自動(dòng)化立體庫(kù)是在談到自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)中最常被人提起的一項(xiàng)。很多的物流裝備廠(chǎng)家即使本行不是做立體倉(cāng)庫(kù)的，也往往愿意往這方面去嘗試；而各行業(yè)的業(yè)主們也樂(lè)意以自己有一套立體庫(kù)系統(tǒng)介紹給來(lái)訪(fǎng)者，也展示自己的企業(yè)的先進(jìn)性。

自動(dòng)化立體庫(kù)最早出現(xiàn)在上世紀(jì)的60年代，由于其實(shí)用性和技術(shù)的日益成熟，逐步的被各國(guó)和各個(gè)行業(yè)所應(yīng)用。因此從時(shí)間上來(lái)看，自動(dòng)化立體庫(kù)并非一項(xiàng)新技術(shù)，而從60年代一直到2020年，這么長(zhǎng)時(shí)間的跨度，立體庫(kù)的項(xiàng)目沒(méi)有隨著時(shí)間越來(lái)越少，反而越來(lái)越多。這一方面反應(yīng)了整個(gè)社會(huì)市場(chǎng)的發(fā)展情況，同時(shí)也證明了自動(dòng)化立體庫(kù)的實(shí)用性確實(shí)很高。

而隨著各行各業(yè)和新科技的發(fā)展，廠(chǎng)內(nèi)物流的具體場(chǎng)景也變的越來(lái)越多樣化，逐漸的衍生出更多的豐富的新的場(chǎng)景需求。而這些新的需求又迫使傳統(tǒng)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)做出升級(jí)和改變。因此，基于原有的自動(dòng)化立體庫(kù)系統(tǒng)上，逐漸的出現(xiàn)了各種新型的立體庫(kù)方案和技術(shù)。

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前世

在之前的文章我們介紹過(guò)，在規(guī)?；a(chǎn)的趨勢(shì)下，降低成本和提高效率是長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)追求的指標(biāo)。

對(duì)于自動(dòng)化立體庫(kù)倉(cāng)庫(kù)，在幫助企業(yè)降低成本方面有著明顯的效果，比如從降低土地成本，降低人力成本，降低管理成本等各方面都有成效。詳細(xì)分析可參考之前的文章。

為什么要采用自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)？

同時(shí)，采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)也能幫助提升生產(chǎn)中物料方面的效率，主要體現(xiàn)在物料搬運(yùn)效率的提升和物料管理決策效率的提升。詳細(xì)分析可以參考之前的文章。

為什么要采用自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)？

在上世紀(jì)60年代，最早的立體倉(cāng)庫(kù)是用來(lái)搬運(yùn)非常笨重的物料的，首先被應(yīng)用在軍事領(lǐng)域。后來(lái)立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)逐漸輕量化，并且堆垛機(jī)由專(zhuān)用電子控制器來(lái)控制運(yùn)行，庫(kù)存也由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)管理。

試想一下，讓我們講思維跳躍到60年代之前，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有立體庫(kù)概念的年代，而如果托盤(pán)物料量大，作為庫(kù)管員如何存放和管理這些物料呢？

一個(gè)辦法就是采用叉車(chē)，挑起托盤(pán)，往地上堆。一層放不下，摞起來(lái)放兩層、三層甚至四層。

隨著生產(chǎn)的擴(kuò)大，物料繼續(xù)增加，而廠(chǎng)房的空間有限，如果物料繼續(xù)像之前一樣直接放到地面上，那勢(shì)必會(huì)變成下邊的狀況。

物料堆滿(mǎn)倉(cāng)庫(kù)，要取到某些物料，要層層移挪才能觸及物料。因此要處理此中境況，需要處理如下的問(wèn)題：

1. 為了保證能隨時(shí)取到任何的一個(gè)物料，必須要預(yù)留通道給搬運(yùn)設(shè)施（如叉車(chē)）。叉車(chē)進(jìn)入通道后，可以在任意時(shí)刻向左或向右存取物料。

2.預(yù)留出了通道，意味著使用面積的縮小，同樣的物料只能互相疊摞的更高才能講之前所有的物料存下。

3.如果直接疊摞很多層，被壓在底部的物料并不能隨時(shí)被取放，仍舊需要上下移挪幾次才能取到下邊的物料，效率低，實(shí)用性差。

4.要使物料既能互相疊摞，又能隨時(shí)存取上下的任意物料，則將物料放置于各層分隔的儲(chǔ)物格子中可以解決，即貨架被運(yùn)用其中。這樣貨架從高度上可以配置多層，物料放置在各層貨架各種，互相不干擾，每個(gè)物料皆可以隨時(shí)存取。

