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    基于IE的成品自动化立体仓库优化设计

      信息来源:   发布时间:2021-10-27  点击数:

    SY公司是一家从事碳纤维材料研发、生产和销售的公司, 随着市场份额的不断扩大, 企业成品仓储管理存在的问题日益突出, 因此结合企业发展需求, 运用工业工程的原则和方法, 优化成品自动化立体仓库的构建过程, 并运用系统仿真软件构建企业所需的自动化立体仓库, 对产品的入库流程进行分析, 保证设计的经济性和实用性, 以提升企业的市场竞争力。

    1 SY公司成品仓库管理现状

    SY公司拟利用现有的成品仓库改建为自动化立体仓库, 在进行仓库的规划前, 需要对现有仓库的基本情况进行分析, 找到需要优化的关键点。

    公司现有的碳纤维成品仓库为60m×48m方形结构, 占地2 880m2, 仓库高度为8.5m, 实际可用为7.5m, 有6个安全出入口, 按生产的产品的系列分为8个存储区域, 成品仓库平面布置如图1所示。生产出来的碳纤维产成品主要分为四大类, 分别为SYT35系列、SYT45系列、SYT49系列和SYT50系列, 每一系列又可分为I, II, III和IV四个品质等级, 其中I级成品最优。目前仓库部门有5名管理人员, 7名搬运工负责产品的出入库, 搬运设备有1个手动推车以及2辆货运叉车, 承载货物的托盘的规格为1 150mm×1 100mm×150mm。

    通过现场的调查和分析, 成品仓库存在诸多问题:产品堆放混乱, 随意堆放产品问题严重;搬运产品存在过多的寻找和等待浪费;空间利用率低下, 不足可用空间高度的1/3;仓库人工管理成本过高;库存产品缺乏及时的信息更新, 存在滞销品。

    以上存在的诸多问题中, 解决产品堆放混乱是优化成品仓库管理的关键, 其问题存在的直接或间接导致其它问题的产生。

    图1 成品仓库平面布置图

    图1 成品仓库平面布置图  下载原图


    2 基于IE的自动化立体仓库分析与设计

    自动化立体仓库是使用高层货架、自动搬运和运输设备、结合信息管理技术, 实现产品出入库少人化、高效化、合理化的仓储设施。相比较传统的仓库管理中存在的人工成本过高, 产品堆放混乱、搬运效率低下, 空间利用率低下等问题, 因此结合IE的分析方法, 构建自动化立体仓库是提升企业在仓储管理水平的保证。

    2.1 自动化立体仓库主体设备参数设计和选择

    1) 自动化立体仓库需求分析。结合企业现有仓库需求和发展需要, 公司拟设定立体仓库的库容量为300t, 存储形式采用托盘单元式。结合现有仓库结构, 确定仓库可用高度为7.5m。通过统计现有库存产品信息, 利用ABC法对库存产品的库存的总重量、总箱数和总的存取频率进行分析, 得到结果如表1所示。

        下载原表

    表1 库存产品ABC分类表

    2) 托盘规格的选择。通过统计, 产品包装规格相同, A类品的平均重量约为B类和C类品的3倍, 若均衡托盘重量则存在货格空间浪费达到2/3, 结合企业发展状况, B类和C类产品的市场需求会逐步被A类品所取代, 因此通过可以计算托盘最大面积利用率来选择最合适的托盘。综合考虑托盘适用性和利用率后, 选用1 200mm×1 000mm规格的塑料托盘, 承重500kg, 考虑到自动设备存取方便, 采用双面四向叉入型。

    3) 货架的优化设计。对货架的参数进行设计时, 应当考虑货格的尺寸、货架的行列数及货架规格。在进行设计之前, 需要在现有的仓库基础上, 结合产品特征, 合理设计货架的尺寸参数。一般而言, 货格高度不超过1.2m, 产品的规格尺寸为500mm×330mm×300mm, 箱体尺寸较小, 拟采用堆叠式存放, 考虑到预留工作空间, 可以取堆放高度为3层, 每层堆放6件货物。货架的规格计算需要考虑货格的尺寸、货架的行数和列数。在进行计算时需预留工作空隙为50mm、钢架的厚度为100mm、堆垛机货叉工作高度为300mm。通过相应的公式计算可得到货架规格如表2所示。

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    表2 货架参数一览表

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    表2 货架参数一览表

    4) 输送设备的选择。首先是堆垛机的选择。常用的堆垛机有两种, 分别是单立柱式和双立柱式, 通过系统评价比选, 选用双立柱式堆垛机。由于A类产品单箱最大重量为25.2kg, B类和C类产品单箱最大重量为8.95kg, 考虑购置不同型号的设备。查阅设计手册, A类产品选用3台型号为DFH-8-500的堆垛机, B类和C类产品选用4台型号为DFH-8-300的堆垛机。

    其次是输送机的选择。常用的动力式输送的类型有链条式、皮带式和辊筒式, 通过系统评价和市场调研, 选用辊筒式输送机。

    5) 产品编码设计。结合收集企业生产的产品信息和特征, 产品编码的内容包括产品的等级、类别、品质、生产日期以及存放区域等, 由于产品数量和信息量较大, 可考虑数字型编码, 编码规则可采用常用的Code-128的编码规则。

    2.2 成品自动化立体仓库总体规划和布局设计

    自动化立体仓库的主要设备布局包括货架区、输送机、控制室、出入库暂存区、信息识别区、托盘暂存区以及其他设备区。结合现有仓库布局, 拟利用4号门为入库口, 1号门为出库口。再结合设施布置与物流规划的原则和方法, 以及所需的设备运作流程, 经济合理的布置相关区域, 并对不同的产品类别进行分类管理。

    在确定了货架区域的尺寸后, 再具体规划设备的布置区域, 在满足运作流程合理化的基础上, 做到运输距离最小化, 可实现各设备之间的整体协调性, 具体整体布置如图2所示。

    图2 内部相关区域平面布置图

    图2 内部相关区域平面布置图  下载原图


    3 基于Flex Sim的立体仓库仿真分析

    通过上述分析, 结合相应设计参数, 利用Flex Sim仿真软件对自动化立体仓库进行模拟仿真, 三维立体模型如图3所示。拟定相关的设备参数, 目标是使该模型初期运行时设备的利用率达到80%, 运行过程无拥堵, 入库流程能够稳定进行。

    图3 立体仓库仿真模型图

    图3 立体仓库仿真模型图  下载原图


    通过设定相关设备的参数模拟产品入库流程, 假设需要存储的ABC三类产品发生比例为1:1:1。模型中只对3、5、7堆垛机进行仿真运行, 整体仿真模型导出的数据如表3所示。

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    表3 系统设备运行状态统计表

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    表3 系统设备运行状态统计表

    通过统计分析, 各运行设备的空闲率最高为19.1%, 都在仿真目标范围内, 满足运行要求。设备运行状态比较稳定, 仿真过程中实体流动顺畅, 表明设备的参数设置具有合理性, 立体仓库的规划具有可行性。

    4 结论

    本文的主线是基于IE研究立体仓库的优化设计, 主要内容如下:

    1) 结合产品信息和特征, 对自动化立体仓库的管理需求进行了分析和总结。

    2) 对自动化立体仓库的主体设施进行了设计和选择, 合理规划了自动化立体仓库设施布置。

    3) 对设计自动化立体仓库模型进行了仿真运行。

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