基于《FEM9.851堆垛机作业循环》标准的特殊立体库吞吐量出入库频率计算

[摘要]基于FEM9.851标准，探讨了固定转弯堆垛机、一个出入口型式，固定转弯堆垛机、两个出入口型式，切换装置的转弯堆垛机、多个出入口型式，智能行车型式等几种不同出入库形式立体库的出入库频率计算方法，对特殊立体库吞吐量出入库频率的计算进行了探索。

[关键词]FEM9.851;堆垛机;立体库;出入库频率

[中图分类号]TH246[文献标识码]A[文章编号]1005-152X（2021）12-0118-05

Calculation of Inbound and Outbound Frequency of Special-purpose AS/RS Based on FEM9.851 Stacker Operating Cycle Standard

MA Xiao

（Shanxi Wetalent Logistics Equipment Technology Co.，Ltd.，Taiyuan 030000，China）

Abstract：Based on the FEM9.851 standard，this paper looked at the method to calculate the inbound and outbound frequency of varied AS/RS under different workshop setups including one fixed turning stacker with one entry/exit，one fixed turning stacker with two entries/ exits，one switchable turning stacker with multiple entries/exits，and one smart drive model stacker，etc.，which constituted an attempt on the calculation of the inbound and outbound frequency of special AS/RS.

Keywords：FEM9.851;stacker;AS/RS;inbound and outboundfrequency

0引言

欧洲机械搬运协会2003年颁布的《FEM9.851堆垛机作业循环》标准，我国的《JB/T9018-2011自动化立体仓库设计规范》，对常规立体库的出入库频率计算、测试做了详细的说明，是物流行业在规划方案时进行数据分析的重要依据。这两个标准中，FEM比JB的标准更详细，详细给出了立体库库区空间特征点的选择方法，给出了详细的计算出入库频率的流程分析、计算步骤与公式，为准确计算提供了很好的依据，在实际使用中也得到了大量的验证。

但随着市场上各种型式立体库的出现，该标准已经不能完全涵盖市场所需。目前与客户接触时。一个特殊的布局能不能满足生产节拍成为使用方与方案规划方讨论的焦点，本文拟对固定转弯立体库、切换转弯立体库、智能行车立体库的出入库频率计算进行探讨。

1固定转弯堆垛机、一个出入口型式立体库的出入库频率计算

图1是一个固定转弯、双深位型式的立体库俯视图，这样的布排在有限的空间内可以存放更多的货物，所用的设备还最少。图中除了货架只用了一台堆垛机和一套出入库输送系统，显然投资应该是最小的，那么这样的布置出入库频率怎么计算呢？

在FEM9.851标准中，对双深位立体库出入库频率的计算，按照图2模型选特征点进行计算。

图中E点为入库点、A点为出库点、P1、P2两个特征坐标点则按照表1坐标参数进行尺寸选择。

按照此标准，以库房50m长，高度12m计算，算出的坐标点见表2。

图1所示，如果巷道没有转弯，堆垛机在直线段运行，而堆垛机以常规速度120m/min运行、起升速度为24m/min、货叉速度为空载60m/min、满载30m/min 计算，按照FEM9.851模式，该库位直线段设计，计算的结果如图3所不，可见复合作业为27次每小时。

但实际上，由于堆垛机在两个巷道中运行，此计算不符合实际情况，按照图1的布置，堆垛机在行驶到最左端的转弯处时，线速度会从直线段的120m/ min突降为30m/min，按照巷道中心距6.5m计算，该半径弯曲段需要时间t1很容易算出来，即：t1=l1/v= 6.5m*3.14/2/30=0.34min。

由于货物正态分布在两个巷道中，堆垛机平均行驶在两个巷道中，因此0.34min内如果行驶在直线段上，堆垛机应该行驶距离为：L2=0.34*120=40m，这一行驶过程是影响堆垛机效率的重要因素，在两个巷道的计算上就应该叠加起来考虑，如图4所不，第一段实际运行50m，转弯处折合为40m，第二段为50m，合计140m，按照此段计算堆垛机运行出入库频率应重新选点。