5.物料被放置在多層貨架上，此時(shí)對(duì)往高處搬運(yùn)的施舍如叉車(chē)提出越來(lái)越高的要求，如叉車(chē)能往足夠高的貨架上存儲(chǔ)貨物；在通道內(nèi)往左右兩邊的貨架上存取貨物時(shí)，車(chē)體轉(zhuǎn)向要靈活；物料所在的貨架層數(shù)越高，叉車(chē)駕駛員的視野越難觸及，需要叉車(chē)能輔助定位到每一層高度等等。

6.隨著物料越來(lái)越多，堆放的貨架層數(shù)也越做越高，對(duì)于叉車(chē)的操作高度、效率、便利性都有了進(jìn)一步的要求，三維窄巷道叉車(chē)可以有效的解決這些多方面的要求，比如人駕駛時(shí)隨著貨叉一起起升，所有動(dòng)作都是視野范圍內(nèi)；貨叉自身可以旋轉(zhuǎn)180度，無(wú)需調(diào)轉(zhuǎn)車(chē)頭，同時(shí)這樣通道交窄，節(jié)省出來(lái)的面積可以用來(lái)布置貨架；叉車(chē)本身可以輔助定位到每一層貨架的高度上等等。

7.  物料品類(lèi)愈加繁多，貨架的貨位也隨之浩瀚。純?nèi)斯ば枰止び涗洺鋈霂?kù)信息和庫(kù)內(nèi)的發(fā)生的每次存位的物料變化情況的工作顯得困難且容易發(fā)生錯(cuò)誤，將貨架存取設(shè)備改為自動(dòng)化設(shè)備并與庫(kù)存管理系統(tǒng)直接對(duì)接是唯一的解決之道，這樣自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)孕育而生：

• 存儲(chǔ)設(shè)備不需要原地轉(zhuǎn)向，只向前向后運(yùn)行

• 巷道窄，節(jié)省面積

• 貨叉可以直接180度左右作業(yè)

• 高度上可以充分利用

• 自動(dòng)定位并能精確運(yùn)行到任意位置（前后、上下、左右）

• 人無(wú)需在進(jìn)入倉(cāng)庫(kù)做具體操作

• 設(shè)備的存儲(chǔ)貨物與庫(kù)存管理軟件后臺(tái)直接對(duì)接

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今生

自動(dòng)化立體庫(kù)倉(cāng)庫(kù)從被研發(fā)出來(lái)至今，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用，并有了一段不短的歷史。不過(guò)不論在哪個(gè)行業(yè)，哪個(gè)實(shí)際應(yīng)用中，自動(dòng)化立體庫(kù)都是少不了如下幾個(gè)部分：

• 堆垛機(jī)

• 高位貨架

• 庫(kù)存管理系統(tǒng)

• 出入庫(kù)設(shè)施

細(xì)觀(guān)每個(gè)自動(dòng)化立體庫(kù)，也肯定是上邊提及的幾個(gè)部分的異化、重新組合、局部?jī)?yōu)化后形成的不同存儲(chǔ)系統(tǒng)。每座自動(dòng)化立體庫(kù)形不同，而核心同。

下邊老King帶著大家一起梳理一下常見(jiàn)的自動(dòng)化立體庫(kù)都有哪些？

經(jīng)典1:1

上圖是最經(jīng)典的自動(dòng)化立體庫(kù)的一個(gè)單巷道存儲(chǔ)的圖例，一臺(tái)堆垛機(jī)可以移動(dòng)到出入庫(kù)端將托盤(pán)叉起并隨之移動(dòng)到某處貨架位置后，用貨叉將托盤(pán)存入到高處的貨格中，完成入庫(kù)。

從俯視的角度可以簡(jiǎn)化為：

在上述示例的庫(kù)房中，配置有三臺(tái)堆垛機(jī)，每臺(tái)堆垛機(jī)可以處理其左右兩排貨架的貨物。外部物料要入庫(kù)時(shí)，可以根據(jù)一定的原則將物料運(yùn)輸?shù)降竭@三臺(tái)堆垛機(jī)分別對(duì)應(yīng)的巷道中的出入庫(kù)端，之后由對(duì)應(yīng)的堆垛機(jī)將本物料存入到本巷道中。

雙伸位

在同樣面積的庫(kù)房?jī)?nèi)，為了存放更多的物料或者為減少堆垛機(jī)的數(shù)量，則可以考慮讓單臺(tái)堆垛機(jī)能處理左右兩邊更多的貨物，這樣就有了雙伸位的堆垛機(jī)立體庫(kù)，布局示意圖如下：

由圖中可以，系統(tǒng)對(duì)于堆垛機(jī)提出了要求，每臺(tái)堆垛機(jī)要向左或者向右觸及到兩個(gè)托盤(pán)的范圍。

同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)于貨架上的存儲(chǔ)位管理要更加細(xì)致，如下圖所示

