自动化立体仓库的长高比分析

摘要：从经济性和入出库效率的观点来看，自动化立体仓库到底应建设多高多长?目前行业内有关分析和文献还比较少。事实上。自动化立体库的长和高要想有经济性能互相匹配的结果，笔者认为和谐匹配最为重要。

关键词：自动化立体仓库、经济性、入出库效率、长高比

从经济性和入出库效率的观点来看，自动化立体仓库到底应建设多高多长?众多投资人在项目设计讨论的初期多心存疑虑，而目前行业内有关分析和文献也比较少。对此问题，刘长祺主编的《自动化立体仓库》和董千里主编的《物流工程学》均转载了以下类似话语：

“原民主德国的专家们认为，货架的最佳高度在20～21m范围内，而原联邦德国专家们则认为在15～20m之间。据美国克拉克(Clarc)公司的数据，货架高度在20m左右单位费用最低。

最新研究成果表明，折算费用随货架高度H的变化如表1所示。

多层仓库内的最佳高度取决于容量：当容量为1000t至4000t时，高度为12.6m；当容量为6000t或以上时，高度为16.2m。”

以上论述是否合适或者说是否符合中国国情，笔者做了相关的调查和分析。事实上，自动化立体库的长和高要想有经济的能互相匹配的结果，笔者认为和谐匹配是最为重要的。大家知道，堆垛机的运行有三个动作即运行、起升和货叉伸缩，在堆垛机的实际动作过程中，运行和起升是同时进行的，而运行和货叉不允许同时作业，所以目前大多数堆垛机在运行和货叉的控制上使用的是同一个变频器，这样可以节约投资、提高运行效率。

基于以上考虑，在设计的初期、堆垛机电机减速机的选择上或者在调试过程中一般就会注意，堆垛机运行的速度Vx(运行速度)和Vy(起升速度)的比例要基本和立体库长度L和高度H的比值匹配，即Vx/Vy=L/H。这个意思是指假设堆垛机从一个巷道的初始位置即0点出发，堆垛机当运行到达其终点位置时起升也同时应该到达其终点位置，这样就合理充分地利用了时间和空间，降低了等待的时间。

那么这个比值多少合适?一些著述中建议为：

这个值是否合理，是否为最经济的?笔者对太原刚玉多年来建设的120座立体库的实际数据做了对比分析。经过真实调查，据不完全统计，得出了长度与高度的比值，详见表2。

分析以上数据，通过制作散点图可以直观地发现，对散点图拟合的趋势曲线则可以用数学公式Y=-0.028X+6.866，R2=0.015。

从这些数据显示出，尽管可以分析出在不完全统计下的数值趋势，但实际上这条曲线是没有意义的。因为当x无穷到极限时，这个比值会很快进入负数，然后是负值到无穷大。另外，R2也没有接近1，显然这不符合逻辑。除却偏离值以外的数据，这组数据显然集中分布在2与7之间。也就是说，这个比值应该是一个常数。参见图1。

如果对以上数据进行从小到大的排序，则会从得出的数据表做曲线图得到图2。

通过对以上一系列数据的分析，可以得知在太原刚玉做过的120余座立体库项目中，长度和高度的比值从1.1到41不等，其中多集中于4到7之间。而部分数据则又很大，整体呈现一个在2～7区间的正态分布。

之所以出现这样的数据格局，还应该分析我国的国情。我国从1970年代开始试探性地制造自动化立体库，到2009年末，全国的自动化立体仓库大约为650座。在这些仓库中，一部分是从计划经济时代转型改造过来的，一部分是利用山洞等特殊的地理形势改造的，也有一部分纯粹是用于存储而并不讲究出入流程功能的，所以这些自动化立体库的长度和高度比值偏差较大。

事实上，长高比偏离值比较大的自动化立体库一般都应用于特殊环境，比如偏离值最大的达到了40，这是为某部队建设的立体库，出入库频率要求极低，而对储存数量却又提出了较高要求。在特殊的山洞中(长度148米，高度3.6米)建造该库，其长高比就可想而知了。而数值极小的数据则为某实验库，也并不是常规使用的库房。

如果以近年来太原刚玉制造的几个有代表性的自动化立体库为例来分析(参见表3)，那么单纯地从长度与高度作比较并没有多少价值，毕竟立体库是一个非标项目，所有的巷道有关尺寸都是定制的，到目前为止还没有两个完全一样的立体库。如果长度很短，列数很少，而高度也高，则是典型地运用在实验库等特殊环境。

如果长度很长，而其列数却少，加上能完全与之匹配的堆垛机运行速度和比较好的调度效率，空间实际上就得到了缩短。2009年太原刚玉承揽了占地面积较大、长度较长的重庆玻璃纤维和山东皇明太阳能项目(参见图3)，在这两个项目中货架的长度分别为143米和178米，而库的长高比则分别为7.14和8.12，但这种根据市场需求打造的立体库很适用也比较经济，给上述企业带来了较好的效益，企业的竞争力也得到了大幅度提高。

也就是说长高的比值未必一定是4～6合适。立体仓库的经济高度受到货架和堆垛机制造和安装精度的技术和经济性影响，目前经济高度在20m左右，也有人认为在24m内，如果大于20m，为保证货架和堆垛机安全作业，费用将大幅增加。在经济高度以下，一般高一些为好，能提高高度有效利用率，因为自动化仓库在700mm左右以下是不能用的。但这个公式却是有指导意义的。它可以指导大家对立体库做进一步的参数化设计和软件调试。在实际运用中，我们考虑《高规》和实际运输费用，还是建议自动化立体库高度在24米以下较为合适。此外，在投资建设时再加上层数的考虑也是必要的，如果层数多，高度也可以适当降低。在投资费用上则与整体货架的吨位数量在所有项目中所占比例有关。

虽然自动化立体仓库在中国已有30多年的发展历程，建设数量也有不少，但众多的行业企业还对其认知甚少，其作用还没有充分显示出来，所以投资收益价值还没有能充分地归纳出来，这有待于进一步积累分析。