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1、,家电配送中心自动化立体仓库的系统设计,前言,自动化立体仓库是现代物流系统的一个重要组成部分，本毕业设计通过自动化立体仓库的系统设计来优化家电配送中心的工作。文中阐述了自动化立体仓库与配送中心的关系，以及自动化立体仓库在配送中心中的作用和功能。重点研究货架区的布局和设计，详述了货架参数和堆垛机运行周期的计算方法。以堆垛机的使用效率和仓库的存储量需求作为设计依据，计算出整个货架区的工艺布局参数。采用了由整体到局部进行规划，由局部到整体确定数据的方法建立自动化立体仓库具体模型。最后，以家电配送中心的自动化立体仓库设计实例对上述设计方法进行描述。,自动化立体仓库概述,定义：自动化立体仓库是指用高层货
2、架存储货物，以巷道 堆垛起重机配合周围其他装卸搬运系统进行存取出 入库作业，并由计算机全面管理和控制的一种自动 化仓库。构成：货架、出入库机械系统、信息系统、库房以及配套 的公用设施优点：高层货架存储，提高空间利用率及货物管理质量；自动存取，提高劳动生产率，降低劳动强度；科学储备，提高物料调节水平，加快储备资金周转,自动化立体仓库规划设计,自动化立体仓库规划原则 仓库系统的设计过程 静态布置 重点设备 设备参数确定 货位编码,自动化立体仓库规划原则 保持物料向前移动 灵活性原则 最少的人工处理 物料处理次数最少 自动化原则 考虑系统的安全 利用有效空间原则 标准化原则 最短移动距离原则仓库系统
3、的设计过程（1）需求分析阶段（2）确定存储单元的结构尺寸（3）货架区工艺平面布置（4）选用相关的搬运设备（5）输送系统工艺设计（6）生成相关的技术文件,静态布置面积估算及利用计算有效面积动线规划确定基本型划分区域确定各区域面积（1）进货车位数计算（2）进货大厅的计算确定站台形式后可得进货大厅长度L，进货大厅的宽度可查经验值为W，则可得进货大厅的面积：（3）保管区自动化立体仓库面积计算设托盘尺寸为，货架有x排、y列和z层，则总货位Q为：仓库的面积为：（4）流通加工区面积由每个人的作业台和附近台车车位构成，还要留出人行道和台车通道。发货存储区必要面积：,货架区布置（1）贯通式 这种形式是指货物从巷
4、道的一端入库，从另一端出库。（2）同端出入式：这是货物入库和出库在巷道的同一端的布置形式。货架区与作业区的衔接（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,重点设备货架有轨式巷道堆垛机 主要用途：在高层货架的巷道内来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格；或者相反，取出货格内的货物运送到巷道口。自动导引车 以电池为动力，装备有电磁或光学等自动导航装置，能够独立自动寻址，并通过计算机系统控制完成无人驾驶及作业。叉车 叉车的前部装置装有标准货叉，可以自由地插入托盘取货和放货，依靠液压起升机构升降货物，由轮胎式行驶系
5、统实现货物的水平搬运。,设备参数确定堆垛机运行周期计算 单一作业循环：从原始位置出发到 指定货位完成一次取货或存货后重 新回到原始位置待命为一个单一作 业循环。O点P1点：O点P2点：,复合作液循环:从原始位置出发到某指定货位完成一次存货之后又到另一指定货位完成一次取货，然后返回原始位置。O点P1点：（同左）P1点P2点：P2点0点：,货格尺寸确定 根据所确定的实托盘的外型尺寸和重量来确定货格的类型，有单货位单托盘、单货位双托盘、单货位三托盘三种类型。,横梁式单货位双托盘 Cwidth=2Pwidth+2Xa+c+MCdeepth=Plength+(200mm300mm)Cheight=Phe
6、ight+b,Pwidth实托盘宽度 Plength实托盘长度 Pheight实托盘高度Cwidth货位宽度 Cdeepth货位深度 Cheight货位高度 a,b,c,d,e空间间隙参数,货位编码随机存放模式 指物料入库时，根据物料出入库的频率统计，管理系统随机分配其的存放 地址。优点：操作简便，出入库速度快 缺点：不便于人工干预，一旦系统出现故障，整个仓库有全面瘫痪的可能固定存放模式 指物料入库时，物料的存放地址采取人工干预的方式进行分配，物料的 信息与库位号是一一对应的。优点：便于自动作业和人工作业，灵活性较强 缺点：操作较麻烦，堆垛机运行效率差,家电配送中心自动化立体仓库设计实例,设计
