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导语：1990年前后，我有幸参与大百科全书词条的撰写工作，“自动化立体库”（以下简称立体库）是我负责的几个词条之一。当时为了写好词条，不知查阅了多少资料。也是从那时起，我对立体库有了全新的认识。
近30年来，作为一个物流科技工作者，没有一天真正离开过立体库，这也是一种缘分。正好前天有同事说，立体库不熟悉，希望我跟他们讲讲，于是有了写下来的想法，以便更多的人了解立体库。
1. 设计
现在我们所说的自动化立体库或自动化仓储系统，其内含已经大大超出以前的定义。简单的归类，包括托盘式立体库（as/rs）和箱式立体库（miniload）。两者之下，又分别有很多子类，如：
as/rs：单深度立体库、双深度立体库、密集存储系统（又有多种形式）等。此外，还有托盘形式的不同、货架形式的不同、轨道形式不同、控制形式不同以及堆垛机结构形式的不同等，分解出很多小类；
miniload：单深度，双深度，多层穿梭车系统，4向穿梭车系统等；
进一步细分的种类和形式还有很多，为了简化，这里并不想一一列举。否则的话，要写一本书才能说清楚。以下的叙述也都是以简单的as/rs为主，偶尔会说一下其他的内容。
构成一个立体库的主要设备和系统包括：货架系统（货架、巷道设备、平台等），堆垛机系统、输送机系统、托盘、网络和信息系统等。此外还有配套的叉车、标牌、护栏等。
从设计者角度考虑，立体库也许只是一个物流系统的一部分，这时应考虑的是整体的位置以及配套的系统，包括收货系统、发货系统、储存区、拣选区、包装区、分拣区等。当然，选择什么样的存储形式非常关键。
托盘：以前的托盘设计成为立体库设计的重要内容。经过多年的演变，目前很多情况下建议采用标准托盘（1200*1000*150mm）。当然，这一规定并不是不可以更改。
图1 一项设计比看到的工作要多得多
单深度还是双深度：采用双深度的情况其实并不多，双深度除了在特定情况下会有15~25%左右的库存提升外，其限制很多。有些设计人员津津乐道地采用双深度立体库，如果不做精确的分析，往往会达不到目的。
在选择什么样的技术时，关键指标是库存、效率和成本。这三个指标并不是绝对的。有时对库存要求高，而没有效率问题；有时则是效率和成本成为关键。此外，还要考虑适用性，不能张冠李戴。
以下几项是设计阶段的关键：
（1） 基础数据
设计是以基础数据为依据的。任何设计，离开基础数据就没有意义，也无法判断设计的优劣。很多设计人员不理解这一点，一上来就画图，结果一无是处。
基础数据中最关键的是库存、收发货量、拆零量、工作时间、sku数量等。一般这些数据要以历史数据或同行数据作为参考。越准确的基础数据，设计越合理。
（2）载荷
基础承载能力（包括地面和楼面）：应按照规范进行计算，而不是随意确定。
货架承载能力（地震载荷是重点）：运用有限元法进行力学分析是必要的，尤其是地震载荷的确定，非常关键。
（3）层高
层高有好几个概念，如楼层高度，货架每层高度等，这里仅指货架层高。
层高很简单，对一个新手或非专业人员，却往往容易发生错误。对单深度堆垛机而言，层高包括横梁h1、托盘h2、货物h3、存取空间h4、安全空间h5，此外还有底层高度和顶层高度。如果没有对堆垛机进行深入了解，确定层高不是一件容易的事情。若对双深度而言，层高还有更加复杂的规定。
还有一点也要注意，组合式货架一般是有固定节距限制的。
（4）库前区和库后区
要确定库前区和库后区的尺寸，首先要对堆垛机的结构有充分了解，很多人对此一头雾水。如果是一个没有经验的设计者，最好参考一下别人的设计。
正确理解库前区和库后区，还要了解维修区的要求。
（5）效率
堆垛机的效率是可以计算的，fem9.851标准给出了计算方法。但对双深度而言，计算会复杂一些。
