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1、第七章 自动化仓储系统,本章知识结构,自动化仓储系统（Automated Storage and Retrieval System）是指不用人工直接处理，能自动存储和取出物料的系统。,自动化仓储系统,货架,堆垛起重机,AS/RS自动化技术,库存,自动化仓储系统概述,自动化仓储系统主要由货架、堆垛机、出入库输送系统、计算机管理及控制系统等组成。,功能及发展,功能：收货、存货、取货、发货、信息查询,取货,收货,发展趋势：,1自动化程度不断提高。2与工艺流程结合更为紧密。3储存货物品种多样化。4提高仓库出入库周转率。5提高仓库运转的可靠性与安 全性及降低噪声。6开发可供实用的拣选自动化设备和系统。,
2、系统组成,货架+巷道机+周边搬运系统+控制系统,优点及作用,能大幅度地增加仓库高度，减少占地面积；提高仓库出入库频率；提高仓库管理水平；采用货架+计算管理，有利于实现先入先出；由于采用了自动化技术，有较强的环境适应性。,货 架,组合式货架,1、托盘货架,托盘货架是存放装有货物的托盘的货架。,使用,高：采用堆垛机,低：采用叉车,优点,库容利用率高机械作业方便,2、悬臂式长形货架,由3 4个塔形悬臂和纵梁相连接而成,适用于:长条形材料积存,3、驶入式货架,这种货架采用纲质结构，钢柱上一定位置有向外伸出的水平突出构件。,库容利用率可达90%以上,4、货架的刚度和精度,刚度 强度和稳定性,精度 位置精
3、度、水平度等,重力式货架,重力式货架有两类：一类是储存整批纸箱包装商品；另一类是储存托盘商品,高度：2 4层,坡度：1.5%3.5%,长度：5 12个托盘,托盘载重：500 1500 KG,优点：能保证货物的先进先出；空间利用率极高；叉车、堆垛机行程最短；使货架的货位“空缺”减至最少,旋转式货架,旋转式货架分为:整体旋转式(整个货架是一个旋转整体)水平和垂直 分层旋转式(各层分设驱动装置，形成各自独立的旋转体系),适用范围:旋转式货架适于小物品的存取；要求货物便于拣货和管理。,特点:旋转式货架样式很多；货架间不设通道；可采用局部通风和光照来改善操作环境。,托盘,物流术语对托盘的定义是“用于集装
4、、堆放、搬运和运输的放置作为单元负荷的货物和制品的平台装置”。,钢制箱形托盘,箱式托盘,网箱托盘,柱式托盘,轮式托盘,巷道式堆垛起重机,分类,按结构形式分类 单立柱型、双立柱型,按支承方式分类 地面支承、悬挂、货架支承,按作业方式分类 单元型、拣选型,结构组成,1、运行机构,2、载货台及取货机构,3、提升机构,4、机架,5、电气设备,AS/RS的自动化技术,AS/RS系统的自动化设备,1、检测装置，检测各种参数，为系统数据判断、处理和决策提供最佳依据,4、监控及调度装置，通过任务、路径、方向等的调度来提高效率,6、数据通信，系统之间、设备之间的大量的信息交换,5、计算机管理，自动化立体仓库的指
5、挥中心,2、信息识别，识别物品信息和货位仓储信息,3、控制装置，主要是自动化设备的控制，包括堆垛机、输送机等等,7、大屏幕显示，通过显示设备指示各种搬运、拣选等操作,8、图象监视设备，对自动化仓库中人身及设备安全进行检测和控制,自动寻址技术,立体仓库自动寻址就是自动寻找存放/提取货物的位置。,1、自动寻址原理,同巷道内货位地址的三个参数：第几排货架、第几层货格、左侧或者右侧。,2、相对数字认址系统,这种认址系统的实质是用计数的方法来表示堆垛机实际走过的路程。,3、绝对数字认址系统,绝对认址是为每一个货位制定一个绝对代码,4、常用认址编码系统,双排条码认址编码系统,这种系统将条形码原理应用于自动