按照FEM9.851，两个巷道加固定转弯，折合到单巷道运行，应为140m长单巷道运行。图4下半部分为按照140m长巷道运行的计算模型

模拟叠加上转弯部分后，计算出的特征坐标点见表3。

按照此特征坐标点计算的结果如图5所示，可见复合作业为19次每小时。

至于以上計算是否为最佳的速度搭配，还要看速度与距离运行曲线。此过程中，以E点到P1点为例，绘制水平运行与升降两个速度与距离曲线可以看出（如图6所示），此速度与加速度匹配是比较完美的。

2固定转弯堆垛机、两个出入口型式立体库的出入库频率计算

如果布置图调整如图7所示，两个巷道有两个出入口，那么出入库频率的计算应该包含实际的运行轨迹，计算的结果如图8所示，可见复合作业为13次每小时。

从单一巷道运行次数27次，到单一巷道单面出入库型式的运行19次，到双面出入库的13次，对效率的影响非常大。是否能达到或者满足客户需求，需要慎重考虑。

在实际使用中，如果如图4的型式，可以利用WMS软件进行干预。其使用原理是，在出入库的过程中，让客户在入库或者MES生产时，根据最终客户的需求，按照巷道有序進行存取。比如第一巷道只放北京某客户的货物，第二巷道只放南京某客户的货物，这样就会出现当北京的客户装货，南京的客户不装货时或者分时控制的情况下，可以尽量减少堆垛机转弯的时间浪费，从而大大提高效率。

3切换装置的转弯堆垛机、多个出入口型式立体库的出入库频率计算

有的立体库布置需要更多的巷道和更少的堆垛机，那么就需要切换装置。天地轨道的切换为更多巷道使用更少堆垛机提供了可能。2003年笔者参与建设的广州白云机场南航机修库，当时15个巷道只运用了3台堆垛机。

切换装置的使用，其影响占用了系统的时间，所以要在计算频率时按照图1转弯的方法叠加到运行上进行考虑。比如1巷道入3巷道出，还是1巷道入2巷道出，然后加权计算到综合系统中。其计算模型如图9-12所示。

某个案例中，如果第一巷道到第二巷道，如图10 为12次每小时;如果第一道到第三巷道，由于滑行转弯距离更长，计算的结果为11次每小时;再加上实际运行或者软件调度的要求为第一到第二为60%的时间，第一到第三为40%的时间，那么加权计算复合效率应该是：12×60%+11×40%=11.6次每小时。

4智能行车型式立体库的出入库频率计算

如图13所不，采用行车式堆垛机进行不同的巷道切换，其出入库的计算方法实际上是一样的。在每个巷道中按照直线段计算，切换的过程折合为堆垛机转弯的运行，然后利用FEM9.851的计算模型即可得出。

智能行车的种类非常多，可以将其转换为堆垛机的计算模型，其结果就很容易计算出来。

5利用仿真结果对计算结果进行校核

实践中也有大量的仿真软件可以投入使用，供决策参考。在一个多点输入输出的立体库中，以上的计算到底是否正确，在设备投入之前，再利用仿真的结果进行校核，可以使其更接近于真相，数据更准确。

6结语

物流方案适合客户的才是最好的。如何规划一个适合客户又投资较少的方案，需要反复比较，深入探讨。目前，单纯的立体库趋向于与周边设备融合为一体，其功能也越来越复杂，出入库常常有多层多排多列出入，出入库频率分析不好会直接影响工厂的成败。

有效的较为准确的计算可以为决策提供依据，但这些计算需要逐步分解，细致准确。只有把每一步都计算进去才是准确的，才是可以为决策提供帮助的。希望我们的研究能有助于提升出入库频率计算效率。

[参考文献]

[1] FEM9.851堆垛机作业循环[S].2003.

[2] JB/T9018-2011自动化立体仓库设计规范[S].2011.

[3]马笑，刘昌祺.物流配送中心分类与拣货系统实用技术[M].北京：机械工业出版社，2014.

[4]马笑，刘昌祺刘康.智能物流配送中心—设计·装备·案例[M].北京：化学工业出版社，2021.