专利名称：一种储存量最大化的储库的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种存取系统，具体涉及一种能实现最大储存量的储库。
背景技术：
目前，仓储系统(诸如医院药房的货品仓储系统)主要由普通货架构成，货品的储存为稀疏式存储，货品的出入库操作往往由人工实现。在这种模式下货品的储存存在严重的空间浪费，同时货品的出入库操作也存在严重的时间浪费，难以实现货品的密集存储。
因此，一种能实现储库最大储存量的系统和方法，将是一项值得改进的重大技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种储存量最大化的储库，它能够实现储库的最大储存量，并能够有效克服如货品仓储中存在的空间浪费的不足，实现货品的密集存储。
本发明的目的通过以下技术方案来实现 根据本发明的一种储存量最大化的储库，其包括至少一层储槽，每层包括若干储槽，每个储槽用于存储一列相同的货品，所述货品从所述储槽的前端出货，从所述储槽的后端进货，其中，储层高度为以单件货品高度、储库总高度、每层储存机构高度壁厚作为约束条件进行确定；层数是以层高、一定层高下货品长度的正态分布中概率最大的货品长度、储槽长度为约束条件进行确定；储槽长度为以储库宽度和储槽安装的倾角作为约束条件进行确定；某一确定高度储层的储槽宽度、布局是以该高度下货品品种数、货品宽度、货品使用频率为主要约束条件，以储存空间宽度、储存机构宽度壁厚为次要约束条件进行确定。
优选的，所述的储库中，所述储层的层高为自储库底部向上依次增高。
优选的，所述的储库中，不同层高的层的所占数量ni为其中H为储库的有效储存高度，取决于库房高度以及上药机构和储库底座的尺寸，M为半年总用药量，mi为层高hi中所存储各货品的半年总用药量。
优选的，所述的储库中，储库的有效储存高度∑(ni×hi)满足如下关系式中，E为储药库高度，考虑库房高度F以及上药机构在储库上部所占高度X以及储库底座高度Y，E＝F-X-Y，B为储库宽度，C为储槽安装倾角。
优选的，所述的储库中，所述储槽长度为A＝B/tgC，式中B为储库宽度，C为储槽安装倾角。
优选的，所述的储库中，所述储槽宽度为以货品宽度为主要约束条件，以储药机构宽度壁厚为次要约束条件确定。
优选的，所述的储库中，相同层高中同种类储槽所需的最小列数为根据储库各层高与所放货品高度的关系以及每种药所占列数确定。
优选的，所述的储库中，每种药所占列数为设货品总品种数为n，则式中mi为第i种药半年的总用量，i＝1，2，3，...n；A为储槽长度；li为第i种药的货品长度。
优选的，所述的储库中，在每层储槽中，中等宽度的货品置于储库各柜体的左侧，然后依次按照宽货品穿插于窄货品之间的顺序分布储槽。
优选的，所述的储库中，在每层储槽中，第i个储槽宽度的取值范围是其中xi为第i个电磁铁距储库最左侧内壁的距离，同层中各种储槽的总宽度应小于储库中药柜的宽度。
本发明的有益效果主要体现在 由上可知，本发明利用有限的货品储存空间，根据货品品种数、使用频率、药盒尺寸的信息为主要约束条件，以单个货品储存单元的尺寸为次要约束条件，运用统计学正态分布规律进行最大储药量计算，并由此确定货品储存布局，为自动化药房系统在货品出入库操作时的规划提供依据。运用该方法能明确得出储药库空间中货品储存层的布局、各储存层货品布局，可在有限储药库空间中实现货品的最大储存。与现有技术相比，可以非常有效的减少储存空间的浪费，实现货品的密集存储，空间利用率高。
