物流设施设备与物流发展的关系

物流设施设备是物流系统中的物质基础，伴随着物流的发展与进步，物流设备不断得到提升与发展。物流设备领域中许多新的设备不断涌现，如四向托盘、高架叉车、自动分拣机、自动引导搬运车(AGV)、集装箱等，极大地减轻了人们的劳动强度，提高了物流运作效率和服务质量，降低了物流成本，在物流作业中起着重要作用，极大地促进了物流业的快速发展。同时，物流业的快速发展对物流设备也提出了更高的要求。

一、储存设施设备

(一)仓库

1. 仓库的概念

进行仓储活动的主体设施是仓库。所谓仓库，一般是指具有储存设施，对物品进行集中、整理、保管和分发等工作的场所。日本对仓库的定义为“防止物品丢失、损伤的工作场地，或为防止物品丢失或损伤作业而提供的土地、水面等用于物品储藏保管的场所”。所以，仓库可以简洁地描述为储藏、保管物品的场所的总称。各类仓库的定义如表8-1所示。

表8-1 各类仓库的定义

续表

2. 仓库的分类

按仓库的主要职能划分，可分为企业仓库、营业仓库和公用仓库。(1)企业仓库，以储存物品为主要目的。它又可分为供应仓库(原材料库)、生产仓库(半成品仓库)、销售仓库(产成品库)。(2)营业仓库，它的职能以流通营业为主，进出货频繁，吞吐量大，使用效率也较高，并且是提供物流时间效用的主要承担者。(3)公用仓库，是由国家或一个主管部门修建的，为社会物流业务服务的公用仓库，如车站货场仓库、港口码头仓库等。

按保管物品的不同划分可分为以下几种类别: (1)原料、产品仓库，主要是针对生产企业而建造的仓库，其目的是保持生产的连续性，是专门用来储存原材料、半成品或产成品的仓库。(2)商业、物资综合仓库，是商业、物资部门为了保证市场供应，以解决生产与消费的时差或季节性的时差所设置的综合性仓库。(3)农副产品仓库，是经营农副产品的企业专门用来储存农副产品的仓库，或经过短暂储存进行加工，再运出的中转仓库。(4)一般专用仓库，是指专门用来储存某类大宗货物的仓库，如粮食、棉花、水产、水果、木材等仓库以及货场等。(5)特种危险品仓库，是专门用来储存一些特殊物品，如危险品、易燃易爆品、毒品和剧毒品的特种仓库。(6)冷藏仓库，是专门用来储藏鲜鱼、鲜肉或其加工食品的仓库，并设有专门的冷藏设施和装备。(7)恒温仓库，是专门用来储存要求温度恒定物品的仓库，如水果、蔬菜、罐头等。(8)战略物资储备仓库，主要用来储备各种战略物资，以防止各种自然灾害和意外事件的发生。一般情况下，这些物资属国家储备物资，军队后勤仓库就是其中的一种。

(二)货架

1. 货架的功能

在仓储设备中，货架是指用支架、隔板或托架组成的专门用于存放成件物品的保管设备。货架在物流仓库中占有非常重要的地位。随着现代工业的迅猛发展，物流量的大幅度增加，为实现仓库的现代化管理，改善仓库的功能，不仅要求货架数量多，而且要求具有多功能，并能实现机械化、自动化的要求。

货架在仓储设备的总投资中所占比例较大，消耗钢材最多，对仓库的运作模式影响极大。高层货架是自动化仓库和高层货架仓库的主要组成部分，是保管物料的场所。随着单元或为重量和仓库高度的提高，要求货架的立柱、横梁的高度和强度相应地提高。因此合理选择和设计经济的货架是很重要的。要在保证货架强度、刚度和整体稳定性的条件下，尽量减轻货架的质量，降低钢材消耗，降低货架对仓库地面承压能力的要求，满足仓储需求。

2. 货架的种类

(1)组合式货架。20世纪80年代出现了各种组合式货架，这种货架由于美观经济、装拆放便，比相同规格的焊接式货架节约钢材，且能根据货物的大小随时调节尺寸，能适应仓储货物品种、规格、形式和大小的经常性变化，因此得到快速发展。组合式货架的基本结构是由带孔型钢立柱、横梁、搁板和其他各种附件，可组成通用性很强的各种货架，用于存放货物。

这种货架横梁可根据货物的高度任意调整，可实现一格一货位或一格双货位和一格多货位，可实现统一库区、不同货物的存放。货架立柱和横梁的装配有各种形式，都具有安装简便、快速、牢固可靠的优点。

