3.2 现代设备

3.2.1 最基本的设备

1．货架

随着仓库机械化和自动化程度的不断提高，出现了重力式货架、移动式货架、层格式货架、装卸式货架、托盘式货架、立体化自动仓库货架等现代化的新型货架。

这里主要介绍几种比较先进的新型货架。

1) 托盘式货架

(1) 结构。托盘式货架专用于存放堆码在托盘上的货物，其基本形态与层架类似，但每层空间适于存放整托盘货物。目前其多采用杆件组合，不仅拆迁容易，层间距还可依码货高度调整，通常总高度在6m左右。其架底撑脚需要装叉车防撞装置。托盘式货架如图3.14所示。

(2) 特点及用途。托盘式货架结构简单，可调整组合，安装简易，费用经济；出入库不受先后顺序的限制；储物形态为托盘装载的货物，配合升降式叉车存取。

2) 移动式货架

(1) 结构。移动式货架底部装有滚轮，通过开启装置控制滚轮沿道轨的滑动。货架结构可以设计成普通层架，也可以设计成托盘货架。控制装置附加有变频控制功能，用来控制驱动、停止时的速度，以维持货架的货物稳定，有时还设有确定位置的光电感测器及刹车电机，以提高启动或停止时的稳定度和精确度。移动式货架如图3.15所示。

(2) 特点及用途。移动式货架主要用于管理文档和存放资料，底部有移动导轨，可以通过移动的方式来存取资料，较大地节约了空间。移动式货架平时密集相接排列，存取货物时通过手动或电力驱动装置使货物沿轨道水平移动，形成通道，这样可以大幅度减少通道面积，地面使用率可达80%。其可直接存放每一箱货物，不受先进先出的限制。但相对来说，移动式货架机电装置较多，建造成本较高，维护也比较困难。

3) 重力式货架

(1) 结构。重力式货架的基本结构与普通货架相似，其主要部件包括架体、导轨、流利条等，并且与水平面成一定的倾斜角度，低端作为出货端，高端作为入货端，这样托盘或箱装货物便会由重力作用自动向底端滑移。我们还可以在滚轮下埋设气压或者液压设备，控制倾斜角度，以调整货物滑行的速度。重力式货架结构如图3.16所示。

(2) 特点及用途。重力式货架通常成密集型配置，能够大规模密集存放货物，减少了通道数量，可有效节约仓库面积；货物从有坡度的滑道上端存入，当在低端取货时，货物借助重力自动下滑，可实现“先进先出”的作业，使用成本低。重力式货架广泛应用于超市、医药、化工和电子等行业，并且方便拣货，可作为分拣式货架应用于配送中心的作业。重力式货架其拣货端与入货端分离，能提高作业效率和作业的安全性，还可以根据需要将其设计成适合托盘、纸箱、单件货物储存的结构和形式。重力式货架如图3.17所示。

4) 驶入/驶出式货架

(1) 结构。驶入/驶出式货架单用钢质结构，钢质上有向外伸出的水平的突出构件和悬轨，叉车将托盘送入，由货架两边的悬轨托住托盘及货物。货架上无货时可方便叉车及人驶入。驶出式货架与驶入式货架不同之外在于驶出式货架是通的，没有拉杆封闭，前后均可安排存取通道，可实现“先进先出”的管理。而驶入式货架只有一端可以出入。驶出式货架和驶入式货架如图3.18所示。

(2) 特点及用途。驶入/驶出式货架属高密度配置，高度可达10m，库容利用率可达90%以上，适用于大批量、少品种配送中心使用，但不太适用太长或太重的物品。驶入式货架存取货时受先后顺序的限制。

2．巷道堆垛起重机

巷道堆垛起重机是仓库中专用于起重、堆垛、装卸的设备，主要应用于巷道式货架仓库中。

1) 巷道堆垛起重机的分类

(1) 巷道堆垛起重机按有无导轨可以分为有轨式和无轨式两类。有轨式起重高度高，运行稳定，行走通道较狭窄，是巷道堆垛起重机中主要的类别。

(2) 巷道堆垛起重机按高度可分为低层型(5m以下)、中层型(5～15m)及高层型(15m以上) 3类。在分体式高层货架仓库及简易立体仓库中，低层型利用较多，在一体结构式高层货架仓库中，中、高层型使用较多。

