VDI 4418-2000 Automated storage systems for long and flat-shaped goods.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREAutomatisierte Langgut- undFlachgutlagerAutomated storage systems for long and flat-shaped goodsVDI 4418Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft Frdertechnik Materialfluss LogistikFachbereich DistributionFachausschuss Automatisierte Langgut- und Flachgutla

2、gerVDI-Handbuch Materialfluss und Frdertechnik, Band 5VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduct

3、ion even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 55.220Dezember 2000December 2000No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.Inhalt SeiteGeltungsbereich . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . 21 Langgutlagersysteme. . . . . . . . . . . . . . 21.1 Automatisierungsgerechte Lagerungsarten . 21.2 Allgemeiner Lagerblock . . . . . . . . . . 31.3 Bauartenbersicht . . . . . . . . . . . . . . 41.4 Einbindung von Stationstypen . . . . . . . 92 Flachgutlagersysteme .

5、 . . . . . . . . . . . . 142.1 Automatisierungsgerechte Lagerungsarten . 142.2 Allgemeiner Lagerblock . . . . . . . . . . 152.3 Bauartenbersicht . . . . . . . . . . . . . . 152.4 Einbindung von Stationstypen . . . . . . . 182.5 Einsatzmglichkeiten . . . . . . . . . . . . 203 Vorgehensweise bei der P

6、lanung . . . . . . . 233.1 Voraussetzungen. . . . . . . . . . . . . . . 233.2 Systematischer Planungsablauf . . . . . . . 234 Spielzeitberechnung . . . . . . . . . . . . . . 254.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.2 Systematik der Lagerbauarten . . . . . . . 284.3 Spielzeitberechnung.

7、 . . . . . . . . . . . . 304.4 Testspiel und Abnahme . . . . . . . . . . . 304.5 Sonderfall Wabenregallager. . . . . . . . . 314.6 Sonderfall Blocklager mit Stapeleinheiten . 315 Verfgbarkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2 Berechnungsfo

8、rmel der Verfgbarkeit . . . 335.3 Strukturierung des Langgutlagers inTeilbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . 335.4 Strungsprotokollierung. . . . . . . . . . . 355.5 Strungsbehebung. . . . . . . . . . . . . . 355.6 Verfgbarkeitsermittlung . . . . . . . . . . 365.7 Notstrategien . . . . . . . .

9、 . . . . . . . . 375.8 Beispiel zur Berechnung . . . . . . . . . . 37Contents PageScope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Long goods storage systems. . . . . . . . . . 21.1 Storage types suitable for automation . . . . 21.2 General storage block . . . . . . . . . . . . 31.3 Outline

10、of constructions . . . . . . . . . . . 41.4 Integration of station types. . . . . . . . . . 92 Flat goods storage systems . . . . . . . . . . 142.1 Storage types suitable for automation . . . . 142.2 General warehouse block . . . . . . . . . . 152.3 Outline of constructions . . . . . . . . . . . 152

11、.4 Integration of station types. . . . . . . . . . 182.5 Application options . . . . . . . . . . . . . 203 Planning procedures. . . . . . . . . . . . . . . 233.1 Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.2 Systematic planning sequence . . . . . . . . 234 Cycle time calculation . . . . . . .

12、 . . . . . . . 254.1 Basic principles. . . . . . . . . . . . . . . . 254.2 Systematics of warehouse constructions. . . 284.3 Cycle time calculation . . . . . . . . . . . . 304.4 Test cycle and approval . . . . . . . . . . . 304.5 Special case: honeycomb storage . . . . . . 314.6 Special case: block

13、warehouse with stacking units . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Availability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . 325.2 Calculation formula for the availability . . . 335.3 Structuring of the long goods warehouse in subsections. . . . . .

14、. . . . . . . . . . . 335.4 Fault recording . . . . . . . . . . . . . . . . 355.5 Fault elimination . . . . . . . . . . . . . . . 355.6 Availability calculation. . . . . . . . . . . . 365.7 Emergency strategies. . . . . . . . . . . . . 375.8 Example for calculation . . . . . . . . . . . 37Frhere Aus

15、gabe: 5.99 Entwurf,deutschFormer edition: 5/99 draft, in German onlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 2 VDI 4418Inhalt Seite6 Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396.1 Informationstechni

16、sche Integration. . . . . 396.2 Integration in die Materialwirtschaft . . . . 406.3 Integration in Qualittssicherungssysteme . 41Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47GeltungsbereichDie Richtlinie befasst sich mit automatisierten Lang-gut- und Flachgutlagern. Das sind in der Regel

17、 SPS-oder rechnergesteuerte Systeme, die dem Lagerprin-zip Ware zum Mann (WzM)“ gengen. Aufgrunddes sehr weit gefcherten Automatisierungsgradesvon solchen Anlagen werden aber auch grundstzlichSysteme nach dem Prinzip Mann zur Ware (MzW)“mit einbezogen (z.B. Wabenlager als Kommissio-niersystem, siehe

