(智慧工厂)案例三海尔自动化立体仓库的规划与设计课件.ppt
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1、海尔自动化立体仓库的规划与设计n自动化立体仓库,一般指采用几层、十几层自动化立体仓库,一般指采用几层、十几层乃至几十层高的货架储存货物,并且用专门乃至几十层高的货架储存货物,并且用专门的仓储作业设备进行货物出库或入库作业的的仓储作业设备进行货物出库或入库作业的仓库。由于这类仓库能充分利用空间进行储仓库。由于这类仓库能充分利用空间进行储存,故形象地称为立体仓库。存,故形象地称为立体仓库。一、仓库布置设计1空间利用(1)蜂窝损失分类堆码时计算面积要考虑蜂窝损失。以图所示的分类堆码为例,图a为一个通道各有一排货物,每排货物有若干列,而每一列堆码四层。如果在一列货堆上取走一层或几层,只要不被取尽,所产
2、生的空缺不能被别的货物填补,留下的空位有如蜂窝,故名蜂窝形空缺,它影响了库容量的充分利用。单、双深堆码 例 求图中的蜂窝损失空缺系数。例 求图中的蜂窝损失空缺系数。解:图中一列货物可能有四种状态:只堆1、2、3或4层,因此相应的空缺数分别为3/4、2/4、1/4和0。设4种状态的出现概率都是1/4,则空缺系数H的期望值 同理对右图中可算出为0.4375。101)(nininHE375.0041424341)(HE(2)通道损失通道损失则是由于通道占据了有效的堆放面积,无论分类堆码,还是货架储存,都存在通道损失。若不考虑通道深度方向的情况,通道损失可用下式计算La=Wa/(Wa+2d)式中WaW
3、idth of asile通道宽度,ddepth货堆深度。(2)通道损失 计算通道损失。(2)通道损失 如下图a,托盘深度为1m,叉车作业通道宽度为3m,则通道损失为3/5,即60%。可见通道损失之多。为降低此损失,可以增加货位深度,如图b堆两排,通道损失降到3/(43)0.429,但此时增加了蜂窝损失。对于常见的选择式货架来说,堆垛深度最多两排,即双深式货架,此时可配用带伸缩叉的叉车。但出入库和装卸搬运等操作不太方便,需要全面考虑,具体参见后面案例。通过上述典型计算,在货物不同深度时的通道损失、蜂窝损失及总空间损失见下表7-1。可见,货堆越深,通道的损失越小,虽然蜂窝形的空缺损失增大,但总的
4、库容量损失有所减少。平面损失率很大,要提高空间利用率,只有往高度发展和降低通道宽度,这也是高层自动化立体仓库发展的一个原因。例 某种货物C为木箱包装形式,尺寸(长宽高)为1000600700mm,箱底部平行宽度方向有两根垫木,可用叉车搬运,在仓库中堆垛放置,最高可堆4层。C货物最大库存量为600件,请考虑通道损失(设叉车直角堆垛最小通道宽度为3.6m)和蜂窝损失确定其需要的存储面积。(一般叉车货叉长达9001000mm)例解:货物堆垛4层,实际占地面积为1.00.6600/4=90m2。一般叉车货叉长达9001000mm,因此堆码时一次可以叉两件C货物。则通道分类堆垛方式为每通道两边至少各有两
5、排货物。若按货堆深度两排计算,此时通道损失La=3.6/(3.6+2(0.62)=0.6,但取出货物时一般是一件一件取,则蜂窝损失为一列8件计,可算出蜂窝损失空缺系数E(H)=7/16=0.4375,考虑通道损失后的蜂窝损失为0.4375(1-0.6)=0.175,合计损失为0.6+0.175=0.775。故需要的存储面积为90/(1-0.775)=400 m2。例 若货堆深度更多,如4排解:货物堆垛4层,实际占地面积为1.00.6600/4=90m2。若货堆深度更多,如4排,则La=3.6/(3.6+2(0.64)=0.429,蜂窝损失为一列16件计,蜂窝损失空缺系数E(H)=15/32=0
6、.46875,合计损失为0.429+0.46875(1-0.429)=0.697,故需要的存储面积为90/(1-0.697)=297 m2。2.库容量与仓库面积(1)库容量仓库规模主要取决于拟存货物的平均库存量。货物平均库存量是一个动态指标,它随货物的收发经常发生变化。作为流通领域的经营性仓库,其库存量难以计算,但可以确定一个最大吞吐量指标;作为制造企业内仓库,可根据历史资料和生产的发展,大体估算出平均库存量,一般应考虑510年后预计达到的数量。库存量以实物形态的重量表示。(1)库容量在库存量大体确定后,还要根据拟存货物的规格品种、体积、单位重量、形状和包装等确定每一个货物单元的尺寸和重量,以