堆垛机的效率是一个关键因素，但要正确认识如何提高效率并不容易。有些设计人员没有经验，往往只注重某一个指标而忽视其他指标。有时计算的结果往往出乎意料。
（6）输送系统
输送机作为外围配套设施，其设计往往比立体库本身还要重要和复杂，其难度也大一些。输送机采用的技术有很多，除了传统的输送机以外，现在广泛使用的还有穿梭车、环形穿梭车、agv等。无论采用什么技术和设备，都要对其应用场合和技术要求了解清楚。
输送机系统的设计还要考虑效率的匹配。有时，采用什么样的输送形式和输送速度，对于输送系统的效率有非常大的影响。
（7）消防分区问题
消防分区对立体库的设计产生了很大影响。对于丙ii类物料而言，带自动喷淋的分区面积为3000平方米，而一个全自动的仓库其限制为12000平方米。这就是为什么立体库不能建得很大的原因之一。在设计阶段，如何充分运用消防规范非常重要。
立体库的设计参数还有很多。作为一个专业设计人员，最重要的是要做到平衡和适用。平衡就是各个设计指标要本一致，不要有的指标过高，有的过低。过高的指标会造成浪费，过低的指标会影响整个系统的能力，也是一种浪费。适用就是所采用的技术是恰当的，不要为应用而应用。初期的设计者，对立体库的适应场合不甚了解，出现误用的情况很多。量体裁衣，因地制宜，才能恰如其分。
2. 采购、生产和安装
从一个集成商的角度看，很多设备需要采购，只有部分设备需要自己生产。无论是采购还是自己生产，质量的要求是一致的。
货架系统：首先，货架要经过力学有限元计算、结构要合理、工艺水平要达到要求、表面涂层厚度符合要求、颜色均匀、加工精度要符合规范。而从采购者角度看，材料（主要是立柱和横梁）要符合要求。如何确定材料符合要求？除了要对采购单进行鉴定外，重要项目还要对材料物理性能进行检测。此外，货架的安装非常重要，除按照设计要求进行安装外，对安装结果应进行检查。
比较重要的安装问题有如下几个：
（1） 基础预埋问题
很多情况下基础预埋不符合要求，除了在安装过程中进行监督指导外，发现问题及时纠正似乎是比较节约的办法。一旦返工，质量往往不如人意，而成本也会增加，工期也会延长。
（2 ）安装基准
货架的安装基准非常重要。要在建筑施工时就确定基准，目前国内很多项目都没有这么做，导致了一些问题的发生。
（3 ）安全销
很容易忽视的问题是横梁的安全销。很多事故的发生也是安全销所引起。此外，还有横梁前后的高度出现问题的情况也累见不鲜。因此，在安装结束时，仔细检查安全销和横梁高度是非常必要的。安装人员更要养成好习惯，避免犯不必要的错误。
（4 ）轨道连接
轨道连接是安装中的重要问题，很多连接不好的轨道不仅影响使用，未来还会有断裂的隐患。
（5 ）接地
货架要求接地，防止静电对设备的损坏。这一点也非常重要。
图2立体库成品图
堆垛机（as/rs）：作为立体库的关键设备之一，堆垛机至关重要。工艺要合理、电机与减速器品牌型号要符合要求、安全措施要全面、定位方式要符合要求。对堆垛机的安装检查是一项非常专业的工作。作为一项安装检验，重点还应该在外观检查、主要零部件型号、安全防护装置、设备功能演示、速度、定位方式、定位精度、作业能力、噪音等多方面内容进行逐一检查和测试。
输送机：要符合总体设计要求。包括表面工艺、电机与控制系统、安全措施等。安装检查包括对安装外观的检查、辊道表面是否平整、主要零部件是否符合要求以及设备功能是否齐全等。
托盘：符合设计要求，包括整体尺寸、板厚。此外，承载实验应达到要求。托盘虽然简单，但数量大，要做到每一个托盘均符合要求并不容易，托盘对立体库的正常运行影响很大。
对一个现场经理来说，制定安装计划、协调到货计划、确认安装工艺的可行性和安全性以及检查安装质量是非常重要的。
对设备的质量检查和安装检查，要出具正式的结果文件，以备未来系统验收之用。