(2)移动式货架。移动式货架在货架下面装有滚轮，可以沿着仓库地面的导轨进行移动。移动式货架平时互相紧密排列在一起，可以密集储存货物。存取货物时，通过轨道移动货架，形成通道进行存取作业。这样，只需留出一条通道，便可以对成排的密集货架进行货物存取作业。这就使仓库平面利用率成倍提高，从而大大提高效率。适用于库存品种多，出入库频率较低的仓库; 或库存频率较高，但可按巷道顺序出入库的仓库。广泛应用于办公室存放文档，图书馆存放档案文献，金融部门存放票据，工厂车间、仓库存放工具、物料等。

(3)阁楼式货架。阁楼式货架分为上下两层，一般由底层货架或立柱承重，在上面搭置楼板，形成一层新的库面，类似居民住宅的阁楼。这种货架是在已有的仓库工作场地上面搭建而成，这可以把原有的平房仓库改造成二层的楼库。这样一来，几乎成倍提高仓库的存货面积，建筑费用也大大降低，从而提高效率。

(4)重力式货架。重力式货架又称流动式货架，这种货架有储存整批纸箱包装商品和储存托盘商品两类。货架的结构为通道式，由多层并列的辊道传送带所组成，滚道两端存在一定的高度差，纸箱或托盘依靠本身重力由货架高端入口沿滚道向低端出口运动，从而完成进货、储存、出库的作业。重力式货架拣选效率高，通过货架结构保证达到货物“先进先出”的原则。

(5)旋转式货架。旋转式货架又称回转式货架，这种货架适用电子零件、紧密机械等多品种、小批量物品的储存及管理。旋转式货架根据旋转方向又分为水平旋转式和垂直旋转式。旋转式货架移动快速，速度可达30米/小时，密集存放货物的货架，和普通货架相比，可以节约占地面积30%～50%，存取物品的效率很高。旋转式货架的主要特点是，储存密度大，货架间不设通道，易管理，投资少; 采用“货到人前式”，工作人员在固定位置进行拣选，不用不断巡回于各个货架之间，这样在大幅度降低劳动强度的同时，减少疲劳，使拣选效率和拣选的准确程度大幅度增加。

二、自动化仓库

(一)自动化仓库的概念

1. 自动化立体仓库

自动化仓库系统是在不直接进行人工处理的情况下能自动地存储和取出物料的系统。自动化立体仓库是自动化仓库系统的核心，是指对集装单元货物实现自动化保管和计算机管理的仓库。自动化立体仓库具有储存和保管功能，可调节供需和货物运输能力。

自动化立体仓库能够提高仓库存取作业自动化程度，使物流系统更加方便、合理; 能够扩大仓储系统的综合利用率和作业范围，由于增加了分拣、转运、配送、包装、流通加工、信息处理等设施，自动化仓库能够全面提供优质、高效的物流服务。它被广泛应用于大型生产性企业的采购件和成品件仓库、柔性自动化生产系统(FAS)，流通领域的大型流通中心、配送中心。

2. 自动化立体仓库的构成

自动化仓库是机械和电气、自动控制系统相结合的仓库。它主要由货物储存系统(货架)、存取和传输系统、控制和管理系统组成，还有与之配套的库房、供电系统、消防系统、通风及采暖系统及其他设施等。

自动化仓库货物储存系统由立体货架的货格组成，常用自动化仓库货物储存系统是配备单元货架式。货物先放在托盘或集装容器内，再装入自动仓库货架的货格中。货物存取和传输具备货物出入库和存取功能，主要由巷道堆垛起重机(有轨堆垛机)、入出库输送机系统、装卸搬运机械组成。除了自动化仓库的主体——高层货架和堆垛机外，还需要进库区与仓库、仓库与出库区之间的传输系统。常见的传输系统有各种输送机械、叉车、自动搬运小车、升降机械、分拣机构等。控制和管理系统一般采用计算机，目前自动化仓库的控制方式有三种类型，即集中式控制、分离式控制和分布式控制。自动化立体仓库的土建及公用工程设施，包括库房、消防系统、照明、通风、采暖系统、动力系统、其他排水、避雷、环保等设施。对库房设计和建设的要求是实用、安全、方便、美观，并且库房的面积要考虑未来业务的发展需要。

(二)自动化仓库设备

1. 巷道式堆垛起重机

巷道式堆垛起重机是自动化立体仓库内的主要作业机械，它是随立体仓库的出现而发展起来的专用起重机。巷道式堆垛起重机起重量一般在5吨以下，使用这种设备的新建仓库最高40米。它的主要用途是: 在立体仓库的货架巷道间来回穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者相反取出货格内的货物运送到巷道口。

