自動化立體庫是在談到自動化倉儲物流系統中最常被人提起的一項。很多的物流裝備廠家即使本行不是做立體倉庫的，也往往愿意往這方面去嘗試；而各行業的業主們也樂意以自己有一套立體庫系統介紹給來訪者，也展示自己的企業的先進性。

自動化立體庫最早出現在上世紀的60年代，由于其實用性和技術的日益成熟，逐步的被各國和各個行業所應用。因此從時間上來看，自動化立體庫并非一項新技術，而從60年代一直到2020年，這么長時間的跨度，立體庫的項目沒有隨著時間越來越少，反而越來越多。這一方面反應了整個社會市場的發展情況，同時也證明了自動化立體庫的實用性確實很高。

而隨著各行各業和新科技的發展，廠內物流的具體場景也變的越來越多樣化，逐漸的衍生出更多的豐富的新的場景需求。而這些新的需求又迫使傳統的自動化倉儲系統做出升級和改變。因此，基于原有的自動化立體庫系統上，逐漸的出現了各種新型的立體庫方案和技術。

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前世

在之前的文章我們介紹過，在規模化生產的趨勢下，降低成本和提高效率是長期運營追求的指標。

對于自動化立體庫倉庫，在幫助企業降低成本方面有著明顯的效果，比如從降低土地成本，降低人力成本，降低管理成本等各方面都有成效。詳細分析可參考之前的文章。

為什么要采用自動化倉儲物流系統？

同時，采用自動化立體倉庫也能幫助提升生產中物料方面的效率，主要體現在物料搬運效率的提升和物料管理決策效率的提升。詳細分析可以參考之前的文章。

為什么要采用自動化倉儲物流系統？

在上世紀60年代，最早的立體倉庫是用來搬運非常笨重的物料的，首先被應用在軍事領域。后來立體倉庫存儲逐漸輕量化，并且堆垛機由專用電子控制器來控制運行，庫存也由計算機系統來管理。

試想一下，讓我們講思維跳躍到60年代之前，當時還沒有立體庫概念的年代，而如果托盤物料量大，作為庫管員如何存放和管理這些物料呢？

一個辦法就是采用叉車，挑起托盤，往地上堆。一層放不下，摞起來放兩層、三層甚至四層。

隨著生產的擴大，物料繼續增加，而廠房的空間有限，如果物料繼續像之前一樣直接放到地面上，那勢必會變成下邊的狀況。

物料堆滿倉庫，要取到某些物料，要層層移挪才能觸及物料。因此要處理此中境況，需要處理如下的問題：

1. 為了保證能隨時取到任何的一個物料，必須要預留通道給搬運設施（如叉車）。叉車進入通道后，可以在任意時刻向左或向右存取物料。

2.預留出了通道，意味著使用面積的縮小，同樣的物料只能互相疊摞的更高才能講之前所有的物料存下。

3.如果直接疊摞很多層，被壓在底部的物料并不能隨時被取放，仍舊需要上下移挪幾次才能取到下邊的物料，效率低，實用性差。

4.要使物料既能互相疊摞，又能隨時存取上下的任意物料，則將物料放置于各層分隔的儲物格子中可以解決，即貨架被運用其中。這樣貨架從高度上可以配置多層，物料放置在各層貨架各種，互相不干擾，每個物料皆可以隨時存取。

5.物料被放置在多層貨架上，此時對往高處搬運的施舍如叉車提出越來越高的要求，如叉車能往足夠高的貨架上存儲貨物；在通道內往左右兩邊的貨架上存取貨物時，車體轉向要靈活；物料所在的貨架層數越高，叉車駕駛員的視野越難觸及，需要叉車能輔助定位到每一層高度等等。

6.隨著物料越來越多，堆放的貨架層數也越做越高，對于叉車的操作高度、效率、便利性都有了進一步的要求，三維窄巷道叉車可以有效的解決這些多方面的要求，比如人駕駛時隨著貨叉一起起升，所有動作都是視野范圍內；貨叉自身可以旋轉180度，無需調轉車頭，同時這樣通道交窄，節省出來的面積可以用來布置貨架；叉車本身可以輔助定位到每一層貨架的高度上等等。

