一篇关于自动化立体库设计最核心的干货内容
自动化立体仓库的设计
（一）设计的准备工作
（二）自动化立体仓库的总体规划
（三）自动化立体仓库计算
（一）设计的准备工作
—— 系统调查及需求分析
1.立体仓库是企业物流系统的子系统，必须要了解企业整个物流系统对子系统的要求和物流系统总体设计的布置图，以便对仓储的子系统进行总体设计。要调查过去进、出库房或料场物品的种类、数量及规律，以便预测未来，进行仓库容量的计算和分析。
2.立体仓库是机械、结构、电气、土建等多专业的工程，这些专业在立体仓库的总体设计中互相交叉，互相制约。因此，在设计时对各专业必须兼顾，例如，机械的运动精度要根据结构制作精度和土建的沉降精度而选定。
3.要了解企业对仓储系统的投资、人员配置等计划，以确定仓储系统的规模和机械化、自动化的程度。
4.调查库内储存的货物的品名，特征(例如易碎、怕光、怕潮等)，外形及尺寸，单件重量，平均库存量，最大库存量，每日进、出库数量，入库和出库频率等。
5.了解建库现场条件，包括气象、地形、地质条件、地面承载能力、风及雪载荷，地震情况以及其他环境影响。
6.调查了解与仓储系统有关的其他方面条件。例如，入库货物的来源，连结库场交通情况，进、出库门的数目，包装形式，搬运方法，出库货物的去向和运输工具等。
（二）自动化立体仓库的总体规划
1 库场的选择与规划
2 仓库形式和作业方式
3 货物单元的形式和货格尺寸设计
4 确定库存量和仓库总体尺寸
5 出、入库搬运周期及出、入库能力验算
6 自动化立体仓库的布置
7 自动化立体仓库的控制方式和管理方
1 库场的选择与规划
仓库和料场的选择和布置对仓储系统的基建投资、物流费用、生产管理、劳动条件、环境保护等都有着重要意义，这是首先要考虑的。其主要任务是确定库场各部分的相互几何位置关系，画出平面布置图。
2 仓库形式和作业方式
在调查分析入库货物品种的基础上，确定仓库形式：
品种单一或品种较少单元货格式仓库
批量较大：重力式货架仓库或贯通式仓库
特殊要求的货物：冷藏、防潮、恒温仓库
根据出库工艺要求决定是否采用拣选作业：整单元出库为主/零星货物出库为主
少采用单作业方式，尽量采用复合作业方式
3 货物单元的形式和货格尺寸设计
立体仓库是以单元化搬运为前提的，货物单元形式、尺寸和重量的确定不仅影响仓库的投资，而且对于整个物流和仓储系统的配备、设施以及有关因素都有极大的影响。 精益争霸精益学习神器
抓住所有入库货物流通中的关键环节，根据调查和统计结果，列出所有可能的货物单元形式和规格，选择最为经济合理的方案。
对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物，可以单独处理。
货物单元尽量采用标准推荐的尺寸，以便于与其它物料搬运和运输机具相匹配。
货格尺寸取决于在货物单元四周需留出的净空尺寸和货架构件的尺寸。
4 确定库存量和仓库总体尺寸
库存量：同一时间内储存在仓库内的货物单元数，根据历史进出仓库和货场的数量和规律，通过预测技术来确定库存量。
仓库内采用存储和搬运机械的数量取决于仓库的最大出/入库频率。
仓库高度：不宜设计得过高，以10~20米为宜，长、宽、高之间没有确定的比例关系。设库存量为N个货物单元，巷道数为A，货架高度方向可设B层，则每一排货架在水平方向应具有列数D为：
D=N/2AB
根据每排货架的列数D及货格横向尺寸可确定货架总长度L。
已知货架总长度L，又知仓库的宽度和高度，再根据实际需要，考虑办公室、操纵控制室、搬运机械的转弯以及其他辅助设施等，就可以确定仓库的总体尺寸了。
在确定仓库总体尺寸和货架结构尺寸的同时、还要参照国内外仓库和仓储机械设计标准，遵照执行。
5 出入库搬运周期及出入库能力验算
立体仓库的出、入库搬运周期，一般讲，主要取决于巷道堆垛起重机的作业循环时间。
6 自动化立体仓库的布置
1）高层货架区和作业区的衔接方式
（1）叉车－出入库台方式
（2）自动导引小车－出入库台方式
（3）自动导引小车－输送机方式
（4）叉车（或升降机）－连续输送机方式
2）货物单元出、入高层货架的形式
（1）贯通式
（2）同端出入式
（3）旁流式
