毕业论文立体仓库

中国立体仓库的前进一、背景介绍 立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，afe59b9ee7ad美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。 我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该库1980年投入运行。到2003年为止，我国自动化立体仓库数量已超过200座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。随着科学技术、信息技术、自动化生产技术及商品化经济的迅速发展, 生产中所需原材料、半成品、成品及流通环节中的各种物料的搬运、储存、配送及相应的信息已经不是一个孤立的事物。事实上, 从制造资源计划(MRPⅡ)到企业资源计划(ERP)的发展过程中, 物流的各个环节已完成其集成化过程。自动化仓储、物流及信息流已成为组织生产、连接生产、销售、管理各网络中的关键节点, 并且作为降低物流费用的重要手段在国民经济中起着越来越重要的作用。我国第一座全自动化立体仓库──北京汽车制造厂自动化立体库, 是北京起重运输机械研究所研制生产的。20世纪80年代, 自动化立体库在我国得到应用后, 在20世纪90年代得到迅速发展和广泛应用。二十多年来, 北京起重所设计制造了各种形式的自动化立体仓库100余套, 产品广泛应用于机械、冶金、化工、医药、军工、食品、运输和电子等行业, 领导和推进了我国物流技术的发展和应用。2000年,北京起重所又完成了我国迄今国产规模最大、技术水平最高的大型全自动化立体库仑库──联想电脑公司集成化物流系统。联想公司物流系统集成了当前国际上最新的立体仓库技术, 全系统采用了约30余项新技术。巷道堆垛机是立体仓库系统的关键设备之一, 其中的运行调速技术、激光测距技术、货叉调速技术、起升机构的认址技术, 变截面立柱技术等10余种新技术均为我国的最新研究应用成果或国际先进技术。输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台等多项新技术和托盘自动收集技术。分配车在运行调整、认址等方面均采用了最新的研究成果。双车避让技术的采用使分配车达到了比设计要求更高的能力。货架结构采用有限元分析。表面处理采用表面喷塑新工艺, 美观耐用。控制系统采用了PROFIBUS现场总线控制技术, 与R/3系统的高度集成体现了该立体仓库系统在与大型信息系统集成方面取得的突破成绩。联想公司自动化物流系统是我国自行研制的具有国际先进水平的物, 该系统的成功运行标志着我国物流自动化技术水平又上一个新台阶。 二、技术现状 一个比较完善的自动化立体仓库系统主要包括: (1)货物的存放、周转—高层货架及托盘、货箱; (2)入、出库作业—堆垛起重机; (3)入、出库分配系统—辊式、链式输送机、分配车、升降机等; (4)自控系统—包括由计算机控制的入、出库设备、分配系统以及各种检测、保险机构的全部电控装置; (5)计算机管理系统—仓库的账目管理、数据分析、合理管理货位、设备运行又库存情况的状态显示等。管理系统与控制系统联网。 (6)入、出库频率不高的立体库几个巷道可共用一台堆垛机，此时应配备堆垛机转轨设备(如转轨车)。 我国自动化立体仓库各主要设备的技术现状大致如下: 1.高层货架及托盘、货箱 高层货架是自动化立体仓库的主体结构部分。一般是钢结构采用焊接或组装而成。每排货架分若干列、层单元货格，每货格中一般存放1－－3个托盘(货箱)。目前国内制造的高层货架一般在20米以下，以10－－15米居多。货架所用型钢，焊接式货架多采用热轧型钢。组装式货架多采用薄型冷轧型钢。焊接式结构牢固、耐用，但笨重。组装式外形美观，拆装性能好，运输方便。因冷轧薄壁钢截面力学性能好，因此重量轻省钢材，降低成本，潜力很大。如接插部件设十分合理亦很牢固.是高层货架的发展方向。货架结构型式设计一般是当托盘(货箱对泛寸较大时采用牛腿式结构，每货格存放一个托盘(货箱)。托盘尺寸较小时采用横梁式结构。每货格可存放1-3个托盘(货箱)单元。目前横梁式货架结构的使用用户多于牛腿式.并有进一步增加趋势。