摘要：為解決圖書(shū)館存儲(chǔ)空間不足的問(wèn)題，越來(lái)越多的圖書(shū)館采用高密度自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。隨著倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)巷道自動(dòng)立方倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。本文從存儲(chǔ)特點(diǎn)、建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本三方面，對(duì)無(wú)巷道自動(dòng)立方倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與固定書(shū)架、密集書(shū)架、常規(guī)自動(dòng)立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明：無(wú)巷道自動(dòng)立方倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)具有建設(shè)難度低、空間占用少、工作效能高等特點(diǎn)；在建設(shè)成本方面，無(wú)巷道自動(dòng)立方倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的建設(shè)成本低于固定書(shū)架和密集書(shū)架，略高于常規(guī)自動(dòng)立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)；在運(yùn)營(yíng)成本方面，無(wú)巷道自動(dòng)立方倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本最低。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)；文獻(xiàn)存儲(chǔ)；圖書(shū)館
一、引 言
隨著圖書(shū)館館藏資源的日益豐富以及館藏?cái)?shù)量的快速增長(zhǎng)，館藏空間不足的問(wèn)題逐漸凸顯。為解決這一問(wèn)題，西方圖書(shū)館早在20世紀(jì)80年代就已開(kāi)始進(jìn)行深入地探索和實(shí)踐，嘗試尋找有效的解決方案。在此背景下，高密度自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)（Automated Storage and Retrieval System，AS/RS）被引入圖書(shū)館領(lǐng)域。AS/RS倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)最早于1986年在哈佛大學(xué)圖書(shū)館得到應(yīng)用，截至2007年，美國(guó)和加拿大共建立了68家AS/RS倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)[1]。這一發(fā)展標(biāo)志著AS/RS成為目前圖書(shū)館界較為有效的存儲(chǔ)解決方案之一，對(duì)于解決館藏空間不足的問(wèn)題具有重要意義。
隨著智能機(jī)器人技術(shù)和人工智能的不斷發(fā)展，AS/RS逐漸向智能化方向演進(jìn)，進(jìn)而推動(dòng)無(wú)巷道自動(dòng)立方倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“無(wú)巷道AS/RS”）的出現(xiàn)。這一新型存儲(chǔ)模式有望成為未來(lái)紙質(zhì)文獻(xiàn)館藏存儲(chǔ)的標(biāo)桿。
二、無(wú)巷道AS/RS
1.工作原理
無(wú)巷道AS/RS主要由五個(gè)核心部分組成：網(wǎng)格、料箱、工作機(jī)器人、分揀臺(tái)以及倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)（如圖1所示）。存儲(chǔ)文獻(xiàn)時(shí)，根據(jù)文獻(xiàn)的尺寸選擇相應(yīng)的料箱，并將這些料箱存儲(chǔ)在由網(wǎng)格構(gòu)成的立體存儲(chǔ)矩陣中。文獻(xiàn)以類似于魔方多層多面緊密排列的方式上下左右密集堆疊，中間沒(méi)有巷道，使得文獻(xiàn)與人隔離的同時(shí)也幾乎完整利用了整個(gè)館藏空間。
圖1 無(wú)巷道ASRS示意圖
