上海地鐵六號線備件自動化立體倉庫規劃方案

摘要：通過對既有地鐵備件倉庫的調研，分析了上海地鐵六號線備件倉庫的系統需求和功能，規劃設計了其備件倉庫的總體方案，從而使地鐵公司可以根據庫存情況合理制定備件需求計劃，確保地鐵在發生故障時能及時維修，穩定運營。

關鍵詞：地鐵；備件；立體倉庫；規劃

中圖分類號：F715.6文獻標識碼：B

文章編號：1002-3100(2008)07-0059-03

Abstract: Researched on the exiting AS/RS of spare part， it analyzed the requirements and functions needed on AR/RS of spare part for Shanghai subway line 6 and designed the overall planning scheme for the system of AS/RS. Thus the subway company would make a plan reasonably based on the situation of storage and guaranteed to operate steadily by supplying all the spare parts promptly for maintenance.

Key words: subway; spare part; AS/RS; planning

優質高效的硬件設備是確保地鐵正常運營工作的前提條件。地鐵開通后，隨著運營工作的逐步推進，在設備上將面臨著質保期結束，經過質量穩定期后故障率將有所上升等一系列問題[1]。像地鐵機車這類的高度自動化的生產運營設備若因關鍵備件的缺貨而導致設備得不到及時維修，將給整個生產運營系統造成高額停產損失[2]。因此，維修系統為應對意外的部件故障，需要各種設備備件來及時維修以降低設備的停機時間，故需要一個專門的地鐵備件倉庫以供應維修所需的各種零部件。本文以上海地鐵六號線備件倉庫的系統需求和功能為基礎，對其倉庫進行總體方案的規劃設計。

1備件倉庫設計原則及功能需求

1.1設計原則

（1）先進性[3]：應采用成熟先進的自動化立體倉庫技術，采用計算機管理，實現貨物進出自動化，并且操作簡單方便。

（2）可靠性：設備運行可靠、定位精確，主要電氣控制系統元器件和關鍵元器件的選擇要確保立庫系統運行的高可靠性。

（3）安全性：當堆垛機將要放貨的貨格有貨物時，能停止放貨并發出報警的重貨位保護功能；當堆垛機出現斷繩時自動鎖死的斷繩保護功能；設備的各種極限位置的限位保護功能；堆垛機的松繩保護功能；超載保護功能；貨架的防墜保護設施等。

（4）經濟性：在確保立庫使用性能的前提下，盡量降低工程投資。

（5）易操作、維修性：采用計算機管理與控制，使整個立庫操作簡便、運行可靠。要具有完善的自動故障檢測及報警顯示功能，并且還應具有對所有設備進行動態監控的功能，使操作人員能隨時了解設備運轉動態。為設備檢修方便，堆垛機具有手動操作功能。

1.2系統功能設計

1.2.1立體化存儲。采用立體化堆放、自動化設備進行自動存儲作業，可提高空間利用率，節約有限且寶貴的土地。

1.2.2計算機管理。倉庫存儲的物品種類、庫存數量、出入庫流水賬、儲存位置等由計算機統一進行管理。入庫時可由管理計算機自動進行貨位分配或根據顯示的空貨位由操作人員進行指定分配，出庫可通過輸入多種格式數據（如物料代碼、物料名稱、貨位號等）進行搜索，經確認后自動將數據傳遞至設備控制系統，自動將相應物品送至出口處。貨位分配及出庫貨位確定根據預定的多種規則進行，如載荷均勻性原則、就近原則、先進先出原則、最少箱數原則等，為了提高系統可靠性，也可加入同種物品各巷道分布原則。可根據需要對相應的物品數量設置上下限，數量超出上下限時自動發出報警信息。可根據需要對相應物品設置有效期，存儲時間超過有效期時發出報警信息。

1.2.3自動出入庫。根據管理計算機傳遞的信息，將入口處的貨箱自動送入相應的貨位或從相應貨位處取出貨箱送至出口處。

1.2.4設備狀態實時顯示及安全檢測保護。由于倉庫內部的作業全部由自動化設備自動完成的，為了使控制室內的操作管理人員能隨時了解庫內的作業情況及設備的狀態，可在控制室內設置一臺監控計算機，實時顯示各種狀態信息。為了使倉庫出入口處的操作人員也能了解設備動態，獲知出入庫物品的信息（如揀選時從各箱內提取物品的信息、出入庫時貨箱的出入口號等），可在倉庫醒目處設置一大屏幕信息顯示屏，也可在出入口處設置現場終端。由于系統自動化程度較高，系統必須要求有完善的安全檢測保護系統，當系統發生異常狀況時（如托盤堆碼超范圍、超重、重貨位存貨、設備自身發生異常等）能自動保護，并發出相應的報警信息。另外，倉庫中的消防設施等也應符合國家相應規范的要求。

2備件倉庫總體規劃方案

在倉庫的前端留有8m左右的貨物整理區，貨架兩側有1.2m的通道供人行走用，后端留有3m左右的檢修區。在倉庫的前端設有一個計算機房，靠墻放置倉庫配電柜及輸送系統的電氣控制柜。在兩側的墻上設置若干個消防栓箱及滅火器箱。計算機房內設有兩臺互為備份的數據庫服務器和一臺管理用的計算機及一臺監控用的帶大屏幕計算機，也可在倉庫醒目處加設一大屏幕顯示設備、一臺打印機及其它網絡設備和UPS電源等設備，還可配置一些辦公用的設備及配電箱等[4]。倉庫平面圖和立面圖如圖1所示。

