工業(yè)鋁材自動化立體倉庫的研發(fā)與應(yīng)用分析

發(fā)布時間：2020-06-29

    1.產(chǎn)業(yè)鋁材行業(yè)現(xiàn)狀

    我國;十二五;計劃請求單位GDP能耗降落16%，二氧化碳排放降落17%，以及非化石能源占一次能源花費比重回升至11.4%的目標(biāo)。

    中國產(chǎn)業(yè)鋁材在產(chǎn)業(yè)范疇的花費量僅在世界上占30%，隨著經(jīng)濟發(fā)展跟產(chǎn)業(yè)技巧水平的進步，產(chǎn)業(yè)鋁材在產(chǎn)業(yè)范疇的花費存在很大潛力。2009年中國產(chǎn)業(yè)鋁材產(chǎn)量的729萬噸，其中建造產(chǎn)業(yè)鋁材跟產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)鋁材產(chǎn)量分辨是496萬噸跟233萬噸。到2012年底，我國共有產(chǎn)業(yè)鋁材企業(yè)900多家，設(shè)備生產(chǎn)才干1300多萬噸，擠壓材實際產(chǎn)量1050多萬噸。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，鋁合金管棒材有190萬噸，產(chǎn)業(yè)鋁材860萬噸。產(chǎn)業(yè)鋁材中，建造型材有600萬噸以上(約占70%)，產(chǎn)業(yè)型材為260萬噸(約占30%)左右。產(chǎn)量重要散布在珠江三角洲、長江三角洲跟環(huán)渤海灣產(chǎn)業(yè)發(fā)達區(qū)域。

    將來10~15年中國仍將處于城鎮(zhèn)化、產(chǎn)業(yè)化疾速發(fā)展的階段,預(yù)計在2015年前后,中國的城鎮(zhèn)化水平將超過50%，加上從當(dāng)初至2020年我國舊有建造更新、改革對建造產(chǎn)業(yè)鋁材的須要進入高速增加階段,中國的產(chǎn)業(yè)鋁材產(chǎn)量有望達到1100萬噸，鋁合金建造型材產(chǎn)量有望達到800萬噸/年左右，產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)鋁材達到300噸左右。

    2.產(chǎn)業(yè)鋁材物料貯存跟存取現(xiàn)狀

    目前，國內(nèi)企業(yè)普遍采取的是平面庫、單層或雙層庫(見圖1)，占地面積大，庫房低，空間利用率低;采取橋式起重機、叉車或人工搬運的方法;出入庫頻率低，未實現(xiàn)數(shù)字化治理。

    近多少年，國內(nèi)少數(shù)同行業(yè)廠家(如堅美鋁材廠)誠然學(xué)習(xí)國外技巧開發(fā)采取了懸臂式貨架存儲，叉車搬運、存取的模式(見圖2)，但受設(shè)計才干的限度，仍然存在著占地面積大，庫房空間利用率低、未實現(xiàn)數(shù)字化治理，入出庫頻率低的缺點。

    國外的發(fā)展比國內(nèi)當(dāng)先一步，長直桿件的存儲個別采取懸臂貨架存儲，橋式堆垛機存取的方法。意大利BONFANTI公司開發(fā)了較多的這種產(chǎn)品，多用于鋼廠企業(yè)。利用特點是：長直桿件，存儲量不大，分量較大，出入庫量跟頻率較低，所以庫房比較低。如圖3，其堆垛機速度晉升速度為20m/min，行駛速度為60m/min，運行速度為30m/min(本數(shù)據(jù)來源于意大利BONFANTI，該公司跟太原高科銳志物流倉儲設(shè)備有限公司為策略配合單位)。誠然技巧有了長足的進步，但還是無奈滿意公司≥300t/d的出入庫請求。而BONFANTI的競爭對手，如德國沃爾特(Vollert)，德國迪森克虜伯、德國西馬克，日本JFE等公司目前還都不相應(yīng)名目標(biāo)開發(fā)跟利用。

    經(jīng)過調(diào)研，目前，長度達到6500mm，分量在1000Kg左右，出入庫頻率達到每小時上百件(框)流量的長直桿件破體庫在國際上還未發(fā)明。