6、化仓库地址识别中，具有编码简单、识度迅速、信息量大、可靠性高、成本低廉等优点。,循环校验认址编码系统,循环校验是在整个地址域中周期性地重复使用有效地址编码来进行地址校验。,控制方式（1）,在自动化仓库中，控制的形式可分为手动控制、半自动控制、遥控和全自动控制。,1、集中控制方式,自动化设备+单板机+计算机,2、分层分布控制方式,全部系统不集中在一台或几台设备上，控制方式分层次，可以分别在高低层次上运行。,3、现场总线,工作站 现场总线仪表,控制方式（2）,4、无线局域网络,AS/RS的设计规程,1、工况分析和方案选择,需求分析,确定货物单元形式及规格,作业方式及机械设备选择,2、模型建立及总体
7、布置,所谓模型建立主要是指根据需求和单元规格确定货架整体尺寸和仓库内部布置。,货位尺寸和仓库总体尺寸,直接关系到仓库面积和空间利用率，也关系到仓库能否顺利地存取货物。,确定仓库的整体布置,货位数取决于有效空间和系统需要量。,货架的高度增加，建设费用也相应增加，因此，要从技术上比较容易实现，经济上比较合理的角度确定货架高度。,每排货架在水平方向应具有的列数C为：C=N/(2A*S),1货架 2堆垛起重机 3进出库站 4转车台 5输送机,3、出、入库流量验算与堆垛机的存取周期,高架仓库的作业方式（1）,单一作业方式 VS 复合作业方式,当堆垛机的行走机构和升降机构同时都以最大速度,和,运行，经过一
8、段时间到达货架上的某一货位（x，z），那么x和 z 存在如下关系：,定义货架参数W,高架仓库的作业方式（2）,H为货架的高度，L为巷道的长度,高架仓库的作业方式（3）,堆垛机作业周期包括：,堆垛机行走时间升降机升降时间货叉伸缩时间,等时线,平均作业周期计算方法,1、总体平均法,1、假设80%的作业是复合作业方式，20%是单作业方式。2、摒弃运行距离特别近和特别远的两种极端情况，取货架长度和高度的20%和80%之间的范围作为经常运行的范围。3、取四个复合作业和一个单作业为一组进行验算4、分别计算各次作业周期、5、按下式计算一次入库和出库的平均作业周期：,1、总体平均法,6、计算每小时平均入库或者
9、出库货物单元数,所有操作时间T以秒为单位计算。,2、分解平均法,将个时间阶段分解，以求其操作时间的数学期望作为平均时间。,3、平均复合作业周期,复合作业周期是指堆垛机从出入库台取一件单元货物送到选定的货位，然后直接转移到另一个给定货位，取出其中的货物单元，再回到出入库台所需的时间。,4、出发点不同时的平均复合作业周期,为了提高出、入库的效率可以采用一次搬运两个货物单元的作业方法。,计算机仿真,适量的库存,过多,过少,满足使用要求,缺货损失,成本上升,应该存哪些物资、存量多少、什么情况下应该补货？,计算机仿真是比较有效的手段,自动化仓库的仿真也是确定仓库操作能力的好方法，它能提出设计建议和完成系
10、统任务的设计参数,库存控制技术,1、定量订货技术,2、定期订货技术,定量订货技术,定量订货技术是在预先确定一个订货点和订货批量，随时监控货物库存，当库存下降到订货点时，就发出订货单进行订货的控制方法。,订货策略的核心需要解决的三个问题：确定订货点 确定订货批量 确定订货如何具体实施与操作,订货点的确定,订货点：指发出订货的时机或时间,定量订货法中，订货点以库存水平作为参照点，当库存量下降到某个库存水平时就发出订货。,库存量的多种内涵：批发商 仓库中销售物资的存量；零售商 货架上的货物储量；生产线 工位上临时存放的在制品；,定量订货法中，订货点和库存水平相对应，也就是说库存下降到一定的水平时发出
11、订货，所以称该库存水平为订货点,库存的分类,基本库存：补给过程中产生的库存。这种库存随每日的销售不断减少，当库存降到某一水平时（如采购点）就要进行订货来补充库存，这种库存补充是按一定的规则反复地进行。安全库存：因需求不稳定，防止由不确定因素的作用而使订货需求加大而准备的缓冲库存。中转库存：即运输过程库存。是指正在转移（处于运输状态在途）或装在运输工具上待运的存货。,订货,订货,订货,如何确定订货点？,影响适度订货点的因素：,库存消耗速率（销售速率或供应速率）,订货提前期,提前期的库存消耗量,不考虑不确定因素：,考虑不确定因素：,安全库存量的确定,在需求和订货提前期都存在不确定的情况下，安全库存
