自动化仓库的货架由标准的部件构成，在正确的安装完成之后，它能满足所有负载、允许的偏差和其他工程要求。在立体仓库设计中，恰当地确定货位尺寸是一项极其重要的内容，它直接关系到仓库面积和空间利用率，也关系到仓库能否顺利地存取货物。货位尺寸取决于在货物单元四周需留出的净空尺寸和货架构件的有关尺寸。对自动化仓库来说，净空尺寸的确定应考虑货架、起重设备运行轨道以及仓库地坪的制造、安装和施工精度，还和起重搬运设备的停车精度有关。
2）确定仓库的整体布置
首先要确定货位的数量，货位数取决于有效空间和系统需要量。关于货架高度，在香港启德机场，由德国制造的货架高度达到44.5米，我国国内企业制造的货架也已达20多米高。随着货架高度的增加，建设费用也将增加，因此在确定货架高度时，要从技术上比较容易实现、经济上比较合理的角度来考虑。
一般情况下，每两排货架为一个巷道，根据场地条件可以确定巷道数。如果库存量为N个货物单元，巷道数为A，货架高度方向可设S层，每排设有同样的列数，则每排货架在水平方向应具有列数C为：
C＝N/（2AS）（5.23）
根据每排货架的列数C及货格横向尺寸可确定货架总长度L。之后，再根据作业频率的要求确定堆垛机的数量和工作形式。多数情况下每巷道配备一台堆垛机。
其次还要确定高层货架区和作业区的衔接方式，进而选择采用叉车、运输小车或者输送机等运输设备。一般来说高层货架区和作业区的衔接方式主要有以下几种：
①叉车出入库台方式。采用这种方式时，在高层货架的端部设立入库台和出库台。
入库时，用叉车将货物单元从入库作业区运到入库台，再由高架区内的堆垛机取走送入货格；出库时，由堆垛机从货格内取出货物单元，放到出库台上，再由叉车运走，送到出库作业区。
②自动引导小车出入库台方式。这种方式与叉车出入库台方式相似，只是用自动引导小车代替叉车。入库时，货物单元由叉车放到货箱停放台上，并在经过尺寸检验后到达入库台。位于控制室内的操作人员为货物单元选定一个货格，然后由自动导引小车（具有伸缩货叉）来到入库台前，叉取货物单位，送到相应的巷道口上，叉车伸出货叉将货物单元送到出入库台上。在这个过程的同时，堆垛机由转移台移到该巷道，并在巷道口等待，一旦小车将货物单元转交给出入库台，堆垛机即将其运走入库。出库时，自动导引小车从出入库台叉取货物单元放到出库台，由辊子输送机送走。
③自动导引小车输送机方式。货物单元由无人驾驶自动导引小车叉取，并在运送到预定入库的巷道前，转载给输送机。输送机采用往复式移动台车，将货物单元送到入库货位，由堆垛机取走入库，出库则相反运行。
④叉车（或者升降机）连续输送机方式。对于出入库频率高，或者要求每天按照品种、数量和时间有计划地发货的仓库，需要采用连续输送机实现连续的出入库。采用这种方式，在高层货架区搬运货物的堆垛机是一种间隙作业机械，每个周期大约1～3分钟，只能搬运一件单元货物。为保证一定的出入库频率，就需要设置若干台堆垛机。同样，在入库作业区，往入库连续输送机上放置货物的叉车以及在出库连续输送机系统中的升降机也是间隙作业机械，同样有一个与连续输送机之间协调工作节拍的问题。解决这个问题的途径是使连续输送机具有积放的功能，即可在连续输送机上积聚一定的数量，并按照前方的需要逐件放行。
最后还需按照仓库作业的特点选择出入口的位置。
（5）确定工艺流程，并核算仓库工作能力
首先需要确定立体仓库的存取模式。在立体仓库中存取货物有两种基本模式：单作业模式和复合作业模式。单作业就是堆垛机从巷道口取一个货物单元送到选定的货位，然后返回巷道口（单入库）；或者从巷道口出发到某一个给定的货位取出一个货物单元送到巷道口（单出库）。复合作业就是堆垛机从巷道口取一个货物单元送到选定的货位A，然后直接转移到另一个给定货位B，取出其中的货物单元，送到巷道口出库。在自动化仓库的设计中应尽量采用复合作业模式，以提高存取效率。
然后需要核算出、入库作业周期。仓库总体尺寸确定之后便可核算货物出、入库平均作业周期，以检验是否满足系统要求。目前，国内外多采用计算机对每一货位的作业都进行核算，从而准确地找出平均作业周期。