托盘(货箱)目前使用较多的是钢结构或钢木结构，但随着轻型塑料工业和注塑技术的发展.塑料托盘(货箱)以其美观、耐腐蚀、重量轻等优点，在较小尺寸及重量的托盘(货箱)中将占重要地位。 2.堆垛起重机 堆垛机是自动化立体仓库中存、取货物作业的主要执行设备。它在货架的巷道中可承载货物水平运行、升降、左右伸叉，完成入库、出库、倒库等各种作业功能。为使堆垛机认址准确。水平、垂直、伸叉运动均设置正常运行速度和慢速两种以上速度(或用变频无级调速).以减少停车时冲击.并能准确到位，达到水平运行士lOmm、垂直升降士lOmm，左右伸叉士5mm的停准精度要求。堆垛机设置货位和载货台虚实检测装置，防止由于控制(或管理)失误，在货位已被占用的情况下重复入库造成事故。堆垛机设置原位及停准指示.如因惯性或其它原因未停准，堆垛机将按照PC;程序控制自动“纠偏’。此外，堆垛机还设置运行、起止的终端限速、限位开关，并在最终端设机械车挡.防止堆垛机各机构运行超过极限位置。为确保带司机室的堆垛机司机和货物的安全，载货台设断绳保护装置或限速防坠装置。堆垛机电器系统还设有常规的电器互锁，失压保护、零位保护、过载保护等功能目前堆垛机各机构运行速度为:水平运行80m/min:升降10-16m/min:货叉8-15m/min。 3.人出库分配系统 在自动控制的立体仓库中。入、出库分配系统按照计算机指令将入库货物分配至某一巷道口，再由该巷道堆垛机按照指令送到指定的排、列、层货位。出库时按照相反方向输出。在货物的入口处可设置称重装置。超高、超宽尺寸检测装置使进入库区的货物不会出现超载超重或超尺寸引发事故。 目前输送货物大多根据货物、托盘或货箱的结构、重量确定用辊式或链式输送机。输送货物的交叉路口处往往使用升降机解决高差问题。另外，应设一个输送通道，使重量、尺寸不合格的货物(托盘)输送到指定点整理后再进入库区。也可用于拣选入、出库时(散件入、出库)，将单元货物送入该处，拣选后返回。 当入、出库频率要求不高时，可考虑几个巷道共用一台堆垛机。此时应配备转轨车或其它转轨设备。以便使堆垛机转入另一巷道。 4.自控系统 库区全部可运行设备，如堆垛机、输送机、升降机、分配车、转轨车等，以及这些设备的运行保障系统，均应由计算机统一程序控制。控制系统有对机、电及其它故障的报警及诊断显示功能。并对某些报警可自行处理。各设备运行实现自动衔接，动作可靠。一般选用高质量的可编程控制器(PC)。为确保各机构运行平稳可靠、认址准确，亦应选用高质量的变频器、光电元件及其它优质控制元件。 5.计算机管理系统 计算机管理系统应能对全部货位和全部库存货物完成以下主要管理功能: (1)按照要求实现货物的先进先出、某巷道优先、均匀分布等管理功能，进行入、出库货位管理; (2)按照货位和货物品种盘库、查询; (3)打印各种统计报表; (4)库存情况分析; (5)修改数据文件各项内容。 管理机可选用486,586各档微机，能与下级监控、控制机实现联机通信。通信方式可采用电缆或封闭型安全滑线，最好采用红外线信号传输系统。安装简便，传输可靠寿命长。根据需要可在库区显要位置和机房内设置设备运行和作业目标的数字、文字或图形模拟显示装置以便监控全部作业过程。 综上所述我国立体仓库行业已形成一定规模和开发能力日前立库市场的主流是:单机自动控制、变频调速运行机构(因水平运行和货又伸缩不能同时动作。可使用同一变频器)、封闭滑触线供电、载重量600公斤以下，高度10-15米的堆垛机.配以冷轧薄壁型钢组合式货架，入、出库输送机或手推车。可配备一个管理机负责库房账目管理的立体仓库。但与发达国家相比还有很大差距目前，美、日等发达国家立库高度已达几十米。建库数均达数千座。堆垛机运行速度超过100m/min，具有形式繁多的入、出库物流分配系统和安全保障系统。立库设备的形式根据用途多种多样。重力式货架已在成功使用，而国内基本上还是空白。 三、发展好于预期 1.市场发展情况 据不完全统计，截止到2006年底，全国自动化立体库的保有量已超过500座。2006年建设的自动化立体库在80座以上，主要集中在机械制造、汽车、烟草、食品加工、服装生产、医药生产及流通等行业，与2005年相比，整个市场有了很大发展。主要表现在: (1) 烟草行业建设的自动化立体库数量有所下降，新建立体库约10座。