自動化立體倉儲技術(shù)在電網(wǎng)企業(yè)中的應(yīng)用與實踐

郭偉祥，鐘炯聰

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司物流服務(wù)中心，廣東 廣州 510000）

1 引言

廣東電網(wǎng)省級倉庫是省一級的混合存儲倉庫，庫存儲備物資主要包含主網(wǎng)應(yīng)急搶修備品備件、防災(zāi)配網(wǎng)搶修備品備件和公司業(yè)務(wù)擴展儲備物資。由于電力物資普遍存在體積大、質(zhì)量重和不規(guī)則等特點，因此多數(shù)物資只能存放于平面庫區(qū)，僅有少數(shù)質(zhì)量適中、體積較小的物資適合于重型貨架存放，如10kV隔離開關(guān)、10kV避雷器和500V低壓電線等。這決定了當(dāng)前廣東電網(wǎng)省級倉庫及其他地市局倉庫多為普通平面?zhèn)}庫，存在倉儲面積利用效率不高的問題。

隨著電力物資儲備需求和規(guī)模的不斷擴大，倉儲管理的精益化要求不斷深化，傳統(tǒng)的平面?zhèn)}庫以及人工作業(yè)模式已經(jīng)難以滿足標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和高效率的倉庫管理要求，同時也成為制約廣東電網(wǎng)省級倉庫倉儲管理水平進(jìn)一步提高的關(guān)鍵因素。因此，研究新的倉庫技術(shù)，應(yīng)用和實施先進(jìn)的倉儲作業(yè)模式，是提高廣東電網(wǎng)公司倉儲物流技術(shù)水平的有效途徑。

2 自動化立體倉庫技術(shù)

2.1 自動化立體倉庫系統(tǒng)定義

自動化立體倉庫系統(tǒng)是把計算機技術(shù)、通信技術(shù)、物流管理技術(shù)、機械設(shè)計技術(shù)以及物流倉庫儲位和配送優(yōu)化等先進(jìn)技術(shù)融合在一起的新型倉儲系統(tǒng)。自動化立體倉庫不僅具備傳統(tǒng)倉庫的全部功能，而且還具有理貨、分揀以及非人工直接操作下的自動存取功能[1]。自動化立體倉庫又稱高層貨架倉庫或者自動化倉儲系統(tǒng)AS/RS（Automatic Storage&Retrieval System），由高層立體貨架、巷道堆垛機、輸送線等硬件設(shè)備組成，集物資存儲、分類、揀選和動態(tài)管理等多項職能于一體，有存儲容量大、占地面積小、存取效率高、作業(yè)精度高等優(yōu)點[2]。

2.2 自動化立體倉庫的優(yōu)越性

與傳統(tǒng)電力企業(yè)平面?zhèn)}庫相比，自動化立體倉庫在提高庫容利用率、提高作業(yè)自動化水平、降低人工勞動強度、提高作業(yè)準(zhǔn)確性等方面優(yōu)勢明顯。

（1）提高庫容利用率。由于高層貨架的應(yīng)用，存儲區(qū)可大幅向高空發(fā)展，使得自動化立體倉庫對單位面積土地的利用效率得到較大提升，節(jié)約貨物單位占地面積。在相同的土地面積上，自動化立體倉庫比普通平面?zhèn)}庫存儲能力提高2-5倍。

（2）減少人工作業(yè)比重，提高作業(yè)效率。由于自動化機械存取設(shè)備的應(yīng)用，自動化立體倉庫不僅能夠提高倉庫出入庫運作效率，同時降低了人工作業(yè)比重，減少因疲勞導(dǎo)致的人工操作錯誤。

（3）提高企業(yè)倉庫物資管理水平。由于倉庫管理系統(tǒng)的應(yīng)用，電力物資的出入庫效率可得到最優(yōu)化，可以實現(xiàn)物資的先入先出，避免物資存儲時間過長導(dǎo)致的價值浪費和貨損問題。同時，自動化立體倉儲技術(shù)使得企業(yè)的信息流和物流有效結(jié)合，能夠有效管理庫存物資，庫存信息更加透明化，提高了電力企業(yè)的倉庫物資管理水平。

