01 自動化立體庫的(Of)種類

       自動化立體庫（AS/RS）在(Exist)經曆了幾十年的(Of)發展後，型式和(And)技術都發生(Born)了巨大(Big)變化。如在(Exist)存取設備方面，除了傳統的(Of)堆垛機外，還有各種型式的(Of)存取技術，典型的(Of)如子母車、四向穿梭車等。自動化立體庫主要(Want)有以(By)下幾個(Indivual)大(Big)類：

       托盤式AS/RS系統：從堆垛機的(Of)載貨台型式看，有單工位和(And)多工位，有單深度和(And)雙深度等多種型式。此外，從軌道型式看，除直線型軌道外，還有轉軌型、彎道型、道岔型等多種形式。貨叉型式也有很多種變換。

       托盤式子母車系統：這(This)一(One)系統主要(Want)應用(Use)于(At)高密度存取場合。所謂子母車包括子車和(And)母車，母車負責将子車及貨物從一(One)個(Indivual)巷道移到(Arrive)另一(One)巷道，子車負責将托盤送到(Arrive)貨位儲存。托盤的(Of)提升采用(Use)提升機完成。子母車系統是一(One)種較高密度的(Of)儲存系統，比普通的(Of)單深度AS/RS，其空間利用(Use)率會提升15~20%左右，理論上最大(Big)會提升30%左右。

       托盤式四向車系統：四向車與子母車的(Of)差異主要(Want)在(Exist)于(At)，穿梭小車可以(By)完成巷道内存取，也可以(By)自動變換巷道。既可以(By)應用(Use)于(At)密集存儲系統，也可以(By)更加靈活變化。四向穿梭車系統的(Of)最大(Big)優勢并不(No)在(Exist)于(At)高密度的(Of)存儲，而是對環境的(Of)适應性，不(No)同高度，不(No)同形狀的(Of)空間均可以(By)采用(Use)四向穿梭車，這(This)是其他(He)技術所無法比拟的(Of)。

       Miniload系統：載荷單位一(One)般爲(For)箱子。miniload的(Of)載貨台也分爲(For)多種形式，如單工位和(And)多工位，單深度和(And)多深度等。相比托盤式AS/RS系統，miniload型式更加靈活多變，如貨叉的(Of)型式就有貨叉式、夾包式、皮帶式等多種形式，此外，除固定式貨叉外，還有可變寬度貨叉等。

       箱式穿梭車系統：載荷單位一(One)般爲(For)箱子。采用(Use)雙向穿梭車或四向穿梭車進行貨物的(Of)存取作(Do)業。與miniload一(One)樣，其貨叉型式也變化多樣。多用(Use)于(At)貨到(Arrive)人(People)自動揀選系統。

       自動叉車立體庫系統：采用(Use)自動叉車進行作(Do)業的(Of)立體庫系統。原則上也可以(By)作(Do)爲(For)自動化立體庫的(Of)一(One)個(Indivual)類别。由于(At)叉車的(Of)種類不(No)同，可以(By)再細分爲(For)多個(Indivual)子類。

       KIVA系統：載荷單元爲(For)箱子。有兩種主要(Want)類型：移動貨架型和(And)固定貨架型。這(This)是近年比較火熱的(Of)立體庫型式。

       除此之外，還有一(One)些其他(He)型式的(Of)立體庫系統，如采用(Use)橋式或門式起重機作(Do)爲(For)存取機構的(Of)立體庫，可移動式貨架立體庫，重力式貨架立體庫等，不(No)一(One)而足，限于(At)篇幅，本文不(No)再展開。

02 消防規範的(Of)理解與應用(Use)

       消防規範是影響自動化立體庫設計的(Of)非常關鍵的(Of)因素之一(One)。新版消防規範對此有明确的(Of)規定。目前最權威的(Of)規範主要(Want)有3個(Indivual)：

       建築設計防火規範，GB50016-2014

       物流建築設計規範，GB51157-2016

       冷庫設計規範，GB50072-2010

       簡單來(Come)說，對自動化立體庫的(Of)面積和(And)防火分區（丙2類，有自動噴淋），有如下規定：

       通常情況下，這(This)是庫房部分的(Of)要(Want)求，但沒有規定揀選區域的(Of)要(Want)求。因此，總面積可以(By)在(Exist)此基礎上再增加一(One)部分作(Do)業區（分揀區），但也有不(No)能通過消防審查的(Of)案例。需要(Want)注意的(Of)是，常溫庫的(Of)規定也适合于(At)冷庫，隻是在(Exist)沒有自動噴淋設施情況下，采用(Use)常溫規範GB50017-2014，會導緻分區更小，設計限制更多罷了。