目前，烟草制造行业还有上一轮全面技改项目中部分尚未完成的项目。烟草销售企业多采用简易平库或叉车立体库，基本不采用自动化立体库。如希望烟草行业出现大的市场需求，则要等待烟草制造、经销企业的进一步升级改造和设备更新换代; (2)医药行业:医药生产企业对自动化立体库的需求依然稳定，2006年建设的自动化立体库为1020座，像三九制药、扬子江制药等企业随着生产规模的扩大都建设了自动化立体库。在GSP认证的推动下，医药经销企业对自动化立体库的需求依然很大，2006年新建自动化立体仓库超过10座; (3)机械行业中的一些标准件、紧固件生产企业、阀门、水泵制造企业纷纷建设自动化立体库; (4)汽车生产企业虽然在车身及配套件存储方面均采用了自动化立体库，但基本采用国外产品，每年汽车行业新建自动化立体库在10-20座之间; (5)伊利、蒙牛等大型乳品企业建设自动化立体库的热情高涨，2006年该行业建设的自动化立体库超过15座，而且普遍规模较大，2007年规划建设的项目还很多，其中包含一定数量的冷冻库; (6)虽然家电制造业对自动化立体库的需求依然不旺，但家电销售企业如苏宁等企业纷纷建设自动化物流配送中心，扩大了自动化立体库的市场; (7)2006年服装行业巨头雅戈尔公司率先建设了服饰自动化物流中心，其中包含1座自动化立体库。随着使用效果的凸显和企业间的传播，其他企业必然效仿，该行业孕育着巨大的市场; (8)军队自动化立体仓库建设速度加快，近两年全军列入建设计划的自动化立体库有几十座，各供应厂商格外重视该市场领域，今后的竞争将日趋激烈。 2.技术和产品发展情况 面向冷饮生产企业、工作温度在一20℃以下的自动化立体库在国内有一定需求，目前国内供应商还不能提供完全符合要求的解决方案和相关产品，只是简单置换为适用于低温条件的元器件，或者采取一些局部加热保温措施，勉强满足用户使用要求，但效果不理想，急需供应商攻关研究，从总体设计和设备研制上全面着手，提供适合行业需要的整体解决方案。 3.供应商发展情况 行业企业总体数量变化不大，除有个别企业经营不善淡出市场外，也有几家国外厂家加入国内市场竞争，同时出现了国外企业并购国内企业的现象2007年市场需求看好。 2006年自动化立体仓库市场总体发展是稳健快速虽然总体利润下降，但各厂家均生产订单饱满售结果好于预期。预计2007年形势会更好，全年自动化立体库建设规模将接近100座。今后 ，随着中国企业规模的扩大和数量的增加，以及重视与合理应用土地这一稀缺资源的意识不断增强，具有节约土地资源优势、提高企业管理水平的自动化立体库必将得到更广泛使用。应用领域的进一步扩大，将对相应设备和技术提出新的、更高的要求，中国企业必须进行全面技术创新和产品升级，才能抓住时代赋予的机遇。 四、适应国情，适度发展 目前我国已基本确立市场经济。技术的发展无疑受市场的促进或制约。但由于市场还不十分完善和规范，它又往往不只取决于是否需求。尤其对于立体库这样的较大项目(少则几十万，多则几百万或更多)。资金往往成为关键。 但随着各行各业的发展，我国的立体仓库事业也必将获得长足进步。今后几年，管理机与堆垛机及入、出库分配系统联网实现全自控的立体仓库将日益增多.成为立体仓库市场的主流。随着市场的扩大，新型式、更高档次管理、控制系统的立体仓库将不断出现，设计、制造适用于各种货物的专用堆垛机和物流输送系统将成为立体仓库生产厂家的重要任务之一。更加轻型、组装性能更好、稳定性更好的货架生产工艺和货架型材轧制工艺也将得到开发和完善。总之，我国自动化仓库技术将随着国内市场变化而不断更新发展.同时.立体仓库设计制造单位的专业经验亦将引导促进我国立体仓库事业的进步。 五、引进先进技术，迈上新台阶 从立体仓库设计、制造和使用的现状来看。发达国家走在我们的前面。引进、消化、吸收国外先进产品与技术，最终国产化成为自己的产品，这无疑是一条捷径。先决条件是要引进先进的、并适合国内市场的项目。决非盲目引进。目前针对立体库主要设备进行全套技术引进的在国内很少，某种意义上讲，谁先走一步。谁将有可能领先一步，占领市场。引进应掌握以下几点: (1) 要引进先进的实用产品的全面技术，即不仅引进产品、还应引设计、工艺技术。新颖的设计与先进的工艺手段同样重要，而工艺技术的提高往往更为耗资费力。 (2)消化吸收要快.尽快掌握成为自己的技术。 (3)尽快国产化.不能长期靠进口配件维持。但要掌握一个原则.即国产替代配套件的质量不应低于进口配件.否则又部分地失去了引进的意义。 (4)引进技术不仅要看到当前市场需求，还要看到未来市场的发展。消化吸收后，产品应是当前市场的先进产品。确立一个较高起点，在此基础上培养出自己的开发能力。市场变化后，仍处于领先地位。如能达到以上几点，引进就是成功的。