    國外的發(fā)展比國內(nèi)當(dāng)先一步，長直桿件的存儲個別采取懸臂貨架存儲，橋式堆垛機存取的方法。意大利BONFANTI公司開發(fā)了較多的這種產(chǎn)品，多用于鋼廠企業(yè)。利用特點是：長直桿件，存儲量不大，分量較大，出入庫量跟頻率較低，所以庫房比較低。如圖3，其堆垛機速度晉升速度為20m/min，行駛速度為60m/min，運行速度為30m/min(本數(shù)據(jù)來源于意大利BONFANTI，該公司跟太原高科銳志物流倉儲設(shè)備有限公司為策略配合單位)。誠然技巧有了長足的進步，但還是無奈滿意公司≥300t/d的出入庫請求。而BONFANTI的競爭對手，如德國沃爾特(Vollert)，德國迪森克虜伯、德國西馬克，日本JFE等公司目前還都不相應(yīng)名目標(biāo)開發(fā)跟利用。

    經(jīng)過調(diào)研，目前，長度達到6500mm，分量在1000Kg左右，出入庫頻率達到每小時上百件(框)流量的長直桿件破體庫在國際上還未發(fā)明。

    3.舊的貯存、存取方法及存在的問題

    1)舊的貯存、存取方法：

    地面堆放，局部料框寄存，人工取貨、叉車或吊機存取搬運。

    2)存在問題：

    (1)占地面積大，土天時用率低，空間利用率低;

    (2)搬運工作量大，利用人員多，費工費時，效力低下，人工本錢高;

    (3)存在人身、產(chǎn)品保險隱患，人工搬運，易造成人員、貨物磕、碰、擦傷;

    (4)大量的貨物堆放在一起，依附人工治理，易呈現(xiàn)發(fā)錯貨或找不到貨的情況，庫房治理艱苦;

    (5)重復(fù)勞動較多，經(jīng)常須要倒貨，倒庫;

    (6)手工記賬，效力低下，賬目易犯錯誤;

    (7)無奈推行古代治理，賬目無奈跟公司的ERP體系無縫對接，出入庫信息無奈及時反饋到銷售、財務(wù)、信息中樞等部分。

    以廣東為例，到2012年鋁廠的設(shè)備產(chǎn)能達到了13萬噸以上，產(chǎn)量達到了10.50萬噸/年，產(chǎn)品3000多個品種，產(chǎn)銷兩旺。然而，在土地日趨緩跟、人員應(yīng)聘越來越難招及人工用度越來越高的情況下，可鋁廠生產(chǎn)范圍始終一直發(fā)展強大，而用于貯存產(chǎn)業(yè)鋁材產(chǎn)品的成品倉庫(2層)，貯存量最大也只有2500多噸。且貯存期年均勻為3-4個月，甚至更長。并且舊的成品倉庫存在的占地面積大、用人多、出入庫效力低、人工治理賬目易犯錯誤及倉儲環(huán)節(jié)生產(chǎn)本錢高的問題成了企業(yè)進一步發(fā)展的瓶頸。每天產(chǎn)品的分檢、包裝、運輸、貯存及出入庫等工作十分忙碌，物流量特別大，老的貯存跟存取工藝及設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)銷售局勢一直發(fā)展的須要，運行節(jié)奏跟運行效力急需進步，故開發(fā)存在自主常識產(chǎn)權(quán)的長直桿件主動化破體倉庫十分必要。

    4.研發(fā)目標(biāo)

    1.產(chǎn)業(yè)鋁材出入庫主動化

    主動化破體倉庫的運行時，只有發(fā)出入庫或者出庫指令，全部的入庫、出庫作業(yè)都由設(shè)備主動實現(xiàn)。

    2.倉儲情勢破體化

    請求盡最大可能進步倉庫空間利用率，倉儲層高請求為10層，湊近廠屋宇頂?shù)亩嗌倭姓埱蟊M可能進步層數(shù)。以進步倉庫的容積比例跟，節(jié)儉土地資源。

    3.型材搬運無人化

    傳統(tǒng)的物料搬運，通常都是行車吊取，人工掛鉤，人工搬運，或者叉車叉取。在作業(yè)進程中，不免存在無奈統(tǒng)計的人與設(shè)備的保險，能源的消耗，環(huán)境的沾染及勞動職業(yè)衛(wèi)生方面的問題。