2. 高架叉车

高架叉车又称作无轨巷道堆垛机，是—种变型叉车，对于作业不太频繁或临时保管、高度不太大的仓库以及为提高仓库储存能力，把现有仓库改造成中、低层货架的仓库时，这种高架叉车尤为适用。高架叉车保留了叉车的一些特点，又发展了适用于在高货架中工作的性能。

3. 分拣设备

分拣是指为进行运输、配送，把很多货物按品种，不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。在分拣系统中，分拣机是最主要的设备，由于分拣机使用在各行各业，分拣对象不论在尺寸、重量上还是外形上都有很大差别，因此，分拣机的种类十分繁多，主要有横向推出式、升降推出式、倾斜式、悬吊式等。

三、集装单元设备

在物流自动化作业中，为了提高效率，必须采用集装单元化作业。所谓集装单元就是采用各种不同的方法和器具把具有包装或无包装的物品，整齐地汇集成一个扩大了的，便于装卸搬运的，并在整个物流过程中保持一定形状的作业单元，称为集装单元。以这样的集装单元或集装货件来组织物资装卸、搬运、存储、运输等物流活动的作业方式，称为集装单元化作业，简称集装单元化。以集装单元化作业方式，从供给者到需要者组织物资的装卸、搬运、存储、运输等一系列物流活动。我们把一个标准的货物或容器称作单元负载，货物的载体可以是托盘、托板、滑板、集装箱等。

(一)集装箱

1. 集装箱的概念

集装箱是一种具有一定规格和强度用于货物运输，便于使用机械装卸周转的大型货箱。它的原意就是“运输货物的容器”，也称“货箱”。国际上正式使用民用集装箱运输开始于1955年。近年来，集装箱运输得到了迅速发展，并且逐渐走向规格化、标准化和大型化。随着大型标准集装箱的发展，出现了集装箱专用码头和专用船舶，在陆地建立了集装箱陆上运输系统，还大量发展了铁路和公路专用集装箱车辆。

一般集装箱具备下述功能: 能长期反复使用; 以箱为整体进行物流，途中转运时箱中货物无需倒装、换装。箱内货物只在起点和终点进行逐个处置; 物流过程中以集装箱为一体进行运输的转换及运输形态和其他形态的转换; 对内装货物有较强的防护、保护能力;箱内净空在1米3以上。

通用集装箱是集装箱的主体，其专门定义为: 通用集装箱是用于运输和储存若干单元货物、包装货物或散装货的风雨密封型、长方形集装箱，它可以限制和防止发生货损货失，可脱离运输工具作为单元货物进行装卸和运输，无需倒装箱内货物。

2. 集装箱的优点

集装箱的优点主要包括: 集装箱结构坚固，能长期反复使用; 途中转运，可以不动容器内货物而直接换装; 能够进行快速装卸，并且能够从一种运输工具上直接方便地换装到另一种运输工具上; 能够提高货物的完好率，大大减少破损率; 能够充分利用包装容积。

3. 集装箱的分类

根据货物特性和运输需要，集装箱可以用钢、铝、塑料等各种材料制成。由于用途不同，以及货物的特点不同，集装箱有许多种类。

按规格、尺寸分类，集装箱的规格尺寸由国际标准化组织ISO/TC104“货运集装箱”技术委员会统一制定，共分3个系列、12种箱型。目前国际上通用的是1A、1B、1C、1E等五种。其型号和尺寸如表8-2所示:

表8-2 集装箱的规格尺寸(www.xing528.com)

按使用材料分类，一般分为三类: 铝合金集装箱，主要优点是重量轻、外表美观、防腐蚀; 钢制集装箱，主要优点是强度大、结构牢、焊接性好、水密性好、价格便宜，其缺点是防腐性差; 玻璃钢制集装箱，主要优点是强度高、刚性好，能承受应力。

按使用目的分类，一般分为干货类集装箱、侧开门集装箱、侧壁全开式集装箱、通风集装箱、顶开集装箱、可折叠集装箱、吊挂服装集装箱、航空集装箱等。

(二)托盘

1. 托盘的概念

托盘是一种用于自动化或机械化，便于装卸、运输、保管、使用的，可以盛装单位数量物品的集装工具。因为它好似盘子可以托起食品一样，所以形象地称为“托盘”。其基本功能是装物料，同时还应便于叉车和堆垛机的叉取和存放。