为了提高出入库效率，可以使用双工位堆垛机，采用一次搬运两个货物单元的作业方式。堆垛机的载货台上有两组货叉，它们可以分别单独伸缩，以存取两个货物单元，提高作业效率。另一种方案是批发货架设计成两个货物单元深度（双深位），堆垛机的货叉也相应增长一倍。货叉伸出一半时可叉取一个货物单元，全部伸出后可叉取多处的货物单元。采用这种方式还可使货物堆存密度提高10%～20%。
（6）提出对土建及公用工程的设计要求
自动化仓库的工艺设计要根据工艺流程的需要提出对仓库的土建和公用工程的设计要求。其内容主要包括以下几方面：确定货架的工艺载荷，提出对货架的精度要求；提出对基础的均匀沉降要求；确定对采暖、通风、照明防火等方面的要求。
（7）选定控制方式和仓库管理方式
首先需要选定控制方式。根据作业形式和作业量的要求确定堆垛机的控制方式，一般可分为手动控制、半自动控制和全自动控制。出入库频率比较高，规模比较大，特别是那些高大的仓库，使用全自动控制方式可以提高堆垛机的作业速度，提高生产率和运行准确性。高度在10米以上的仓库大都采用全自动控制。
然后选择管理方式。随着计算机功能不断强大，价格不断下降，大中型仓库越来越普遍地采用计算机进行管理，并在线调度堆垛机和各种运输设备的作业。计算机管理是效率较高、效果较好的管理方式。
最后提出自动化设备的技术参数和配置，如确定堆垛机的速度、高度、电机功率、调速方式等。比如，可以采取以下方式计算堆垛机的作业循环时间和出入库能力。
1）堆垛机作业循环时间的计算。
堆垛机作业循环时间可以分为平均单一作业循环时间和平均复合作业循环时间。
平均单一作业循环时间是指堆垛机从某一出/入库站开始向所有货格进行出/入库作业循环所需要的总时间除以货格数所得的时间。
堆垛机的平均复合作业时间是指入库作业循环后进行出库作业循环时的作业循环时间。随机确定入库货格和出库货格，计算适当次数的货格间移动时间。把其平均值加在平均单一作业循环时间里，在入库站和出库站的位置不同时，还应该加上它们之间的移动时间。
2）堆垛机基准出入库能力的计算。
堆垛机的基准出入库能力是用一小时内能入库或者出库的存储单元数来表示，则平均单一作业循环时间的基准出入库能力为：
Ns＝3600/Ts（5.27）
式中：Ns——每小时的出/入库的储存单元数，单位为储存单元/小时；Ts——平均单一作业循环时间，单位为秒。
平均负荷作业循环时间的基准出入库能力为：
ND＝3600/TD（5.28）
式中：ND——每小时的出/入库的储存单元数，单位为储存单元/小时；TD——平均符合作业循环时间，单位为秒。
5.2 AGV小车
5.2.1 AGV小车概述
AGV（Automatic Guided Vehicle）是自动导引小车的缩写。小车是以电池为动力，装有非接触导向装置、独立寻址系统的无人驾驶自动运输车，是现代物流系统的关键设备。它是一种集声、光、电、计算机为一体的简易移动机器人，它可以按照监控系统下达的指令，根据预先设计的程序，依照车载传感器确定的位置信息，沿着规定的行驶路线和停靠位置自动驾驶。根据美国物流协会的定义，AGV是指装备有电磁式或光学式自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，并具有小车编程与停车选择装置、安全保护以及移载功能的运输小车。
AGVS（Automatic Guided Vehicle System）是自动导引车系统的缩写。系统由管理计算机、数据传递子系统、若干辆沿导引路径行驶的自动导引小车、地面子系统等组成，用于及时有效地分派AGV到某位置完成指定动作，而且具有监控管理的系统。