图1是一组实例性的货品清单示意图； 图2是实例性的货品储库的层高分布示意图； 图3是储库单层U型槽布局示意图； 图4是储库货品布局示意图； 图5是层高95mm的货品储存信息示意图； 图6是U型槽优化分配算法的示意图。
具体实施例方式 本发明的储库按照如下方法进行配置，其中以药房为例进行说明。
该方法以货品的品种数、使用频率、药盒尺寸的信息为主要约束条件，以单个货品储存单元的尺寸为次要约束条件，运用统计学正态分布规律计算出最大储药量，确定货品储存布局。
详细步骤为首先提供货品清单，货品清单包括货品的品种数、药盒长宽高尺寸、使用频率、货品规格的信息，以药盒的高度尺寸为第一关键因素将货品信息排序。根据货品清单先确定储药层高及层数，如图1医院货品清单示意图，将货品按长度、宽度、高度排序，该图中货品优先按照高度进行排序，以货品药盒高度、储药库高度为约束条件，将货品高度分为不同的序列，由此设计不同高度的储药层，所有储药层高度总和为储药库储药空间高度。同时以储药库宽度和U型槽安装的倾角，得出U型槽长度，以药盒长度为约束条件，该层高下药盒长度基本复合正态分布，统计该分布中概率最大的药盒长度，以此长度、层高、U型槽长度为约束条件计算单层长度方向最大储药量以及确定层数。再根据已确定的层高确定货品布局。如图2储药库层高分布示意图，在一确定高度储药层中，药盒高度即确定，以该高度下货品品种数、货品药盒宽度、货品使用频率为主要约束条件，以储药空间宽度、储药机构(U型槽为单种货品的最小储存单元)宽度壁厚为次要约束条件，从而得出该层最大储药量、货品布局、U型槽宽度布局。图3表为储药库单层U型槽的不同布局，表示在层高为95mm的不同层中的U型槽的不同布局，第1柜中共有16个U型槽，其中U型槽布局为规格48mm、68mm、99mm等依次进行排列；第2柜中共有15个U型槽，其中U型槽布局为规格68mm、78mm、68mm等依次进行排列；第3柜中共有16个U型槽，其中U型槽布局为规格68mm、78mm、78mm等依次进行排列。图4为储药库货品布局，不同药品根据其尺寸存放在不同的储药槽规格中，使用频率高的药品存放在多个U型槽中。例如药品双粉伪麻胶囊存放在行高为95mm、宽度为48mm的U型槽中，药品林旦乳膏存放在行高为65mm，宽度为为58mm的分别位于四个层中的四个U型槽中。图5为层高95mm的货品储存信息。不同药品根据其使用频率存放在不同数量的U型槽中。例如肾石通颗粒存放在两个U型槽中，每个U型槽中存放15盒该药品。
(一)、U形槽长度计算 为实现储药库中各种形状和尺寸不一的货品充分存储并具有最大存储量，采用U型槽结构存储货品。由于储药库中各隔层采用倾斜结构，利用重力落料原理以及翻板式出药机构将货品取出存储库，故U型槽的长度A主要取决于储药库宽度和U型槽的倾斜角度(考虑玻璃隔层对货品的摩擦系数，倾角为20°)，其计算公式为A＝B/tg20°.......(1)，式(1)中B为储药库宽度，通常取1500mm。
(二)、U形槽宽度计算 根据医院半年的用货品种和数量为统计依据，为使货品的存储量更多，同时便于U型槽在储药库中的分布，针对各种货品的尺寸，U型槽在宽度方向上尺寸系列可以为33、38、48、58、68、78、88、99、109、119和139，其中为使货品在重力和取药机构的辅助下能顺利地滑出U型槽，所放货品应与U型槽侧壁之间留有至少5mm的间隙。各U型槽的相关尺寸和所放货品规格见表1 表1U型槽种类、壁厚以及所放货品宽度的关系 (三)、储药库层高计算 根据医院半年用药的品种和数量为统计依据，为使货品的存储量更多和空间的利用率更高，将储药库层高定为40、45、55、65、75和95，其中每层上部留20mm空间预留给取药机构。各层高采用20°倾角，储药库自底部向上层高依次增高，则不同层高所占数量ni的计算公式为式(2)中ni为各层高的数量，H为储药库的有效储药高度，取决于库房高度以及上药机构和储药库底座的尺寸，M为半年总用药量，mi为层高hi中所存储各货品的半年总用药量； 同时，要使储药库的有效储药高度满足如下关系
