立體倉庫設計指南

近十年來，作為一個物流科技工作者，沒有一天真正離開過立體庫，這也是一種緣分。正好前天有同事說，立體庫不熟悉，希望我跟他們講講，於是有了寫下來的想法，以便更多的人了解立體庫。

1. 設計現在我們所說的自動化立體庫或自動化倉儲系統，其內含已經大大超出以前的定義。簡單的歸類，包括托盤式立體庫（AS/RS）和箱式立體庫（Miniload）。兩者之下，又分別有很多子類，如：

AS/RS：單深度立體庫、雙深度立體庫、密集存儲系統（又有多種形式）等。此外，還有托盤形式的不同、貨架形式的不同、軌道形式不同、控制形式不同以及堆垛機結構形式的不同等，分解出很多小類；

Miniload：單深度，雙深度，多層穿梭車系統，4向穿梭車系統等；

進一步細分的種類和形式還有很多，為了簡化，這裡並不想一一列舉。否則的話，要寫一本書才能說清楚。以下的敘述也都是以簡單的AS/RS為主，偶爾會說一下其他的內容。

構成一個立體庫的主要設備和系統包括：貨架系統（貨架、巷道設備、平台等），堆垛機系統、輸送機系統、托盤、網路和信息系統等。此外還有配套的叉車、標牌、護欄等。

從設計者角度考慮，立體庫也許只是一個物流系統的一部分，這時應考慮的是整體的位置以及配套的系統，包括收貨系統、發貨系統、儲存區、揀選區、包裝區、分揀區等。當然，選擇什麼樣的存儲形式非常關鍵。

托盤：以前的托盤設計成為立體庫設計的重要內容。經過多年的演變，目前很多情況下建議採用標準托盤（1200*1000*150mm）。當然，這一規定並不是不可以更改。

圖1 一項設計比看到的工作要多得多

單深度還是雙深度：採用雙深度的情況其實並不多，雙深度除了在特定情況下會有15~25%左右的庫存提升外，其限制很多。有些設計人員津津樂道地採用雙深度立體庫，如果不做精確的分析，往往會達不到目的。

在選擇什麼樣的技術時，關鍵指標是庫存、效率和成本。這三個指標並不是絕對的。有時對庫存要求高，而沒有效率問題；有時則是效率和成本成為關鍵。此外，還要考慮適用性，不能張冠李戴。

以下幾項是設計階段的關鍵：

（1） 基礎數據

設計是以基礎數據為依據的。任何設計，離開基礎數據就沒有意義，也無法判斷設計的優劣。很多設計人員不理解這一點，一上來就畫圖，結果一無是處。

基礎數據中最關鍵的是庫存、收發貨量、拆零量、工作時間、SKU數量等。一般這些數據要以歷史數據或同行數據作為參考。越準確的基礎數據，設計越合理。

（2）載荷

基礎承載能力（包括地面和樓面）：應按照規範進行計算，而不是隨意確定。

貨架承載能力（地震載荷是重點）：運用有限元法進行力學分析是必要的，尤其是地震載荷的確定，非常關鍵。

（3）層高

層高有好幾個概念，如樓層高度，貨架每層高度等，這裡僅指貨架層高。

層高很簡單，對一個新手或非專業人員，卻往往容易發生錯誤。對單深度堆垛機而言，層高包括橫樑h1、托盤h2、貨物h3、存取空間h4、安全空間h5，此外還有底層高度和頂層高度。如果沒有對堆垛機進行深入了解，確定層高不是一件容易的事情。若對雙深度而言，層高還有更加複雜的規定。

還有一點也要注意，組合式貨架一般是有固定節距限制的。

（4）庫前區和庫後區

要確定庫前區和庫後區的尺寸，首先要對堆垛機的結構有充分了解，很多人對此一頭霧水。如果是一個沒有經驗的設計者，最好參考一下別人的設計。

正確理解庫前區和庫後區，還要了解維修區的要求。

（5）效率

堆垛機的效率是可以計算的，FEM9.851標準給出了計算方法。但對雙深度而言，計算會複雜一些。

堆垛機的效率是一個關鍵因素，但要正確認識如何提高效率並不容易。有些設計人員沒有經驗，往往只注重某一個指標而忽視其他指標。有時計算的結果往往出乎意料。

（6）輸送系統

輸送機作為外圍配套設施，其設計往往比立體庫本身還要重要和複雜，其難度也大一些。輸送機採用的技術有很多，除了傳統的輸送機以外，現在廣泛使用的還有穿梭車、環形穿梭車、AGV等。無論採用什麼技術和設備，都要對其應用場合和技術要求了解清楚。