7、此作为仓库的存储单元(Stock Keeping Unit,SKU)。仓库存储单元一般以托盘或货箱为载体,每个货物单元的重量多为200500kg,单元尺寸最好采用标准托盘尺寸。对托盘货架仓库以托盘为单位的库存量就是库容量,它可用来确定库房面积。(2)面积计算库房面积包括有效面积和辅助面积,有效面积指货架、料垛实际占用面积;辅助面积指收发、分拣作业场地、通道、办公室和卫生间等需要的面积。面积计算方法一般有两种:直接计算法和荷重计算法。直接计算法是直接计算出货架、堆垛所占的面积和辅助面积等,然后相加求出总面积。荷重计算法是一种经验算法,它根据库存量、储备期和单位面积的荷重能力来确定仓库面积,在我国
8、计划经济时代应用较多,但因为现在储备期时间大为缩短和采用货架、托盘后货物的单位面积荷重能力数据大为改变,应用较少。(2)面积计算面积较难计算时,还可以类比同类仓库面积,比较类推出所需面积。直接计算法面积的计算与库内货物存储方式、存取策略、空间利用、装卸搬运机械的类型以及通道等有关,在设计时应根据实际情况具体计算。例 某金属材料仓库库存量为500吨,全部采用行车搬运集中堆垛存储,垛长6m,垛宽2m,垛高1.5m,考虑蜂窝损失后,空间利用率为0.7,材料比重为7.8t/m3。求面积。解:计算料垛所占用的总面积为:S=500/(1.50.77.8)=61m2 在同一库内的不同物料应分别计算,分类堆垛
9、,求和后,再考虑通道损失,得最后面积。案例采用货架存储的直接计算以托盘为单位,要确定货架货格尺寸,货架排列和层数,再确定面积。某仓库拟存储A、B两类货物,包装尺寸(长宽高)分别为500280180mm和400300205mm,采用在1 2001 000150mm的标准托盘上堆垛,高度不超过900mm,两类货物最高库存量分别是19 200和7 500件,采用选取式重型货架堆垛,货架每一货格存放两个托盘货物。作业叉车为电动堆垛叉车,提升高度为3 524mm,直角堆垛最小通道宽度为2235mm。试确定货架长宽高、层数和排数(叉车、货架详细参数见图),并计算货架区面积。主主视视图图解:1)计算A、B两
10、类货物所需的托盘存储单元数。对A类货物,12001000托盘每层可放8件(不超出托盘尺寸),可堆层数为(900-150)/180=4.17,取整即4层,故一托盘可堆垛32件。库存量折合SKU为19200/32=600托盘。同理对B类货物,每托盘可堆垛30件,共需250托盘。A、B共需850托盘。2)确定货格尺寸(图)因每货格放2托盘,按托盘货架尺寸要求,确定货格尺寸为120025031002 750mm(含立柱宽度50)长,1 000mm深,1 100mm高(含横梁高度100)。3)确定货架层数由叉车的提升高度3 524mm,确定货架层数为4层,含地上层。4)确定叉车货架作业单元由于叉车两面作
11、业,故可以确定叉车货架作业单元,见图。该单元共有16个托盘,长度为2.75m,深度为两排货架深度+背靠背间隙100mm+叉车直角堆垛最小通道宽度 即D=21m+0.1m+2.235m=4.335m取4.4m面积S0=2.754.4=12.1m2。5)确定面积由总SKU数除以叉车货架作业单元得所需单元数,再乘单元面积即可得货架区面积(包括作业通道面积),即单元数=850/16=53.125取不小于的整数得54个故面积S=54S0=5412=648 m2。6)确定货架排数货架总长和排数与具体的面积形状有关。对新建仓库则可以此作为确定仓库大体形状的基础。本例54个单元,按69得货架长9个单元,即长9
12、2.7=24.3m,共6个巷道,12排货架,深64.4=26.4m。深度比长度大,不符合货架沿长方向布置的原则。可考虑用4巷道,取414=56,此时长度为37.8m,深度为17.6m,如下图所示。设计时还要进一步放为整数,如39m18m。货架布置不能仅考虑存储和节省面积,还要考虑出货速度。从货架中间设置一个贯穿各排货架的竖向交叉通道,还能增加货架的稳定性。3.库房布置设计(1)库房设计 由上述直接计算法得出存储的有效面积后,加上必要的辅助面积,就可得仓库总面积,以此可作库房设计。库房的长度与宽度(跨度)与库房面积有关,在确定的面积下,长宽可以有无数种组合,但设计要按优先比例选取,一般如下表所示
13、。(1)库房设计确定了宽长比后,选定宽度,再定长度。如库房需要面积800m2,取宽长比1:4,则算出宽度取14m,长56m。长宽尺寸还要符合建筑标准GBJ-2-86建筑模数协调统一标准,该标准规定了基本模数M0=100mm,倍模、分模优选M0/10,M0/5,M0/2,1 M0,3 M0,6 M0,15 M0,30 M0,60 M0。如库房柱距应采用6m,当库房跨度18m时,跨度应为3 m的倍数,当库房跨度18 m时,跨度应为6m的倍数。故常用库房跨度6m,9m,12m,15m,18m,24m,30m。如上例面积648 m2,按建筑模数修正为15m54m或15m60m,总面积超出一点是可以的,