式中，E为储药库高度，考虑库房高度F以及上药机构在储药库上部所占高度X以及储药库底座高度Y，E＝F-X-Y，B为储药库宽度，取1500mm。计算结果如表2所示 表2储药库各层高所放货品高度的关系 (四)、U形槽布局 U型槽的布局既要考虑使储药库中货品的存储量最多，同时又要考虑U型槽与电磁铁位置的对应关系。U型槽在分布上主要考虑以下几点 I.在自动化药房系统中为保证每天至多上药一次，每种药所占列数为 设货品总品种数为n，则(3)式中mi为第i种药半年的总用量(i＝1，2，3，...n)；A为U型槽长度，见式(1)；li为第i种药的药盒长度；按药盒宽度汇总计算出在不同层高上各种U型槽所占的最小列数。
II.在同层高的储药库中，每种U型槽所占的最小列数根据表2和式(3)，计算出相同层高中同种类U型槽所需的最小列数，置于数组A的A[1]行中。
III.一排电磁铁布置在一根上下运动的导轨上，位置相对固定，当所述电磁铁沿导轨上下运动到储药库的某一层时，平行于这一层U型槽长度，并可通过这一排电磁铁中的一块来驱动出药机构，送出货品。考虑电磁铁的结构尺寸，其间隔最小距离为35mm。由于各层货品的种类不同，数量不同，尺寸也不同，所以电磁铁顶杆顶住出药机构的接触点也不同，但为使电磁铁顶杆通过出药机构使货品从储药库中取出，并尽量减少电磁铁顶杆对出药机构的附加弯矩，各电磁铁顶杆对U型槽的位置应为各侧部向内7mm，并在此基础上再预留剩余宽度的1/5余量。
因此，电磁铁顶杆距各U型槽左侧部的距离x计算公式为 式中，设Li表示第i种U型槽的外宽(i取值为1～11，分布表示宽度为33、38、48、58、68、78、88、99、109、119和139的U型槽)。
由于规格小的药用量多，置于底层，即层高按依次递增的顺序排列各层，因此电磁铁的布局主要考虑底层货品的出药情况。
在每层U型槽的分布上，为使电磁铁能使任何置于该层中的货品被顺利取出，应该尽量将中等宽度的药盒置于储药库各柜体的左侧，然后依次按照宽药盒穿插于窄药盒之间的顺序分布U型槽。
设电磁铁的分布为x1，x2，....，xn，其中xi为第i个电磁铁距储药库最左侧内壁的距离，则第1个U型槽宽度的取值范围是 则第2个U型槽宽度的取值范围是 第3个U型槽宽度的取值范围是 .......... 第i个U型槽宽度的取值范围是 同层中各种U型槽的总宽度应小于储药库中药柜的宽度。再根据以上公式，由U型槽的固定宽度系列排列U型槽。储药库中同高度各层中U型槽优化分配的算法如图6其中，Li表示第i个U型槽宽度，L表示储药库中各层的总净存储宽度；数组A[i]表示同层中U型槽的宽度分布矩阵；数组B[i]表示同层中各种U型槽的数量；N表示该同等高度的层数。
首先给定初始槽宽度，判断本槽宽度是否满足宽度条件，如果否，则重新选择储药槽宽度；如果是，则将本槽宽度做累加，并判断累加结果是否大于储药库中药柜的宽度，如果累加结果大于储药库中各层的总净存储宽度，则重新选择储药槽宽度，如果累加结果小于储药库中各层的总净存储宽度，则将储药槽宽度个数累加，并且将储药槽宽度规格存放在数组A中，并且将各种U型槽的数量与该同等高度的层数之积存放在数组B中。