叉车－出入库台方式
自动导引小车－出入库台方式
自动导引小车－输送机方式
叉车（或升降机）－连续输送机方式
适应情形：出入库频率高或要求每天按照品种、数量和时间有计划地发货
堆垛机是一种间隙作业机械
需要设置若干台堆垛机
叉车和升降机也是间隙作业机械
为了解决堆垛机、叉车、升降机与连续输送机之间的协调工作节拍问题，通常使连续输送机具有积放功能。
（三）自动化立体仓库计算
主要内容是对已有的自动化立体仓库面积、通过能力和配备人员、机械设备的计算。
★1. 立体仓库面积和通过能力计算
方法一：
式中：
S——立体仓库所需总面积，单位为平方米；
a——立体库面积利用率，为堆货面积与总面积之比；
mQ—立体仓库货物的堆存量，单位为吨；
q——立体库单位面积上的货物堆存量，单位为吨／平方米。
E——通过立体库的月最大货物存取量，单位为吨；
K——设计最大入库百分数；
30——每月30天计；
t——货物在立体库中平均库存期(天)，根据统计的各种货物历年平均库存周期分析确定。
q的计算公式：
H——货物的堆放高度，按照装卸工艺要求确定，单位米；
r——立体库单位体积上的货物堆存量，吨/立方米
方法二：
式中：
f1——存放货物有效存放面积，平方米
f2——入库验货场地面积，平方米，根据货物种类、验收和发货的具体要求及设施确定。
f3——出库发货场地面积，平方米
f4——通道（人行道、车行道）面积， 平方米，根据仓库的布置确定，取决于货物和运输工具的外形尺寸。
★2. 立体仓库通过能力计算
月通过量 / 平均库存周期
b－－立体仓库货物的月不平衡系数，该系数与货运量、货源、运输工具的衔接、水文气象及生产管理因素有关。参照同类仓库正常情况下不少于连续三年的统计资料来分析确定。运量越大，不平衡系数越小。精益争霸精益学习小程序
月不平衡系数b=最大月通过能力(吞吐量)/月平均通过能力
★3. 堆垛机作业循环时间
（1）平均单一作业循环时间
式中：
j——货架列数，1~m
k——货架层数，1~n
tjk——单程移动时间，从该入库站开始到j列k层单程移动时间，秒
tf——叉货时间，在出入库站或货格处，货物移动时间，秒
ti——停机时间，控制延迟时间秒
（2）平均复合作业时间
式中：
tt——平均货格间移动时间，随机确定入库货格和出库货格，作适当次数货格间移动求得所需时间的平均值，秒(从入库货格到出库货格的时间)
ts——出入库站间移动时间，入库站和出库站位置不同时的站间移动时间，秒
★4. 堆垛机基准出入库能力
（1）平均单一作业循环时间的基准出入库能力
（2）平均复合作业循环时间的基准出入库能力
★5. 仓库机械及人员数量计算
一般情况下，立体仓库的装卸机械数量，应在同一调配原则下，根据物流工艺流程按下式计算：
式中：
N——装卸机械数量，单位为台；
Ei——仓库为完成月最大吞吐量，要求各类机械分别完成的操作量，单位为吨；
d——机械利用率，为机械工作台时占日历台时的百分比，一班制取0.15-0.20；两班制取0.30-0.35；三班制取0.40-0.50。电动机械取大值，内燃机械取小值；
k——仓库内用于装卸存取的机械设备种类数。
Ti ——第i种机械设备单位时间操作量，单位为吨/小时
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要想设计好立体仓库货架，必须得有足够多的经验总结，还有就是遵循一定的原则，根据柯瑞德货架总结，设计立体仓库货架的原则及注意事项如下：
立体仓库货架设计原则——需求
立体仓库设计的时候要注重需求设计，只有根据需求，才能设计出高价值的仓库。仓库设计需求：长宽高，横列、纵列的平衡度等，每一个需求都不能忽视，如果其中有一个设计不合理，那会导致整体的设计存在问题，影响其使用。
立体仓库货架设计原则——功能
立体仓库设计的功能要尽可能完善，才能给企业仓储带来便利。立体仓库设计的功能不仅仅是存储货物，而是能将货物的信息实现共享，从而让管理者清楚的了解到货物存储情况。如果仓库不能达到这样的要求，那选择仓库的人会很少，同时仓库设计就没有任何意义。
立体仓库货架设计原则——标准