现代托盘是随着集装箱和集合包装而出现的一种新的物流器具。托盘最早产生于美国、日本等发达国家。初期它是作为叉车的附属装卸工具与叉车配套使用，以便实现机械化作业。“二战”后，托盘逐渐成为一种储存工具。至20世纪60年代，托盘已成为一种不可少的运输工具和销售工具。目前，托盘已渗透到整个物流过程，成为一种物流工具，是实现物流合理化的一个重要条件。

为了提高出入库效率和仓库利用率，实现存储自动化作、通常采用货物连带托盘的存储方法，托盘成为一种存储工具、为了消除转载时码盘、拆盘的工序，人们提出实现托盘流通或联营，即托盘从港内、站内、企业内部使用发展为随车运输，成为一种运输工具;或者按托盘装卸—托盘搬运—托盘存储—托盘运输—托盘售货的顺序，连贯发展成为托盘物流。托盘已经成为实现物流合理化的一个重要条件。

2. 托盘的优点

托盘的优点主要包括: 可以有效地保护商品，减少物品的破损; 可以适应港口、货物机械化作业的要求，加快装卸、运输速度，减轻工人的劳动强度; 可以节省包装材料，降低包装成本，节约运输费用; 可以促进国际和国内港口作业的机械化，加快包装向规格化、标准化和系列化迈进的步伐。

3. 托盘的分类

托盘按照不同的标准可以进行不同的分类，如按使用范围、使用寿命、制作材料等。这里主要介绍按托盘的结构进行分类，一般分为平托盘、柱式托盘、箱式托盘和轮式托盘等。

(1)平托盘。平托盘主要以木制为主，也有钢制、塑料、复合材料等制作的平盘，它的应用范围最广。平托盘一般分为单面使用、双面使用、两向进叉、四向进叉四种。

(2)柱式托盘。它是在平托盘上安装四个柱的托盘。安装立柱的目的是在无货架多层堆码时保护最下层货物不受损害。立柱一般可卸下，高度为1.2米，常采用钢制材料，可负荷3吨货物。

(3)箱式托盘。它是在平托盘上安装上部构造物(平板状、网状构造物等)，制成箱式设备。箱式托盘一般分为可卸式、固定式和折叠式三种。这种托盘具有使包装简易并可形成不规则的货物集装，方便运输，防止塌垛等优点。箱式托盘主要适合装载蔬菜、瓜果、薯类等农产品。

(4)轮式托盘。它是一种在平托盘下面安装四个小轮子的托盘。轮式托盘主要适用于行包、邮件的装卸搬运作业。

四、装卸搬运设备

装卸搬运设备可以实现货物在仓库里的短距离的、水平的、垂直的物料装卸搬运等作业。装卸搬运作业是物流企业的主要作业之一。随着物流业务的大力发展，装卸搬运设备所装卸的货物，品种繁多，外形和特点各异，为了适应各类货物的不同环节的要求，各种装卸搬运设备应运而生。装卸搬运设备发展到今天，种类繁多，几乎所有的装卸搬运的运作都可以借助各种机械完成，从而降低劳动强度，提高作业效率，有效地支持了物流活动。

(一)装卸搬运设备的分类

装卸搬运设备可概括为四大类，即搬运车辆、输送机械、起重机械和散装装卸机械。

1. 搬运车辆

搬运车辆包括各式手推车、托盘搬运车、电瓶搬运车、叉车和无人搬运车等; 装卸搬运车辆是依靠机械本身的运行和装卸机构的功能，实现物资水平搬运和装卸、码垛(小部分车辆无装卸功能)的车辆。主要有叉车(叉车装卸机)、搬运车、牵引车和挂车等类别。

2. 输送机械

输送机械主要包括辊子输送机、链式输送机、带式输送机和悬挂输送机等; 连续输送机械是一种可以将物资在一定的输送线路上从装载起点到卸载终点以恒定的或变化的速度进行输送，形成连续或脉动物流的机械。主要有带式输送机、斗式提升机、悬挂输送机械、埋刮板输送机、螺旋输送机、滚柱输送机、震动输送机、气力输送装置等类别。

3. 起重机械

起重机械包括一般通用起重机和立体仓库堆垛机等; 起重机械是靠人力或动力使物资做上下、左右、前后等间歇、周期性运动的转载机械。主要用于起重、运输、装卸、机器安装等作业。有轻小型起重机(如滑车、手动或电动葫芦等)、桥式类型起重机(有梁式起重机、桥式起重机等)、门式起重机和装卸桥、臂架类型(旋转式)起重机(有门座起重机、塔式起重机、汽车起重机、轮胎起重机等)、堆垛起重机等类型。