在網(wǎng)格存儲(chǔ)矩陣的上方構(gòu)建了網(wǎng)格軌道，工作機(jī)器人在此軌道上運(yùn)行并執(zhí)行各項(xiàng)任務(wù)。通過(guò)工作機(jī)器人的水平移動(dòng)和垂直抓取功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)館藏文獻(xiàn)的存取操作。這種存儲(chǔ)方式充分利用了水平和垂直空間，從而實(shí)現(xiàn)了更高密度的存儲(chǔ)。
2.工作組件
（1）網(wǎng)格
網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)成了無(wú)巷道AS/RS的主體架構(gòu)（如圖2所示），它對(duì)整個(gè)無(wú)巷道AS/RS的安全性與穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用，并使其具備高密度、高承重與嚴(yán)封閉的特點(diǎn)。合金網(wǎng)格列陣與軌道構(gòu)成了無(wú)巷道AS/RS的骨架，為料箱的分區(qū)與機(jī)器人的行走提供了關(guān)鍵支撐。通過(guò)特定的設(shè)計(jì)與布局，合金軌道的耐用性、穩(wěn)定性和導(dǎo)向性能的特點(diǎn)為機(jī)器人提供了一個(gè)安全可靠的移動(dòng)路徑，使機(jī)器人能夠在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)高效地進(jìn)行搬運(yùn)和分揀操作。
圖2 網(wǎng)格示意圖
（2）料箱
無(wú)巷道AS/RS中的料箱作為存儲(chǔ)、搬運(yùn)以及分揀貨物的關(guān)鍵組成部分，其模塊化的設(shè)計(jì)使其可以輕松地進(jìn)行堆疊和組合，以適應(yīng)各種形狀的庫(kù)房布局及存儲(chǔ)要求，實(shí)現(xiàn)定制化立方倉(cāng)。同時(shí)，料箱能夠承受最高3000kg/m2的壓力，這種高承重能力使其可以堆疊5.5m（以550mm×375mm×220mm的料箱為例，最多可堆疊25層）的滿載料箱。此外，料箱的設(shè)計(jì)形狀和尺寸允許機(jī)器人在無(wú)巷道AS/RS內(nèi)進(jìn)行高密度的存放和搬運(yùn)操作，同時(shí)其還具有防塵和防水的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，有效保護(hù)內(nèi)部存儲(chǔ)物品免受外部環(huán)境的影響。
（3）工作機(jī)器人
工作機(jī)器人負(fù)責(zé)執(zhí)行料箱的抓取、搬運(yùn)和存放任務(wù)，扮演著“貨到人”搬運(yùn)工的角色。機(jī)器人的外形設(shè)計(jì)為方形，以最大程度地實(shí)現(xiàn)路徑上的避障功能。在抓取料箱前后，機(jī)器人僅占據(jù)兩個(gè)網(wǎng)格的空間。通過(guò)四向切換，機(jī)器人在網(wǎng)格上穿梭更加便捷。通過(guò)機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)，可以最優(yōu)地規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的行駛路徑，并將其調(diào)度到目標(biāo)料箱的上方。通過(guò)算法，將目標(biāo)料箱上方的冗余料箱搬運(yùn)至周邊網(wǎng)格內(nèi)，這一工序也可以在多車協(xié)作下完成，以滿足最高效率的出庫(kù)需求。
（4）分揀臺(tái)
分揀臺(tái)是“貨到人”的關(guān)鍵紐帶，工作人員可以在分揀口中揀選或存放目標(biāo)文獻(xiàn)。單個(gè)分揀臺(tái)在滿負(fù)荷狀態(tài)下，每小時(shí)可以處理480個(gè)料箱的進(jìn)出，同時(shí)配備了高清識(shí)別定位系統(tǒng)，對(duì)揀選過(guò)程進(jìn)行記錄。這種系統(tǒng)確保了高效、準(zhǔn)確的物品分揀，避免了傳統(tǒng)“人到貨”中耗時(shí)耗力、錯(cuò)拿錯(cuò)放等問(wèn)題。
（5）倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)