(3) 巷道堆垛起重机按驱动方式不同可分为下部驱动式、上部驱动式及上、下部驱动式3种。

(4) 巷道堆垛起重机按操作方式可分为手动式、自动式及半自动式3种。手动及半自动巷道堆垛起重机上附设有司机室以进行运行操作；自动巷道堆垛起重机不附设司机室，而用计算机或其他自动装置操作，可以自动寻址、自动装卸货物，其适用的货物对象是标准货箱式货物。

(5) 巷道堆垛起重机按机械的结构分可为单立柱式、双立柱框架式两类。单立柱式用于较低层货架巷道中；双立柱框架式稳定性好，用于中、高层货架的巷道中。

2) 巷道堆垛起重机的主要特点

巷道堆垛起重机现在已成为货架仓库的主要装卸机具，其主要特点有以下几方面。

(1) 所需通道宽度比较窄，节约仓库面积。由于在轨道上运行，巷道堆垛起重机上、下都可受轨道的严格制约，因而所需运行通道宽度比其他各类机械都小，一般来讲只是叉车的l/2，这样一来便可大幅度提高仓库的面积利用率。不同类型的仓库提高幅度不同，如果不计仓库中其他管理区域的面积，仅货架部分的面积利用率就可提高l/4。

(2) 运行稳定性好，能提高装卸速度。由于轨道的限定，巷道堆垛起重机稳定性好，比叉车的装卸高度大大提高。巷道堆垛起重机一般高度在6m以上，最高可达40m，这正好和叉车的工作高度互为补充。

(3) 进出货工作效率高。由于轨道的引导，巷道堆垛起重机运行速度高，适合于提高仓库进出货的工作效率。

(4) 可实现全自动操作。巷道堆垛起重机可配合电子计算机及伸缩货叉使用，可实现全自动操作，这也是一般叉车难以做到的。

3．输送机

输送机是以搬运为主要功能的载运设备，有些输送机兼具装卸功能。输送机的特点是能实现连续搬运，这是叉车、吊车无法比拟的。由于连续作业，作业效率高，可实现小范围的轮动。这种机械的输送路线是确定的，只有在重新安装时才会改变路线，因而易于规划统筹，实现作业的稳定。输送机有三大类型，即牵引式输送机、无牵引式输送机及气力输送机。

牵引式输送机主要有皮带输送机(传送带)、板式输送机、悬挂输送机、斗式提升机、自动扶梯、板式提升机和链式输送机等。无牵引式输送机主要有辊式输送机、滚轮式输送机、螺旋输送机和振动输送机等。气力输送机主要有吸送式(负压抽吸式)、压送式和混合式等。

1) 皮带输送机

皮带输送机是将输送带紧在辊柱上，外力驱动辊柱转动，带动输送带循环转动，依靠输送带与物料之间的摩擦力将置于其上的物料移动。皮带输送机有3种主要类型：第一种是固定式，固定在两个区域之间进行搬运；第二种是移动式，可利用人力移动皮带输送机位置，随时改变搬运区域；第三种是往复式，皮带回程也设计成运货通路。一般来讲，固定式皮带运输机可以进行长距离搬运，可制成运能很大的大型运输机，这种形式的皮带运输机在矿山的矿石物流、煤炭物流等领域中有很大优势，在港口、车站也常用于装卸散、块料。移动式皮带输送机一般是小型机，是衔接性的搬运机具，在集货、配送、拣选货物领域作为配套机械使用，也用于设施外的装卸搬运。往复式皮带输送机主要用在仓库、配送中心等设施内。皮带输送机可用于输送散、粒、块状物料，也常用于输送中、小包装货物，一般不用于集装物的输送。皮带输送机如图3.19所示。

2) 辊式输送机

辊式输送机是由许多定向排列的辊柱组成，辊柱可在动力驱动下在原处不停地转动，以带动上置货物移动，也可在无动力的情况下，以人力或货物的重力推动货物在辊柱上移动。辊柱输送机如图3.20所示。

3) 滚轮式输送机

滚轮式输送机和辊式输送机类似，它们的不同之处在于前者安装的不是辊子，而是一个个小轮子，其分布如同算盘一样，所以也称算盘式输送机。滚轮式输送机无动力驱动，适合于人力和重力搬运。滚轮式输送机如图3.21所示。

4) 储积输送机

储积输送机可以满足各种负载和仓储需求的装置。其用法与辊式输送机大致相同，不同之处在于前者可以自动储积包裹，不会产生任何正向线压。货物在搬运之前需要进行缓冲，不会令料箱变形或弯曲。储积输送机可以储积大范围的混合负载，因为减小了功耗，所以运行时经济划算。其比标准运输送机昂贵，需要其他控制设备。储积输送机如图3.22所示。

