立体仓库规划设计方法研究

1 引言
    自动化立体仓库是建立在众多硬件设备支持的基础之上的，一切设想都必须通过具体的设备来实现的，因此工艺平面规划对立体仓库的设计是至关重要的。一个良好的仓库布局可以使企业生产物流更加合理化，避免空间的浪费。本文提出了一套基于空间规划的布局算法，经检验具有较强的实用性。
    2 巷道堆垛机的运行周期
    堆垛机的运行周期是自动化立体仓库总体规划的一个重要参数，它决定了系统是否能满足出、入库能力的需要和堆垛机性能参数的选择。堆垛机的出、入库搬运可分为单一作业循环和复合作业循环两种。
    我们可以对堆垛机在单一作业循环和复合作业循环两种情况下的运行周期进行计算：
    ①单一作业循环周期计算
    单一作业循环周期的计算式：
    TimeS＝++++2Tf?1?
    ②复合作业循环周期计算
    复合作业循环周期的计算式：
    TimeD＝++++4Tf ?2?
    式中：TimeS ─ 堆垛机单一作业循环周期；
    TimeD ─ 堆垛机复合作业循环周期；
    H─立体仓库货架区总高；
    L─ 立体仓库货架区总长；
    Vx —堆垛机水平运行速度；
    Vy─ 堆垛机垂直运行速度；
    ax─ 堆垛机水平运行加速度；
    ay─ 堆垛机垂直运行加速度；
    Tf─ 堆垛机货叉伸叉时间；
    3 立体仓库规划设计方法
    自动化立体仓库的规划设计就是根据用户的需求对货架进行总体工艺设计，使其既能满足货位数的要求又能满足立库出、入库能力的要求，同时降低整个立库的造价。这里所研究的设计方法就是在有空间限制和无空间限制两种条件下，根据堆垛机的能力和存储量的需求来进行布局规划。我们将堆垛机的使用效率作为目标，对货架的长度和高度进行估算，以达到一个最合理的结果。另外，货架的高度是一个非常重要的参数。它对加工手段、安装条件、运输成本等都有很大的影响，从而高度也直接关系到整个系统的成本。
    3.1 有空间限制的设计方法
    由于在设计时空间尺寸已经被限制了，实际上货架的行数和层数都已经基本确定了。因此根据出、入库的能力来确定巷道数，采用下面的公式可以计算出满足出、入库能力下的堆垛机最小台数，即巷道数。
    n＝?3?
    当堆垛机的台数n确定了以后，2n是单伸货架的行数，4n是双伸货架的行数。
    3.2 无空间限制的设计方法
    无空间限制就是在没有提出空间限制的情况下，根据出、入库流量来计算，然后通过验证、比较得到最终的设计方案。下面是该设计方法的计算步骤：
    ①推荐立体仓库的经济使用高度。
    ②确定堆垛机期望使用效率。
    ③计算堆垛机的运行周期。
    ④堆垛机使用效率的计算表达式：
    η＝?4?
    ⑤估算货架的长度。
    将公式(1)和(2)带入公式?4?中得到堆垛机期望使用效率的表达式如下：
    η?＝+
    ?5?
    对(5)式进行整理，就得到了货架长度的估算公式：
    L ＝ a - ? b + c + d + e ? ?6?
    a、b、c、d、e 均为中间变量，其中：
    a＝
    b＝
    c＝
    d＝
    e＝
    在以上的各式中：
    p── 每天托盘出入库总量
    Prop1── 堆垛机运行中单循环所占比例
    Prop2── 堆垛机运行中双循环所占比例
    η?── 堆垛机期望使用效率
    n── 堆垛机的台数
    ⑥在得到了货架长度的估算公式以后，我们就可以将n ＝ 1、2、3、4、5…带入到公式(6)中来得到n组关于堆垛机台数、使用效率、货架长度的解。其中有最接近期望值的一组，作为总体参数。
    ⑦将上面得到的一组值再次带入公式(3)中进行反算就可以计算出需要的工艺布局参数了。
    以上所研究的两种方法解决了目前立体仓库设计中的总体规划问题，已经在实际工作中得到了检验。
    4 结论
    采用本文所述方法得到的设计结果与AUOTOMOD仿真软件进行了对照，最大计算误差为3.4%。另外，我们还对多个立体仓库的平面设计进行了验证计算，误差均在5%以内。说明该设计方法达到了较高的精度要求。