(五)、储药量与货品发放比例和体积(药盒尺寸)的优化计算 在储药库的货品分布上，每种药至少占一列，对于用量大的各种货品其存储量最少能满足一天的用量。货品的分布在U型槽布局的基础上进行，其算法如下求和统计NNi→求和统计MMi→ 其中，NNi表示各同等高度的不同层中同宽度U型槽的总数量(i＝1，2，...，11)；MMi表示同等高度层中置于同宽度U型槽中货品的总数量，MNi表示储药库中存储每种货品的最少量，LLi表示同等高度层中每种药所占的最小列数。
综上可见，该方法在有限的货品储存空间，根据货品品种数、使用频率、药盒尺寸的信息为主要约束条件，以单个货品储存单元的尺寸为次要约束条件，运用统计学正态分布规律进行最大储药量计算，并由此确定货品储存布局，为自动化药房系统在货品出入库操作时的规划提供依据。运用该方法能明确得出储药库空间中货品储存层的布局、各储存层货品布局，可在有限储药库空间中实现货品的最大储存。存取极为简便、空间利用率高，真正实现货品的密集存储和真正意义上的自动化管理，社会效应和经济效益显著。
与上述方法相对应，储药库的结构可以确定，其中 储药层高度为以货品药盒高度、储药库高度、每层储存机构高度壁厚为约束条件进行确定。
储药库自底部向上层高依次增高。
单层长度方向最大储药量以及层数是以层高、一定层高下药盒长度的正态分布中概率最大的药盒长度、U型槽长度为约束条件计算确定。
不同层高的层的所占数量ni的计算公式为式(2)中ni为各层高的数量，H为储药库的有效储药高度，取决于库房高度以及上药机构和储药库底座的尺寸，M为半年总用药量，mi为层高hi中所存储各货品的半年总用药量，由于储药槽的长度决定在本槽中的各个药品的储药数量，即层高hi中所存储各货品的半年总用药量mi、半年总用药量M均由储药槽长度决定，一定层高hi下药盒长度的正态分布中概率最大的药盒长度决定储药槽的长度，所以说不同层高的层的所占数量n是以层高hi、一定层高下药盒长度的正态分布中概率最大的药盒长度、U型槽长度为约束条件计算确定。同时，储药库的有效储药高度H(H＝∑(ni×hi))满足如下关系
式中，E为储药库高度，考虑库房高度F以及上药机构在储药库上部所占高度X以及储药库底座高度Y，E＝F-X-Y，B为储药库宽度，取1500mm。
U型槽长度以储药库宽度和U型槽安装的倾角计算得出，在U型槽安装的倾角为20°的情况下，其计算公式为A＝B/tg20°.......(1)，式(1)中B为储药库宽度，通常取1500mm。
U型槽宽度为以货品药盒宽度为主要约束条件，以储药机构(U型槽为单种货品的最小储存单元)宽度壁厚为次要约束条件确定。
U型槽宽度布局为以一定层高下货品品种数、货品药盒宽度、货品使用频率为主要约束条件，以储药空间宽度、储药机构(U型槽为单种货品的最小储存单元)宽度壁厚为次要约束条件进行确定。
U型槽的分布为 I.在不同层高上各种U型槽(即特定高度、宽度的U型槽)所占的最小列数为根据每种药所占列数按药盒宽度汇总计算得出。其中，每种药所占列数(即每种药所占的U型槽数目)为设货品总品种数为n，则(3)式中mi为第i种药半年的总用量(i＝1，2，3，...n)；A为U型槽长度，见式(1)；li为第i种药的药盒长度。
II.相同层高中同种类U型槽所需的最小列数为根据储药库各层高与所放货品高度的关系以及每种药所占列数计算得到。
III.在每层U型槽的分布上，将中等宽度的药盒置于储药库各柜体的左侧，然后依次按照宽药盒穿插于窄药盒之间的顺序分布U型槽。
