張慶曦(中國石化催化劑有限公司北京奧達(dá)分公司，北京 101111)

0 引言

自2000年以來，隨著物流技術(shù)的發(fā)展以及業(yè)務(wù)需求的驅(qū)動，國內(nèi)陸續(xù)開始建設(shè)自動化立體庫，尤其在煙草、醫(yī)藥、批發(fā)零售配送等行業(yè)應(yīng)用較多[1]。在化工生產(chǎn)性企業(yè)，桶裝、袋裝原料或產(chǎn)品的儲存需要在廠內(nèi)設(shè)計(jì)儲存?zhèn)}庫，現(xiàn)行較為常規(guī)的設(shè)計(jì)為叉車倉庫，料桶、垛盤或噸袋由叉車運(yùn)輸進(jìn)倉庫，并堆成2～3 層的料堆，完成堆存作業(yè)。取料時(shí)，叉車將料桶、垛盤或噸袋取出運(yùn)走[2]。但由于化工物料的種類多、牌號較多，采用常規(guī)的叉車倉庫，需要分區(qū)域放置，占地面積大，空間利用率不高，并且不利于日常盤庫管理。將自動化立體庫引入化工行業(yè)，目前已有丁苯橡膠、高分子聚合物、加氫催化劑等相關(guān)案例，但在聚烯烴催化劑行業(yè)還未見到相關(guān)報(bào)道[3-4]。本文結(jié)合某公司實(shí)施的聚烯烴催化劑產(chǎn)成品庫自動化立體倉庫改造，進(jìn)行了項(xiàng)目實(shí)施過程分析和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

1 項(xiàng)目概況及背景

近年來，隨著全球聚烯烴產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，安全環(huán)保的更高要求，傳統(tǒng)的平面庫房及人工操作模式已跟不上產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，為滿足聚烯烴催化劑行業(yè)向“高精尖產(chǎn)業(yè)”方向發(fā)展，需要匹配充足、快速、高效的倉儲能力，提高產(chǎn)品入出庫的自動化水平，降低人工勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率。某公司現(xiàn)有成品庫房約2 670 m2，有效高度約6 m，貨物出入庫為人工及叉車操作，大批量出貨和入庫存在干擾，耗時(shí)長，效率低，現(xiàn)有的出入庫能力不能滿足未來發(fā)展；庫房存放貨物最高碼兩層，每層高度約為1.6 m，還有部分高度空間無法利用；庫房管理采用人工盤庫，貨物進(jìn)出記錄紙質(zhì)臺賬，并在ERP系統(tǒng)做成電子檔案，工作強(qiáng)度大，易出現(xiàn)做電子檔案不及時(shí)、不規(guī)范、不能及時(shí)反應(yīng)庫存狀況等問題，急需進(jìn)行自動化立體倉庫改造。

2 自動化立體庫功能分析

2.1 物料特性

聚烯烴催化劑固體粉末高溫不可燃，無爆炸爆燃反應(yīng)，不同種類、牌號催化劑組成略有差異，但其主組成成分較為一致，如表1所示。

表1 聚烯烴催化劑主要成分

催化劑固體粉末中四氯化鈦是以配位絡(luò)合物型式存在，當(dāng)暴露在空氣中或遇水會表現(xiàn)出與四氯化鈦相近的化學(xué)性質(zhì)，主要危化品四氯化鈦危險(xiǎn)性類別為第8.1類酸性腐蝕品。

2.2 儲存能力

該公司現(xiàn)有多種產(chǎn)品，包裝形式不同，根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)能進(jìn)行儲存需求分析如表2所示。

表2 各產(chǎn)品儲存能力需求分析

2.3 入庫管理

通過讀寫托盤上的二維碼/人工錄入，先將托盤、貨物進(jìn)行綁定、儲存，隨后將整托盤噸袋/桶自動分配至貨位；倉儲位或貨架的分配，應(yīng)支持自動和手動兩種方式，并能控制入庫物料按規(guī)定原則進(jìn)行優(yōu)化分配；能根據(jù)二維碼/人工錄入信息事先做出儲存位分配的計(jì)劃，從而提高貨品進(jìn)庫的效率。

2.4 出庫管理

通過上位MES系統(tǒng)傳入出庫數(shù)據(jù)(物料品名、數(shù)量、批次)后，系統(tǒng)自動比對本品種涉及的批號(進(jìn)庫編號)，實(shí)行先進(jìn)先出、近效期先出、取樣先出原則。出庫操作包括整托盤噸袋/桶出庫、空托盤垛出庫。出庫流程包括出庫單錄入、更正以及取消、物料出庫確認(rèn)等功能，并能打印與出庫操作有關(guān)的各種單據(jù)。

2.5 其他功能

此外，還需倉儲、物流配送的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、承載物料的托盤條碼識別、物料出入庫管理、不良品管理、倉儲日常盤點(diǎn)、物料效期管理、生產(chǎn)/質(zhì)量追溯、數(shù)據(jù)查詢與報(bào)表生成、系統(tǒng)自身防護(hù)、系統(tǒng)調(diào)度與監(jiān)控、設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