5) 立式输送机

立式输送机有两类：连续式和往复式。

(1) 连续立式输送机，采用带有连续压盘的链条。优点是可以向上或向下运输货物；“Z”或“C”结构，占地面积小，非常安静。缺点是横向同步进磨较复杂，需要某些储积，比往复立式输送机昂贵。连续立式输送机如图3.23(a)所示。

(2) 往复立式输送机使用链条或皮带在一个循环内抬起或降低压盘。优点是可向上、向下甚至双向循环，每次可以升起多个料箱，占地面积小，横向同步进磨较简单，非常安静，与连续立式输送机相比，成本较低。缺点是输送距离的高度有限，吞吐量有限，必须在横向进磨之前储积。往复立式输送机如图3.23(b)所示。

3.2.2 计量和分拣设备

1．计量装置

仓库中使用的计量装置种类很多，从计量方法的角度可以分为以下几种：重量计量装置，包括各种磅秤、地下及轨道衡、电子秤等；流体容积计量装置，包括流量计、液面液位计；长度计量装置，包括检尺器、自动长度计量仪等；个数计量装置，包括自动计数器、自动计数显示装置等；综合的多功能计量设备，如计量装置等。

1) 地中衡及轨道衡

地中衡及轨道衡是对地面车辆、铁道车辆载货计重的衡器，常用的有机械式和电子式两类。机械式需要人工进行控制操作，手抄数据，计重误差大，可满足大批量货物计量。电子式及机电结合式的静态轨道衡及地中衡，其特点是带有数字自动显示并能自动打印，精确度高，可满足较贵重材料(如有色金属、合金钢、化工材料以及粮食等)的计重要求。电子式动态衡可在车辆缓行中，在火车车底不摘挂下自动计重，计量效率较高，但精确程度较低，约为0.5%。电子地中衡工作原理如图3.24所示。数字式电子汽车衡如图3.25所示。

2) 电子秤

电子秤是电子衡器的一种，按用途不同分为吊秤、配料秤、皮带秤、台秤等多种。电子秤主要由称重传感器、放大系统和显示仪表3个部分构成，其优点很多，如计重准确、结构简单、安装调试方便、体积小、重量轻、计量速度快等。

3) 出库数量显示装置

出库数量显示装置是一种计数的计量装置，安装于多品种、少批量、多批次的拣选式货架上，每当取出一件，相应的显示装置上就显示出数量指示，通过观察显示装置可确认拣选数量、库存数量，如果和计算机联网，还可由计算机汇总、记录。

2．分拣设备

1) 分拣机

(1) 滑块式高速分拣机。滑块式高速分拣机为单侧或双侧分流、物流受冲击小，对物料姿态不作要求、可进行平稳分类；模块化设计、维护简便；可与其他输送设备根据工作现场自由布置；分拣量最大可达9000个/时，分拣速度最快可达120m/min；物料大小为125～990mm (200～1800mm)，物料重量为0.5～45千克/个。滑块式高速分拣机如图3.26(a)所示。

(2) 滚轮式高速分拣机。滚轮式高速分拣机为多角度分流，可自由进行方向转换；可进行高速、平稳、高晶种分类；可根据需要随时更换滚轮；有效利用工作空间，提高分类输送工作效率；分拣量最大可达7500个/时，分拣速度最大可达80m/min；物料大小为125～990mm (200～1800mm)，物料重量0.5～75千克/个。滚轮式高速分拣机如图3.26(b)所示。

(3) 交叉带式高速分拣机。交叉皮带分拣机融合了输送系统和分拣系统的特点，其速度可达2.5m/s，适用于传输和/或分拣不超过50kg的各类货物；货物可在任一面顶出。其较宽的包裹可装载两段，然后再顶出；使用双层分拣机，吞吐量可以加倍。交叉皮带分拣机广泛用于零售行业、食品处理、电子商务和邮件分拣，分拣量最大可达5000个/时，物料大小为60～300mm。交叉带式高速分拣机如图3.27所示。

(4) 电子倾斜货盘分拣机(包裹和行李倾斜货盘分拣机)。电子倾斜货盘分拣机是一种非常快速、多功能的分拣系统，其控制系统是基于交叉皮带技术发展起来的。其分拣速度可达2.5m/s，适用于不超过75kg的各类包裹。它能将包裹翻到任一面，维护量极低，广泛用于包裹、货物和行李的输送。电子倾斜货盘分拣机如图3.28所示。