现代物流的发展需要现代化的仓储管理当仓储业作为一个业态存在的时候，物流是其实现增值服务的有效手段；而在物流业中，仓储是其不可或缺的一个重要节点。现代物流业的发展需要现代化的仓储管理做支撑，信息化和以信息化做指导的先进技术就成为仓储业走向现代化的有效途径。随着我国经济的发展，商业、生产制造企业、连锁超市、零售业等对物流、仓储业务的外包需求逐步增多，加之中小物流企业对仓储租赁的需求，使仓储业面临着巨大的发展空间。中国物资储运协会会长姜超峰在展望2007年时表示，公共仓库的发展，将成为重要的货源和货物集散中心，中小运输企业将在这里找到合适的配载货物。同时，较大的运输企业、物流企业也在加快自有物流中心的建设，一些生产厂家也在纷纷建立集中管理的物流基地，整合成以仓库为核心的区域性的、辐射状的物流网络。我国的仓储业将在建设与需求同步增长的和谐氛围中发展状大，而网络化、信息化和先进的信息技术将成为其发展的有效途径。信息化：使水库成为流动的河先进的基础设施和自动化功能是实现仓储现代化的基础，比如高平台的立体仓库、可存放不同种类货物的货架、有效的作业平台、可进行射频扫码的叉车、自动化货物传送装制、温控装制、喷淋装制、监控装制等；信息网络平台的搭建是实现仓储现代化的有效手段，通过综合运用现代化科学管理方法和现代信息技术手段，合理有效地组织、指挥、调度、监督物资的入库、出库、储存、装卸、搬运、计量、保管、财务、安全保卫等各项活动，达到作业的高质量、高效率，取得较好的经济效益。在西方发达国家，仓储业的现代化程度，为企业获取高额利润创造了条件。在我国，一些大的物流企业也正在实践并享受着先进信息化带来的快意。中国物资储运总公司(以下简称中储)，为适应仓储信息化管理发展的需求，三年前对其仓储业务进行信息系统的建设和改造。该信息系统运行以来，通过为企业提供科学规范的业务管理、实时的生产监控调度、全面及时的统计分析、多层次的查询对账功能、包括网上查询在内的多渠道方便灵活的查询方式、新型的增值业务的管理功能，不仅满足了中储生产管理、经营决策的要求，而且有力地支持了中储开发新客户，已成为其营销和发展的利器。中储以仓储信息化管理系统为支撑，整合物流组织体系，重构仓储管理模式，有效地降低了运营成本，取得了明显的经济效益，良好的信息系统大大提高了服务水平，赢得了客户的尊敬与信赖。在生产制造企业中，仓储是企业物料配送的一个重要环节，其人员和设备配置以及管理效率在很大程度上影响着整个供应链的操作成本。在海尔特有的仓储管理模式中，仓库不再是储存物资的水库，而是一条流动的河。河中流动的是按单采购来生产必需的物资，也就是按订单来进行采购、制造等活动。目前，海尔集团每个月平均接到6000多个销售订单，这些订单的品种达7000多个，需要采购的物料品种达26万余种。在这种复杂的情况下，海尔通过合理的信息化管理，使呆滞物资降低了，仓库面积减少50%，库存资金减少67%。海尔国际物流中心货区面积7200平方米，但它的吞吐量却相当于普通平面仓库的30万平方米。同样的工作，海尔物流中心只有10个叉车司机，而一般仓库完成这样的工作量至少需要上百人。由此可见，在现代化的仓储模式中，从先进技术的应用到作业流程的管理，从货物的入库到接单配送等个各环节，信息技术及管理系统的应用已成为现代化仓储的重要支柱。信息化：从理想回归现实在我国，先进仓储业的信息化发达程度，并不能掩盖大多数企业的“初级阶段现状”。据中国仓储协会的调研分析显示，自动化程度较高的立体仓库目前主要出现在烟草、医药、家电等行业的一些大型生产企业，专业化的仓储或物流企业还极少见到自动化程度较高的立体仓库。中国仓储协会59家会员企业填报的数据显示：只有31家企业拥有管理信息系统，其中多数企业只有单一的仓储管理系统。