無(wú)巷道AS/RS的倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)是立方倉(cāng)運(yùn)行的核心指揮中心，負(fù)責(zé)監(jiān)控和管理倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)邏輯、工作機(jī)器人及分揀臺(tái)的運(yùn)行控制以及基礎(chǔ)料箱數(shù)據(jù)的管理和更新等。該系統(tǒng)的核心是倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)（WCS），其主要功能是設(shè)備的控制和協(xié)調(diào)。此外，機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)及其相關(guān)算法也是整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵，這些算法包括機(jī)器人協(xié)調(diào)與控制、路徑規(guī)劃與導(dǎo)航、充電管理、任務(wù)分配與調(diào)度、運(yùn)動(dòng)控制與協(xié)同以及異常處理與故障恢復(fù)等。配置數(shù)字孿生系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)料箱的可視化定位，從而使用戶能夠更直觀地了解庫(kù)區(qū)的運(yùn)行情況。
三、不同存儲(chǔ)方式的數(shù)據(jù)分析對(duì)比
本文僅以100萬(wàn)冊(cè)館藏量的存儲(chǔ)書(shū)庫(kù)為例，對(duì)固定書(shū)架、密集書(shū)架、常規(guī)AS/RS以及無(wú)巷道AS/RS四種不同存儲(chǔ)方式各項(xiàng)指數(shù)進(jìn)行比較。
表1 四種不同存儲(chǔ)方式建設(shè)難易度情況對(duì)比
注：后續(xù)若無(wú)特殊標(biāo)注，默認(rèn)為常規(guī)AS/RS書(shū)庫(kù)凈高20m，無(wú)巷道AS/RS書(shū)庫(kù)凈高3.5m
（以堆放7層料箱為例）。
1.存儲(chǔ)特點(diǎn)比較
（1）建設(shè)難易度
根據(jù)幾種存儲(chǔ)設(shè)備的建設(shè)基本要求，分析其建設(shè)或改建難度，結(jié)果如表1所示。
固定書(shū)架、密集書(shū)架或無(wú)巷道AS/RS的建設(shè)對(duì)地面水平并無(wú)特殊要求，只需達(dá)到相應(yīng)的承重指數(shù)即可。相比之下，常規(guī)AS/RS由于自身設(shè)備較高（通�？蛇_(dá)17m），需使用堆垛機(jī)或運(yùn)輸機(jī)在橫縱方向上穿梭，因此對(duì)地平有著極為嚴(yán)格的要求（根據(jù)GBJ-2-86《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》，不同的跨度有相應(yīng)的基礎(chǔ)模數(shù)）。
由此可見(jiàn)，新建常規(guī)AS/RS的難度要顯著高于其他幾種存儲(chǔ)方式。此外，受制于既定書(shū)庫(kù)凈高，利用現(xiàn)有庫(kù)房條件改造成常規(guī)AS/RS較為困難且不夠經(jīng)濟(jì)。因此，建設(shè)常規(guī)AS/RS應(yīng)當(dāng)在新館或新庫(kù)建筑設(shè)計(jì)前就已將規(guī)劃納入其中。
（2）空間占用
固定書(shū)架的書(shū)架之間會(huì)間隔0.8m以上的間距，為方便工作人員存取圖書(shū)。按照《JGJ38-2015 圖書(shū)館建設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]，書(shū)庫(kù)最低凈高為2.4m，根據(jù)設(shè)計(jì)限值計(jì)算，基于每平方米圖書(shū)存放面積最大可容納85冊(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于閉架書(shū)庫(kù)的理論最大書(shū)庫(kù)量為每平方米237.0冊(cè)[5]。因此，采用固定書(shū)架進(jìn)行藏書(shū)的書(shū)庫(kù)所需面積約為4219m2，所需體積為10126m3。
密集書(shū)架因其可在軌道上移動(dòng)的特點(diǎn)，能夠在不使用時(shí)緊密排列，從而相較于固定書(shū)架大幅減少了所占用的面積。以上海圖書(shū)館為例，密集書(shū)架在1275m2、凈高3.5m的書(shū)庫(kù)面積內(nèi)可存儲(chǔ)約80萬(wàn)冊(cè)圖書(shū)。因此，采用密集書(shū)架所需的書(shū)庫(kù)面積約為1594m2，所需體積為5579m3。
常規(guī)AS/RS通過(guò)倉(cāng)儲(chǔ)貨架、周轉(zhuǎn)箱、堆垛機(jī)和輸送機(jī)系統(tǒng)，充分利用書(shū)庫(kù)的凈高空間以及書(shū)架的層高空間來(lái)提高存儲(chǔ)密度。以蘇州第二圖書(shū)館為例，該圖書(shū)館建造了國(guó)內(nèi)首個(gè)高密集型倉(cāng)儲(chǔ)式書(shū)庫(kù)，其倉(cāng)儲(chǔ)式書(shū)庫(kù)面積約2980m2，可存放700萬(wàn)冊(cè)文獻(xiàn)[4]，設(shè)備高17.1m，書(shū)庫(kù)凈高約20m，則100萬(wàn)冊(cè)藏書(shū)所需的書(shū)庫(kù)面積約為425m2，所需體積約8500m3。