3 自動化立體庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

立體倉庫總體設(shè)計(jì)要緊密結(jié)合生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，滿足各工藝段存儲容量、作業(yè)能力、物料轉(zhuǎn)運(yùn)的工藝要求，各功能區(qū)域合理布局，各部分銜接順暢、高效，充分發(fā)揮系統(tǒng)的管理能力。系統(tǒng)集成計(jì)算機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信、紅外傳輸、現(xiàn)場總線等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)收發(fā)作業(yè)機(jī)械化、庫房物流自動化、倉儲管理數(shù)字化、存儲單元立體化和信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化。

3.1 主要功能區(qū)域劃分

自動化立體庫系統(tǒng)包括托盤更換站、成品打包站、AGV轉(zhuǎn)運(yùn)、立體庫和出入庫站5部分功能。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，自動化立體庫共劃分4個(gè)功能區(qū)域，分別設(shè)置倉儲區(qū)、緩存區(qū)、托盤更換區(qū)和成品打包區(qū)，各區(qū)域相對獨(dú)立又相互聯(lián)鎖，且充分考慮各區(qū)域安全，各功能區(qū)設(shè)置安全護(hù)欄、安全光柵、地磁、聲光報(bào)警、聯(lián)鎖停車等安全措施，操作人員或倒運(yùn)車輛進(jìn)入功能區(qū)域后，區(qū)域內(nèi)的設(shè)備報(bào)警或聯(lián)鎖停車，充分保障人員、設(shè)備、車輛的安全。立體庫設(shè)置2個(gè)出入庫口及其所屬輸送線，用于連接成品生產(chǎn)單元、托盤更換站、成品打包站及其人工檢驗(yàn)區(qū)域，各區(qū)域之間采用AGV(無人叉車)進(jìn)行物料的倒運(yùn)，使各種物料和托盤實(shí)現(xiàn)自動入庫、出庫、調(diào)運(yùn)。各功能區(qū)域劃分如圖1所示。

圖1 自動化立體庫各功能區(qū)域劃分平面圖

A區(qū)：為物料倉儲區(qū)，主要功能為完成成品物料的出入庫及其存儲，主要設(shè)備為輸送機(jī)、提升機(jī)、穿梭板、貨架等；

B區(qū)：為物料緩存區(qū)，主要功能為完成成品物料檢驗(yàn)、裝車前緩存(包括托盤垛的緩存)，主要設(shè)備為安全護(hù)欄、定位樁等；

C區(qū)：為托盤更換區(qū)，主要功能為完成成品物料出廠前組盤，存儲托盤與發(fā)貨托盤之間的更換，以及存儲托盤的收集和發(fā)貨托盤的拆分；主要設(shè)備為輸送機(jī)、機(jī)械手、轉(zhuǎn)位機(jī)、托盤拆碼機(jī)等；

D區(qū)：為成品打包區(qū)，主要功能為完成成品物料出廠前打包及纏膜，主要設(shè)備為輸送機(jī)、打包機(jī)、纏膜機(jī)等。

3.2 主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)的主要設(shè)備有輥筒輸送機(jī)、托盤分揀機(jī)、龍門式機(jī)械手、AGV搬運(yùn)系統(tǒng)等，其主要技術(shù)參數(shù)如表3所示。

表3 各主要設(shè)備及參數(shù)性能

3.3 安全操作流程

為實(shí)現(xiàn)立體倉庫內(nèi)各區(qū)域的安全轉(zhuǎn)運(yùn)和人機(jī)交互安全，對不同的功能區(qū)域設(shè)計(jì)的安全控制策略如圖2所示。

圖2 各功能區(qū)域安全策略

安全閘口1采用光幕和地磁防護(hù)，人員和車輛闖入后聲光報(bào)警，而且除安全區(qū)IV中設(shè)備正常運(yùn)行外，其他安全區(qū)及AGV均處于停止?fàn)顟B(tài)，需要人工解除后才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

安全閘口2采用光幕和地磁防護(hù)，人員和車輛闖入后聲光報(bào)警，安全區(qū)III及AGV均處于停止?fàn)顟B(tài)，需要人工解除后才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

安全閘口3采用安全開關(guān)防護(hù)，人員開門進(jìn)入后聲光報(bào)警，AGV處于停止?fàn)顟B(tài)，需要人工解除后才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)；

安全區(qū)I采用安全光電防護(hù)，AGV取貨時(shí)聲光報(bào)警提示相關(guān)人員注意安全；

安全區(qū)II、安全區(qū)III和安全區(qū)IV采用安全開關(guān)防護(hù)，人員開門進(jìn)入后聲光報(bào)警，本安全區(qū)內(nèi)設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)，需要人工解除后才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語

(1)自動化立體庫相比傳統(tǒng)庫房具有多個(gè)方面的優(yōu)越性；四向車配套立體貨架，提高了空間利用率，節(jié)約了占地面積；立體貨架的應(yīng)用提升了倉儲過程的自動化水平，不需要人力介入；智能管理軟件的應(yīng)用，可以使得倉儲中所有貨物的信息十分完備，便于日常管理，也可以將在線倉儲信息接入企業(yè)的ERP系統(tǒng)，有利于提高企業(yè)的管理水平。

(2)聚烯烴催化劑包裝形式多樣，通過基于產(chǎn)能的儲存量預(yù)測，對各種包裝形式所需的托盤數(shù)進(jìn)行了分析，確定了貨架平面布局，明確了各主要設(shè)備參數(shù)，完成了聚烯烴催化劑自動化立體倉庫的設(shè)計(jì)。