立体仓库设计一定要注重标准，只有达到标准的仓库设计，才能满足使用要求。标准化的设计不仅仅体现在仓库设计数据上，同时在材质使用上也要注重标准，这样才能保证立体仓库的质量。在这里提醒各位，选择立体仓库一定要选择标准化的仓库，否则会影响仓储。
另外，设计立体仓库货架前，一定要确定的参数：
确定货物单元的形式、尺寸和重量
货物单元是指进行出入库作业和储存的集装单元，由集装单元化器具和货物二部分组成。因为单元式立体仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸及重量显得尤为重要。一般需要确定两个方面的内容:集装单元化器具的类型货物单元的外形尺寸和重量。
立体仓库常用的集装单元化器具有托盘和集装箱，且以托盘最为常见。托盘的类型又有许多种，如平托盘、箱式托盘、柱式托盘和轮式托盘等，一般要根据所储存货物的特征来选择。当采用堆垛机作业时，不同结构的货架，对托盘的支腿有不同的要求，在设计时尤其要注意。
为了合理确定货物单元的尺寸和重量，需要对所有入库的货物进行ABC分析，以流通量大而种类较少的A
类货物为主要矛盾，选择合适的货物单元的外形尺寸和重量。对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物，可以单独进行储存。
立体仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸及重量是一个重要的问题。它不仅影响仓库的投资，而月对于整个物流和仓储系统的配备、设施以及有关因素都有极为重要的影响。因此，为了合理确定货物单元的形式、尺寸和重量，需要对所有入库的货物，抓住在流通中的关键环节，对货物单元的品种进行ABC
分析，
选择最为经济合理的方案。对于少数形状和尺寸比较特殊以及很重的货物，可以单独处理。例如，汽车上的前桥、后桥、车身等大件，形状不规则，尺寸又大，难以形成单元，就不一定非要与其它零件同入一个立体仓库.它们的储存问题可以用推式悬挂输送机或者其它方式单独处理.
确定堆垛机械和配套设备的主参数
立体库常用的堆垛机械为有轨巷道堆垛机、无轨堆垛机(高架叉车)、桥式堆垛机和普通叉车等。在总体设计时，要根据仓库的高度、自动化程度和货物的特征等合理选择其规格结构，并确定其主要性能参数(包括外形尺寸、工作速度、起重量及工作级别等)。
立体库配套设备的配备应根据系统的流程和工艺统筹考虑，并根据立体库的出入库频率、货物单元的尺寸和重量等确定各配套机械及设备的性能参数.如对于输送机，则根据货物单元尺寸确定输送机的宽度，根据立体库的频率要求确定输送机的速度。
总体设计时，要根据仓库的规模、货物的品种、出入库频率等选择最合适的机械设备，并确定其主要参数根据出入库频率确定各个机构的工作速度:根据货物单元的重量选定起重、装卸和堆垛设备的起重量对于输送机，则根据货物单元尺寸确定输送机的宽度，并确定使整个系统协调工作的输送机的速度。
确定仓库总体尺寸
确定仓库的总体尺寸，关键是确定仓库货架的长宽高总体尺寸。立体仓库的设计规模主要取决于其库容量，即同一时间内储存在仓库内的货物单元数。如果已经给出库容量，就可以直接应用这个参数如果没有给出，就要根据拟存入库内的货物数里，出入库的规律等，通过预测技术来确定库容量.根据库容量、货物单元尺寸和所采用的作业设备的性能参数以及其它空间限制条件，即可确定仓库的总体尺寸。
地面是否平整及地面的承受强度也是考虑的重要因素之一，因为这些涉及到货架的安全隐患。
其次、需要考虑货架的存取物品的尺寸、外观及重量。货物的尺寸直接决定了货架的规格。货物的重量是决定货架选材的关键因素。同时还要考虑到托盘等存储单位的尺寸。
重型仓储货架3.jpg
第三、需要考虑到货物的存取方式及存取密度。仓储货架的种类比较多，不同的存取方式和存取密度会影响到货架的类型确定。一般存取方式分为先进先出和先进后出，存取密度大一般选择贯通式货架、穿梭车货架或者是自动化立体仓库。
最后、需要考虑存取设备，存取设备决定了仓储货架的预留通道。现在市场上存取设备种类繁多，型号不一，毕竟货架和存取设备都不是小投资，在设计仓储货架的时候必须要考虑到这一点。