4. 散装装卸机械

这是一种具有装卸和运输两种功能的组合机械，以装卸散装物资为主。主要有装卸机(如装车机、装船机等)、卸载机(如链斗式卸车机、螺旋卸车机等)、翻车机、堆取料机(如取料机、堆料机等)。

(二)常用装卸搬运设备

常用的装卸搬运设备包括手推车、叉车、各种输送机、起重机等。

1. 手推车

手推车是一种以人力为主，在路面上水平输送物料的搬运车。其特点是轻巧灵活、易操作、回转半径小，适于短距离搬运轻型物料。由于运输物料的种类、性质、重量、形状及行走道路条件不同，手推车的构造形式是多种多样的。应根据具体条件进行选择。

在选择和使用手推车时，首先应考虑运件的形状及性质。当搬运多品种货物时，应考虑采用通用型的手推车; 当搬运单一品种货物时，则应尽量选用专用手推车，以提高作业效率。其次还要考虑输送量及运距，由于手推车是以人力为动力的搬运工具，当运距较远时，载重量不宜太大。此外，货物的体积、放置方式、通道条件及路面状况等，在选择手推车时也要加以考虑。

2. 叉车

叉车又称铲车、叉式举货车，是物流领域最常用的装卸搬运机具。叉车是指具有各种叉具，能够对货物进行升降和移动以及装卸作业的搬运车辆。按动力方式可以将叉车分成以下三类。

(1)发动机式叉车，分为汽油机式、柴油机式及液化石油气式。其中最常用的是汽油机式叉车，其重量较轻、操作方便、输出功率较大、价格较便宜。

(2)托盘搬运车，是一种轻小型搬运设备，它有两个货叉似的插腿，可插入托盘底部。插腿的前端有两个小直径的行走轮，用来支承托盘货的重量。货叉可以通过手泵油缸抬起，使托盘或货箱离开地面，然后用手拉或电动驱动使之行走。手动油压叉车由于无动力，使用、维护简便，起重量较低。这种托盘搬运车广泛应用于收发站台的装卸或车间内各工序间不需堆垛的搬运作业。

(3)电瓶搬运车，是以蓄电池为动力的工业车辆。它用串激直流电动机驱动，广泛用于车站、码头、仓库、工厂内部等地的短距离运输。它不仅本身可以载重运输，还可用作牵引车，进行厂内运输。由于蓄电池不能经受强烈振动，故适宜在平坦的路面上行驶。行驶速度一般为10公里/小时左右。

3. 输送机

输送机是以搬运为主的载运设备，有些输送机兼装卸功能。

连续输送机的特点是在工作时连续不断地沿同一方向输送散料或重量不大的单件物品，装卸过程无需停车，作业连续、效率高，可以实现小范围的移动。输送路线是确定的，只有在重新安装时才会改变路线。易于统筹规划，作业稳定。在流水作业生产线上，连续输送机已成为整个工艺过程中最重要的环节之一。

根据构造的特点，输送机械主要有牵引式输送机和无牵引式输送机。

牵引式输送机主要有皮带输送机、板式输送机、悬挂式输送机、斗式提升机、自动扶梯、板式提升机及链式输送机等。

无牵引式输送机主要有滚筒式输送机、滚轮式输送机、螺旋式输送机及振动式输送机等。

4. 自动导引车(AGV)

自动导引车(Automatic Guided Vehicle，AGV)是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及搬运功能的运输车。AGV以可充电的蓄电池为动力，可通过电脑来控制其行进路线以及操作。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产，人们形象地把AGV称为现代物流系统的动脉。

5. 起重机

(1)门式起重机，是框架结构的起重设备，有门式轨道式起重机和门式轮胎式起重机之分。门式轨道式起重机的支脚沿轨道运动。门式轮胎式起重机则不受轨道限制，运动范围较大。吊车在梁架上运动完成起吊作业和纵、横两个方向的移动搬运。门式起重机起重量较大，可达300吨以上，可在载荷状态下移动，同时完成装卸和搬运两项作业。门式起重机有较长的悬臂，悬臂伸离支脚轨道范围，覆盖火车、汽车或船舶装卸区，在转运中心、港口及车站特别适用。

(2)桥式起重机，又称天车，与门式起重机原理基本相同。所不同的是门式起重机有两端的高支腿，在地面上的轨道行走，而桥式起重机支腿很短，轨道架设在建筑物的立柱跨梁上，这样节省了支脚所占的地面面积。