托盤貨架倉庫設(shè)計(jì)中的三單元幾何計(jì)算法

　　伊俊敏

　　華東交通大學(xué) 機(jī)電學(xué)院 工業(yè)工程與物流學(xué)系

　　托盤貨架倉庫是現(xiàn)在最常見的倉儲(chǔ)形式，它具有多種優(yōu)點(diǎn)，如：存取方便，出入庫存取不受物品先后順序的限制，能滿足FIFO的要求；采用立柱與橫梁的組合形式，方便貨格空間調(diào)整；架設(shè)施工簡(jiǎn)易、費(fèi)用經(jīng)濟(jì)；適用于叉車等機(jī)械作業(yè)存取；存儲(chǔ)容量較大，貨架高度適中，適合于大多數(shù)工業(yè)建筑。

　　在倉庫設(shè)計(jì)中，要確定庫房面積。庫房面積包括存儲(chǔ)面積和輔助面積，存儲(chǔ)面積指貨架和作業(yè)通道實(shí)際占用面積；輔助面積指收發(fā)、分揀作業(yè)場(chǎng)地、通道、辦公室和衛(wèi)生間等需要的面積。貨架存儲(chǔ)區(qū)面積的計(jì)算方法有多種，傳統(tǒng)的方法如荷重計(jì)算法、類比法，還有公式計(jì)算法。

　　荷重計(jì)算法是一種經(jīng)驗(yàn)算法，通常以每種貨物的荷重因子（stowage factor，即每噸貨物存儲(chǔ)時(shí)平均占用的體積）為基礎(chǔ)，再根據(jù)庫存量、儲(chǔ)備期和單位面積的荷重能力來確定倉庫面積。這種計(jì)算方法適合散裝貨物，在我國計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代應(yīng)用較多，但因?yàn)楝F(xiàn)在儲(chǔ)備期時(shí)間大為縮短和采用貨架、托盤后貨物的單位面積荷重能力數(shù)據(jù)大為改變，應(yīng)用不多。

　　面積較難計(jì)算時(shí)，可以采用類比法，以同類倉庫面積比較類推出所需面積。

　　公式計(jì)算法綜合考慮集裝單元存儲(chǔ)系統(tǒng)的四種方式：?jiǎn)卧讯猓╞lock stacking），深巷式存儲(chǔ)（deep lane storage，或稱貫通式貨架存儲(chǔ)），單深貨架存儲(chǔ)（single-deep storage rack）和雙深貨架存儲(chǔ)（double-deep storage rack），采用一套變量和公式來計(jì)算面積。

　　公式計(jì)算法實(shí)質(zhì)上是根據(jù)單元堆垛與貨架存儲(chǔ)的幾何特征來得出公式的，只是這些公式比較復(fù)雜，變量多，在實(shí)際應(yīng)用中多有不便。

　　本文介紹一種基于三種單元的幾何計(jì)算法，它是通過托盤貨架存儲(chǔ)的幾何關(guān)系直接計(jì)算出貨架區(qū)所占的存儲(chǔ)面積。存儲(chǔ)面積的計(jì)算與庫內(nèi)貨物存儲(chǔ)方式、存儲(chǔ)策略、空間利用、裝卸搬運(yùn)機(jī)械的類型以及通道等有關(guān)，在設(shè)計(jì)時(shí)要確定具體要求、根據(jù)實(shí)際情況確定幾何尺寸關(guān)系，畫出圖形，再行計(jì)算。幾何計(jì)算法既有形象的圖形表現(xiàn)，也便于結(jié)果的調(diào)整與討論，不失為一種實(shí)用性好的方法。

　　采用托盤貨架存儲(chǔ)的幾何計(jì)算以托盤為單元，要確定貨架貨格尺寸，貨架排列和層數(shù)，再確定一個(gè)叉車貨架存儲(chǔ)單元，以此單元的個(gè)數(shù)來確定存儲(chǔ)區(qū)的面積和形狀。即托盤貨架布置幾何設(shè)計(jì)時(shí)抓住三個(gè)單元的設(shè)計(jì)：

　　? 托盤單元。要確定箱式貨物在選定托盤上的堆放方式，形成不能超出托盤尺寸的托盤單元貨物最大尺寸。這涉及到托盤裝碼問題（Pallet Loading Problem）。

　　? 貨格單元。即由立柱和橫梁所圍成的存儲(chǔ)空間，通常可以存放2~3個(gè)托盤貨物。這里要注意幾個(gè)間隙。

　　? 作業(yè)單元，即叉車與貨架作業(yè)單元，它形成貨架存儲(chǔ)區(qū)的基本單元。

　　托盤貨架各種幾何尺寸及與叉車、庫房的關(guān)系如圖1所示，圖中a~h等字母代號(hào)及意義見表1所示。

　　下面以一個(gè)具體例子示例幾何計(jì)算法。

　　某倉庫擬存儲(chǔ)A、B兩類貨物，包裝尺寸（長(zhǎng)′寬′高）分別為500′280′180和400′300′205，采用在1 200′1 000′150的標(biāo)準(zhǔn)托盤上堆垛，高度不超過900。兩類貨物最高庫存量分別是19 200和7 500件，采用選取式重型貨架堆垛，貨架每一貨格存放兩個(gè)托盤貨物。作業(yè)叉車為電動(dòng)堆垛叉車，提升高度為3 524毫米，直角堆垛最小通道寬度為2235毫米。試確定貨架長(zhǎng)寬高、層數(shù)和排數(shù)，并計(jì)算貨架區(qū)面積。

　　表1? 圖1中各幾何尺寸關(guān)系代號(hào)及意義

　　代號(hào) 意義 尺寸范圍 a 貨架立柱寬 50~100 b 托盤與立柱間隙 100 c 托盤寬 800, 1?000, 1?100, 1?140, 1?200, 1?219等 d 托盤間間隙 100 e 貨架橫梁高 80~100 f 托盤單元與橫梁間隙 80~100 g 托盤單元總高 800~2?000 h 托盤高 140~160 h3 叉車提升高度 3?000~9?000 ?

　　解：（1）計(jì)算A、B兩類貨物所需的托盤單元數(shù)。

　　托盤裝碼問題對(duì)A類貨物，1 200′1 000托盤每層可放8件（不超出托盤尺寸），可堆層數(shù)為(900-150)/180=4.17，取整即4層，故一托盤可堆垛32件。庫存量折合托盤為19 200/32=600托盤。

　　同理對(duì)B類貨物，每托盤可堆垛30件，共需250托盤。A、B共需850托盤。

　?。?）確定貨格單元尺寸

　　因每貨格放2托盤，按圖8-10所示的托盤貨架尺寸要求，確定貨格尺寸為2 750毫米（其中50為貨架立柱平行通道方向的寬度）長(zhǎng)，1 000毫米深，1 100毫米高（含橫梁高度）。

　?。?）確定貨架層數(shù)

　　為了叉車的作業(yè)安全，叉車的提升高度高于最高的貨架橫梁高度不低于200毫米。由叉車的提升高度3 524毫米，有(3 524-200)/1 100=3