無(wú)巷道AS/RS因其就像魔方一樣上下左右密集堆疊，中間沒(méi)有巷道，文獻(xiàn)與人隔離的同時(shí)也幾乎完整利用了整個(gè)館藏空間。根據(jù)供應(yīng)商提供的信息，以凈高3.5m的書(shū)庫(kù)為例，所需的書(shū)庫(kù)面積約為900m2，所需體積3150m3。
（3）工作效能
固定書(shū)架（含密集書(shū)架）的運(yùn)作方式基本依賴人工操作，圖書(shū)館員在接收到讀者提交的文獻(xiàn)請(qǐng)求信息后，根據(jù)文獻(xiàn)的索書(shū)號(hào)等相關(guān)信息，找到該文獻(xiàn)所在位置，然后將其抽取并出借給讀者。書(shū)庫(kù)的面積、文獻(xiàn)的位置以及館員對(duì)書(shū)庫(kù)布局的熟悉程度等因素都對(duì)文獻(xiàn)出庫(kù)效率產(chǎn)生影響。以上海圖書(shū)館為例，普通書(shū)庫(kù)的人工出庫(kù)約需10～15分鐘，將文獻(xiàn)送至讀者還需要大約5～10分鐘，因此整個(gè)流程所耗費(fèi)的等候時(shí)間通常在15～25分鐘左右。
常規(guī)AS/RS將文獻(xiàn)資料存放在周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，周轉(zhuǎn)箱放置在倉(cāng)庫(kù)大型的框架陣列中，陣列之間的每條通道配置一臺(tái)機(jī)械手，通過(guò)機(jī)械手水平或垂直地迅速移動(dòng)（運(yùn)行速度約120米/分鐘），在1分鐘或更短的時(shí)間之內(nèi)完成資料箱的提取，最后只需工作人員從箱中取出讀者所需的文獻(xiàn)即可，整個(gè)過(guò)程大約1～5分鐘[2]。
無(wú)巷道AS/RS以周轉(zhuǎn)箱為容器，存放著文獻(xiàn)資料，并將這些周轉(zhuǎn)箱擺放在一個(gè)無(wú)巷道的大型立方體中。立方體上方的機(jī)器人利用機(jī)械臂進(jìn)行垂直抓取操作，然而由于目標(biāo)箱可能位于立方體較低的位置，機(jī)器人需要先將目標(biāo)箱周圍的其他箱子抓取并移動(dòng)到別處，然后完成目標(biāo)箱的抓取。出庫(kù)效能與機(jī)器人的數(shù)量密切相關(guān)，根據(jù)供應(yīng)商提供的信息，平均每個(gè)機(jī)器人每小時(shí)可完成25個(gè)箱子的出庫(kù)操作，當(dāng)多個(gè)機(jī)器人協(xié)同作業(yè)時(shí)，最高出庫(kù)速度可達(dá)每小時(shí)480個(gè)箱子，即能夠在約2分鐘或更短的時(shí)間內(nèi)提取出所需文獻(xiàn)。值得注意的是，隨著系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，使用頻率較高的周轉(zhuǎn)箱會(huì)自然集中在立方體的上部，而使用頻率較低的周轉(zhuǎn)箱則會(huì)沉降至底部�；谠摍C(jī)制，圖書(shū)館員可根據(jù)其專業(yè)能力與數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方式，盡可能將高使用率的文獻(xiàn)放置在同一周轉(zhuǎn)箱內(nèi)，以進(jìn)一步縮短未來(lái)的出庫(kù)時(shí)間。
（4）使用壽命
固定書(shū)架、密集書(shū)架與常規(guī)AS/RS通常采用鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)作為主體材質(zhì)，這種材質(zhì)具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，因此被廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的制造。在使用壽命方面，這些設(shè)備一般為長(zhǎng)期使用，但由于其結(jié)構(gòu)和材料的限制，使用過(guò)程中可能會(huì)受到一些不利因素的影響，如腐蝕、磨損等，因此需要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。