7、原始参数如下：此次设计的配送对象为两种规格型号的电视机 每天满足1500台的配送量 库存容量15000台该自动化立体仓库须具备以下功能：保管功能、倒装功能、拣选功能、信息管理功能、储备功能功能区域划分：根据配送中心与公路位置关系，可以将仓库布置成L型，大致规划如图 入库子系统 仓储子系统 分拣子系统 出库子系统 装卸搬运子系统,确定各功能区面积入库区：平均每日进货量3000台，两日进货一次，整套进货，早晨7：0012：30进货。平均4辆大货车进货，每辆车卸货需要30分钟，峰值为1.5。则车位可由公式。可定为3个车位，令设一个备用车位。出库区：每日发货量1500台，发货时间为10：0017：00
8、，每日发货2车，装货每车用时40分钟，峰值为1.5，用同样的方法算得n=0.8，所以设立一个车位，另设立1个备用车位。存储区：具体面积由货架计算后得出，由于搬运量不大，可以选择同端出入式，对货物按出入库频率大小编码，可减少搬运时间。货格尺寸计算物流单元详细资料：电视机型号一 包装尺寸：500400480 mm重量23.5kg 电视机型号二 包装尺寸：400300396 mm重量13.5kg 采用1000mm1200mm的双面平托，其主要参数为：载重量：动载1t、静载4t 材料：木材 插口宽度：330mm,侧面290mm 厚度：150mm 插口高度：90mm 自重：15kg,根据物流单元的称重能
9、力可以堆叠78层，考虑叉车的起升高度，我们设电 视机型号一堆叠4层，一层可以放置6台，总共24台，总质量564kg。电视机型号二堆叠4层，一层可以放置9台，总共36台，总质量486kg。则物流单元尺寸为：1000mm1200mm1920mm。最重为564kg。货格尺寸确定 货物质量较轻，可以选用横梁式货架，每个货格可以放两个托盘，其中：Floor货架最低货位高度：280mm Pwidth 实托盘宽度：1000mm Plength实托盘长度：1200mm Pheight实托盘高度：2070mm 货格尺寸为：Cwidth=2Pwidth+2Xa+c+M=21000+275+75+120=2345m
10、m Cdeepth=Plength+(200mm300mm)=1200+200=1400mm Cheight=Pheight+b=2070+100=2170mm,货架总体尺寸计算确定巷道数 库存量15000台，至少需要625个托盘，313个货位，并且考虑有一定的空缺，取储位空缺系数为90%，则至少需要348个货位。按照一般规律，堆垛机平均单作业周期为60s，复合作业周期为106s，每小时可以完成60次单作业或34次复合作业。仓库每日的工作时间为：早晨7：00至中午12：30入库作业，10：30至下午17：00出库作业。由于出库作业的时间段较入库长得多，所以可以计算出最紧张的工作时段为3个半小时
11、的单作业和2个小时的复合作业，在这段时间内每台堆垛机可以完成278次入库作业。作业量为3000台约125托盘货物，高峰时期入库频率要求为80次每小时，则选用两台堆垛机就可以满足任务要求。选定货架高度 根据起升高度和起升重量，选定TD5双立柱系列巷道式堆垛机 其性能参数如下：运行速度：180m/min 升降速度：60m/min 货叉速度：40m/min 定位精度：3mm 起升高度：624m 货架布置应当尽量满足式：，由速度可以得出 为1/3。高层货架的高度一般在15m以上，过高会造成仓库高度增加，造成成本增加，而且对堆垛机操作有更高的要求，所以，选用7至9层较为合理。,将货架层数代入式子中，分别
12、求出货架高度和货架长度再计算货架长高之比。计算结果见下表：由上表可以看出，货架8层是最合适的，货架高度为17.64m，长度为51.59m。货架的材料和力学性能 货架是仓库内的主要承重构筑物，采用钢材为原料，经过焊接等工艺加工而成，要求能够承受1000t每货格的重量，要保证货架满足刚度、强度、及整体稳定条件，能满足仓库设备运行工艺的要求的较高制造和安装精度条件下尽量减轻货架的质量、降低钢材消耗。,设备参数计算 由计算选定双立柱堆垛机TD5。其性能参数如下：起重量：0.8t 货物类型：货箱或托盘单元类货物 运行速度：180m/min 升降速度：60m/min 货叉速度：40m/min 定位精度：3
13、mm 起升高度：624m 货叉动作周期可根据货叉动作特点和稳定时间算得：+0.4s=3.4s。由此可计算堆垛机的单作业周期为：同理可计算复合作业周期为54.8s。所以，此堆垛机每小时可做单作业92次、复合作业66次。高峰作业时，每小时出入库80次，因此选用两台堆垛机就可以满足要求了。,小结,本设计在仓库外部条件一定的前提下，展开对自动化立体仓库总体的规划和对仓库内部设备设施的设计。重点讲述了自动化立体仓库整体规划、货架、堆垛机的设计，并分析和计算了设备能力、工作参数等问题。最后用一个例子实践并验证了该方案的可行性。通过在设计过程中搜集和整理大量资料，我对各种物流中心设备和设施有了更清楚的了解，从自动化立体仓库的概念到设备的机械性能和工作原理都有了新的理解和认识。,家电配送中心自动化立体仓库平面图,
