自动化立体仓库规划设计--实例
自动化立体仓库规划设计--实例
自动化立体仓库是当前技术水平较高的物流储存设施，相较于传统仓储，在存储和装卸效率上有着无可比拟的优势。本文结合成品酒自动化立体仓库建设实际案例，详细介绍了自动化立体仓库的规划设计要点，并对其进行了优化研究。
一、行业背景
成品酒存储库按火灾危险等级为丙类1项，《建筑设计防火规范》规定，丙类1项自动化立体库最大占地面积8000平方米，每个防火分区最大面积2000平方米；
按此强制性国标进行设计和建造的白酒成品库在国内较少，目前第三方自动化立体高架成品酒库更是没有；大多数成品酒存储在丙二或等级更低的库中，既违反了国家相关强制性标准规定，又存在发生安全生产事故的隐患。
建设保证酒类安全高效存储和装卸的自动化立体高架库，已成为第三方物流园区建设工作的考量之一。
二、规划要点
遵照国家相关设计规范、成品酒存储和装卸等业务作业流程与自动化立体库自身作业动线，规划设计重点如下。
1.火灾危险性：
研究建筑物防火分区面积和结构。
2.货架布置：
根据成品酒存储量、吞吐量和进出频率等需求，结合货物存取、输送和信息等系统相互协调，确定自动化货架布置方向、排数与货位数量、平面和立面设计。
3.库房结构：
配合自动化货架布置，研究建筑物特点，如开间、进深与柱网布置、立面等。
三、实例论证
本文以某现代物流园项目建设丙一项成品酒库房为例，针对规划设计及优化进行论证。
3.1 方案选取
针对该成品酒库房建设成自动化立体库还是普库，我们分析比较技术方案与投资指标。
3.1.1 技术对比
通过工艺平面布置与运营作业流程比较，自动化立体库优势如下。
（1）占地少：充分利用库房垂直空间，经测算每平方米建筑面积货位量可达2.8个（按9层货架），而普库（按5层横梁式货架）仅为1.2个，存储量是普库的2.3倍；即须建三个普库才能达到一个自动化立体库能力。
（2）自动化程度高：系统能够自动识别每托成品酒进出库时间，实现先进先出；而传统仓库难以实施自动识别。
（3）物管先进：管理系统与ERP系统对接，成品酒出入库指令能与生产销售计划相联系，实现全流程自动化作业；系统自动过账对账保证了储存信息准确及时，避免普库操作易出现账卡物不相符的问题。
（4）相较传统仓库能更好地满足特殊储存环境的需要，如避光、恒温、封闭等特殊环境；保证货物在仓储过程的安全，提高运营质量。
（5）各类自动化设备代替了大量的人工作业，降低人力成本。
3.1.2 投资成本对比
从上表分析，自动化货架库单位货位成本较普库低1316元；而每货位存储收益相同，自动化立体库的投资回报率高于普库；
存储量是普库的2.3倍；又因在技术和作业上优势明显，故此本项目选择建设自动化立体库。
3.2 设计优化
业务需求：最大存储量75万箱成品酒；每日最大吞吐量10万箱，考虑极端情况设备能力定为20万箱；
考虑每层货架内部设置喷淋，单层货架高度按2.32米设计，货架按9层设计。
3.2.1 原方案
由设计单位对此库房进行了设计，出具设计图如下。
（1）建筑结构：
根据国家规范要求，建筑面积7974.79平方米，东西向长度116.11米，南北向进深72.59米，采用单层钢结构排架结构。仓库南侧设置进深12.1米穿樘；60.49米进深的自动化货架存储区南北向设置4个防火分区；
东西侧墙体为纵墙，柱距7.5米，南北侧墙体为山墙，柱距7.6米，四跨排架跨度为22.9米、30米、30米和22.9米。
自动化货架存储区标高为±0，檐口标高24.4米，屋面东西向找坡，坡度5%，屋脊标高27.1米；穿樘檐口标高8.3米，站台标高0.9米，室外地坪标高-0.3米。
（2）工艺布置：
南北向布置自动化货架，每2排货架设置一个堆垛机巷道，共设置56排货架和50米巷道的堆垛机14台，货架按9层设计，共计21168个货位。