2) 电子拣货机

(1) 摘取式电子拣货机。摘取式电子拣货系统采用安装照明灯的机架，通常分为几个区域，可将操作员指引到特定的库存位置。每个SKU可配备单个数字或字母显示屏，此显示屏上有一个照明灯、一个确认按钮和表示数量的数字读出器。在其他配置情况下，摘取式电子拣货系统还可以采用更少或更简单的显示屏，从而减少了总体成本。摘取式电子拣货机如图3.29所示。

在典型的系统中，摘取工序始于操作员扫描、料箱或搬运箱上的条形码地址，此时显示屏告诉操作员摘取哪些SKU以及摘取多少。操作员通过“确认”按钮来确认摘取。摘取式电子拣货系统可用于涵盖大范围的摘取活动，对于每个生产线项上存有少量SKU和大量摘取的应用场合，就可以考虑采用这种系统。并且这种系统也非常适用于具有数千个SKU的超大应用场合，还可用于分箱或整箱操作的场合。

(2) 播种式电子拣货机。播种式电子拣货系统类似于逆向的摘取式电子拣货系统。单槽显示屏告诉操作员将在哪儿播种项目，而不是告诉操作员摘取哪些项目。在典型配置中，操作员扫描产品，然后具有LED闪烁的槽式显示屏表示哪些容器需要此产品。每个容器的数字读出器显示将多少项目放入此容器中，操作员通过确认按钮来确认每个播种。播种式电子拣货系统适用于将产品配送到有规律的目标地点，如零售连锁店。因为每个目标需要一个显示屏，而不是每个SKU需要一个显示屏，所以采用相对少量的显示屏就可以搬运广泛范围的产品。播种式电子拣货机如图3.30所示。

3.2.3 自动化立体仓库

自动化立体仓库(Automatic Warehouse)是通过电子计算机和相应的自动控制设备对仓库的作业和仓储管理进行自动控制和管理，并通过自动化系统进行仓库作业的现代化仓库。物流术语将其定义为：由电子计算机进行管理和控制，不需要人工搬运作业，而实现收发作业的仓库。

1．自动化立体仓库的功能

自动化立体仓库的功能一般包括自动收货、存货、取货、发货和信息查询等。

1) 收货

收货是指仓库从供应方接收各种产品、材料或半成品，收存入仓库的过程。收货时需要有供运输车辆停靠的站台或场地，需要升降平台作为站台或载货车辆之间的过桥，需要装卸机械完成装卸作业。卸货时需要检查货物的品质和数量，以及货物的完好状态，确认完好后方能入库存放。一般的自动化仓库从货物卸载经查验进入自动系统的接货设备开始，就将信息输入计算机，生成管理信息，由自动控制系统进行货物入库的自动操作。

2) 存货

存货是指自动化系统将货物存放到规定的位置，一般是放在高层货架上。存放之前首先要确定存货的位置，某些情况下可以采取分区固定存放的原则，即按货物的种类、大小和包装形式来实行分区存放。随着移动货架和自动识别技术的发展，已经可以做到随意存放。这既能提高仓库的利用率，又可以节约存取时间。

3) 取货

取货是指自动化系统根据需求从仓库货架上取出所需货物。取货可以有不同的取货原则，通常采用的是先进先出的原则，即在出库时，先存入的货物先被取出。对某些自动化仓库来说，必须能够随时存取任意货位的货物，这要求搬运设备和地点能频繁更换。

4) 发货

发货是指取出的货物按照严格的要求发往用户。根据服务对象的不同，有的仓库只向单一用户发货，有的则向多个用户发货。发货时需要配货，即根据使用要求对货物进行配套供应。

5) 信息处理

信息处理是指随时查询仓库的有关信息并伴随各种作业产生的信息报表单据。在自动化仓库中可以随时查询库存信息、作业信息以及其他相关信息。这种查询可以在仓库范围内进行，有的也可以在其他部门或分厂进行。

2．自动化仓库的基本设施

自动化仓库一般建设成立体仓库，自动化立体仓库的主体由高层货架、巷道式堆垛起重机、出入库工作台和自动运送及操作控制系统组成。自动化立体仓库如图3.31所示。

1) 仓库建筑与高层货架

自动化立体仓库的主体和货架为钢结构或钢筋混凝土结构，在货架内是标准尺寸的货运空间，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中完成存、取货的工作。