較為簡(jiǎn)單的貨位存放管理方式為，“1”和“2”號(hào)貨位都存放同樣品類(lèi)的物料，并將“1”和“2”當(dāng)做一個(gè)貨位進(jìn)行先入先出管理。

堆垛機(jī)換巷道

如果倉(cāng)庫(kù)的效率要求不高，如果堆垛機(jī)能在不同的巷道之間切換，則可降低堆垛機(jī)的資金投入，同時(shí)由保留了立體庫(kù)的可用性。針對(duì)該類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)景，堆垛機(jī)可以換巷道的技術(shù)也被應(yīng)用到項(xiàng)目中了。

換巷道的方式，一種是將巷道的軌道延長(zhǎng)并在末端按照一定的曲率延伸到另外一個(gè)巷道的軌道上，如下圖所示：

可拐彎堆垛機(jī)除可拐彎堆垛機(jī)除了上述的應(yīng)用場(chǎng)合外，可能還有如下的應(yīng)用場(chǎng)景，兩排貨架并非平行而是垂直的位置關(guān)系，可以用轉(zhuǎn)彎堆垛機(jī)解決所有貨架上的存取。

另外一種是使堆垛機(jī)乘坐專(zhuān)門(mén)的換巷道小車(chē)由一個(gè)巷道換道另外一個(gè)巷道，示意圖如下：

單巷道雙堆垛機(jī)

在有些應(yīng)用場(chǎng)景下，倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)效率要求較高，而一個(gè)巷道在作業(yè)繁忙的時(shí)候，出入庫(kù)效率可能由一臺(tái)堆垛機(jī)無(wú)法完成。此時(shí)如果在單個(gè)巷道內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)堆垛機(jī)則可以極大提升整體效率。當(dāng)然此時(shí)也要有多個(gè)出入庫(kù)端設(shè)施的配合。典型的布局示意圖如下：

此種場(chǎng)景下，同一巷道內(nèi)的堆垛機(jī)要能同時(shí)運(yùn)行，且不受彼此的影響，因此對(duì)于堆垛機(jī)的運(yùn)行控制提出了很高的要求。

一個(gè)巷道內(nèi)兩臺(tái)堆垛機(jī)的示意圖如下：

單堆垛機(jī)雙貨叉

為了達(dá)到高效率，單個(gè)巷道內(nèi)布置兩臺(tái)堆垛機(jī)必然成本不菲，而對(duì)于像堆垛機(jī)這種離散式搬運(yùn)設(shè)備，提高效率的另外一個(gè)辦法是增加單次的搬運(yùn)量。增加堆垛機(jī)單次的搬運(yùn)量，最直接的辦法就是堆垛機(jī)設(shè)置雙貨叉，即堆垛機(jī)本體上可以承載兩個(gè)托盤(pán)。

示意圖如下:

堆垛機(jī)可以配置成單載貨臺(tái)和雙貨叉，如下

更靈活的配置也可以是雙載貨臺(tái)，雙貨叉的形式。

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演變

雖然自動(dòng)化立體庫(kù)在各行業(yè)應(yīng)用的非常廣泛，但是隨著近10年電商的快速發(fā)展、商業(yè)模式和整體社會(huì)經(jīng)濟(jì)的變化，很多廠(chǎng)內(nèi)的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)也隨之出現(xiàn)了新的需求，而對(duì)于自動(dòng)化立體庫(kù)也根據(jù)需求的變化演變出了新的解決方案和系統(tǒng)。其中最主要的兩個(gè)方向是，一方面是隨著各方面成本的上升，倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)有了密集化的需求；另一方面是隨著訂單的碎片化趨勢(shì)，倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)有了物料輕量級(jí)的需求，即以料箱為單位的存儲(chǔ)系統(tǒng)。

01密集型立體庫(kù)

多伸位

為了使在同樣倉(cāng)庫(kù)面積內(nèi)，立體倉(cāng)庫(kù)能存放更多的物料，一個(gè)辦法就是盡量的減少巷道的布置，即把雙伸位的方式做到極致，也就是“多伸位”存儲(chǔ)系統(tǒng)，示意圖如下：

多伸位就需要堆垛機(jī)的貨叉能升的足夠遠(yuǎn)，能探到更遠(yuǎn)的貨物，而這對(duì)于貨叉這種結(jié)構(gòu)是很難實(shí)現(xiàn)的。這就需要將貨叉進(jìn)行異形改造，使其能觸及更遠(yuǎn)的貨物。一種異形結(jié)構(gòu)如下圖所示：

重力型貨架+堆垛機(jī)

