2.自动化仓库系统设计的主要因素
规划AS/RS系统时要作出许多决策，根据具体情况不同，有的由系统规划人员决定，有的要由系统的用户决定，在此过程中，要收集大量相关信息和设计数据，设计中必须考虑的主要因素有：
①载荷尺寸和储位尺寸；
②装/卸台的数量和位置；
③库房结构形式，即决定采用整体式还是分离式；
④仓库占用土地的可得性、所处环境、成本和地区限制；
⑤存储巷道数量、高度和长度；
⑥基于复指令的存/取作业比例；
⑦转运车的适用性；
⑧随机储位或者固定储位，或是两者相结合；
⑨巷道堆垛机空闲时，在巷道中或装/卸台的停驻点位置；
⑩自动化水平；
计算机控制水平；
实际库存需求；
补货需求；
维修需求；
采用子托盘方式还是直接用商家的托盘；
进货和出货的方式；
改进计划；
仓库吞吐量的高峰值及平均值；
仓库软硬件技术要求水平；
存/取中断以及改变存/取优先级的防备措施；
存储深度（单深、双深还是深巷式）；
同一托盘上是否放不同货物；
采用自动识别系统；
采用仿真技术辅助设计；
货物进出的排队空间需求；
随机作业和计划作业对系统需求的不同影响；
能源和公用设施；
通货膨胀和收入所得税的影响；
消防喷淋系统安装；
人员培训、项目启动、调试和开支审计方面的计划。
3.自动化仓库系统的成本估算
成本估算某些工作必须在自动化仓库系统规划早期完成，包括管理层的意见、可交付的材料清单、各项工作的质量水准要求等。从经济合理性方面考虑，提出影响自动化仓库系统规划的成本要素清单如下：
①初始投资考虑要素：土地价格、库房结构、公用设施、机器设备、投资赋税优惠、所得税、利息支出。
②年运营费用方面支出：一线操作员工、二线人员、占地面积节约以及空间利用、公用设施、折旧、保险和税收、货损、盗损、库存保管成本、工作丰富化的成本、维护费用、改进的服务水平、改进的物料控制。
对于上述某些因素，可以通过分析现有的会计数据和工作测量数据来做合理估算。
土地、库房、设备和劳力成本都容易估计，但供热、照明、能源、保险、盗损、货损、员工满意度、减少库存水平和生产延迟，差的管理决策和客户服务等方面则不容易跟踪和测量。
但是，这些因素与其他因素同样会影响企业的整体经济绩效。
Howard Zollinger发现合理的自动化仓库系统成本应包括存储货架、巷道堆垛机和仓库建筑三项成本之和。经过进一步研究，发现存储货架的成本（包括安装费用和巷道堆垛机用的导轨成本）与货架上的集装单元数量、集装单元体积、集装单元重量和货架高度有关。而巷道堆垛机的成本与自动化仓库系统的高度、集装单元重量和巷道堆垛机控制台的类型和位置有关。最后，库房成本与库房高度、标准库房的单位面积建筑成本值有关。
假定自动化仓库系统成本估算需要考虑的基本变量如下：
x：集装单元的深度（即纵梁尺寸）；
y：集装单元的宽度；
z：集装单元的高度；
v：集装单元的体积；
w：集装单元的重量；
W∶AS/RS存储区通道的宽度；
L∶AS/RS存储区巷道的长度；
H∶AS/RS存储区巷道的高度；
n：存储区存储层数；
m：存储区每条通道中存储列的数目（单侧）；
a：存储区通道数目；
BH：库房高度；
BW：库房宽度；
BL：库房长度；
λ：公差；
α：货架成本的计算系数，单位为元；
β：巷道堆垛机成本的高度系数，单位为元；
γ：巷道堆垛机成本的重量系数，单位为元；
Φ：巷道堆垛机成本的控制系数，单位为元；
δ：建造一座标准高度的AS/RS设施时的单位面积成本；
CF：变换系数，是指把建造一座标准高度的AS/RS设施的单位成本转换为建造高度为BH的设施时每平方英尺成本的系数。
则存储巷道的尺寸可用下式估算：
W＝3（x＋15厘米）（货架上带消防喷淋设施）（5.1）或W＝3（x＋10厘米）（货架上无消防喷淋设施）（5.2）
L＝m（y＋20厘米）（5.3）
H＝n（z＋25厘米）（5.4）
一条存储巷道的宽度为相邻两巷道背空间隙中线的距离，因此也等于巷道两边的存储空间和中间的巷道宽度之和。而巷道宽度按照所存放货物单元的深度加10厘米计算，这10厘米用于货物单元和货架之间的空隙。存储区的深度通常按货物单元的深度加10厘米计算，这10厘米为货物单元后面背空间隙的一半。如果消防喷淋设备安装在货架上，背空间隙还要增加15厘米。