根据现场实际计算每货位存储成品酒40箱，最大存储量846720箱；以堆垛机单边最不利作业测算每台堆垛机每小时可输送成品酒28托，日最大吞吐量高达376320箱，远大于业务运营需求。方案规划见下图：
3.2.2 方案优化
在与业务部门沟通交流成品酒存储和装卸等物流作业特点，并与自动化货架特点相结合，对工艺布置方案做了优化；再根据优化后的工艺对建筑物结构进行了优化,实现降本增效的目的。
（1）自动化货架工艺布置优化：
原方案每个巷道仅50米长，每台堆垛机管理的货位较少，作业流线较短，堆垛机存取货物过程时，尚未完成加速便需减速，不能充分发挥设备能力；堆垛机每台50万元左右，每台用电量25kW。
基于以上分析，若把南北向自动化货架巷道布置调整为东西向，巷道长度增至100米减少堆垛机数量，每排货架每层布置78个货位，能充分发挥快速存取货物优势；
考虑自动货架区进深60米，东西向设置3道防火墙均分成4个防火分区，每个防火分区能布置2+4+2=8排货架和2条巷道，共计可以布置32排货架8条巷道，高度不变，共计布置22464个货位，比原方案多布置1296个货位，总存储量可达898560箱成品酒，多存储51840箱；
日最大吞吐量可达215040箱，完全可满足业务需求。对比自动立体货架设备成本，原方案成本2271.8万元，优化方案因减少6台堆垛机及相关配套设施，虽然成品酒输送线长度与货位数有所增加，但总成本仅1922.8万元，比原方案节省349万元；
节省6台25kW堆垛机,对应高压变压器装机容量可减少150kW，相应节省电力设备50万元，运营中每年可节约用电36万度，故此，从设备成本与运营角度考虑优化方案的优势均大于原方案。
（2）建筑物结构优化：
原设计防火墙为南北方向，须在防火墙位置设置钢立柱；屋脊标高27.1米。工艺优化后，对建筑物结构进行优化：
防火墙东西向布置，排架由东西向调整为南北向，减小跨度至15.6米，防火墙位置直接设计在跨度位置无须另加立柱，屋脊高度25.9米，降低1.2米；
经过工程单清单审计，原方案钢结构工程用钢量为650.28吨，每平方米用钢量为81.55公斤，优化方案用钢量为571.81吨，每平方米用钢量为72.02公斤，优化方案比原方案共计节省78.47吨结构钢材，每平方米用钢量节省9.53公斤，可节省建设成本86.3万元。
3.2.3 优化小结
优化方案较原方案在物流设备上节省349万元；电力设备节省50万元；建筑物节省78.47吨结构钢材，节约86.3万元；共计减少投资成本485.3万元。
减少6台堆垛机节省150kW装机容量，每年可节约用电36万度。
主要设计参数对比表
3.2.4 最终方案
（1）库房结构：
建筑面积7940.38平方米，东西向长度110.97米，南北向进深74.4米，采用单层钢结构排架结构。平面布置：南侧设置进深12米穿樘；
自动化货架库区进深为62.4米，四排架跨度均为15.6米，三道防火墙均沿着跨度立柱布置从南到北4个防火分区，面积最北侧1705.54平方米，其余1598.54平方米；
南北侧墙体为柱距7.2米纵墙；东西侧墙体为柱距7.8米山墙。立面布置：自动化货架存储区标高为±0，檐口标高24.4米；屋面东西向坡度5%，屋脊标高25.9米；穿樘檐口标高8.3米，站台标高0.9米，室外地坪标高-0.3米。
（2）自动化货架：
东西向布置，设置每层2.32米9层货架32排，8台堆垛机巷道均为100米，共计22464个货位，最大存储量898560箱成品酒，日最大吞吐量215040箱，均满足业务需求。具体方案图纸见下图：
四、结 论
自动化立体库是当前技术水平较高的物流仓库。相较于传统仓储，在存储和装卸效率上有着无可比拟的优势，每个货位投资要低于普通货架仓库；同时根据业务需求对其进行优化设计能降本增效。
故此，为了提高酒类成品物流效率，有效降低投资建设成本，将自动化立体高架库引入成品酒第三方仓储，是理性的投资选择。