堆垛機(jī)載貨臺(tái)上配置可以遠(yuǎn)距離伸縮的異形存儲(chǔ)貨機(jī)構(gòu)對(duì)于堆垛機(jī)提出來(lái)很高的要求，而如果把這種伸縮的功能轉(zhuǎn)交個(gè)第三方機(jī)構(gòu)，而堆垛機(jī)只用最傳統(tǒng)的方式，則整個(gè)系統(tǒng)會(huì)簡(jiǎn)單很多。而重力式貨架正好具備這種貨物朝一個(gè)方向移動(dòng)的功能。因此在重力式貨架的兩頭各配置一臺(tái)堆垛機(jī)，一頭堆垛機(jī)負(fù)責(zé)送貨，另外一頭堆垛機(jī)負(fù)責(zé)取貨，則可解決這種密集型的存儲(chǔ)的需求。

整體布局圖如下所示：

穿梭板+堆垛機(jī)

重力式貨架在存放物料時(shí)，如果某一道的重力滾筒出現(xiàn)問(wèn)題，則需要花較大的工夫處理維修好本條重力貨架才能重新投入使用。而堆垛機(jī)載貨臺(tái)自帶延伸機(jī)構(gòu)又顯得不夠靈活。而隨著一種穿梭板密集型的貨架的半自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)用，給堆垛機(jī)密集型的應(yīng)用帶來(lái)一種新的可能。堆垛機(jī)可以移動(dòng)穿梭板到任何一道密集貨架里，穿梭板負(fù)責(zé)該道貨架的內(nèi)部的移動(dòng)，這樣堆垛機(jī)和穿梭板相互分離，冗余性和系統(tǒng)穩(wěn)定性也有了提高。

典型布局圖如下：

子母穿梭車(chē)立體庫(kù)

上邊堆垛機(jī)結(jié)合穿梭板的自動(dòng)化立體庫(kù)里解決了高密集存儲(chǔ)的問(wèn)題，這個(gè)系統(tǒng)的瓶頸在堆垛機(jī)上，每一層的貨架貨物的處理都需要堆垛機(jī)運(yùn)行到該層上。如果每層都有個(gè)單獨(dú)運(yùn)行的設(shè)備就能更高的提升效率。子母穿梭車(chē)立體庫(kù)就是基于這種形式而做的。每層貨架都有專(zhuān)門(mén)的母車(chē)和子車(chē)來(lái)配合作業(yè)當(dāng)前層的所有貨物的存取，不同層之間的轉(zhuǎn)運(yùn)通過(guò)多臺(tái)提升機(jī)來(lái)完成。

整體布局圖如下：

三維穿梭板立體庫(kù)

上邊的方案里對(duì)于每層的貨物都需要一個(gè)母車(chē)運(yùn)行在固定的軌道上，然后再釋放子車(chē)到對(duì)應(yīng)的巷道里去存放貨。如果將母車(chē)和子車(chē)合二為一，可以降低成本，同時(shí)也可以使系統(tǒng)更加靈活，簡(jiǎn)潔。三維穿梭板就是基于這樣的思路而設(shè)計(jì)的。

整體布局如圖所示：

無(wú)軌柔性立體庫(kù)

以上提及的所有的系統(tǒng)中的搬運(yùn)設(shè)備都是沿著既定軌道運(yùn)行的，這意味著軌道一旦被安裝就位后，若存儲(chǔ)工業(yè)發(fā)生變化時(shí)，很難改變?cè)械南到y(tǒng)和結(jié)構(gòu)。隨著工業(yè)4.0的提出和社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，柔性化的自動(dòng)化立體庫(kù)也會(huì)是以后的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

有些采用激光導(dǎo)引AGV配合貨架的存儲(chǔ)方式，是柔性化立體庫(kù)的一種嘗試，在效率要求不高的場(chǎng)景下，得到了一些應(yīng)用。

02 料箱立體庫(kù)

輕載料箱立體庫(kù)比如miniload立體庫(kù)、多層穿梭車(chē)等都是由傳統(tǒng)堆垛機(jī)演化而來(lái)的。

關(guān)于料箱類(lèi)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，本篇不再做詳細(xì)接受。后續(xù)根據(jù)情況再單獨(dú)介紹。

總結(jié)

經(jīng)典的自動(dòng)化立體庫(kù)倉(cāng)庫(kù)經(jīng)久不衰，目前仍舊在各個(gè)行業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。本文中提及的各種自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)都有各自適應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景，互相并不能完全替代。傳統(tǒng)方案有傳統(tǒng)方案的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，新型的自動(dòng)化存儲(chǔ)方案有前沿的技術(shù)加持，但也有很多潛在的問(wèn)題和不一定能全面適應(yīng)的場(chǎng)景。總之，隨著人工智能技術(shù)的逐漸普及，未來(lái)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)會(huì)演化成何種形式，很值得我們的期待！

本篇整理的比較辛苦，如果大家覺(jué)得本文對(duì)您有一點(diǎn)幫助的話(huà)，希望您能幫我在文章的底部點(diǎn)擊“轉(zhuǎn)發(fā)”、“贊”、“在看”。謝謝老鐵們的支持！