第八章 物流自動化技術(shù)第一節(jié) 物流自動化系統(tǒng)設(shè)計與模型一、物流系統(tǒng)計算機仿真1、物流系統(tǒng)設(shè)計面臨的問題2、物流系統(tǒng)計算機仿真設(shè)計流程見書P256圖813、系統(tǒng)仿真的一般步驟二、物流系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型1、模型可用排隊模型來描述物流系統(tǒng)的活動，排隊系統(tǒng)解決的主要是服務(wù)與被服務(wù)的問題。系統(tǒng)模型見書P257圖82。2、物流排隊模型的組成有兩個基本單元組成：顧客和服務(wù)臺。顧客這里“顧客”即為“物料”；服務(wù)臺這里的“服務(wù)臺”即為：“倉庫、運輸設(shè)備、裝卸設(shè)備和操作工人等?！狈?wù)過程的三個基本因素：接受服務(wù)、進(jìn)行服務(wù)、等待接受服務(wù)的隊列。排隊問題的核心是解決系統(tǒng)的效率和效益，即確定適當(dāng)?shù)姆?wù)臺數(shù)量和服務(wù)時間，減少排隊等待時間，縮短物料的儲運周期。3、系統(tǒng)參數(shù)一般分為三類：輸入?yún)?shù)、狀態(tài)參數(shù)、輸出參數(shù)。三、自動化物流系統(tǒng)的層次有書P258圖83可知，自動化物流系統(tǒng)分為三個層次：管理層、控制層、執(zhí)行層。管理層、控制層、執(zhí)行層的主要功能四、自動化立體倉庫的設(shè)計與規(guī)劃 下圖為塔式自動化停車庫，右圖為結(jié)構(gòu)示意圖。其中，總體規(guī)劃包含七個方面的內(nèi)容：（1）庫場的選擇與規(guī)劃涉及運輸配送成本，內(nèi)容是庫場的選點及平面的布置（2）倉庫型式和作業(yè)方式涉及作業(yè)效率倉庫型式：一般采用單元貨格式倉庫，此外還有重力式貨架倉庫和貫通式倉庫。如下圖所示。 單元貨格式倉庫 重力式貨架倉庫 貫通式倉庫作業(yè)方式：盡量少采用單作業(yè)方式（即單入庫或單出庫），而盡量多采用復(fù)合作業(yè)方式（即迂回或回程地進(jìn)行搬運作業(yè)）。（3）貨物單元的形式和貨格尺寸設(shè)計貨物單元尺寸：在確定貨物單元時，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)推薦的尺寸，以利于與其他物料搬運和運輸機具相匹配。標(biāo)準(zhǔn)貨物單元的長、寬尺寸為：800mm×1000mm；800mm×1200mm；1000mm×1200mm。貨格尺寸：取決于在貨物單元四周需留出的凈空尺寸和貨架構(gòu)件的有關(guān)尺寸。（4）確定庫存量和倉庫總體積尺寸庫存量是指同一時間內(nèi)儲存?zhèn)}庫內(nèi)貨物單元數(shù)。倉庫內(nèi)采用存儲和搬運機械的數(shù)量取決于倉庫的最大出入庫頻率。一般，每臺堆垛機每小時平均出庫或入庫3040個貨物單元。一個巷道的貨位數(shù)以不超過15002000個為宜。代表立體倉庫技術(shù)水平的一個主要參數(shù)是倉庫高度，高度通常為1020m。（5）出、入庫搬運周期及出、入庫能力驗算搬運周期主要取決于巷道堆垛起重機的作業(yè)循環(huán)時間，而堆垛機的作業(yè)循環(huán)時間又分：單一作業(yè)和復(fù)合作業(yè)兩種。（6）自動化立體倉庫的總體布置。