無(wú)巷道AS/RS采用料箱上下左右密集堆疊的方式進(jìn)行存儲(chǔ)，這種設(shè)計(jì)具有存儲(chǔ)密度高以及對(duì)貨物存取和管理靈活性高的優(yōu)勢(shì)。然而，其也存在一些不足，料箱的損壞或老化容易導(dǎo)致工作機(jī)器人無(wú)法抓取等問(wèn)題而引發(fā)故障。據(jù)供應(yīng)商介紹，目前料箱的制造材質(zhì)主要為高密度聚丙烯或聚乙烯，這些材質(zhì)的使用壽命受到多種因素的影響，如加工工藝、使用環(huán)境、使用方式以及保養(yǎng)方法等。通常情況下，該類材質(zhì)的使用壽命在20～50年之間，這在一定程度上限制了其在文獻(xiàn)長(zhǎng)期保存方面的應(yīng)用價(jià)值。因此，對(duì)于需要長(zhǎng)期保存的文獻(xiàn)，使用無(wú)巷道AS/RS建議將料箱的材質(zhì)更改為金屬或其他抗老化的材質(zhì)，以便更好地滿足保存需求。
2.建設(shè)成本比較
（1）土建工程成本
采用固定書(shū)架，需建筑面積約為4219m²，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，按大約5700元/m²的造價(jià)估算，建筑安裝工程費(fèi)約2404.83萬(wàn)元。
采用密集書(shū)架，需建筑面積約為1594m2，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，按大約5700元/m2的造價(jià)估算，建筑安裝工程費(fèi)約908.58萬(wàn)元。
采用普通AS/RS，需建筑面積約為425m2，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，按大約7200元/m2的造價(jià)估算，建筑安裝工程費(fèi)約306.00萬(wàn)元。
采用無(wú)巷道AS/RS，需建筑面積約900m2，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，按大約5700元/m2的造價(jià)估算，建筑安裝工程費(fèi)約513.00萬(wàn)元。
（2）倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備購(gòu)置費(fèi)
采用固定書(shū)架，以7層雙面鋼制書(shū)架為例，根據(jù)市場(chǎng)報(bào)價(jià)，單節(jié)費(fèi)用約為1100元，按每節(jié)平均存放600冊(cè)計(jì)，100萬(wàn)冊(cè)藏量約需1667節(jié)，共需書(shū)架購(gòu)置費(fèi)183.37萬(wàn)元。
采用密集書(shū)架，以7層雙面鋼制書(shū)架為例，根據(jù)市場(chǎng)報(bào)價(jià)，單節(jié)費(fèi)用約為1600元，按每節(jié)平均存放600冊(cè)計(jì)，100萬(wàn)冊(cè)藏量約需1667節(jié)，共需書(shū)架購(gòu)置費(fèi)266.72萬(wàn)元。
采用常規(guī)AS/RS，按照巷道進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常每個(gè)巷道需要配置一臺(tái)堆垛機(jī)。根據(jù)設(shè)備供應(yīng)商估算，100萬(wàn)冊(cè)藏量約4個(gè)巷道，共需設(shè)備購(gòu)置費(fèi)約1050萬(wàn)元[7]。
采用無(wú)巷道AS/RS，通常一個(gè)立方倉(cāng)至少需要配置一臺(tái)機(jī)器人。根據(jù)設(shè)備供應(yīng)商估算，100萬(wàn)冊(cè)藏量約需3個(gè)機(jī)器人，共需設(shè)備購(gòu)置費(fèi)約1050萬(wàn)元。
（3）環(huán)境控制成本
根據(jù)《信息與文獻(xiàn)：圖書(shū)館和檔案館的文獻(xiàn)保存要求GB/T 27703-2011》標(biāo)準(zhǔn)，以長(zhǎng)期保存文獻(xiàn)為目的，保存紙質(zhì)文獻(xiàn)的溫度和濕度要求控制在16～24℃，相對(duì)濕度在45%～60%范圍內(nèi)。根據(jù)該要求，咨詢?cè)O(shè)備供應(yīng)商得知，每350m3（面積100m2凈高3.5m）需要6kW功率的恒溫恒濕機(jī)組空調(diào)可以達(dá)到。6kW的恒溫恒濕機(jī)組購(gòu)置費(fèi)在3.3萬(wàn)元（不含安裝費(fèi)）。經(jīng)過(guò)折算，環(huán)境控制成本費(fèi)見(jiàn)表2。
表2 四種不同存儲(chǔ)方式環(huán)境控制成本估算
綜上，100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式開(kāi)辦支出成本估算結(jié)果，參見(jiàn)表3。
表3 100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式開(kāi)辦支出成本估算