第一台自动导引小车是由Barrett电子公司于20世纪50年代初在美国开发成功的。第一个系统在1954年被安装在南加州哥伦比亚城Mecury汽车货物运输公司。它是一种牵引式小车系统。小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶，并带有一个以真空管技术为基础的控制器。20世纪60-70年代，由于美国劳工对AGV的抵制，使AGV在美国的发展受阻。当AGV在美国的发展受阻时，在欧洲却得到顺利发展，这得益于欧洲劳工不抵制AGV和欧洲对托盘的尺寸和结构进行了标准化，统一尺寸的托盘促进了AGV的发展。1973年，瑞典VOLVO公司在KALMAR轿车厂的装配线上大量采用AGV，进行计算机控制装配作业，扩大了AGV的使用范围。随机装置一些部件可增加许多功能，如附加工作台、移载装置、物流信息接受和转换以及控制部件等。在整个20世纪70年代，欧洲装备了大约520个AGVS、4800多台AGV。到1985年，约450家工厂将已经生产的1700台左右的AGV投入使用。在欧洲，AGV的工业应用重点为汽车工业。AGV于1965年引入日本，大部分为无人牵引车。在以后的10年中，日本开展了以该类小车为中心的改造工作。在1975-1985年，出现了能够前后进行手动移载式的AGV和能够自动装载和卸载的自动移载式AGV。据日本产业车辆协会统计，到1994年，日本累计生产AGV系统达6485个，AGV小车l8570台，平均每个系统将近有3台AGV。近10年，随着电子和控制技术的发展，AGV的技术也在不断进步，且朝着性能更优越、价格更低廉、自由度更高、超大型化和微型化方向发展。
AGV系统在重工业、制造业和流通领域都有广泛的应用。AGV在冲压生产线中可以自动运载模具，冲压机必须配备一套滚动支承架，而AGV必须配备一套强有力机构，足以把模具推走或拉上；重型AGV也用来运载成卷带钢到坯料加工冲压机，该机将带钢剪切成长方坯件，而后AGV又将坯件输送到冲压生产线或存储区；重型AGV的另一个应用是在其上安装6轴机器人，用以喷漆飞机骨架等。
AGV在制造业中主要用于物料分发、装配和加工制造三个方面。就AGV的数量和重要性而言，装配作业是AGV的主要用户。汽车工业为AGV的使用大户，大多数AGV被用于汽车装配线上。近些年电子工业的发展趋向多品种、多型号的中批量生产，电子工业也大量引入了AGV，利用其柔性可编程输送系统，可以满足电子工业的发展需要。
AGV在流通领域也有着相当广泛的应用，如食品、服饰用品和其他供应品在医院的运载，邮件、电文和包裹在邮局中的运载。
5.2.2 AGV小车的系统构成
AGV的基本构成包括车体、能源储存装置、转向和驱动系统、安全系统、控制与通信系统、导引系统。
1.车体
车体包括底盘、车轮、车架、壳体和控制室等，是装配AGV其他零部件的主要支撑装置，是运动中的主要部件之一。车架常用钢构件焊接而成，有时为了减轻重量，也采用铝合金。车体无论是框式结构还是其他结构，都考虑了运行中的AGV可能会同人或者其他物体相碰撞，除了操作上的需要，车身的外表不得有尖角和其他突起等危险部分。在车体底部，车体底盘建在大块钢板上，以便降低车体重心，增强稳定性。
2.能源储存装置
AGV的能源储存装置为蓄电池。选用蓄电池需考虑其功率大小、功率重量比、体积大小、充电时间的长短和维护的难易性。AGV常采用24伏或48伏直流工业蓄电池，一般应保证8小时以上的工作需要，对两班制工作环境供电能力要求能达到17小时以上。
蓄电池充电通常采用随机充电、全周期充电或两者结合方式。
①随机充电。采用可任意充电的汽车免修蓄电池，在AGV的各停泊位置无时间限制地随时充电。
②全周期充电。操作时要求AGV退出服务并进入指定的充电区，且只有当蓄电池电荷降至指定范围内才可充电。较常用的充电操作有人工充电和自动充电。
③人工充电。当AGV电力不足，经地面控制中心指挥，AGV行驶到指定充电区，由专职人员手动完成AGV与充电器间的连接，然后实施充电。充电结束，人工剥离AGV与充电器间的电路连接。人工充电操作时，充电连接方式为人工接插式，接插件一半在车上，另一半在地面，通过电缆软连接，由人工插通或剥离。人工充电操作安全可靠、简单易行，但自动化程度不高，占用一定人力资源。