這種布置主要解決兩個問題：高貨架區(qū)和作業(yè)區(qū)的銜接方式可采用無軌的高架叉車和堆垛機（巷道式、橋式、揀選式）與其他搬運機械配套銜接，只有這樣才能把入庫作業(yè)區(qū)、出庫作業(yè)區(qū)（包括檢驗、揀選、包裝、發(fā)運等作業(yè)）形成一個完整的物流系統(tǒng)。大體上這種銜接方式有以下四種：叉車出、入庫臺方式，參見書P263圖84；自動搬運車出、入臺方式；自動搬運車輸送機方式，參見書P264圖85；叉車（或升降級）連續(xù)輸送機方式，常用的連續(xù)輸送機有：輥式（輥道和輥柱）輸送機、鏈?zhǔn)捷斔蜋C和帶式輸送機。見下圖。 輥道輸送機 滾柱輸送機 鏈?zhǔn)捷斔蜋C 帶式輸送機貨物單元出、入高層貨架的形式主要有：貫通式、同端輸入式、旁流式。一般優(yōu)先采用同端出入式布置。（7）自動化立體倉庫的控制方式和管理方式采用堆垛起重機的控制方式，一般可分為：手動、半自動、單機自動、集中自動、聯(lián)機自動控制和CIMS控制等六種方式。立體倉庫的管理方式一般可分為：臺帳管理、穿孔卡結(jié)合臺帳管理、計算機管理三種。第二節(jié) 倉庫自動化一、自動化倉庫概述（一）自動化倉庫1、AS/RS定義：自動化倉庫系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieval System，AS/RS）：是在不直接進(jìn)行人工處理的情況下能自動地存儲和取出物料的系統(tǒng)。2、立體倉庫：立體倉庫（也稱高架倉庫）是指采用高層貨架儲存貨物，用起重、裝卸、運輸機械設(shè)備進(jìn)行貨物出庫和入庫作業(yè)的倉庫。立體倉庫一般由高層貨架、倉儲機械設(shè)備、土建公司設(shè)施、控制與管理設(shè)施等部分組成。立體倉庫最高可達(dá)40多米，最大庫存量可達(dá)10多萬個貨物單元。如下圖所示：自動化立體倉庫3、自動化立體倉庫的功能有：儲存和保管、調(diào)節(jié)供需、貨物運輸能力調(diào)節(jié)等功能，以及明顯地節(jié)約倉庫面積和充分利用空間的作用。4、自動化倉庫的優(yōu)點主要有：高層貨架儲存、自動存取、計算機控制等優(yōu)點。（二）自動化倉庫的分類與構(gòu)成1、分類（1）按貨架形式分，有：單元式貨架倉庫使用最廣，通用性也較強；其概略構(gòu)造如下圖所示：單元式自動化倉庫概略構(gòu)造圖貫通式貨架倉庫又分重力式和梭式小車式貨架倉庫兩種；見下圖： 貫通式貨架系統(tǒng) 重力式貨架系統(tǒng)循環(huán)貨架倉庫這種倉庫的貨架本身就是一臺垂直提升機或在水平面內(nèi)沿環(huán)形路線來回運行的輸送機，如是循環(huán)貨架倉庫又可分為：垂直循環(huán)和水平循環(huán)兩種貨架倉庫。（2）按建筑形式分，有：整體式和分離式兩種；（3）按控制方法分，有：手動控制、自動控制和遙控三種立體倉庫；（4）按作業(yè)方式分，有：單元貨架式、移動貨架式、揀選貨架式三種立體倉庫； 托盤單元式 電動移動貨架式 單元-揀選式（5）按在物流系統(tǒng)中的作用分，有：生產(chǎn)性倉庫和流通型倉庫兩種；（6）按自動化倉庫與生產(chǎn)聯(lián)系的緊密程度分，有：獨立性倉庫和緊密型倉庫；（7）按庫存容量分，有：大、中、小型立體倉庫。2、構(gòu)成。自動化倉庫主要由：土建設(shè)施、機械設(shè)施、電器設(shè)施三大類設(shè)施組成。其中機械設(shè)備包括：貨架、貨箱與托盤、搬運設(shè)備、運輸設(shè)備。二、貨架1、立體貨架立體貨架是立體倉庫的承重構(gòu)筑物，其投資約占整個倉庫設(shè)備總投資的1/32/3。