3.運(yùn)營(yíng)成本比較
（1）庫(kù)房照明用電成本
書(shū)庫(kù)照明用電量計(jì)算，圖書(shū)館參照展覽館、博物館的標(biāo)準(zhǔn)，一般為50～80W/m2[6]。以下用電指標(biāo)按80W/m2來(lái)計(jì)算用電量，參見(jiàn)表4。
表4 100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式建筑照明用電成本估算
表4的計(jì)算方式如下：
固定書(shū)架：80w×4129m2×8h×302天×1元/kW·h=79.81萬(wàn)元。
密集書(shū)架：80w×1594m2×8h×302天×1元/kW·h=30.81萬(wàn)元。
自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)：在完全不使用照明的情況下，自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)仍可實(shí)現(xiàn)物品的存取操作（入庫(kù)維修的情況除外）。因此，照明成本可以忽略不計(jì)。
（2）庫(kù)房環(huán)境控制用電成本
根據(jù)6kW的恒溫恒濕空調(diào)以及表2數(shù)據(jù)，計(jì)算出用電量，參見(jiàn)表5。
表5 100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式環(huán)境控制用電成本估算
表5的計(jì)算方式如下：
固定書(shū)架：29組×6kW×24h×365天×1元/(kW·h)=152.42萬(wàn)元。
密集書(shū)架：16組×6kW×24h×365天×1元/(kW·h)=84.07萬(wàn)元。
常規(guī)AS/RS：25組×6kW×24h×365天×1元/(kW·h)=131.40萬(wàn)元。
無(wú)巷道AS/RS：9組×6kW×24h×365天×1元/(kW·h)=47.30萬(wàn)元。
（3）設(shè)備運(yùn)營(yíng)電力成本
100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式設(shè)備用電成本估算（年），參見(jiàn)表6。
表6 100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式設(shè)備運(yùn)營(yíng)用電成本估算
表6的計(jì)算方式如下：
固定書(shū)架以及密集書(shū)架無(wú)需電力驅(qū)動(dòng)，故沒(méi)有電力成本。
常規(guī)AS/RS設(shè)備運(yùn)營(yíng)電力成本：機(jī)械手平均每1分鐘取一本書(shū)，每天出入庫(kù)各92冊(cè)書(shū)（該數(shù)據(jù)根據(jù)100萬(wàn)冊(cè)藏量，以上海圖書(shū)館基藏書(shū)庫(kù)出入庫(kù)數(shù)據(jù)得到），運(yùn)行時(shí)間為92分鐘×2=184分鐘，則一年的運(yùn)行時(shí)間為184分鐘×365天=67160分鐘≈1119小時(shí)；每臺(tái)堆垛機(jī)功率為30kW，故設(shè)備運(yùn)營(yíng)電力成本為：30kW×1119小時(shí)×1元/kW·h≈3.36萬(wàn)元。
無(wú)巷道AS/RS設(shè)備用電為機(jī)器人以及服務(wù)器系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)，根據(jù)設(shè)備供應(yīng)商估算，100萬(wàn)冊(cè)藏書(shū)量的庫(kù)房一天需約耗電60度，即60/kW·h，故設(shè)備運(yùn)行電力成本為：60/kW·h×1元/kW·h×365天=2.19萬(wàn)元。
（4）設(shè)備維護(hù)成本
普通書(shū)庫(kù)及密集書(shū)架基本上無(wú)設(shè)備維護(hù)成本（可忽略不計(jì)）。常規(guī)AS/RS與無(wú)巷道AS/RS設(shè)備維護(hù)成本按設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的3%計(jì)算，約為31.5萬(wàn)元/年。
（5）人力成本
普通書(shū)庫(kù)的人工計(jì)算：以上海圖書(shū)館基藏書(shū)庫(kù)為例，對(duì)于一個(gè)擁有40萬(wàn)冊(cè)館藏量的書(shū)庫(kù)，負(fù)責(zé)出入庫(kù)的工作人員數(shù)量約為2～8名，此處按照平均值5人進(jìn)行計(jì)算。若將此比例擴(kuò)大至一個(gè)擁有100萬(wàn)冊(cè)館藏量的書(shū)庫(kù)，根據(jù)這個(gè)比例關(guān)系，所需進(jìn)行人工計(jì)算的工作人員數(shù)量約為12人。這一估計(jì)是在工作效率和精度保持不變、工作人員的技能水平和工作效率沒(méi)有隨著館藏量的增加而改變的情況下得出的。