在计算存储巷道的长度时，通常假定使用一种10厘米的立柱以支撑货物单元。另外，在立柱和货物单元之间还要留有5厘米的净空。因此，货物单元两边各留出5厘米净空，加上立柱的10厘米空间，供货物单元进出的货位宽度就等于货物单元本身宽度加上20厘米。
计算存储巷道的高度时，通常假定每个货物单元放置于10厘米厚的牛腿（短悬臂）上，同样，假定货物单元的上部与牛腿之间留有15厘米净空，以允许巷道堆垛机来回存取货物单元。
下面要把存储巷道的尺寸转换成建筑尺寸，要注意的是存储巷道的最下层不能为地面层（因为巷道堆垛机只能对高于地面70厘米的物品作业）。同样，位于存储巷道最上层的负荷顶部必须留出50厘米的净空间以安放巷道堆垛机使用的电线槽，以及巷道堆垛机在取顶层货物时的厢架位置。因此，建筑高度大约比存储巷道高1.2米。
计算库房宽度时，可以采用存储巷道宽度乘以存储巷道数目的简便做法，但是由于最外层货架不可能与墙紧邻，因此要规划60厘米的额外空间（如果要存放食品，可能要求更大的空间以防止鼠类滋生。另外可能需要留出足够空间以便于清理墙壁与货架之间的垃圾）。
计算库房长度时，必须规划好拣货和装/卸台的空间，并在货架末端留出巷道堆垛机扩建空间和出故障时的维修通道。入值则与集装单元的宽度有关。
4.巷道堆垛机的作业时间计算
为了计算巷道堆垛机一次作业（存或取操作）所需时间，需要用到巷道堆垛机作业时间期望公式。巷道堆垛机能够同时沿巷道的水平和垂直方向行走，因此，从装/卸台到存货点或者取货点所需行走时间就是水平和垂直行走的最大值，也称为切比雪夫行走（Chebyshev Travel）。
巷道堆垛机作业时间可用于估算AS/RS系统的吞吐能力，这是一个十分重要的指标，所以应该重视存取设备执行单指令（Single Command）周期或复指令（Dual Command）周期时的作业时间。单指令作业时间是指存放或者取出货物的作业时间，两者只取其一；复指令作业时间包括存放和取出货物两项作业的时间。
计算作业时间时，通常假设单指令存货周期作业从巷道堆垛机处在装/卸台位置开始，然后拣取货物，行走到储位，卸下货物，再空车返回到装/卸台结束。而单指令取货周期作业是：巷道堆垛机由装/卸台出发，空车行走到取货点，拣取货物，行走到装/卸台，卸下货物。因此一次单指令作业包括一次拣货操作和一次卸货操作。
复指令作业从巷道堆垛机处于装/卸台位置开始，然后拣取货物，行走到储位，卸下货物。空车返回取货点，再加装货物，行走到装/卸台，最后卸下货物。因此，一次复指令周期作业包括了两次装货操作和两次卸货操作。
为了求解单指令作业期望时间和复指令作业期望时间，使用到的变量定义如下：
E（SC）：一次单指令作业的行走时间期望值；
E（TB）：一次复指令作业中从储位行走到取货点的行走时间期望值；
E（DC）：一次复指令作业的行走时间期望值；
L：货架长度值；
H：货架高度值；
Hv：巷道堆垛机的横向速度；
vv：巷道堆垛机的纵向速度；
th：从装/卸台水平行走到巷道中最远储位所需时间；
tv：从装/卸台垂直行走到巷道中最远储位所需时间；
为了方便对以上行走时间期望值求解，先把货架参数“归一化”，即用其短边（巷道堆垛机行走时间短的）除以其长边（巷道堆垛机行走时间长的），即有：
T＝max（th，tv）（5.13）Q＝min（th/T，tv/T）（5.14）其中，T（也称为“缩放系数”）是指货架的长边（巷道堆垛机行走时间长的）；Q（即“形状系数”）是指货架短边（行走时间短的）与长边（行走时间长的）的比值，这样，归一化后的货架一边长度为Q，另一边为1，其中0＜Q≤1。如果Q＝1，该货架可称为“正方行走时间”（SquareInTime，SIT）货架。
这样，巷道堆垛机的总作业时间期望值等于负荷装载时间与行走时间期望值之和，令：TSC＝单指令作业期望时间；TDC＝复指令作业期望时间；TP/D＝装货或卸货作业所需时间。则有以下两式：