立體貨架的有許多種，按其高度可分為：高層（12米）、中層（512米）、低層（5米三種立體貨架。高層貨架多采用整體式結(jié)構(gòu)。型式見下圖。 高層貨架 重力式貨架2、重力貨架重力式貨架的每一個貨格就是一個具有一定坡度的滑道。在重力式貨架中，每個存貨滑道只能存放同一種貨物。它適宜于少品種大批量貨物的存取，型式見上圖。3、貫通式貨架可供叉車（或帶貨叉的無人搬運車）弛入、存取單元托盤貨物的貨架。叉車作業(yè)通道與貨物保管場所合一。型式見下圖。4、閣樓式貨架閣樓式貨架的底層貨架不但是保管物料的場所，而且是上層建筑承重梁的支撐(柱)，可設(shè)計成多層樓層(通常2-3層)，配有樓梯、扶手和貨物提升電梯等。型式見下圖。 貫通式貨架 閣樓式貨架5、移動式貨架移動式貨架是在貨架的底部安裝有運行車輪，可在地面上運行的貨架。適用于庫存品種多，出入庫頻率較低的倉庫；或庫存頻率較高，但可按巷道順序出入庫的倉庫。移動式貨架廣泛應(yīng)用于辦公室存放文檔，圖書館存放檔案文獻(xiàn)，金融部門存放票據(jù)，工廠車間、倉庫存放工具、物料等。型式見下圖。 移動式貨架6、托盤貨架除這些之外，還有：旋轉(zhuǎn)式貨架、屏掛式貨架和組合式貨架。三、計算機管理與控制1、自動化倉庫是用計算機的優(yōu)點2、計算機的功能有：貨物的識別和跟蹤、出/入庫操作、庫存管理、堆垛機等搬運設(shè)備的控制等功能。3、自動認(rèn)址與位置檢測。分：堆垛機自動認(rèn)址和貨物單元自動認(rèn)址兩種。四、自動化倉庫的計算機管理與控制系統(tǒng)（一）計算機管理系統(tǒng)下圖為某自動化倉庫的計算機管理系統(tǒng)1、立體倉庫的管理方式大致分為三種：臺帳管理、穿孔卡片結(jié)合臺帳管理、計算機管理。2、自動化倉庫計算機管理系統(tǒng)（1）主要功能包括：庫存管理和貨位管理。（2）貨位管理的原則入庫的通用原則：均勻分布原則、“就近入/出庫”原則、對貨架受載有利的原則等。出庫的通用原則：“先入先出”原則、未滿單元先出庫原則、均勻分布原則等。（3）貨位管理的算法（4）庫存管理包含十個方面的內(nèi)容。（二）計算機控制系統(tǒng)下圖為某自動化倉庫的計算機控制系統(tǒng)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1、立體倉庫控制方式有：手動、半自動、單機半自動、遙控、全自動、聯(lián)機自動和計算機集成制造系統(tǒng)等7種控制方式。2、計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有兩種：集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分層分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3、自動化立體倉庫的通信現(xiàn)代化立體倉庫物流系統(tǒng)的信息流如書P284圖86所示。第三節(jié) 物流自動化設(shè)備自動化倉庫的出、入庫輸送機系統(tǒng)如下圖所示： 自動化倉庫出入庫輸送機系統(tǒng)一、輸送和搬運設(shè)備（一）輸送設(shè)備自動輸送機是輸送多種物品、短暫存儲貨分揀的一種理想設(shè)備，是倉儲自動化系統(tǒng)的主要組成部分。按輸送貨物的類型自動化輸送設(shè)備可以分為：1、單元物品輸送設(shè)備有：輥道式、鏈?zhǔn)?、懸掛式輸送機，鏈板式垂直提升機，單軌電動小車和搬運機器人。