高密度自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)書(shū)庫(kù)的人工計(jì)算：國(guó)外的研究表明，高密度自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)書(shū)庫(kù)所需工作人員為每百萬(wàn)冊(cè)文獻(xiàn)約2～4人，本文取中間值以每百萬(wàn)冊(cè)文獻(xiàn)需3名工作人員計(jì)算[7]。
以上海地區(qū)某一圖書(shū)館為例，圖書(shū)的分揀與整理工作通常采用項(xiàng)目外包方式。每個(gè)工作人員外包費(fèi)用為每年9萬(wàn)元。由此得出固定書(shū)架、密集書(shū)架、常規(guī)AS/RS、無(wú)巷道AS/RS的人工費(fèi)分別為108萬(wàn)/年、108萬(wàn)/年、27萬(wàn)/年、27萬(wàn)/年。
綜上，100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式營(yíng)運(yùn)支出成本估算結(jié)果，參見(jiàn)表7。
表7 100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式運(yùn)營(yíng)支出成本費(fèi)用
4.綜合分析
（1）存儲(chǔ)特點(diǎn)
四種存儲(chǔ)方式的存儲(chǔ)特點(diǎn)匯總分析，參見(jiàn)表8。從表中數(shù)據(jù)可知，無(wú)巷道AS/RS的館藏密度最高，其建設(shè)難度略高于固定書(shū)架與密集書(shū)架，但低于常規(guī)AS/RS。在利舊書(shū)庫(kù)改造方面，無(wú)巷道AS/RS具有改造難度低、改造空間大的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，基于自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的支持，無(wú)巷道AS/RS的工作效率也相對(duì)較快。
表8 100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式存儲(chǔ)特點(diǎn)匯總分析
（2）成本支出匯總
100萬(wàn)冊(cè)藏量在四種不同存儲(chǔ)方式下的庫(kù)房體積、建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本如表9所示。為了綜合評(píng)估不同存儲(chǔ)方式的經(jīng)濟(jì)性，基于各類書(shū)架系統(tǒng)的使用壽命，考慮資金的時(shí)間價(jià)值的情況下（假設(shè)折現(xiàn)率為5%），折算不同存儲(chǔ)方式下平均每年的存儲(chǔ)費(fèi)用，參見(jiàn)表9。從平均每年的存儲(chǔ)費(fèi)用來(lái)看，無(wú)巷道AS/RS在使用壽命期內(nèi)的年均成本最低，表現(xiàn)出最佳的經(jīng)濟(jì)效益。
表9 100萬(wàn)冊(cè)藏量四種不同存儲(chǔ)方式成本支出匯總
四、結(jié) 語(yǔ)
無(wú)巷道AS/RS的問(wèn)世為解決圖書(shū)館館藏空間不足的問(wèn)題提供了全新的思路。這種存儲(chǔ)系統(tǒng)具有高科技含量，存儲(chǔ)密度大，存取速度快，建造難度相對(duì)較低且自由度高的特點(diǎn)，同時(shí)從建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本綜合考慮，其總體成本也最為低廉，相較于目前常用的存儲(chǔ)設(shè)備具有明顯的優(yōu)勢(shì)。無(wú)巷道AS/RS不僅在圖書(shū)館傳統(tǒng)保存保障方面具有更大的價(jià)值，而且在網(wǎng)借服務(wù)以及智慧書(shū)房等領(lǐng)域也將會(huì)有更加出色的應(yīng)用前景。期待國(guó)內(nèi)圖書(shū)館首個(gè)無(wú)巷道AS/RS應(yīng)用案例的出現(xiàn)，為推動(dòng)圖書(shū)館事業(yè)的發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。
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