14、因为还有许多其他因素没有考虑,应留有余地。(2)收发站台设计 收发站台(dock)主要用于货物的装卸暂放。而且因为仓库是一个动态系统,进出频繁,需要专门考虑系统进出两端,也即收发站台的设计。现代仓库和物流中心进出货频繁,收发货作业离不开门,库门也是站台设计布置时必须考虑的问题。为满足收发作业要求,我们还要考虑门的数量,请见下例。例某仓库每年处理货物6百万箱,其中70%的进货是由卡车运输的,而90%的出货是由卡车运输的。仓库每周工作5天,每天2班。对于进货卡车,卸货速度是每工人小时200箱,而出货上货的速度是175箱/人时。进出货卡车满载都是500箱。考虑进出货并不均匀,设计加上25%的安全系数
15、。试确定仓库收发货门数。解:1)确定进货需求a.年卡车进货量为卡车进货百分比乘总进货量,即70%6 000 000=4 200 000箱b.则年进货卡车次数(假定满载)为4 200 000/500=8 400次c.每一卡车货卸货作业时间为500/200=2.5小时d.则年总进货卡车次数所需作业时间为84002.5=21 000小时2)确定出货需求解:2)确定出货需求a.年卡车出货量为卡车出货百分比乘总出货量,即90%6 000 000=5 400 000箱b.则年出货卡车次数(假定满载)为5 400 000/500=10 800次c.每一卡车货上货作业时间为500/175=2.85小时d.则年
16、总进货卡车次数所需作业时间为10 8002.85=30 780小时3)计算总共作业时间进、出货合计作业时间为21 000+30 780=51 780小时,加上25%安全系数为51 780(1+25%)=64 725小时4)每年工作时数52周乘每周工作天数乘每天工作时数,即52582=4 160小时5)需要门数为总作业时间除年工作时数,即64 725/4 160=15.516 故仓库需要16个收发货门。(3)通道设计通道设计也是仓库规划的重要内容。通道布置的合理与否,将影响仓库作业和物流合理化,以及生产率的提高。通道设计不合理,会造成作业场地的拥挤、阻塞、生产不安全、甚至影响机械作业率。出入库通
17、道连接仓库收发站台和外部道路,是仓库的出入口。根据运输方式不同,对有铁路专用线的入库区,铁路专线的长度应根据出入库物料的数量和频度来确定,线路的宽度及两边的留量应根据铁路有关规定执行。对一般的汽车通道,应根据运输量、日出入库的车辆数量、机动车辆的载重量、型号等来设计道路的宽度、地面承载能力等。库区的出入口,即站台,应按作业流程设计,做到物流合理化。(3)通道设计库房通道。一般库房通道应设有纵向或横向的进出库通道,大型库房还应同时设纵向和横向进出库通道。库房内各作业区之间还应留有作业通道,通道的宽窄应根据装卸搬运机械的类型确定。例成品仓库采用的是6米高的托盘货架,由平衡重式叉车来存取货,货架通道
18、宽度是3.6米。请问在不扩建仓库的情况下,可采用什么方法来增加库容量,以满足公司产品增加的要求?解 换用通道要求更窄的叉车,如窄通道叉车,可同时相应提高货架堆垛层数和高度(4)物流动线仓库布置要考虑物流模式,我们在前面所介绍的直线型、L型、U型和S型还适用。为更好地表示仓库作业时物料、设备和人员移动的方式,我们用动线表示商品、设备(包括货品箱、托盘、料箱等)、废弃物和人员的移动路线。布置要求全部动线完整、合理,物料、设备和人员等不能发生阻断、迂回、绕远和相互干扰等现象。根据这一要求,可以在仓库或物流中心平面布置图上布置动线,就成为下图所示的动线图。U形仓库布置及动线图一、仓库布置设计1.空间利
19、用(1)蜂窝损失(2)通道损失 确定其需要的存储面积。2.库容量与仓库面积(1)库容量(2)面积计算 货架长宽高、层数和排数3.库房布置设计(1)库房设计(2)收发站台设计 确定仓库收发货门数(3)通道设计(4)物流动线作业题3 某库房实际需要库容量为5 000个货位,为为减少通道占用面积,采用一个通道两侧各有两排货物的布置形式,即双深式,蜂窝空缺和通道所造成的库容量损失为0.569,试问该库房设计的库容量为多少货位?设计库容量5000/(1-0.569)=11601例乔治公司仓库的有效空间是15027530英尺,容量可以满足目前公司年产量25000件的需要。该公司成品外尺寸为152512英寸
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