（1）輥道式輸送機輥道式輸送機是利用輥子的轉(zhuǎn)動來輸送單元物品的輸送機，它可沿水平或曲線路徑進(jìn)行輸送。外形如下圖所示。 輥道式輸送機 鏈?zhǔn)捷斔蜋C按驅(qū)動方式又分為：無動力輥道輸送機、動力輥道輸送機（鏈傳動摩擦傳動）。（2）鏈?zhǔn)捷斔蜋C鏈?zhǔn)捷斔蜋C是利用鏈條牽引、承載，或由鏈條上安裝的板條、金屬網(wǎng)、輥道等承載物料的輸送機。外形如上圖所示。（3）懸掛輸送機懸掛輸送機屬于鏈條（也可為鋼索）牽引式的連續(xù)輸送機。懸掛輸送機是規(guī)模較大的工廠綜合機械化輸送設(shè)備。外形如下圖所示。 懸掛輸送機 單軌電動小車（4）單軌電動小車在特定的空中軌道上運行的電動小車，可組成一個承載的、全自動的物料搬運系統(tǒng)。如上圖所示。此外還有鏈板式垂直提升機和搬運機器人。2、散碎物料輸送設(shè)備（1）皮帶式輸送機帶式輸送機是一種利用連續(xù)而具有撓性輸送帶連續(xù)地來輸送物料的輸送機?；蛟谘b配、檢驗、測試等生產(chǎn)線上輸送單位質(zhì)量不太大的成件物品。型式見下圖。 皮帶式輸送機 集裝袋（2）集裝袋集裝袋又稱柔性集裝箱，是集裝單元器具的一種，配以起重機或叉車，就可以實現(xiàn)集裝單元化運輸。它適用于裝運大宗散狀粉粒狀物料。型式見上圖。（3）提升機如斗式提升機。（4）氣力輸送系統(tǒng)例如粉粒狀物料或比重輕的散碎物料的管道輸送系統(tǒng)。（二）搬運輸備1、叉車叉車是倉庫作業(yè)必備的設(shè)備，叉車的種類繁多，有高低位揀選叉車、前移式叉車、側(cè)面叉車，如下圖所示。此外還有集裝箱叉車、內(nèi)燃叉車、電瓶叉車等。 高位揀選叉車 前移式叉車 側(cè)面叉車高位揀選叉車操作臺上的操作者可與裝卸裝置一起上下運動，并揀選儲存在兩側(cè)貨架內(nèi)物品的叉車。適用于多品種少量入出庫的特選式高層貨架倉庫。起升高度一般46米，最高可達(dá)13米。前移式叉車是一種門架（或貨叉）可以前后移動的叉車，適用于車間、倉庫內(nèi)工作。側(cè)面叉車是一種貨叉和門架位于車體側(cè)面的裝卸作業(yè)車輛，稱側(cè)面叉車。適用于長大物料的裝卸和搬運。2、托盤搬運車托盤搬運車是對單元托盤貨物進(jìn)行裝卸和短距離運輸作業(yè)的專用設(shè)備，有搭乘式和步行式兩種。外形如下圖所示： 步行式電動托盤搬運車 搭乘式電動托盤搬運車3、自動導(dǎo)引小車（AGV）AGV（Automatic Guided Vehicle）是指裝有自動導(dǎo)引裝置，能沿規(guī)定的路徑行馳，車體上具有編程和停車選擇裝置、安全保護裝置以及各種移載功能的運輸小車。外形如下圖。 自動導(dǎo)引小車（AGV）4、集裝箱叉車集裝箱叉車是集裝箱碼頭和堆場上常用的一種集裝箱專用裝卸機械，主要用作堆垛空集裝箱等輔助性作業(yè)，也可在集裝箱吞吐量不大（年低于3萬標(biāo)準(zhǔn)箱）的綜合性碼頭和堆場進(jìn)行裝卸與短距離搬運。外形如下圖所示。 集裝箱叉車5、集裝箱跨運車如書P288圖87所示，二、自動起重和分揀設(shè)備（一）自動起重設(shè)備1、高架叉車高架叉車又稱三向堆垛叉車，即叉車向運行方向二側(cè)進(jìn)行堆垛作業(yè)時，車體無須作直角轉(zhuǎn)向，這樣作業(yè)通道就可大大減少，提高了面積利用率；此外，高架叉車的起升高度比普通叉車要高，一般在6m左右，最高可達(dá)13m。如下圖所示。 高架叉車2、巷道式堆垛起重機巷道式堆垛起重機是在高層貨架的窄巷道內(nèi)作業(yè)的起重機，是自動化倉庫的主要設(shè)備，又稱有軌堆垛機。