7.  物料品類愈加繁多，貨架的貨位也隨之浩瀚。純人工需要手工記錄出入庫信息和庫內的發生的每次存位的物料變化情況的工作顯得困難且容易發生錯誤，將貨架存取設備改為自動化設備并與庫存管理系統直接對接是唯一的解決之道，這樣自動化立體倉庫孕育而生：

• 存儲設備不需要原地轉向，只向前向后運行

• 巷道窄，節省面積

• 貨叉可以直接180度左右作業

• 高度上可以充分利用

• 自動定位并能精確運行到任意位置（前后、上下、左右）

• 人無需在進入倉庫做具體操作

• 設備的存儲貨物與庫存管理軟件后臺直接對接

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今生

自動化立體庫倉庫從被研發出來至今，在全球范圍內已經有廣泛的應用，并有了一段不短的歷史。不過不論在哪個行業，哪個實際應用中，自動化立體庫都是少不了如下幾個部分：

• 堆垛機

• 高位貨架

• 庫存管理系統

• 出入庫設施

細觀每個自動化立體庫，也肯定是上邊提及的幾個部分的異化、重新組合、局部優化后形成的不同存儲系統。每座自動化立體庫形不同，而核心同。

下邊老King帶著大家一起梳理一下常見的自動化立體庫都有哪些？

經典1:1

上圖是最經典的自動化立體庫的一個單巷道存儲的圖例，一臺堆垛機可以移動到出入庫端將托盤叉起并隨之移動到某處貨架位置后，用貨叉將托盤存入到高處的貨格中，完成入庫。

從俯視的角度可以簡化為：

在上述示例的庫房中，配置有三臺堆垛機，每臺堆垛機可以處理其左右兩排貨架的貨物。外部物料要入庫時，可以根據一定的原則將物料運輸到到這三臺堆垛機分別對應的巷道中的出入庫端，之后由對應的堆垛機將本物料存入到本巷道中。

雙伸位

在同樣面積的庫房內，為了存放更多的物料或者為減少堆垛機的數量，則可以考慮讓單臺堆垛機能處理左右兩邊更多的貨物，這樣就有了雙伸位的堆垛機立體庫，布局示意圖如下：

由圖中可以，系統對于堆垛機提出了要求，每臺堆垛機要向左或者向右觸及到兩個托盤的范圍。

同時，系統對于貨架上的存儲位管理要更加細致，如下圖所示

較為簡單的貨位存放管理方式為，“1”和“2”號貨位都存放同樣品類的物料，并將“1”和“2”當做一個貨位進行先入先出管理。

堆垛機換巷道

如果倉庫的效率要求不高，如果堆垛機能在不同的巷道之間切換，則可降低堆垛機的資金投入，同時由保留了立體庫的可用性。針對該類應用場景，堆垛機可以換巷道的技術也被應用到項目中了。

換巷道的方式，一種是將巷道的軌道延長并在末端按照一定的曲率延伸到另外一個巷道的軌道上，如下圖所示：

可拐彎堆垛機除可拐彎堆垛機除了上述的應用場合外，可能還有如下的應用場景，兩排貨架并非平行而是垂直的位置關系，可以用轉彎堆垛機解決所有貨架上的存取。

另外一種是使堆垛機乘坐專門的換巷道小車由一個巷道換道另外一個巷道，示意圖如下：

單巷道雙堆垛機

在有些應用場景下，倉庫的出入庫效率要求較高，而一個巷道在作業繁忙的時候，出入庫效率可能由一臺堆垛機無法完成。此時如果在單個巷道內設置兩臺堆垛機則可以極大提升整體效率。當然此時也要有多個出入庫端設施的配合。典型的布局示意圖如下：

此種場景下，同一巷道內的堆垛機要能同時運行，且不受彼此的影響，因此對于堆垛機的運行控制提出了很高的要求。

一個巷道內兩臺堆垛機的示意圖如下：

單堆垛機雙貨叉

為了達到高效率，單個巷道內布置兩臺堆垛機必然成本不菲，而對于像堆垛機這種離散式搬運設備，提高效率的另外一個辦法是增加單次的搬運量。增加堆垛機單次的搬運量，最直接的辦法就是堆垛機設置雙貨叉，即堆垛機本體上可以承載兩個托盤。

示意圖如下:

堆垛機可以配置成單載貨臺和雙貨叉，如下

更靈活的配置也可以是雙載貨臺，雙貨叉的形式。

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演變

雖然自動化立體庫在各行業應用的非常廣泛，但是隨著近10年電商的快速發展、商業模式和整體社會經濟的變化，很多廠內的倉儲系統也隨之出現了新的需求，而對于自動化立體庫也根據需求的變化演變出了新的解決方案和系統。其中最主要的兩個方向是，一方面是隨著各方面成本的上升，倉儲系統有了密集化的需求；另一方面是隨著訂單的碎片化趨勢，倉儲系統有了物料輕量級的需求，即以料箱為單位的存儲系統。

01密集型立體庫

多伸位

為了使在同樣倉庫面積內，立體倉庫能存放更多的物料，一個辦法就是盡量的減少巷道的布置，即把雙伸位的方式做到極致，也就是“多伸位”存儲系統，示意圖如下：

多伸位就需要堆垛機的貨叉能升的足夠遠，能探到更遠的貨物，而這對于貨叉這種結構是很難實現的。這就需要將貨叉進行異形改造，使其能觸及更遠的貨物。一種異形結構如下圖所示：

重力型貨架+堆垛機

堆垛機載貨臺上配置可以遠距離伸縮的異形存儲貨機構對于堆垛機提出來很高的要求，而如果把這種伸縮的功能轉交個第三方機構，而堆垛機只用最傳統的方式，則整個系統會簡單很多。而重力式貨架正好具備這種貨物朝一個方向移動的功能。因此在重力式貨架的兩頭各配置一臺堆垛機，一頭堆垛機負責送貨，另外一頭堆垛機負責取貨，則可解決這種密集型的存儲的需求。

整體布局圖如下所示：

穿梭板+堆垛機

重力式貨架在存放物料時，如果某一道的重力滾筒出現問題，則需要花較大的工夫處理維修好本條重力貨架才能重新投入使用。而堆垛機載貨臺自帶延伸機構又顯得不夠靈活。而隨著一種穿梭板密集型的貨架的半自動存儲系統的運用，給堆垛機密集型的應用帶來一種新的可能。堆垛機可以移動穿梭板到任何一道密集貨架里，穿梭板負責該道貨架的內部的移動，這樣堆垛機和穿梭板相互分離，冗余性和系統穩定性也有了提高。

典型布局圖如下：

子母穿梭車立體庫

上邊堆垛機結合穿梭板的自動化立體庫里解決了高密集存儲的問題，這個系統的瓶頸在堆垛機上，每一層的貨架貨物的處理都需要堆垛機運行到該層上。如果每層都有個單獨運行的設備就能更高的提升效率。子母穿梭車立體庫就是基于這種形式而做的。每層貨架都有專門的母車和子車來配合作業當前層的所有貨物的存取，不同層之間的轉運通過多臺提升機來完成。

整體布局圖如下：

三維穿梭板立體庫

上邊的方案里對于每層的貨物都需要一個母車運行在固定的軌道上，然后再釋放子車到對應的巷道里去存放貨。如果將母車和子車合二為一，可以降低成本，同時也可以使系統更加靈活，簡潔。三維穿梭板就是基于這樣的思路而設計的。

整體布局如圖所示：

無軌柔性立體庫

以上提及的所有的系統中的搬運設備都是沿著既定軌道運行的，這意味著軌道一旦被安裝就位后，若存儲工業發生變化時，很難改變原有的系統和結構。隨著工業4.0的提出和社會的發展趨勢，柔性化的自動化立體庫也會是以后的一個發展趨勢。

有些采用激光導引AGV配合貨架的存儲方式，是柔性化立體庫的一種嘗試，在效率要求不高的場景下，得到了一些應用。

02 料箱立體庫

輕載料箱立體庫比如miniload立體庫、多層穿梭車等都是由傳統堆垛機演化而來的。

關于料箱類的自動化倉儲系統，本篇不再做詳細接受。后續根據情況再單獨介紹。

總結

經典的自動化立體庫倉庫經久不衰，目前仍舊在各個行業中有著非常廣泛的應用。本文中提及的各種自動化倉儲系統都有各自適應的應用場景，互相并不能完全替代。傳統方案有傳統方案的優勢和劣勢，新型的自動化存儲方案有前沿的技術加持，但也有很多潛在的問題和不一定能全面適應的場景。總之，隨著人工智能技術的逐漸普及，未來的自動化立體倉庫會演化成何種形式，很值得我們的期待！

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