18、 Abschnitt 1.3.5).Fr Lager und Lagersysteme von nicht automatisier-ter Bauart im betrachteten Anwendungsbereich wirdauf die Richtlinie VDI 2493 Frdern und Lagernvon Langgut in der Metallverarbeitung“ verwiesen.1 Langgutlagersysteme1.1 Automatisierungsgerechte LagerungsartenLanggutlagersysteme werden

19、 zumeist dem Bereichder Vorfertigung zugeordnet und unterscheiden sichin ihrem Aufbau aufgrund der hauptschlich ein-dimensionalen Ausdehnung des Lagerguts von denbrigen Stckgutlagern.Langgut kann auf verschiedene Weise gelagert wer-den. Die Einzelstablagerung, Lagerung im freienBund und im Sechskant

20、bund oder die Lagerung inKassetten (selbsttragend und nicht selbsttragend)sind einige Beispiele hierfr. Den hchsten Automa-tisierungsgrad bietet die Einzelstablagerung, bei derjeder Stab direkt anfahrbar ist. Bei der Lagerung imBund muss der Bund vor der Verarbeitung des Mate-rials geffnet und die S

21、tbe vereinzelt werden. DieLagerung von Einzelstben bzw. Reststcken wirdbegrenzt durch die Anzahl von Kragarmen, auf denendie Stbe gelagert werden.Die selbsttragenden Kassetten bentigen gegenberden nicht selbsttragenden zur Untersttzung im Regalkeine weiteren Kragarme, da sie auf Grund ihrerstabilere

22、n Konstruktion an den Enden auf zwei Krag-armen aufliegen. Zudem ist die Mglichkeit gegeben,eine Spezialkassette mit Kragarmen in das selbsttra-Contents Page6 Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396.1 Computer integration . . . . . . . . . . . . 396.2 Integration in material manageme

23、nt . . . . 406.3 Integration in quality assurance systems . . 41Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47ScopeThe guideline deals with automated long goods andflat goods storage systems. These are generally SPC orcomputer-controlled systems which fulfil the basicwarehouse principle ”Go

24、ods to Man“. Due to thewidely varying degrees of automation of such sys-tems, systems working on the principle of ”Man toGoods“ are also considered (e.g. honeycomb storageas an order-picking system. See Section 1.3.5).For non-automated warehouses and storage systems inthe field of application under

25、review, please refer to theguideline VDI 2493 ”Frdern und Lagern von Lang-gut in der Metallverarbeitung (Handling and storageof long metallic material)“.1 Long goods storage systems1.1 Storage types suitable for automationLong goods storage systems are usually found in thearea of pre-production and

26、differ in their structurefrom other storage systems for general merchandise interms of the mainly one-dimensional nature of thegoods to be stored.Long goods can be stored in different ways. Single-rodstorage, storage in free bundles and in hexagonal bun-dles or storage in cartridges (self-supporting

27、 and non-self-supporting) are just some examples of this. Thehighest degree of automation is offered by single-rodstorage in which each part can be directly accessed. Ifstored in bundles, the bundle has to be opened and theparts separated before processing of the material cantake place. The storage

28、of individual rods or off-cuts islimited by the number of cantilevers upon which theparts are stored.In contrast to the non-self-supporting cartridges, self-supporting cartridges do not require any further canti-levers to support them in the shelving, as, due to theirmore stable construction, they r

29、est on two cantileversat the ends. It is also possible to insert a special car-tridge with cantilevers in the self-supporting cartridgeB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI 4418 3 gende Kassettenlag

30、er einzusetzen, um dort die Lage-rung von Einzelstben zu ermglichen. Prinzipiellsind bei der Lagerauslegung Kombinationen derLagerungsarten mglich.Bei automatisierten Kassettenlagern unterscheidetman offene und geschlossene Systeme:Beim offenen System verlassen die Kassetten dieSystemgrenzen des Aut

31、omatiklagers und knneneine im Allgemeinen undefinierte Behandlung er-fahren, welche nach Rckkehr ins System zu er-heblichen Betriebsstrungen fhren kann.Beim geschlossenen System verbleiben die Kas-setten innerhalb der Systemgrenzen und werdendefiniert und systemvertrglich behandelt.1.2 Allgemeiner L

32、agerblockDer allgemeine Lagerblock soll die vielseitig mg-lichen Anordnungen der verschiedenen Lagerstatio-nen (Schnittstellen) eines Langgutlagers darstellensowie die Mglichkeit eines Tunnels.Die Ein- und Auslagerung ist an den Stirnseiten, anden Lngsseiten sowie im Tunnel durchfhrbar.Auf die Abbil

33、dung eines Regalbediengertes wird andieser Stelle verzichtet, um die Darstellung nicht ein-zuschrnken und die allgemeinen Mglichkeiten undVariationen in den Vordergrund zu stellen.storage system to allow the storage of individual rodsthere. In principle, various combinations of storagetypes are poss

34、ible for the design of the storage system.In the case of automated cartridge storage systems adistinction is made between open and closed systems.In open systems the cartridges leave the systemboundaries of the automated warehouse and mayundergo a generally undefined treatment, whichcan lead to cons