       除此之外，建築防火規範還規定自動噴淋的(Of)間距，即3m一(One)層的(Of)消防噴淋裝置，這(This)個(Indivual)對設計是有一(One)定難度的(Of)。尤其對于(At)一(One)些特殊型式的(Of)立體庫，存在(Exist)很大(Big)的(Of)困難，如四向穿梭車立體庫。在(Exist)設計中要(Want)特别注意。

       在(Exist)實際情況中，立體庫的(Of)消防分區寬度設計要(Want)符合巷道倍數的(Of)模數關系，這(This)是很多設計者開始不(No)明白的(Of)地方。比如對于(At)1200*1000的(Of)标準托盤而言，如果設計4個(Indivual)巷道單深度立體庫，一(One)般建築的(Of)寬度約爲(For)20m，此時(Hour)，立體庫的(Of)長度最大(Big)爲(For)3000/20=150m，這(This)就是爲(For)什麽設計中巷道不(No)能特别長的(Of)原因之一(One)。

03 月台及停車廣場設計

       立體庫的(Of)月台和(And)庫前廣場設計特别重要(Want)，卻常常被忽視。已有文章[1]專門讨論這(This)一(One)問題，這(This)裏在(Exist)做簡要(Want)論述。

       月台有内置和(And)外置兩種主要(Want)型式，高度一(One)般爲(For)1200mm，這(This)是爲(For)了滿足40英尺箱式貨車而設計的(Of)。實際設計中，要(Want)考慮車的(Of)型式。有些市内發貨月台需要(Want)停放的(Of)車都是20英尺以(By)内的(Of)車，就沒有必要(Want)設計1200mm高，而是設計爲(For)900mm更合适。而對三方物流而言，1200mm的(Of)高度更能适應多變的(Of)情況。

       對内置月台而言，門封是必要(Want)的(Of)。因此，倉庫門的(Of)寬度就不(No)宜太大(Big)和(And)太高，一(One)般是2400*3000mm比較合适，太大(Big)了，車尾就不(No)能全部被擋住，從而發生(Born)冷氣洩露。

       月台上的(Of)雨棚設計也很有講究，寬度一(One)般要(Want)超出(Out)月台邊緣約4~5m比較合适，高度一(One)般距地面5500mm比較合适，太高或太低都是不(No)好的(Of)。

       停車位的(Of)需求對月台設計來(Come)說是非常重要(Want)的(Of)，除了盡可能多的(Of)設計停車位外，還應通過改變裝卸貨方式來(Come)适應業務的(Of)需求，如采用(Use)伸縮皮帶機，或自動裝卸貨技術來(Come)提升效率，進而減少對月台數量的(Of)需求。

       廣場設計也要(Want)考慮車輛的(Of)情況。對于(At)40英尺以(By)上的(Of)貨車來(Come)說，加上車頭大(Big)概達到(Arrive)16m米以(By)上，這(This)時(Hour)，理論上停車場寬度要(Want)達到(Arrive)35以(By)上才合格，即兩倍車長再加3米的(Of)距離。而對于(At)僅停放20英尺貨車的(Of)月台，21m寬度已經是一(One)個(Indivual)可用(Use)的(Of)寬度了。

       對設計者來(Come)說，了解這(This)些數據要(Want)求是重要(Want)的(Of)，有的(Of)倉庫留得少了，在(Exist)使用(Use)時(Hour)非常困難。有的(Of)留得太多，又造成土地的(Of)浪費。

       越是大(Big)型的(Of)立體庫，停車廣場越要(Want)設計合理充分，但即使對于(At)小型立體庫，也要(Want)了解其使用(Use)情況，切忌不(No)管不(No)顧，胡亂設計，則會非常被動。

04 庫前區設計

       關于(At)自動化立體庫庫前區的(Of)設計問題，包括幾個(Indivual)方面，如輸送系統、分揀區、收貨區、發貨區等，對于(At)庫前輸送機系統已有專門文獻[2]論述，這(This)裏僅擇其要(Want)點進行分析。

       庫前輸送系統的(Of)設計，無論采用(Use)什麽型式和(And)技術，其要(Want)點是要(Want)滿足貨物的(Of)入庫和(And)出(Out)庫流量要(Want)求。一(One)般來(Come)說，輸送系統的(Of)理論能力，要(Want)求比實際能力大(Big)15%~25%爲(For)宜，很多設計過于(At)緊湊，其實對實際作(Do)業是不(No)利的(Of)。

