楊嘉祎 劉寶軍 羅勇川 陳再興 周正山

1 上海國際港務(wù)(集團)股份有限公司 2 上海振華重工(集團)股份有限公司

1 引言

碼頭汽車物流業(yè)務(wù)總量攀升迅速,實現(xiàn)立體化停車,減少對土地的占用,可緩解業(yè)務(wù)量增加對堆場的需求。目前國內(nèi)還沒有大型整車自動化立體倉庫的工業(yè)應(yīng)用,大部分都是小型化的自動停車庫,這些停車庫主要用于城市內(nèi)部的社會停車。在國外,日本是工業(yè)用整車自動倉庫應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟的國家,至今已建成并投入使用29座全自動化商品車倉庫。

國內(nèi)常規(guī)的立體倉庫主要應(yīng)用于煙草、醫(yī)藥、服裝、電子商務(wù)、包裝等行業(yè),針對商品車的自動化立體倉庫,目前還沒有大規(guī)模的發(fā)展。結(jié)合國內(nèi)首座庫架一體式商品車自動化立體倉庫建設(shè)實踐,從倉庫組成、作業(yè)模式、產(chǎn)品特性等方面闡述商品車庫架一體式自動化立體倉庫的形式和特點。

2 倉庫組成

庫架一體式商品車自動化立體倉庫主要由貨架結(jié)構(gòu)、輸送設(shè)備、堆垛機、托盤、倉庫控制與管理系統(tǒng)等軟硬件組成。

2.1 貨架結(jié)構(gòu)

相對于庫架分離式倉庫,庫架一體式倉庫也被稱為整體式倉庫、庫架合一倉庫。庫架一體式倉庫是由高層貨架、風(fēng)阻結(jié)構(gòu)、屋面系統(tǒng)、圍護結(jié)構(gòu)等建筑結(jié)構(gòu)體系,以及排水、消防、電氣照明、物料搬運設(shè)備及其控制和管理系統(tǒng)等組成。庫架合一倉庫的貨架是承托屋面、墻體的結(jié)構(gòu),主要承受風(fēng)壓、雪載、地震力等載荷,是貨物重力的承載者,是整個庫房建筑的主支撐結(jié)構(gòu);貨物存儲設(shè)備,是滿足自動化設(shè)備運行要求的物流設(shè)備。

庫架一體式比庫架分離式用鋼量上節(jié)約20%以上,特別是額定載荷在1.5 t以上的重載貨架。用鋼量的減少,能極大減少建造成本。

2.2 輸送設(shè)備

輸送設(shè)備將車輛在貨架前方區(qū)域進行分揀、轉(zhuǎn)運,方便堆垛機進行叉取,一般包含鏈條輸送機、輥子輸送機、回轉(zhuǎn)輸送機,有需要時,可設(shè)置托盤回收與分發(fā)系統(tǒng)?；剞D(zhuǎn)輸送機的設(shè)置,極大地提高了司乘人員的便捷性,可以做到正進正出,提高進出車效率。

為了保障車輛與人員的安全,一般會在輸送設(shè)備區(qū)域設(shè)置車輛限長、限寬、限高、重量檢測等安全開關(guān),并配備有液壓系統(tǒng)、氣動擋板系統(tǒng)等,防止托盤超限運行。在出入口設(shè)置有智能管理系統(tǒng),結(jié)合碼頭操作系統(tǒng)、倉庫管理系統(tǒng),實現(xiàn)智能化操作,保障人身與車輛的安全。

2.3 堆垛機

堆垛機的主要作用是通過水平與豎直運動,將車輛運送至貨架處。重載堆垛機常采用雙立柱形式,地面有地軌,頂部有天軌,可沿著地軌與天軌實現(xiàn)大車方向的運動。堆垛機底部有橫梁,上部為聯(lián)系梁,載貨臺在立柱之間進行上下運動,貨叉機構(gòu)布置在載貨臺上,可以實現(xiàn)雙向伸縮叉,將貨物存取于兩側(cè)的貨架上。

堆垛機上的主要安全裝置有車輛限長、限寬、限高、重量檢測等,并且有超速開關(guān)、松繩檢測、貨叉伸叉前探物檢測、防墜落安全鉗、緩沖器等,保護車輛不受損。根據(jù)堆垛機的速度情況,其大車供電方式目前主要采用滑觸線形式,載貨臺供電主要為拖鏈形式?；|線可以根據(jù)需要布置在天軌或地軌附近。