    這次研發(fā)攻關(guān)的破體倉庫要解決上述問題，實現(xiàn)型材出入庫、庫內(nèi)無人化主動搬運。

    4.倉儲治理智能化

    平面?zhèn)}儲治理都用人工記賬。入庫量、批號、客戶信息、產(chǎn)品種類、數(shù)量、色彩、型號、米重、總分量等大量信息都須要人工統(tǒng)計記錄，輕易呈現(xiàn)錯誤。

    這次研發(fā)攻關(guān)的破體倉庫要實現(xiàn)倉儲治理智能化，以避免庫存數(shù)據(jù)、發(fā)貨數(shù)據(jù)的錯誤跟發(fā)錯貨的景象。

    5.信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化

    型材成品倉儲工作與廠內(nèi)各部分接洽較多，這次研發(fā)攻關(guān)請求實現(xiàn)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化，使各部分之間信息互通共享，減少或取消紙質(zhì)文件信息交換方法。

    終極建成一座貯存?zhèn)}位約5000個，貯存量達3000-3500噸，每天出、入庫產(chǎn)業(yè)鋁材≥300噸的主動化破體倉庫。

    5.須要解決的技巧要害

    要實現(xiàn)上述工藝進程，滿意入出庫頻率、保障設(shè)備的堅固性、牢固性跟貯存物質(zhì)的品質(zhì)，須要解決的技巧要害為：

    1)貨架承載才干盤算、實驗跟貨架定型。

    倉儲貨架是主動化破體倉庫存儲貨物的基本設(shè)施，請求良好的承載、抗震才干跟結(jié)構(gòu)牢固性。

    2)長直桿件堆垛起重機研究。工業(yè)型材通過熱熔，擠壓從而得到不同截面形狀的鋁材料，但添加的合金的比例不同，生產(chǎn)出來的工業(yè)鋁型材的機械性能和應(yīng)用領(lǐng)域也不同。

    堆垛機是主動化破體倉庫中擔(dān)當(dāng)主動存取貨物的起重運輸設(shè)備，本名目所利用的雙破柱堆垛機在運行方向上尺寸是個別堆垛機的4-5倍。尺寸的加大對堆垛機的剛性、牢固性、同步性、必定帶來更高的請求;須要開發(fā)新型的載貨臺跟貨叉機構(gòu)及晉升機構(gòu)。

    3)長直桿件料框研究。

    料框是產(chǎn)業(yè)鋁材的基本存儲、搬運單元，它既要滿意產(chǎn)業(yè)鋁材在存儲、搬運進程中不破壞、不變形，滿意堆垛機、叉車在存取進程中的叉取，同時還請求空載時可能重疊寄存。

    4)開發(fā)專用的主動把持跟治理體系

    開發(fā)適合于鋁廠主動化破體倉庫請求的盤算機主動把持體系跟ERP治理體系改革，以實現(xiàn)各治理部分、生產(chǎn)現(xiàn)場與倉庫的實時通信跟數(shù)據(jù)交換。工業(yè)型材通過熱熔，擠壓從而得到不同截面形狀的鋁材料，但添加的合金的比例不同，生產(chǎn)出來的工業(yè)鋁型材的機械性能和應(yīng)用領(lǐng)域也不同。

    6.成品型材庫總體計劃介紹

    1)名目總體布局見總體安排圖(見圖4)

    圖為：鋁廠成品型材庫總體計劃平面安排圖

    (1)橫向布局

    如圖5所示，依據(jù)廠房的高度情況，靠廠房旁邊局部設(shè)置三個加高巷道，這樣能充分利用現(xiàn)有空間，使現(xiàn)有空間貯存最大化。

    (2)縱向布局

    如圖6所示，其中6排設(shè)置為11層，入庫端列距6.4m，出庫端列距6.9m，高度為13m。

    圖為：鋁材廠產(chǎn)業(yè)鋁材主動化破體倉庫縱向安排圖

    如圖7所示：其中8排設(shè)置為10層，全部高度為12.05m，另外6排為11層。列距分辨為，前29列(入庫端)6.4m，后6列(出庫端)6.9m(見表1)。