在立体仓库中常见的有堆垛机设备，但是堆垛机的重量很大，在长期使用过程中，在对仓库地面造成很大损伤的同时也会磨损设备自身的底座。座椅在进行立体仓库的设计时候需要对仓库的进行科学合理的设计，尤其是它的受力承载能力设计，需要考虑到仓库中会使用哪些仓储设备，需明确他们会对地面造成的压力，设计出能够承受这种压力的地面，减少相关设备和地面的磨损程度。
2.地面特性
仓库的地面每天的都会有很多设备的使用和人员的走动，而且仓库中不同的货物对地面的要求有很大的差距。有些货物的防滑性能需求高，有些货物的抗冲击需求高，所以我们在进行立体仓库的设计的时候，需要将这些因素全都考虑进去，争取保证仓库地面的最终设计能够满足不同货物的仓库需求，以最大程度的提升仓库的仓储效率。
3.区域划分
立体仓库存储各种各样的货物，每个获取因为其自身特性的限制，不能够共同存储，所以我们应该对仓库的区域进行明确的划分。例如：重物区、化学材料仓储区、电子产品仓储区、贵重物品仓储区……
对仓库的仓储区域进行明确的划分能够有效的提高仓库的货物仓储能力，还能够在一定的程度上避免因仓储环境因素对货物造成损伤。
为了将立体仓库安装顺利的落实下去，就需要做一些准备工作，其中有几个事项是在该阶段工程设计与实施工作中应该始终关注并清晰贯彻的，包括：
1、在建筑结构中，将来货架出入通道的设计考虑、说明和确认。这可能影响到新建建筑的施工计划安排，同时也是货架安装工程的初步计划（如安装起始方向）的贯彻；
2、对建筑结构中，将来安装设备（如堆垛机等）入出通道的设计考虑、说明和确认。这些设备不同于货架，堆垛机是有进有出的，安装工作结束后的设备退出也是需要在这个阶段给予考虑和确认的。常见设备“破门而入”的现象，不但会给施工带来很大麻烦，也给业主造成一定的经济损失；
3、自动化立体仓库货架及其他设备的卸货、设备临时存放及组装场地的设计考虑、说明和确认，以避免长距离的搬运，影响安装进度；
4、电源、气动设备的使用需求及确认，这些工作也是需要在将来货架到达现场前落实的。
结合建筑内自动化立体仓库的总体工艺流程和建筑特点，要兼顾物流工程施工的合理性，并提前设计考虑将来的起始安装方向，与相关负责人沟通确认好；另外还要制定周密的现场安装实施进度计划表，并认真贯彻执行。
这些设计考虑应该基于切实的工程计划和成熟的物流工程方法，并经过多次讨论确认，只有做好这些准备工作，我们才能对立体仓库的安装顺利进行。
1 、需求分析：对买方提出的要求和数据进行归纳、分析和整理，确定设计目标和设计标准，还应认真研究工作的可行性、时间进度、组织措施及影响设计的其他因素；
2 、确定货物单元形式及规格：根据调查和统计结果，并综合考虑多种因素，确定合理的单元形式及规格。这一步很重要，因为它是以下各步设计和实施的基础；
3 、确定自动化仓库的形式、作业方式和机械设备参数：立体仓库的形式有很多种，一般多采用单元货格形式。根据工艺要求确定作业方式，选择或设计合适的物流搬运设备，确定它们的参数；
4 、建立模型：确定各物流设备的数量、尺寸、安放位置、运行范围等仓库内的布置，以及相互间的衔接；
5 、确定工艺流程，对仓库系统工作能力进行仿真计算：确定仓库存取模式，以及工艺流程。通过物流仿真软件和计算，得出物流系统作业周期和能力的数据；
根据仿真计算的结果，调整各有关参数和配置（重复第②～⑤步），直到满足要求为止。
6、确定控制方式和仓库管理方式：控制方式有多种，主要是根据以上的设备选择合理的方式，并满足买方需求。一般是通过计算机信息系统进行仓库管理，确定涉及哪些业务部门、计算机网络及数据处理的方式、相互之间的接口和操作等；
7 、确定自动化系统的技术参数和配置：根据设计确定自动化设备的配置和技术参数，例如，选择什么样的计算机、控制器等问题；
8 、确定边界条件：明确有关各方的工作范围，工作界面以及界面间的衔接；
9 、提出对土建及公用工程的要求：提出对基础承载、动力供电、照明、通风采暖、给排水、报警、温湿度、洁净度等方面的要求；
10 、形成完整的系统技术方案：考虑其他各种有关因素，与买方讨论，综合调整方案，最后形成切实可行的初步技术方案；