       分揀區：這(This)是一(One)個(Indivual)比較廣泛的(Of)概念。既包括末端分揀，也包括拆托盤和(And)拆箱揀選，尤其是後者，其需求随着業務的(Of)不(No)同，差異甚大(Big)。就末端分揀而言，有各種形式的(Of)分揀技術可以(By)使用(Use)，如交叉帶分揀機、滑塊式分揀機、躍起輪分揀機、矩陣式分揀機等最爲(For)常見。分揀機的(Of)設計主要(Want)要(Want)根據産品的(Of)型式和(And)流量來(Come)進行選擇，價格差異很大(Big)。分揀能力一(One)般從幾千揀到(Arrive)幾萬件不(No)等，這(This)對于(At)設計者有一(One)定的(Of)挑戰。很多初始設計者不(No)能充分了解分揀機的(Of)原理，從而做出(Out)錯誤的(Of)選擇，這(This)種情況也是常見的(Of)。

       收貨區：收貨區的(Of)大(Big)小，不(No)僅與業務量有關，而且與業務流程有關。比如是否可以(By)直接入庫？有的(Of)業務要(Want)求到(Arrive)貨貨物要(Want)進行QC，有的(Of)要(Want)更換托盤重新碼垛，有的(Of)還要(Want)做一(One)些别的(Of)處理等，這(This)樣，收貨區的(Of)大(Big)小将受到(Arrive)很大(Big)影響。對QC來(Come)說，有的(Of)很簡單，隻需要(Want)對外觀進行檢查，有的(Of)隻要(Want)進行抽查，有的(Of)可能需要(Want)注意檢查，有的(Of)還有時(Hour)間存放要(Want)求等，差異很大(Big)，這(This)在(Exist)設計中是要(Want)引起注意的(Of)。

       發貨區：發貨區設計在(Exist)很多場合并未引起注意和(And)重視，從而導緻很多問題發生(Born)。其實，發貨區在(Exist)整個(Indivual)立體庫設計中占據非常重要(Want)的(Of)位置。發貨區的(Of)大(Big)小固然與物流量密切相關，還與波次設計有很大(Big)關系，近年來(Come)，立體化和(And)自動化的(Of)集貨與發貨，越來(Come)越受到(Arrive)重視，發貨區的(Of)設計進入到(Arrive)一(One)個(Indivual)新的(Of)階段。

05 其他(He)細節問題

1）消防噴淋

       消防噴淋在(Exist)立體庫設計中經常是一(One)個(Indivual)令人(People)頭疼的(Of)問題。有些立體庫根本無法解決這(This)一(One)問題。如四向穿梭車庫。這(This)不(No)僅限制了設計的(Of)選擇空間，而且也會導緻很大(Big)的(Of)空間浪費。而從另一(One)個(Indivual)角度看，我(I)國(Country)現行的(Of)消防規範，或許到(Arrive)了需要(Want)認真關注自動化立體庫需求的(Of)時(Hour)候了。如何做到(Arrive)既合理科學，又安全有效，是我(I)們制定消防規範時(Hour)應考慮的(Of)一(One)個(Indivual)關鍵問題。

       順便提一(One)下我(I)國(Country)關于(At)物流尤其是立體庫的(Of)消防規範，由于(At)缺乏科學依據，所有的(Of)條文基本上還是憑借一(One)些老的(Of)經驗，基于(At)傳統倉庫的(Of)概念而制定的(Of)。與立體庫本身的(Of)需求差距甚遠。如何科學制定規範，是擺在(Exist)我(I)們面前的(Of)一(One)個(Indivual)艱巨的(Of)任務，可謂任重而道遠。

2）貨架、貨叉與托盤

       有一(One)些細節的(Of)問題将影響總體設計。

       首先看托盤設計。托盤是立體庫設計最基礎的(Of)條件或最基礎的(Of)工作(Do)。盡管标準托盤（即1000X1200規格的(Of)托盤）是優先考慮的(Of)選項，但對于(At)實際使用(Use)而言，非标的(Of)情況也是非常多的(Of)，特别是制造業物流。貨物單元（即托盤+單元貨物）尺寸的(Of)設計要(Want)特别重視，通常情況下，立體庫并不(No)要(Want)包含所有物料，隻要(Want)符合大(Big)多數貨物儲存即可。對堆垛機而言，托盤的(Of)設計還包括一(One)些細節需求，如托盤型式，承載能力，叉孔高度等。以(By)川字底托盤爲(For)例，叉孔高度往往不(No)是由托盤載重決定的(Of)，而是由貨叉高度和(And)撓度決定的(Of)。

       再看貨叉設計和(And)選擇。目前貨叉的(Of)設計基本上隻是一(One)項選型的(Of)工作(Do)。采用(Use)像米亞斯、長臂猿等專業公司的(Of)貨叉是一(One)種經濟而穩妥的(Of)做法。這(This)些企業的(Of)産品手冊會提供實際使用(Use)中多種規格型号的(Of)各種參數，包括伸叉長度，載荷，以(By)及滿載下的(Of)撓度等。即使這(This)樣，貨叉的(Of)選擇仍然是一(One)項比較專業的(Of)工作(Do)，對工期和(And)成本的(Of)影響還是不(No)小的(Of)。值得注意的(Of)是，貨叉的(Of)選擇會影響托盤的(Of)設計，因此，隻有選擇好了貨叉，托盤才能确定。