设电磁铁的分布为x1，x2，....，xn，其中xi为第i个电磁铁距储药库最左侧内壁的距离，则第i个U型槽宽度的取值范围是 同层中各种U型槽的总宽度应小于储药库中药柜的宽度。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
权利要求
1、一种储存量最大化的储库，其特征在于，所述储库包括至少一层储槽，每层包括若干储槽，每个储槽用于存储一列相同的货品，所述货品从所述储槽的前端出货，从所述储槽的后端进货，其中，
储层高度为以单件货品高度、储库总高度、每层储存机构高度壁厚作为约束条件进行确定；
层数是以层高、一定层高下货品长度的正态分布中概率最大的货品长度、储槽长度为约束条件进行确定；
储槽长度为以储库宽度和储槽安装的倾角作为约束条件进行确定；
某一确定高度储层的储槽宽度、布局是以该高度下货品品种数、货品宽度、货品使用频率为主要约束条件，以储存空间宽度、储存机构宽度壁厚为次要约束条件进行确定。
2、根据权利要求1所述的储库，其特征在于，其中所述储层的层高为自储库底部向上依次增高。
3、根据权利要求1所述的储库，其特征在于，其中不同层高的层的所占数量ni为其中H为储库的有效储存高度，取决于库房高度以及上药机构和储库底座的尺寸，M为半年总用药量，mi为层高hi中所存储各货品的半年总用药量。
4、根据权利要求3所述的储库，其特征在于，其中储库的有效储存高度∑(ni×hi)满足如下关系式中，E为储药库高度，考虑库房高度F以及上药机构在储库上部所占高度X以及储库底座高度Y，E＝F-X-Y，B为储库宽度，C为储槽安装倾角。
5、根据权利要求1所述的储库，其特征在于，其中所述储槽长度为A＝B/tgC，式中B为储库宽度，C为储槽安装倾角。
6、根据权利要求1所述的储库，其特征在于，其中所述储槽宽度为以货品宽度为主要约束条件，以储药机构宽度壁厚为次要约束条件确定。
7、根据权利要求1所述的储库，其特征在于，其中相同层高中同种类储槽所需的最小列数为根据储库各层高与所放货品高度的关系以及每种药所占列数确定。
8、根据权利要求7所述的储库，其特征在于，其中每种药所占列数为设货品总品种数为n，则式中mi为第i种药半年的总用量，i＝1，2，3，...n；A为储槽长度；li为第i种药的货品长度。
9、根据权利要求1所述的储库，其特征在于，其中在每层储槽中，中等宽度的货品置于储库各柜体的左侧，然后依次按照宽货品穿插于窄货品之间的顺序分布储槽。
10、根据权利要求1所述的储库，其特征在于，其中在每层储槽中，第i个储槽宽度的取值范围是
其中xi为第i个电磁铁距储库最左侧内壁的距离，同层中各种储槽的总宽度应小于储库中药柜的宽度。
全文摘要
本发明提供一种储存量最大化的储库，其包括至少一层储槽，每层包括若干储槽，每个储槽用于存储一列相同的货品，所述货品从所述储槽的前端出货，从所述储槽的后端进货，其中，储层高度为以单件货品高度、储库总高度、每层储存机构高度壁厚作为约束条件进行确定；层数是以层高、一定层高下货品长度的正态分布中概率最大的货品长度、储槽长度为约束条件进行确定；储槽长度为以储库宽度和储槽安装的倾角作为约束条件进行确定；某一确定高度储层的储槽宽度、布局是以该高度下货品品种数、货品宽度、货品使用频率为主要约束条件，以储存空间宽度、储存机构宽度壁厚为次要约束条件进行确定。其能够有效克服货品仓储中的空间浪费，实现货品的密集存储。
文档编号B65G1/00GK101580171SQ200810111788
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月16日 优先权日2008年5月16日
发明者赵雪峰, 伟 王, 刘相权, 超 贠 申请人:北京航空航天大学