輸送機系統的設計還要考慮效率的匹配。有時，採用什麼樣的輸送形式和輸送速度，對於輸送系統的效率有非常大的影響。

（7）消防分區問題

消防分區對立體庫的設計產生了很大影響。對於丙II類物料而言，帶自動噴淋的分區面積為3000平方米，而一個全自動的倉庫其限制為12000平方米。這就是為什麼立體庫不能建得很大的原因之一。在設計階段，如何充分運用消防規範非常重要。

立體庫的設計參數還有很多。作為一個專業設計人員，最重要的是要做到平衡和適用。平衡就是各個設計指標要本一致，不要有的指標過高，有的過低。過高的指標會造成浪費，過低的指標會影響整個系統的能力，也是一種浪費。適用就是所採用的技術是恰當的，不要為應用而應用。初期的設計者，對立體庫的適應場合不甚了解，出現誤用的情況很多。量體裁衣，因地制宜，才能恰如其分。

2. 採購、生產和安裝

從一個集成商的角度看，很多設備需要採購，只有部分設備需要自己生產。無論是採購還是自己生產，質量的要求是一致的。

貨架系統：首先，貨架要經過力學有限元計算、結構要合理、工藝水平要達到要求、表面塗層厚度符合要求、顏色均勻、加工精度要符合規範。而從採購者角度看，材料（主要是立柱和橫樑）要符合要求。如何確定材料符合要求？除了要對採購單進行鑒定外，重要項目還要對材料物理性能進行檢測。此外，貨架的安裝非常重要，除按照設計要求進行安裝外，對安裝結果應進行檢查。

比較重要的安裝問題有如下幾個：

（1） 基礎預埋問題

很多情況下基礎預埋不符合要求，除了在安裝過程中進行監督指導外，發現問題及時糾正似乎是比較節約的辦法。一旦返工，質量往往不如人意，而成本也會增加，工期也會延長。

（2 ）安裝基準

貨架的安裝基準非常重要。要在建築施工時就確定基準，目前國內很多項目都沒有這麼做，導致了一些問題的發生。

（3 ）安全銷

很容易忽視的問題是橫樑的安全銷。很多事故的發生也是安全銷所引起。此外，還有橫樑前後的高度出現問題的情況也累見不鮮。因此，在安裝結束時，仔細檢查安全銷和橫樑高度是非常必要的。安裝人員更要養成好習慣，避免犯不必要的錯誤。

（4 ）軌道連接

軌道連接是安裝中的重要問題，很多連接不好的軌道不僅影響使用，未來還會有斷裂的隱患。

（5 ）接地

貨架要求接地，防止靜電對設備的損壞。這一點也非常重要。

圖2立體庫成品圖

堆垛機（AS/RS）：作為立體庫的關鍵設備之一，堆垛機至關重要。工藝要合理、電機與減速器品牌型號要符合要求、安全措施要全面、定位方式要符合要求。對堆垛機的安裝檢查是一項非常專業的工作。作為一項安裝檢驗，重點還應該在外觀檢查、主要零部件型號、安全防護裝置、設備功能演示、速度、定位方式、定位精度、作業能力、噪音等多方面內容進行逐一檢查和測試。

輸送機：要符合總體設計要求。包括表面工藝、電機與控制系統、安全措施等。安裝檢查包括對安裝外觀的檢查、輥道表面是否平整、主要零部件是否符合要求以及設備功能是否齊全等。

托盤：符合設計要求，包括整體尺寸、板厚。此外，承載實驗應達到要求。托盤雖然簡單，但數量大，要做到每一個托盤均符合要求並不容易，托盤對立體庫的正常運行影響很大。

對一個現場經理來說，制定安裝計劃、協調到貨計劃、確認安裝工藝的可行性和安全性以及檢查安裝質量是非常重要的。

對設備的質量檢查和安裝檢查，要出具正式的結果文件，以備未來系統驗收之用。