作業(yè)高度624m，最高可達(dá)40m。外形如下圖。3、橋式堆垛起重機橋式堆垛起重機是用于高架倉庫存取作業(yè)的一種倉庫作業(yè)機械，也適用于無貨架的堆垛作業(yè)，主要適用于高度在12米以下的倉庫。 巷道式堆垛起重機 揀選式電動堆垛機4、揀選式電動堆垛機揀選式電動堆垛機的特點是沒有貨叉，人和貨物同在一個有欄桿的平臺上，依靠升降和水平移動來完成作業(yè)，它用于一般的立體倉庫或普通平房倉庫中。如上圖所示。（二）分揀設(shè)備按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機械分揀和自動分揀三大類。在分揀系統(tǒng)中，分揀機是最主要的設(shè)備，分揀機的種類十分繁多，一般有鏈?zhǔn)?、鋼帶、膠帶、輥道、懸掛式和滑塊橫向推出式分揀機等。1、橫向推出式鋼帶式橫向推出推出分揀機是一種使用較多的分揀設(shè)備，其每小時分揀能力可達(dá)萬件以上。一般情況下，分揀的貨物不受包裝形態(tài)的特殊限制，能用輸送機運送的貨物可全部使用。其型示如下圖所示。 橫向推出式2、升降推出式這種分揀機最適合于分揀底面平坦的紙箱、托盤狀的各種貨物。但不能分件很長的、或者底面不平坦的貨物。外形參見書P290圖89。3、傾斜式傾斜式分揀機又可分為：盤式和板式兩種。4、懸吊式懸吊式分揀機是用裝在懸吊裝置上的鉗子或支架吊起物品，輸送到指定位置放下物品或轉(zhuǎn)換到另外的分支線路上進(jìn)行分揀的裝置。主要是用于對保管、搬運的成批貨物的分揀。三、集裝箱與托盤集裝單元、集裝單元化和單元負(fù)載的概念1、集裝箱集裝箱可分為兩大類：普通貨物集裝箱和特種貨物集裝箱。如下圖所示。集裝箱（1）普通貨物集裝箱有：內(nèi)柱式、外柱式、折疊式和薄殼式四種。其結(jié)構(gòu)與類型參見書P293圖810和圖811。（2）特種貨物集裝型有：干貨類、通風(fēng)類、保濕類和框架類四種。通風(fēng)類結(jié)構(gòu)見書P294圖812。2、托盤托盤是現(xiàn)代工商業(yè)生產(chǎn)、運輸、裝卸、堆存貨物的一種重要集裝工具。根據(jù)材質(zhì)的不同，可分為木制、鋼制、塑料、紙質(zhì)及復(fù)合等多種托盤。（1）托盤尺寸。一般為：800mm×1200mm；1000mm×1200mm。（2）托盤分類。按結(jié)構(gòu)分有：平托盤、箱式托盤、柱式托盤和輪式托盤四種。示例如下圖所示。 木制兩向平托盤 鋼制四向平托盤 鋼制箱式托盤 網(wǎng)箱托盤 柱式托盤 輪式托盤四、物流自動化系統(tǒng)的配置1、貨物單元包裝與運輸工具之間的配置配置方式參見書P296圖814。2、集裝單元搬運系統(tǒng)作業(yè)的改進(jìn)改進(jìn)方式參見書P297圖815。3、集裝箱港口與陸地裝卸系統(tǒng)五、配送系統(tǒng)1、物流配送系統(tǒng)物流配送系統(tǒng)以自動化立體倉庫為基礎(chǔ)，以電子商務(wù)信息技術(shù)為核心，通過計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)把自動化倉庫的功能和訂貨、發(fā)貨處理連接在一起，實現(xiàn)了物質(zhì)資料從供應(yīng)方提價給需求方，滿足了信息社會發(fā)展的需要。下面兩個圖為物流中心的分揀配送系統(tǒng)。2、悉尼奧運的出口物流系統(tǒng)其配送系統(tǒng)如下圖所示作業(yè)：P297第2題17教學(xué)#類別