堆垛機運行的穩(wěn)定性,在很大程度上取決于軌道的安裝精度。軌道安裝的水平度、直線度、接頭的連接要求可參照歐洲機械搬運協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)FEM9.831的相關(guān)內(nèi)容。

2.4 托盤

托盤是運送車輛的重要載體。超大型汽車倉庫的存容量為6 000多輛,數(shù)量龐大,單個車盤的重量在很大程度上影響鋼結(jié)構(gòu)貨架的選取,以及貨架重量與土建成本。車盤在使用過程中屬于需要反復(fù)磨耗的部件,其耐磨性和耐刮痕性很重要。倉庫所處的環(huán)境相對惡劣,鹽霧程度較高,車盤與環(huán)境接觸面積大、污染面積廣,車盤極容易被腐蝕,因此輕量化、耐磨、耐腐蝕載車板選型尤為重要。

2.5 倉庫控制與管理系統(tǒng)

商品車倉儲管理系統(tǒng)類似于一般的貨物倉儲管理系統(tǒng)。由于汽車行業(yè)的特殊性,具有自身特點:①根據(jù)各地銷售商的訂貨要求安排倉儲管理計劃,批次計劃波動幅度很大;②汽車消費呈現(xiàn)出個性化和多樣化,而不是單一的品牌、車型;③整車的體積、重量較大,儲存空間占用多;④每一輛車都有自己的底盤號、發(fā)動機號等一系列編號,需要進行一一對應(yīng),使信息準(zhǔn)確無誤;⑤整車管理流程繁雜,包括調(diào)校、檢驗、確認(rèn)、倒車、新車準(zhǔn)備、盤點等。

此系統(tǒng)將輸送線、堆垛機、車輛識別系統(tǒng)、行車引導(dǎo)系統(tǒng)等聯(lián)系起來,并結(jié)合碼頭操作系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)動。倉庫控制與管理系統(tǒng)功能齊全,能進行各類統(tǒng)計查詢,如運行日志、作業(yè)查詢,入庫統(tǒng)計、出庫統(tǒng)計、空貨位查詢、車輛信息查詢等。

系統(tǒng)能實現(xiàn)數(shù)字孿生,通過圖形界面可直觀顯示托盤狀態(tài)與位置等,方便監(jiān)視、診斷整個系統(tǒng),并且能夠監(jiān)控設(shè)備運行情況,快速定位故障點,及時消除隱患(見圖1)。系統(tǒng)通過顏色標(biāo)識設(shè)備狀態(tài),如果某設(shè)備出現(xiàn)異常,在監(jiān)控界面上立即通過顏色提示管理人員。通過點擊仿真設(shè)備,還可進一步查看該設(shè)備運行狀態(tài)、故障信息等,以便進行故障診斷和處理。

圖1 設(shè)備圖形界面

3 作業(yè)模式

根據(jù)碼頭作業(yè)需求,自動化倉庫的作業(yè)模式主要有連續(xù)入庫模式、連續(xù)出庫模式、交叉作業(yè)模式、盤點模式等。

3.1 連續(xù)入庫

當(dāng)需要集中卸船或集中來車時,立體倉庫將啟動連續(xù)入庫模式。

出入口優(yōu)先安排空托盤,方便司機來車即可進行存車操作。堆垛機優(yōu)先靠近輸送線區(qū)域,減少堆垛機與輸送線之間的等待時間,節(jié)省大量設(shè)備運行冗余時間。在連續(xù)停車入庫模式下,只能連續(xù)停車入庫,中間不可進行取車出庫動作。

當(dāng)輸送設(shè)備上托盤數(shù)量達到預(yù)設(shè)下限時,堆垛機將根據(jù)程序的指令,執(zhí)行一疊空托盤的取出流程,然后由托盤分發(fā)系統(tǒng)進行拆盤與分發(fā)。

3.2 連續(xù)出庫

當(dāng)需要集中裝船或集中出車時,立體倉庫將啟動連續(xù)出庫模式。

出入口處的空托盤將被優(yōu)先清理回收,方便取出的托盤與車輛優(yōu)先到達出入口,堆垛機優(yōu)先安排至需要取車的貨架附近,減少堆垛機的取車時間,同時節(jié)約各種冗余時間。在連續(xù)取車出庫模式下,只能連續(xù)取車出庫,中間不可進行停車入庫動作。每次取車之后,空托盤將會被回收至指定區(qū)域進行自動疊放,然后通過堆垛機運送至指定位置。