圖1 雙伸貨叉示意圖（來(Come)源于(At)米亞斯）

       最後看看貨架的(Of)設計，以(By)最簡單的(Of)AS/RS爲(For)例，首先，對一(One)些非标的(Of)重型貨架的(Of)設計，進行有限元分析是非常必要(Want)的(Of)，這(This)是很多貨架廠并不(No)具備的(Of)能力。其次，貨架的(Of)設計與單元貨物有直接關系。一(One)般情況下，載貨單元（托盤+貨物）的(Of)尺寸（長寬高）決定了貨架的(Of)尺寸。需要(Want)注意的(Of)是，在(Exist)确定層高（底層高度，中間層層高，頂層高度）的(Of)時(Hour)候，各種尺寸設計要(Want)符合設計規範的(Of)規定。此外，由于(At)采用(Use)組合式貨架，層高一(One)般要(Want)按照75或100的(Of)倍數設計，當然，如果貨架采用(Use)定制孔的(Of)話，就沒有這(This)個(Indivual)限制，但這(This)種情況很少，目前隻有少數幾個(Indivual)貨架廠才能提供這(This)種定制貨架。

3）基礎荷載

       立體庫的(Of)基礎荷載計算是一(One)個(Indivual)專門的(Of)話題，也是困擾大(Big)家的(Of)一(One)個(Indivual)問題。有兩個(Indivual)參數：其一(One)是集中荷載，其二是平均荷載。

       集中荷載一(One)般是指一(One)個(Indivual)柱腳或一(One)個(Indivual)特殊的(Of)點（如提升機基座）所承受的(Of)最大(Big)荷載。這(This)一(One)荷載直接影響建築物梁的(Of)設計。一(One)般情形下，計算集中荷載時(Hour)，要(Want)計算一(One)個(Indivual)區域内受載荷最大(Big)的(Of)點或幾個(Indivual)點（柱腳）。在(Exist)所有貨位均取最大(Big)值的(Of)工況下，計算集中荷載。當然，一(One)般還要(Want)有一(One)個(Indivual)安全系數作(Do)爲(For)保障。安全系數的(Of)選擇要(Want)根據實際工況和(And)重要(Want)程度進行選擇，取值在(Exist)1.2~1.4之間爲(For)宜。

       平均荷載計算公式是整個(Indivual)立體庫區域（有的(Of)理解爲(For)貨架區域）的(Of)總荷載除以(By)其面積。總荷載包括貨物及設備（貨架、堆垛機、輸送機等）的(Of)荷載。然而，在(Exist)實際設計中，單純的(Of)說平均荷載是容易出(Out)問題的(Of)。因爲(For)計算公式中兩個(Indivual)參數需要(Want)明确定義。所以(By)，在(Exist)提出(Out)平均載荷的(Of)同時(Hour)，還要(Want)提出(Out)計算區域的(Of)總荷載，以(By)便建築設計考慮。對建築設計而言，平均荷載主要(Want)關乎樁基的(Of)設計，樁基需要(Want)承受的(Of)總荷載才是計算的(Of)所關注的(Of)。需要(Want)指出(Out)的(Of)是，由于(At)立體庫不(No)可能做到(Arrive)滿載（每個(Indivual)貨位放滿貨物，且達到(Arrive)設計載荷），因此，在(Exist)計算平均荷載時(Hour)，安全系數應該是一(One)個(Indivual)小于(At)1的(Of)系數。具體取值在(Exist)0.7~0.9之間，要(Want)根據實際情況予以(By)确定。關于(At)這(This)一(One)點，目前還存在(Exist)不(No)同的(Of)認知。

4）其它

       立體庫設計需要(Want)注意的(Of)細節事項還有很多，如巷道寬度的(Of)設計，安全距離問題（多種情形下），有關托盤、輸送機、載貨台、貨架之間的(Of)尺寸鏈問題，基礎設計問題等，限于(At)篇幅，本文不(No)再一(One)一(One)例舉，讀者在(Exist)設計中需要(Want)自己去體會。

參考文獻：

[1] 尹軍琪，倉庫月台規劃設計要(Want)點分析[J]，物流技術與應用(Use)，2020.8（91-94）

[2] 尹軍琪，自動化立體庫庫前輸送系統的(Of)設計問題[J]，伍強科微信公衆号，2022.5.22