和传送系统、控制和管理等三大系统组成，还有与之配套的供电系统、空调系统、消防报警系统、称重系统、信息系统等。

2.1 自动化立体仓库的构成

一个比较完善的自动化立体仓库主要由货物储存系统、货物存取和传送系统、控制和管理等三大系统组成：(1)货物储存系统，用于货物存放和周转的货物储存的系统，如高层货架及托盘、货箱；(2)货物存取和传送系统，用于出入库作业的货物存取和传送，如堆垛机、输送带、装卸机；(3)入出库分配系统，进行货物的出入库分配，如辊式、链式输送机、分配车、升降机等。除此之外，一个自动化立体仓库需有与之配套的辅助系统：(1)自控系统，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组成；(2)计算机管理系统，用来管理仓库的信息管理、数据分析、合理管理货位、设备运行、库存情况等；(3)入出库频率不高的立体仓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。

2.2 自动化立体仓库的分类

自动化立体仓库是一个复杂的综合自动化系统，作为一种特定的仓库形式，一般有以下几种分类形式。

1．按建筑形式分类

按建筑形式可以分为整体式和分离式。整体式指货架除了储存货物外，还可以作为建筑物的支撑结构，构成建筑物的一个部分，即库房货架形成一体化结构。分离式是指储存货物的货架独立存在，建在建筑物内部，它可以将现有的建筑物改造为自动化仓库，也可以将货架拆除，使建筑物用于其他目的。

2．按货物存取形式分类

按货物存取形式分为单元货架式、拣选货架式。单元货架式是一种常见的结构。货物放在标准容器中或托盘上存储，出入库都以整个单元进行。所用的物料搬运机械式适用于整个单元搬运的，例如带伸缩货叉的巷道堆垛机、高架叉车等。

3．按货架构造形式分类

按货架构造形式分类可分为单元货格式、贯通式、阁楼式、屏挂式、移动式、旋转式、驶入式和悬臂式货架仓库。单元货格式仓库是使用最广、适用性较强的一种仓库形式。其特点是货架沿仓库的宽度方向分成若干排，每两排货架为一组，期间有一条巷道供堆垛机或其他起重机作业，每排货架沿着仓库纵长方向分为数列，沿垂直方向又分为若干层，从而形成大量货格，用以存储货物。

4．按在生产和流通中的作用分类

按在生产和流通中的作用可以分为生产性仓库和流通性仓库。生产性仓库是指工厂内部为了协调工序和工序、车间和车间、外购件和自制件间物流的不平衡而建立的仓库，它能保证各生产工序间进行有节奏的生产；流通性仓库是一种服务性仓库，它是企业为了调节生产厂家和用户间的供需平衡而建立的仓库。

3 自动化立体仓库货位优化管理

为了适应当今客户快速和频繁的配送要求，物流中心的拣选作业必须比以前更快而且更有效率，理想的拣选作业的解决方案，是将恰当的设备和～种拣选方法相结合。但是，为了更加有效地拣选，我们同时也一定要把存放单元放入正确的地方——即货位优化。将货品位置最优

化，可以减少货物搬运的成本，降低货物在存储过程及搬运过程中的损耗，从而降低物流业务本身的成本，提高收益。随着现代物流技术的发展，一种与所谓的“仓库关键业绩指标(Warehouse Key PerformanceIndicator)’’，即生产率、运送精度、库存周转、入库时间、订单履行时间和存储密度紧密关联的货位优化(Slotting Optimization)已经被提出。货位优化追求不同设备和货架类型特征、货品分组、货位规划、人工成本等因素以实现最佳的货位布局，能有效掌握商品变化，将成本节约最大化。货位优化管理为正在营运的仓库挖掘效率和成本，并为一个建设中的配送中心或仓库提供营运前的关键管理做准备。由于很少的仓库管理系统(WMS)和计算机系统能够支持储位优化管理，因此当前大约80％的配送中心或仓库不能够进行正确的货位优化。

3 自动化立体仓库的布局

自动化立体仓库的出现是物流技术的一个划时代的革新。它不仅彻底改变了仓储行业劳动密集、效率低下的落后面貌，而且大大拓展了仓库功能，使之从单纯的保管型向综合的流通型方向发展。自动化立体仓库具有普通仓库无法比拟的优越性。首先是节约空间、节约劳动力。据国际仓库自动化会议资料：以库存11000托盘、月吞吐10000托盘的冷库为例，自动化立体仓库与普通仓库比较情况为：用地面积为13％、工作人员为21．9％、吞吐成本为55．7％；立体仓库的单位面积存储量为普通仓库的4到7倍；其次是提高仓库管理水平，减少货损，优化、降低库存，缩短周转期，节约资金。

3.1 自动化立体仓库分类简介

(1)按货格内的货位数进行分类。以这种分类方式，自动化立体仓库可以分为单货位式货架和多货位式货架两种。单货位式货架对货物单元的外形结构要求较低，单面和双面托盘均适用，有的货物也可以直接放入货格；多货位式货架不适用于双面托盘，而且要求托盘叉孔高度能满足堆垛机的升降要求，这种货架对货格利用较好，能比单货位式货架存储

更多的货位。

(2)按货架高度分类。按这种分类原则，自动化立体仓库可以分为高层立体货架(>12米)、中层立体货架(5—12米)、底层立体货架(<5米)三种。

3.2 货位存储策略

良好的存储策略可以减少出入库移动的距离、缩短作业时间，甚至能够充分利用存储空间。一般自动化立体仓库常见的存储策略有定位存放、随机储放、分类储放、分类随机储放与共享储放等五种。

1．定位存放

在这种储放策略下，每一个存储的货物都有其固定的储位，货物之间不能互用储位。因此须规定每一项货位的储位容量必大于其可能的最大在库量。定位储放的优点：货物的储位可按照周转率大小或出货频率来安排，以缩短出入库的搬运距离。可针对各种货品的特性作储位的安排调整，将不同货品特性间的相互影响减到最小。缺点是储位必须按各项货品的最大在库量来设计自动化立体仓库。总之，定位储放易管理、需时少，但费空间。所以该种策略适用于厂房空间大或者多种少量商品的存放。

2．随机储放

以这种存储策略，每一个货品被指派存放的位置都是经由随机过程所产生的，而且可以随机改变。即任何物品可以被存放在任何可以利用的位置。随机存放原则通常按货品入库的时间顺序储放于靠近出入口的位置。优点：由于储位可共享，因此只需要按所有库存货品最大在库量设计即可，存储空间的使用效率较高。缺点：货品的出入库管理以及盘点工作的进行比较困难。

3．分类储放

所有的储放货品按照一定的特性加以分类，每一类货品都有固定存放的位置，而同属一类的不同货品又可以按一定的法则来分配货位。分类存储通常按产品相关性、流动性、产品尺寸、重量或产品特性来分