12、的设置是非常必要的。,安全系数可根据缺货概率查安全系数表得到；最大订货提前期根据以往数据得到；需求变动值可用下列方法求得：,第i期需求，,平均需求，,总期数,安全系数表,EX:,某商品在过去三个月中的实际需求量分别为：一月份126箱，二月份110箱，三月份127箱。最大订货提前期为2个月，缺货概率根据经验统计为5%，求该商品的订货点。,订货批量的确定,所谓订货批量，是指一次订货所订的物资数量。,批量过大,库存量升高、成本增加,批量过小,难以确保满足用户需求,影响订货批量的因素：,经营费用,库存消耗速率（销售速率或供应速率）,前提假设 产品需求固定 提前期固定 单位产品价格固定 存储成本以平均库
13、存为计算依据 订购成本固定 不允许延期交货,订货批量的确定,通过一阶求导得到使总成本最小的 批量Q,在确定订货批量时，需要综合考虑发生的各种费用，根据使总费用最节省的原则来确定经济订货批量（EOQ）。,在不同的模型中，考虑的库存费用种类不一样，所以订货批量的大小也不一样。在不允许缺货、瞬时到货的模型中经济订购批量为其中C0为单次订货费用，C1为单位货物单位时间保管费用，R为单位时间需求量,EX:,已知某仓库某产品年需求量为1000单位，单次订购成本为5元一次,存储成本率为1.25元/单位,提前期为5天,单价为12.5元/单位，求订购批量，不考虑缺货情况的订货点，经济订购批量下的年总成本。,订货
14、实施,定量订货技术应用的前提条件：,（1）确定订货点和订货批量；（2）库存管理人员每天检查库存；（3）当库存量下降到订货点时，以经济订购批量发出订货。,定量订货法的实施步骤：,只适用订货不受限制的情况；只适用单一订货的情况。,物资提前或延期到货的处理方法,由于受到各种因素的影响，会经常发生提前或延期到货现象，而且这种由供方、运方造成的问题是不能通过订货点库存量来发现和调整。,（1）事前密切联系,（2）事后要积极调整补救,定期订货技术,定期订货技术及其原理,定期订货法是从时间上控制订货周期，从而达到控制库存量的目的。,定期订货法的原理，是预先确定一个订货周期 T 和一个最高库存量QMAX，周期性
15、地检查库存，发出订货。,QMAX,Q,t,R1,R2,R3,Q2,Q1,Q3,T,T,实施定期订货要解决的问题,订货周期 T 的确定,在定期订货法中，订货点实际上就是订货周期，其间隔时间总是相等的。,订货周期的制定原则：使在采用该订货周期订货过程中发生的总费用最节省。,实际上，订货周期也可以根据具体情况进行调整。,其中，C0为单次订货费用，C1为单位货物单位时间保管费用，R为单位时间需求量,EX:,某仓库A商品年需求量为16000箱，单位商品年保管费用为20元，每次订货成本为400元，求经济订货批量Q*、经济订货周期T*。,确定最高库存量,定期订货法的最高库存量是用以满足（T+Tk)期间内的库
16、存需求的，所以我们可以用（T+Tk）期间的库存需求量为基础。考虑到为随机发生的不确定库存需求，再设置一定的安全库存。,其中，DT为T期间需求量；DK为TK期间的库存需求量 QS为安全库存；RP为库存消耗速度,确定订货批量,定期订货法每次的订货数量是不固定的，订货批量的多少都是由当时的实际库存量(QK)的大小决定的，考虑到订货点时的在途到货量(I)和已发出出货指令尚未出货的待出货数量(B)，则第i 次订货的订货量的计算公式为：,EX:,某仓库A商品订货周期18天，平均订货提前期3天，平均库存需求量为每天120箱，安全库存量360箱。另某次订货时在途到货量600箱，实际库存量1500箱，待出库货物数量500箱，试计算该仓库A商品最高库存量和该次订货时的订货批量。,实际操作,在定期订货法具体实施时，首先应进行需求分析、经营方式分析、控制方法分析等。在确定要用的定期订货法后，需要分析确定决策参数QMAX和周期 T。然后，在具体运行时，每隔一个订货周期T检查库存，发出订货，每次订货量的大小都是使得订货后的名义库存量达到QMAX,
