自动化立体仓库

一、项目背景

1.1 自动化立体仓库的定义

货架自动化立体仓库简称立体仓库。一般是指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存单元货物，用相应的物料搬运设备进行货物入库和出库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间储存货物，故常形象地将其称为“立体仓库”。

自动化立体仓库（AS/RS）是由立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库托盘输送机系统、尺寸检测条码阅读系统、通讯系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统以及其他如电线电缆桥架配电柜、托盘、调节平台、钢结构平台等辅助设备组成的复杂的自动化系统。运用一流的集成化物流理念，采用先进的控制、总线、通讯和信息技术，通过以上设备的协调动作，按照用户的需要完成指定货物的自动有序、快速准确、高效的入库出库作业。

1.2 自动化立体仓库的优点

自动化立体仓库的主要优点有以下几个方面：

1．由于能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)。目前，世界上最高的立体仓库可达40多米，容量多达30万个货位。

2．仓库作业全部实现机械化和自动化，一方面能大大节省人力，减少劳动力费用的支出，另一方面能大大提高作业效率。

3．采用计算机进行仓储管理，可以方便地做到"先进先出"，并可防止货物自然老化、变质、生锈，也能避免货物的丢失。

4．货位集中，便于控制与管理，特别是使用电子计算机，不但能够实现作业的自动控制，而且能够进行信息处理。

5．能更好地适应黑暗、低温、有毒等特殊环境的要求。例如，胶片厂把胶片卷轴存放在自动化立体仓库里，在完全黑暗的条件下，通过计算机控制可以实现胶片卷轴的自动出入库。

6．采用托盘或货箱存储货物，货物的破损率显著降低。

7. 便于形成先进的物流系统，提高企业生产管理水平。

1.3 自动化立体仓库的发展

高层货架仓库的出现和发展是第二次世界大战以后生产和技术发展的结果。在生产发展的实际需要和科学技术发展的现实可能情况下，五十年代初开始出现了自动化立体仓库，并在实践中显示出了其优越性，随即得到迅速的推广和发展。1950年美国首先产生了手动控制的桥式堆垛起重机，这种起重机的大梁上悬挂一个门架(立柱)，利用门架的上下和旋转运动来搬运货物，与此同时也提出了高层货架的新概念，被认为是自动化仓库的雏形。1960年左右在美国开始出现了没有大梁的由人工操作的巷道式堆垛机。随着立体仓库的发展，巷道式堆垛机逐渐代替了桥式堆垛机。1963年美国的一个食品厂在仓库工作中采用电子计算机，成为世界上最早的全自动化仓库。此后，从1963年开始，在欧洲各国，由于用地紧张，开始计划建造25~30米的高层自动化仓库.从1967年开始，相继完成了一些计算机管理和计算机控制的全自动化仓库。1970年安装了由货架支承式改变为地面支承式的高度达40米的堆垛机。70年代还提出了采用50米高堆垛机的可能性。进入90年代后，堆垛机在使用

范围和性能上有了很大的发展。

在日本，从1967年开始安装了高度为20~25米的高层堆垛机，1969年出现了联机全自动化仓库。此后，日本的自动化仓库技术和设备的台数都有了突飞猛进的发展，在各个部门都安装了各种各样的堆垛机。特别是1973年建成了一座贮藏生鲜食品的自动化冷藏库。这是世界上第一座温度在零下40摄氏度的极低温仓库，解决了低温条件下堆垛机工作的可靠性和技术方面的问题，取得了引人注目的成果。日本的自动化仓库技术和自动化仓库的拥有量位居世界前茅。

美国学者J.A.Whlte将自动化技术在仓储领域(包括立体仓库)中的发展分为五个阶段:人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段集成化仓储阶段和智能化阶段。其中智能自动化仓储在九十年代后期以及二十一世纪的若干年内，将是仓库自动化技术的主要发展方向。

第一阶段是人工仓储技术阶段，在这一阶段，物资的输送、存储、管理和控制主要依靠人工实现，至今国内外生产和服务行业中的许多环节都是这一技术的实例，它具有直观、便于联系、减少了过程衔接之间问题等优点。

第二阶段是机械化仓储技术阶段，它包括通过各种各样的传送带、工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运物料，用货架、托盘和可移动式货架存储物料，通过人工操作机械存取设备，用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备的运行。这一阶段经历的时间比较长。

第三阶段是自动化仓储技术阶段，五十年代末和六十年代，相继研制和采用了自动导引小车(AGV)、自动货架、自动识别和自动分拣系统。七十年代和八十年代，旋转式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制的行列，但这时只是各个设备的局部自动化并各自独立应用，被称为”自动化孤岛”。随着计算机技术的发展，工作的重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，信息自动化技术逐渐成为仓储自动化技术的核心。计算机之间，数据采集点之间，机械设备的控制器之间以及它们与计算机之间的通信可以及时地汇总信息，仓库计算机及时地记录到货和出货时间，显示库存量，管理人员随时掌握货物信息和库存信息.信息技术的应用己成为仓储技术的重要支杜。

第四阶段是集成自动化阶段，在七十年代末和八十年代，自动化技术被越来越多地应用到生产和分配领域，”自动化孤岛”被集成，在集成化系统中，整个系统的有机协作，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。

第五阶段是智能自动化仓储技术阶段，人工智能技术的发展推动了自动化向更高级的阶段一智能自动化方向发展。现在，智能自动化仓储技术还处于初级发展阶段，到二十一世纪仓储技术的智能化将具有更广阔的前景。

1.4 国内外自动化立体仓库的发展现状

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

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1－－3个托盘(货箱)。目前国内制造的高层货架一般在20米以下，以10－－15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