TSC＝E（SC）＋2TP/D（5.18）TDC＝E（DC）＋4TP/D（5.19）因为不同存/取作业请求之间的间隔时间是随机变量，且通过单指令或复指令执行不同存/取作业的存储位置也是随机变量，因此规划AS/RS时可用到排队论相关知识。
但是，由于单指令操作和复指令操作混杂在一起，以及考虑到行走时间的概率分布问题，有时候还要用到仿真方法求解。
如果因为作业量不足，每条巷道安排一部堆垛机不经济时，可以考虑使用转运车。
要计算使用转运车的AS/RS系统的作业时间，必须考虑转运负荷所花时间。另外，如果一辆转运车为多部巷道堆垛机服务，就会出现巷道堆垛机排队问题。在规划带转运车的AS/RS系统时，可以采用仿真分析来规划巷道堆垛机数目、转运车数目以及对应的作业规则。但是，转运车成本有时能达到巷道堆垛机成本的一半，所以多数AS/RS系统不配备转运车，而是在每条巷道中设置一部巷道堆垛机。
随着精益生产技术越来越广泛地实施，以及供应链中其他措施（如减少设施成本和浪费）的采用，建设大型AS/RS系统并保持大量库存（原材料、在制品以及产成品）的做法已不受欢迎。相反，制造工厂库存的减少导致了AS/RS系统的相对小型化，通过它来更好地控制生产流程并有限地采用流程“延迟”策略。这类小型AS/RS系统通常只有1或2条巷道，也称为“自动缓存”（Automated Buffers）技术。
由于货架上只能存放少量货物，而且库存由计算机控制（可以通过计算机跟踪库存变化情况，以及零部件的在库时间），因此有理由相信“自动缓存”技术能够有效管理在制品库存，并在零部件的管理上保持高的“可见性”。另外要指出的是，“自动缓存”技术（有的学者也称其为“stockers”）已经在许多半导体制造厂得到应用，在那里，货架用于存储每个工作区的晶片箱，同时该箱被用作各工作区之间的缓冲点。对于制造企业和配送企业来说，准时交货和快速反应已成为影响企业绩效的关键因素。只要不把AS/RS看做堆放过量库存和过时库存的“垃圾场”，同时管理者做到时刻监测AS/RS中的库存水平，AS/RS系统将在其中发挥重要作用。
5.自动化仓库系统的设计过程
自动化仓库的设计过程主要包括以下几个阶段。
（1）需求分析阶段
在这一阶段里要提出问题，确定设计目标，并确定设计标准。通过调研搜集设计依据和数据，找出各种限制条件，并进行分析。另外，设计者还应认真研究设计的可行性、时间进度、组织措施以及影响设计过程的其他因素。
（2）确定货物单元形式及规格
根据调查和统计结果列出所有可能的货物单元形式和规格，并进行合理的选择。这一阶段不一定花费很多时间，但它的结果将对自动化仓库设计的成功起着至关重要的作用。
（3）确定自动化仓库的形式、作业方式和机械设备参数
在上述工作的基础上确定仓库形式，一般多采用单元货格式仓库。对于品种不多而批量较大的仓库，也可以采用重力式货架仓库或者其他形式的贯通式仓库。根据出入库的工艺要求（整单元或零散货出入库）决定是否需要拣选作业。如果需要拣选作业，则需确定拣选作业方式。
立体仓库的起重设备有很多种，它们各有特点。在设计时，要根据仓库的规模、货物形式、单元载荷、吞吐量等选择合适的设备，并确定它们的参数。对于起重设备，根据货物单元的重量选定起重量，根据出入库频率确定各机构的工作速度。对于输送设备，则根据货物单元的尺寸选择输送机的宽度，并恰当地确定输送速度。
（4）建立模型阶段
建立模型阶段主要是指根据单元货物规格确定货架整体尺寸和仓库内部布置。这个阶段需要确定以下主要参数。
1）确定仓库面积和货位尺寸
立体仓库的面积计算公式：
S＝mQ/qa（5.20）
式中：S——立体仓库总面积，单位为平方米；
a——立体仓库的面积利用率，为堆货面积与总面积之比；
mQ——立体仓库货物的堆存量，单位为吨；
q——立体仓库单位面积上的货物堆存量，单位为吨/平方米。
mQ的计算公式为：
mQ＝EK/30t（5.21）
式中：E——通过立体仓库的月最大货物存取量，单位为吨；
K——设计最大入库百分数；
t——货物在立体仓库中的平均库存期，根据统计的各种货物历年平均库存周期分析确定，单位为日。
q的计算公式为：
q＝rH（5.22）
式中：H——货物的退房高度，由装卸工业要求确定，单位为米；
r——货物的堆存量，单位为吨/平方米。