2.1貨架規劃方案

根據既有地鐵備件倉庫的調研，貨物品種約三千多種，它們尺寸和重量相差懸殊。為了提高系統的經濟性和作業效率。將庫存物品分為三類：

第一類為超大超重的物品，它們數量不多，尺寸或重量較大，如也采用立體倉庫儲存，將使倉庫投資大幅上升，而系統性能未提升，因此采用平庫或專用貨架，由人工操縱叉車或行車進行存取；

第二類為重量尺寸也較大，有一定的數量，考慮采用一個專門的巷道放置，一般一個位置可放一件，對于像車門等物品可幾件堆放，也可確定采用兩種高度的貨位分別存放。根據調研數據，可確定為：貨位尺寸長×寬×高

=2 400mm×1 200mm×1 200mm（長為垂直于巷道方向），重量為1 500kg，貨位數量根據倉庫總體布置決定，考慮為10列×5層×2排=100個；

第三類為小件零散物品，這一類物品數量眾多，大小不一，采用拼箱方式存儲，針對不同的物品可采用托盤或貨箱，貨位尺寸：長×寬×高=1 200mm×1 200mm×1 000mm（寬為垂直于巷道方向），重量500kg。由于出庫大多為少量、單件出庫，若不考慮和現有托盤的統一，也可采用更小一些的貨位尺寸。根據目前5號線數量，大約需500個左右的貨位，立庫貨位根據布置，其數量為20列×6層×6排=720個。

根據我們的測算，本立庫采用組合式貨架的總造價較小，故可采用組合式貨架。因總高較低，所以可采用每單元兩個貨位的兩單元組合式貨架。貨箱尺寸如圖2所示，貨箱上部設有吊耳供吊裝及貨箱堆放用，下部的空間便于堆垛機作業時貨叉伸入，下部的橫檔用于貨箱在輸送機上運動時的支撐[5]。

貨格內空間尺寸為：1 845mm×810mm放置兩個貨箱。貨架立柱及橫梁采用90mm的組合式貨架（如圖3所示）。

2.2輸送系統規劃方案

由于本倉庫大量的采用揀選方式進行作業，因此為了提高作業效率，減少設備及操作人員的等待時間，本方案采用了每個巷道設置兩臺輸送機，這兩臺輸送機均可進行出入庫作業。控制系統采用PLC控制系統，它應能夠與上位計算機聯機，由上位機進行控制，完成出入庫輸送貨箱的任務。當堆垛機采用無軌堆垛機時，輸送機可取消，或用揀選臺代替。

2.3出入庫作業規劃方案

根據管理計算機傳遞的信息，將入口處的貨箱自動送入相應的貨位或從相應貨位處取出貨箱送至出口處。

入庫時，在管理計算機上輸入入庫物品的信息，分配空貨位后，將物品整理碼垛整齊，放至相應的入庫口上。經確認后由設備自動控制系統自動控制相應設備完成貨箱從入口到相應空貨位的運送。

出庫時，在管理計算機上輸入出庫物品的信息，經計算機自動搜索，找出該物品存放的貨位，經操作人員確認后，由設備自動控制系統自動控制相應設備完成貨箱從相應貨位到出口的運送。

由于小件庫為拼箱存儲，一個貨箱內有多種物品，一般出庫時只需其中的幾個物品，因此還具有揀選的功能。管理計算機在搜索貨位時，可根據輸入的一批領料信息，采用最少貨箱數量的原則搜索存放的貨位。當貨箱到達出口后由人工取出所需的物品，取貨完成再經確認，設備將該貨箱自動送回原位。

如果某臺堆垛機發生故障，可由人工確認后在管理計算機上對該巷道進行封鎖，此時出入庫全部由其余巷道完成。如其它巷道沒有該物品，可由操作人員通過手動操作方式完成該物品的出庫。

3結論

在軌道交通超常規發展的今天，我國地鐵的備件管理與世界一流地鐵企業相比還存在較大的差距。由于存在這種差距，我國地鐵的人工成本、物料消耗成本遠遠高于國外先進城市地鐵企業。上海地鐵六號線因“線路長、輻射范圍廣、設計起點高”而在上海整個軌道交通版圖中處于重要的戰略位置，其各項技術指標和設備配備均要求按世界上最高標準配置。本文以其備件倉庫的系統需求和功能為基礎，對其倉庫進行總體方案的規劃設計，使地鐵企業管理者可以隨時了解備件庫存情況，根據庫存情況合理制定備件需求計劃，確保地鐵在發生故障時及時維修，穩定運營。

參考文獻：

[1] 華文靜，李旭宏，朱彥東，等. 我國城市地鐵設備維修保養模式探討[J]. 都市快軌交通，2004，17(6):60-63.

[2] 包興，季建華，連海佳. 核心備件的訂貨策略與模型[J]. 上海交通大學學報，2007，41(7):1097-1101.

[3] 紀紅任，王鐵寧，魏波，等. 自動化立體倉庫的規劃論證[J]. 物流科技，2004，27(4):1-5.

[4] 盧平平. 現代倉庫規劃設計應考慮的幾大問題[J]. 物流技術，2007，26(2):122-123.

[5] 關宏，苑韜，熊捷. 立體倉庫規劃設計方法研究[J]. 物流技術，2004(5):50-51.