    7.鋁廠產(chǎn)業(yè)鋁材主動化破體倉庫名目作業(yè)流程

    依據(jù)產(chǎn)品庫存要乞降鋁廠實際，判斷主動化破體倉庫的作業(yè)流程(見圖8)：

    8.信息治理跟主動把持體系

    信息治理跟主動把持是物流倉儲設(shè)備體系中的精華，其水平高低決定了物流倉儲設(shè)備體系主動化水平的高低。實現(xiàn)物流體系中的各種特定的任務(wù)，依附的是盤算機信息治理跟主動化把持技巧與主動化物流倉儲設(shè)備體系中各技巧部件的有機組合。體系設(shè)計目標(biāo)為：

    (1)倉庫治理體系與工廠ERP體系可無縫連接;

    (2)通過簡捷明了的人機操作界面，使操作員輕松實現(xiàn)貨物的入庫、出庫操作;

    (3)通過設(shè)備作業(yè)調(diào)度體系，調(diào)度輸送機跟堆垛機等設(shè)備主動運行，并動態(tài)跟蹤貨物的物流路線，主動更新庫存帳目;

    (4)可生成各種統(tǒng)計報表，滿意各種查問請求;

    (5)通過動態(tài)仿真，可實時監(jiān)控到設(shè)備(堆垛機、輸送機)的運行跟故障情況，便于維護跟考試;

    經(jīng)過研發(fā)，結(jié)果如下：

    9.堅美破體庫的利用介紹

    佛山堅美鋁業(yè)，在的基本上又做了大量的改進，將高度進步到20米，層數(shù)增加到了16層。全部流程上實現(xiàn)了可直接從生產(chǎn)車間接貨，而后晉升到二樓當(dāng)前再從天橋上搬運貨物。并且給生產(chǎn)線預(yù)留了借口，以使將來可順利實現(xiàn)跟生產(chǎn)線的對接。

    圖為：堅美鋁業(yè)成品鋁材主動化破體倉庫后果圖

    庫房尺寸：140(長)×68寬)×20(屋架下弦高)m;

    寄存物品：產(chǎn)業(yè)鋁材等;

    單元貨物：6200/8000×1000×850(長×寬×高)mm，1600Kg;

    料框尺寸/分量：6200/8000×1000×850(長×寬×高)mm，200Kg;

    貨架范圍：

    6200mm米貨位數(shù)：32排x18列x16層-112=9104個貨位

    8000mm長貨位：4排x14列x16層-21=875個貨位

    貨位總計：9979貨位

    有軌巷道堆垛機18臺;晉升機4臺

    入出庫輸送機體系1套(包含32臺配合晉升機的輸送機，18臺入庫輸送機，36臺出庫輸送機，16臺頂升機)：

    雙工位主動調(diào)配車2臺;

    入庫條形碼主動識別(含RF)跟出庫LED顯示屏校驗體系;

    盤算機治理信息體系(WMS);

    10.名目標(biāo)經(jīng)濟跟社會效益性

    1)企業(yè)經(jīng)濟效益剖析

    (1)主動倉庫占地面積小、投資少

    本名目設(shè)計為10-11層，最大限度天時用廠房的空間，進步了空間利用率跟單位空間的貯存量。與平面?zhèn)}庫(含二層倉儲)比較，占地面積大大減少。按10層通例倉庫估算，考慮到庫存密度，雷同的庫存量時，可節(jié)儉長248m寬28m(6944m2)的庫房約3-4棟,約合減少占地面積20000-30000m2。按2012年廠址每畝最低地價80萬元盤算，則：可減少購地用度=(20000-30000m2)/666.67x80=2400-3600萬元;

    土建投資每平方米造價1400元盤算，則：減少成品倉庫土建投資=(20000-30000m2)x1400元/m2=2800-4200萬元;故節(jié)儉倉儲用地及土建用度共計=(2400-3600)+(2800-4200)=5200-7800萬元。

    (2)用人少，降落人工本錢

    按現(xiàn)有生產(chǎn)才干盤算，假如采取原有的出入庫方法，則每班需設(shè)備出入庫信息員28名，入庫工48人，出庫工48人，共計須要124人。

    采取主動化破體倉庫后，需出入庫信息員9人，入庫工16人，出庫工36人，維護工1人，共計須要62人，共減少62人。則：

    年節(jié)儉人工用度=62人x(4000-5000)元/月.人x12=276-372萬元/年。

    (3)進步了入出庫精度與效力

    采取人工庫時，每天均勻最大出入庫量共計為460t，入庫須要24h，出庫須要14h，出入庫共計耗時40h,則：均勻出入庫分量=460/(24+14)=12.1t/h;