3.3 交叉作業(yè)

當(dāng)同一巷道需要同時進車與出車任務(wù)時,可設(shè)置為交叉作業(yè)模式。每次進行出庫或入庫動作,需完成前一次作業(yè),然后再進行下一步作業(yè)。一般存取車模式的切換需要5 min左右,在管理上進行程序優(yōu)化,盡量減少交叉存取車的情況,避免大量不必要的來回存取空托盤的流程與時間。

3.4 賬實盤點

當(dāng)根據(jù)碼頭需要進行賬實盤點時,可選擇盤點模式。車輛將被取出至出入口輸送機上,人員進行實物信息核查;完成后,車輛將被運回至原貨位。在此模式下,可根據(jù)實際需要取消回轉(zhuǎn)輸送機的動作,節(jié)約能源與時間。

4 產(chǎn)品特點特性

自動化立體倉庫具有智能、綠色節(jié)能、節(jié)地、工期短等特性,具有良好的市場推廣前景。尤其是在目前港口與城市都在快速發(fā)展的階段,港城矛盾越來越突顯,土地成本越來越高,立體化的存車方式成為未來發(fā)展的趨勢。

4.1 智能

目前自動化立體倉庫管理系統(tǒng)整體技術(shù)水平已達到較高水準(zhǔn)。自動化立體倉庫的主體是庫前分揀系統(tǒng)、貨架、堆垛機、托盤、控制與管理系統(tǒng)。采用先進的智能檢測技術(shù),對車輛的尺寸、重量、人身安全等進行檢測,并通過安全鉗、激光測距、網(wǎng)橋信號傳輸、條碼定位技術(shù)等相結(jié)合,實現(xiàn)安全、快速、高效、智能的運輸與存儲,減少人員的干預(yù),實現(xiàn)智能化運輸與管理。

4.2 綠色節(jié)能

自動化倉庫為鋼結(jié)構(gòu),在圍護結(jié)構(gòu)材料的選用上,使用單層壓型鋼板,維護方便并可回收利用。

與傳統(tǒng)的自走式平面停車場和自走式停車樓相比,自動化立體倉庫,存取車過程為自動化運行,司機無需開車找車位,減少尾氣排放。據(jù)預(yù)測,6 000多輛車位的倉庫,每年可減排二氧化碳約3 000 t。

在節(jié)能技術(shù)措施上可結(jié)合光伏建筑一體化技術(shù),將光伏方陣依附于建筑屋頂,利用可再生能源,在保證提高建筑安全與功能的條件下,減少倉庫內(nèi)采暖、空調(diào)、照明及其他電器用電的能耗。

4.3 節(jié)地

與自走式停車樓相比,自動化立體倉庫可節(jié)約大量上下樓坡道及車輛轉(zhuǎn)彎半徑,且自動化立體倉庫依靠機械設(shè)備進行操作,無需人員進入,各層層高可以降低,總層高較低,優(yōu)勢明顯。同樣限高的地塊,自動化立體倉庫可以設(shè)置更多層,進一步節(jié)約土地成本。

4.4 工期短

庫架一體式倉庫的貨架結(jié)構(gòu)與外圍護都為鋼材,可在工廠進行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。根據(jù)運輸條件及安裝難易程度,小的部件可以在工廠裝配,大的部件可以發(fā)運至現(xiàn)場進行裝配。裝配時使用工藝保障胎架,保證安裝精度。預(yù)制化的裝配使現(xiàn)場安裝受季節(jié)、天氣等影響較小,避免大量混凝土凝固時間,施工周期可控,安裝速度快。并且貨架結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)模塊化設(shè)計、標(biāo)準(zhǔn)化制作、批量化生產(chǎn)等,整體施工周期短。

5 結(jié)語

本項目相比于平面停車場,能有效保護新車,避免風(fēng)、雨、沙、灰、鳥糞等污染物對新車的侵?jǐn)_與腐蝕;極大地提高土地利用率,比傳統(tǒng)平面停車場提高約80%;相較于自走式停車樓,可減少現(xiàn)場工作人員數(shù)量,通過自動化管理,避免人為差錯,而且建設(shè)周期短。