立体仓库的建筑高度一般在5m以上，最高的立体仓库可达40m，常用的立体仓库高度在7～25m之间。库内高层货架每两排成一组，每两组货架中间设有一条巷道，供巷道堆垛起重机和叉车行驶，每排货架分为若干纵列和横排，构成货架和存货位，用于存放托盘和货箱。巷道堆垛起重机自动对准货位存取货物，同时配合周围出入库搬运系统完成自动存取作业。

2) 巷道堆垛起重机

巷道堆垛起重机沿仓库轨道水平方向移动，载货平台沿堆垛支架上下移动，起重机货叉可借助伸缩机构向平台的左右方向移动存取货物。它由机架、运行机构、升降机构或叉伸缩机构、电器控制设备组成。

(1) 机架由上下横梁及立柱构成，高度可达30m，起重量为1～2t。上横梁装有导轨并与架空导轨相接触，下横梁装有起重机的行走轮并与地面轨道相接触。

(2) 运行机构包括电动机、减速器和制动器。电动机有主电动机和微速电动机两台，供起重机高速运行和低速对准料位时使用。

(3) 升降机构包括货台和卷扬机。货台沿立柱上下滑行，由卷扬机牵引升降。

(4) 货叉伸缩机构装在货台上，由双速电动机、链条、链轮和货叉等组成，用于在货架上存取托盘。

(5) 电器控制设备包括逻辑装置、认址器等，以保证起重机对准货位。

3) 周边搬运系统

周边搬运系统包括搬运机、自动导向车、叉车、台车、托盘等，其作用是配合巷道堆垛机完成货物运输、搬运、分拣等作业，还可以临时取代其他主要搬运系统，使自动存取系统维持工作，完成货物出入库作业。各种周边搬运系统如图3.32所示。

4) 控制系统

自动化立体仓库的控制形式有手动控制、随机自动控制、远距离自动控制和计算机自动控制4种。

存取系统的计算机中心或中央控制室接收到出库或入库信息后，通过对输入信息的处理，由计算机发出出库或入库的指令，巷道机、自动分拣机及其他周边搬运设备按指令启动，协调完成自动存取作业，管理人员在控制室对整个过程进行监控和管理。

3．自动化立体仓库的主要优点

自动化立体仓库的主要优点有：采用高层货架存储，并结合计算机管理，容易实现先入先出(First In and First Out, FIFO)，防止货物的自然老化、生锈、变质和发霉，有利于防止货物和物料的丢失和损坏；由计算机控制，能够有效地减少货物处理和信息处理过程中的差错。

4．自动化立体仓库的特点

自动化立体仓库的特点有：基建和设备投资高；自动化仓库和管理要求高，仓库管理技术人员必须经过专门培训才能胜任；作业流程要求严格，弹性小，柔性差，整体配套要求高；在选择建设自动化立体仓库时，必须综合考虑自动化立体仓库在整个企业中的营运策略地位和设置自动化立体仓库的目的，并进行详细的方案规划和综合测评，最终确定建设方案。

5．自动化立体仓库的分类

1) 按照储存物品的特性分类

(1) 常温自动化立体仓库系统。

(2) 低温自动化立体仓库系统。

① 低温空调仓储系统对于温湿度的要求是低温、低湿，依照其存放物品对于温湿度的要求而设计。

② 冷藏仓储系统的温度。

③ 冷冻仓储系统。

2) 按照结构特点分类

(1) 整体式结构。整体式结构的高层货架不仅作为货架储存商品，而且还作为仓库的支柱和屋架结构，即货架与仓库建筑结构成为一个建筑整体。

(2) 分离式结构。分离式结构的自动化立体仓库是指仓库建筑与高层货架分别建造，在结构上分开独立，结构整体性较差，精度比较低，但设计与施工比较容易，建设周期短，投资费用较低。分离式自动化立体仓库一般以12m高度以下较为经济，是自动化立体仓库的发展趋势。

3) 按照自动化立体仓库的货架形式分类

(1) 单元货架仓库。

(2) 重力式货架仓库。

(3) 循环货架仓库。

4) 按照控制方法分类

自动的立体仓库按照控制方法可分为手动控制、自动控制和遥控3种。

5) 按照库存容量分类

库存容量在2000个托盘(货箱)以下的为小型立体仓库，2000～5000个托盘的为中型立体仓库，5000个托盘以上的为大型立体仓库。

知识链接

3种物料输送系统介绍

本章小结

本章内容主要是为后续章节打基础，围绕着仓库所需设备介绍了仓库的基本设施和设备及使用原则，同时对自动化立体仓库进行了介绍。

案例分析

在国际招标中取胜的根本所在