    利用主動化破體倉庫后，產(chǎn)業(yè)鋁材出入庫及庫內(nèi)的搬運實現(xiàn)了機械化、主動化作業(yè)，每天均勻最大出入庫量共計為600t，入庫須要24h，出庫須要9h，出入庫共計耗時33h,則：均勻出入庫分量=600/(24+9)=18.18t/h;

    主動化破體倉庫比人工庫進步入出庫效力=(18.18-12.1)/18.18x100=33%。按最大均勻產(chǎn)量300t/d，即主動倉庫比人工倉庫多出入庫數(shù)量=300(1-1/1.33)=74.4t/d.

    按年工作時光330d，人工出入庫均勻用度64.3y/t盤算，則：每年可降落出入庫人工用度=74.4(t/d)x330(d)x64.3y/t=157.87萬元。工業(yè)型材通過熱熔，擠壓從而得到不同截面形狀的鋁材料，但添加的合金的比例不同，生產(chǎn)出來的工業(yè)鋁型材的機械性能和應(yīng)用領(lǐng)域也不同。

    還解決了從前長期存在的庫內(nèi)有料，出庫時找不到造成庫存逝世料或錯發(fā)貨退賠等問題。均勻每年因此類問題報廢的型材有100-120t,按均勻每噸型材加工費2500元盤算，則：每年造成的經(jīng)濟喪失=(100-120t)x2500元/t=25-30萬元

    (4)員工勞動強度小

    采取主動化破體倉庫后，產(chǎn)業(yè)鋁材出入庫及庫內(nèi)的搬運實現(xiàn)了機械化、主動化作業(yè)，員工通過人機界面操作，從沉重的膂力勞動解放出來。且每車型材的裝車時光由原來的14h縮短到10h,減少裝車時光4(h)，意即在不減少收入的情況下，員工可能提前4h下班休息。

    通過以上剖析可知，采取主動化破體倉庫后，倉儲環(huán)節(jié)可進步經(jīng)濟效益=(5200+276+157.87+25)~(7800+372+157.87+30)=5658.87~8359.87萬元。

    2)社會效益剖析

    (1)主動化破體倉庫占地面積小，空間利用率高

    目前，我國共有產(chǎn)業(yè)鋁材企業(yè)900多家，如有十分之一左右的廠家利用這樣的倉庫，則：僅土地占用可減少用度=(20000-30000)x100=200-300萬m2，減少倉庫土建投資=(20000-30000m2)x1400元/m2x100=28-42億元。

    (2)節(jié)能減排后果明顯。巷道式堆垛機行走電機功率≤10kw，只有同類電機功率的四分之一，節(jié)儉功率30Kw。本破體倉庫共有7臺堆垛機，如均勻每臺堆垛機一天工作12小時，按每度電減少二氧化碳排放0.997kg盤算，則：減少C02排放量=7(臺)x30(kw)x12(h)x365(d)x0.997(kgC02/kw.h)=917t/年。

    11.結(jié)果推廣利用前景

    經(jīng)過一年的試運行，名目各項指標(biāo)都達到了預(yù)期目標(biāo)跟請求，利用現(xiàn)場反應(yīng)良好。說明名目標(biāo)研發(fā)結(jié)果完全實用于產(chǎn)業(yè)鋁材行業(yè)的成品倉儲作業(yè)。

    長直桿件類的產(chǎn)業(yè)鋁材主動化倉庫的勝利研發(fā)利用，首次實現(xiàn)了真正意思上的產(chǎn)業(yè)鋁材入、出庫主動化，倉儲破體化、型材搬運無人化，倉儲賬目治理智能化，庫存信息共享網(wǎng)絡(luò)化。

    因為長直桿件類的產(chǎn)業(yè)鋁材主動化破體倉庫是采取盤算機、主動把持、網(wǎng)絡(luò)、信息、通信、激光、紅外等古代技巧集成并彼此浸透、有機結(jié)合形成的智能物流存取體系。該體系存在土天時用率高、出入庫效力高、倉儲高層破體化、型材搬運無人化，庫存賬目治理智能化，庫存信息共享網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)能、用人少、勞動本錢低等特點，存在良好的技巧、經(jīng)濟效益跟社會效益。彌補了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鋁材行業(yè)空白，存在國際進步水平。