35、iderable operation faults whenthey return to the system.In a closed system the cartridges remain withinthe system limits and are treated in a mannerwhich is defined and compatible with the system1.2 General warehouse blockThe general warehouse block represents the versatilearrangements possible for

36、the various warehouse sta-tions (interfaces) of a long goods warehouse as wellas the option of a tunnel.Storage and retrieval can take place at the front walls,side walls or in the tunnel.In order not to limit the presentation and to emphasisethe general possibilities and variations, no storageand r

37、etrieval system is shown.Bild 1. Lagerungsarten Fig. 1. Types of storageKassette mit Einzel-stablagerung (in Lagen)BundlagerungKombinationenmglichKassettenicht selbsttragend KassetteselbsttragendEinzelstablagerung(in Lagen)Einzelstablagerung(in Lagen)single-rod storage (in layers)Bundlagerungbundle-

38、storageKombinationen mglichcombinations possibleKassette selbsttragendcartridge self-supportingKassette nicht selbsttragendcartridge non-self-supportngKassette mit Einzelstab-lagerung (in Lagen)cartridge with single-rod storage (in layers)B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand

39、2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 4 VDI 44181.3 Bauartenbersicht1.3.1 BlocklagerBlocklager werden aus einzelnen, bedarfsgerecht di-mensionierten Ladungstrgern aufgebaut. Die Lade-einheiten (z.B. Stapeljoche/selbsttragende Kasset-ten) lassen sich durch bereinander

40、setzen kombinie-ren. Stapeljoche unterscheiden sich nach zwei Typen,den zusammenhngenden (a) und den nicht zusam-menhngenden (b), die beide in ihrer Bauweise starkvariieren knnen, um sie den jeweiligen Anforderun-gen anzupassen, siehe Bild 3.Feste Lagereinbauten sind bei diesem Lagertyp somitnicht n

41、otwendig, was zu einem geringen Bauaufwandfhrt.Die Ein- und Auslagerung erfolgt durch Lauf- oderHngekrane, die mit einer Traverse zur Aufnahmeeiner Ladeeinheit ausgestattet sind. Da immer nur die1.3 Outline of constructions1.3.1 Block warehouseBlock warehouses are built up of individual load car-rie

42、rs dimensioned in terms of the requirements. Theloading units (e.g. stacking frames/self-supportingcartridges) can be combined by stacking. Stackingframes can be divided into two types: connected (a)and unconnected (b), both of which can vary a lot interms of construction depending on the requiremen

43、ts,see Figure 3.This means that fixed storage installations are notnecessary for this type of warehouse, which meansthat the construction outlay is lower.Storage and retrieval is carried out by gantry crane oroverhead crane fitted with a traverse to take a loadunit. As only the uppermost load unit i

44、s directly ac-Bild 2. Allgemeiner Lagerblock Fig. 2. General warehouse blockAbb 12:AllgemeinerL gerblockBild 3. Blocklager Fig. 3. Block warehouseabB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2000 VDI 4418 5 obers

45、te Ladeeinheit im direkten Zugriff steht, mussein Platz zum Umsetzen freigehalten werden. Um dieAnzahl der Umsetzvorgnge gering zu halten, arbei-tet das Lager meist nach dem LIFO-Prinzip Last in First out“. Durch Ausrstung der Traverse mit schalt-baren Hubmagneten kann auch das Be- und Entladender L

46、adungstrger vom Kran selber bernommenwerden.1.3.2 berfahrlagerberfahrlager beinhalten eine fest eingebaute Regal-konstruktion zur Aufnahme von Einzelstben, Bun-den oder Kassetten. Die Lagerung erfolgt dabei in derRegel beidseitig der Regalsteher lngs zur jeweiligenGasse. Die Lagerungsart bestimmt so

47、mit die kon-struktive Ausgestaltung der Einbauten als auch dieLastaufnahme des Regalbediengertes (RBG).Die selbsttragenden Kassetten liegen stirnseitig aufKragarmen auf, die an Stehern des Regals befestigtsind. Das RBG fhrt auf Schienen, die oberhalb derLagerpltze an der Regalkonstruktion angebracht

48、sind. Zur Bedienung der einzelnen Lagerfcher wirdeine hngende Lasttraverse in die Regalgasse abge-senkt. Abhngig von der Traversenart ist ein speziel-les Lastaufnahmemittel fr die Aufnahme von Lang-gutkassetten sowie Einzelstben erforderlich.Das Regalbediengert kann mit einer teleskopier-baren oder

49、querverfahrbaren Lastaufnahmevorrich-tung Kassetten aus beiden Seiten der Regalgasse ent-nehmen bzw. dort absetzen.Zum Ein- und Auslagern werden blicherweiseQuer- und Lngsfahrwagen oder stationre Rollen-und Kettenfrderer eingesetzt. Sie lassen sich in allenBereichen des Lagers anordnen. Eine Kombinationmit einem Unterfahrwagen und mit einem Umsetzerist mglich.cessible, space must be provided for transfer. In orderto keep the number of transfer moves as low as pos