现代化仓储设施的建设、先进装备的构置和各作业环节信息系统的构建等，都需要大量的资金来源，而所有的高科技技术的实施和信息系统的应用，需要大量的技术人才进行操作，当然，还必需有足够的服务对象的需求才行，因此，我国的仓储现代化还只是在国有大型企业和外资或合资企业中有所体现。在大多数物流企业、仓储企业中体现最多的信息化也只是单一的信息模块的建设，或局部信息技术的使用和部分先进装备的操作。有的甚至还停留在原始的仓库租赁的简单业务中，除了一纸租赁合同外就什么都不用做了。信息技术和高科技设施操作人员的缺乏，已经影响了现代化仓储的发展。不注重机械操作人员和维修人员的培训，操作维修人员缺乏，使一些仓储企业现有装备发挥不出应有的作用。在新建库房设计时没有考虑后续的维护和开发，限制着设备的使用、自动化水平的提高。安装后，部分系统失灵损坏，配件和售后服务跟不上，维修十分困难。就当前我国自动化仓库而言，使用中存在的主要问题是利用率低、效果不明显、规模不确定、优势不突出，使许多库场资源闲置，特别是一些产品批量小而单一的生产企业实现仓库自动化，库场设施设备资源闲置与重复配置矛盾突出。因没有做好仓库建设和规划的充分调查分析工作，使自动化仓库在建设前的设计和规划中，存在着重大的决策问题。为了自动化而自动化，没有对其必要性进行研究和分析，在建设完成之后才发现在实际的利用中对于自动化的要求很低，利用率很小。对提高仓储作业的机械化、自动化、集约化和信息化的思想认识不足，对配备的装备不愿使用，思想观念仍停留在人工作业的基础上，对新型的自动化仓库信心不足，并没有把自动化仓储放在一个重要的地位上，从而在思想上放弃了自动化仓储的研究和使用。由于外部因素和形势发生了变化，即收发任务的变化、作业量的变化、货物种类的变化，但是仓储设备和管理系统没有跟着变化和升级，久而久之就失去了原有的市场，仓储处于一种闲置状态。信息化：冰冻三尺非一日之寒现代物流业的发展离不开现代化的仓储，现代仓储的发展也必然会推动现代物流的发展，仓储是物流与供应链系统中的重要节点和调控中心。现代仓储业在现代服务业中占具着独特地位。专家预计，仓储业将向着更加综合化、专业化、国际化的方向发展；品牌仓储企业将成为客户的首选对象；仓储业将会运输业日益密切结合；严格的国土政策将对仓储业产生重大影响，仓库基础设施建设将向集约化方向发展。在现有仓储环境的基础上，信息网络的建设和信息技术的应用，将使仓储增值业务水平进一步提高，有效地将各操作环节合理对接，并使其综合物流业务成为仓储业发展的主要方向，把仓储业的功能向上下游延伸，从而可以获得更多的增值收入。仓储业的发展要进一步与国际接轨，离不开信息化水平的不断提升，其业务流程的优化和改革将大大提高仓储业的效率，扩大服务的对象。仓库高度的进一步增高，楼库、立体仓库、货架等基础设施的增长速度也会更快。随着冷库、液体库、化工危险品库的需求进一步增加，物流中心的专业化方向更为明显，智能机器人的应用将会越来越广泛。仓储业要向集约化的方向发展，在有限的土地上建设功能更加齐全、运营更加有效、产出更高的物流中心。库房的建筑密度提高、道路通行能力强、站台库数量增长、起重设备更加先进、调度更为科学将是仓储企业追求的目标。由此，公共仓储信息平台的建立，仓储业的信息系统与客户信息系统的对接，信息技术的先进、适用、价格合理，将引起更多仓储企业的关注。信息服务供应商的竞争会越来越激烈，而其发展的空间会越来越大。目前，国外已有较成熟的物流管理信息系统，但其价格较高，对硬件系统资源性能、应用企业的管理水平、操作人员素质以及物流市场大环境的行业标准、行为规范等都有较高要求，还不适合目前仓储从业人员队伍的现状。因此，我国的传统仓储业在发展过程中，除了政府与行业协会的积极引导协调，引进懂技术、懂管理、会操作的物流人才队伍这些外部推动因素之外，还需要仓储企业自身主动应变，积极探索实践。比如：企业建立新的仓库管理标准，以适应少批量、多品种、周转快的商品流转特点；引入ISO9000管理体系，实施标准化管理，快速有效地响应厂家与商家、商家与使用者对物流的需求；做好“仓库装卸自动化”与“收货、发货、仓存管理智能化”这两项基础性工作；企业在原有的储存、保管功能基础上，增加分拣、配货、包装、加工、配送等增值服务功能；物流企业与先进的生产、营销企业主动结盟，在引进先进的管理理念的同时，扩张自己的网点和配送体系。