3 廣東電網(wǎng)省級倉庫概況

廣東電網(wǎng)省級電力物資倉庫待改造的庫區(qū)存儲方式為平面存儲，總占地面積為2 000m2，預(yù)留通道及作業(yè)安全距離后，有效存儲面積約720m2，利用率僅為36%。庫內(nèi)主要的儲備物資見表1。

表1 廣東電網(wǎng)省級倉庫庫存物資表

4 自動化立體倉庫技術(shù)的應(yīng)用實踐

自動化立體倉庫改造主要經(jīng)過倉庫物資分析篩選、承載容器分析設(shè)計、立體倉庫總體方案設(shè)計、立體倉庫主要設(shè)備選型、立體倉庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和倉庫系統(tǒng)軟件設(shè)計等環(huán)節(jié)，具體流程如圖1所示。

圖1 自動化立體倉庫設(shè)計流程環(huán)節(jié)

4.1 倉庫物資分析

如前文所述，電力物資種類繁多，尺寸、重量差別較大，不適合將全部電力物資使用托盤存放于立體倉庫。因此需要對現(xiàn)有電力物資的物流特性及重量和體積進(jìn)行分析，總結(jié)出適合于立體倉庫存放的物資類別。

經(jīng)過分析，可通過托盤存放于立體倉庫的電力物資見表2。

表2 適合立體倉庫存儲的電力物資

4.2 承載容器設(shè)計

在物資分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合物資外形尺寸和重量數(shù)據(jù)，本文設(shè)計三種適合立體倉庫使用的鋼制托盤，不僅滿足立庫穩(wěn)定存放電力物資的需求，同時具有較好的剛性特點，確保托盤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。托盤容器見表3。

4.3 總體方案設(shè)計

大部分自動化立體倉庫的結(jié)構(gòu)布局有相似之處，彼此間有可相互參照的地方，但仍然需要根據(jù)實際需求和工程現(xiàn)場環(huán)境條件才能確定最終的設(shè)計方案。結(jié)合倉庫空間條件、地質(zhì)條件、承重載荷條件、倉庫吞吐量和儲備物資出入庫頻率等，立體倉庫布局方案如圖2所示。

該自動化立體倉庫包括5臺堆垛機、5個入庫輸送臺、5個出庫輸送臺、1個分揀平臺、1條分揀輸送線和10排貨架共計1 160個貨位，總體為直軌式堆垛機布局，最大限度提高出入庫作業(yè)效率。其中，1-4號巷道存儲整入整出的物資，5號巷道存儲需要分揀的物資。

4.4 主要設(shè)備選型設(shè)計

自動化立體倉庫的主要設(shè)備有巷道堆垛機，出入庫輸送臺和重型貨架。

表3 立庫專用鋼制托盤

圖2 省級倉庫立體庫區(qū)布局方案

（1）巷道堆垛機。堆垛機是自動化立體倉庫的核心搬運設(shè)備，性能好壞將直接影響系統(tǒng)的運行效率。由于電力物資質(zhì)量普遍較大，建議使用雙立柱式堆垛機。堆垛機主要由水平運行機構(gòu)、提升卷揚機構(gòu)、載貨平臺、伸縮貨叉和主體立柱五部分組成，可完成三個方向的運動（X方向，Y方向，Z方向）。堆垛機主要參數(shù)見表4。

表4 巷道堆垛機主要參數(shù)表

（2）出入庫輸送平臺。在自動化倉庫中，輸送系統(tǒng)起到不同工位間的銜接作用，具有輸送和緩沖物料的雙重作用，是物流系統(tǒng)中必不可少的調(diào)節(jié)手段。出入庫輸送平臺的主要參數(shù)見表5。

表5 出入庫輸送平臺主要參數(shù)表

（3）重型貨架。重型貨架是自動化立體倉中存放物資的機構(gòu)，合理的設(shè)計貨架尺寸和科學(xué)的布局可以提高整體空間利用率和立體倉庫的存儲能力。由于電力物資質(zhì)量較大，為保證存儲穩(wěn)定性和作業(yè)的高效率，建議采用橫梁單貨位式，材質(zhì)選用高強度鋼材，額定承重不小于2 000kg。

4.5 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

電力物資倉庫的自動化立體倉庫物流系統(tǒng)是以倉庫服務(wù)為核心的物流管理系統(tǒng)。在整個自動化系統(tǒng)中，計算機系統(tǒng)建立在先進(jìn)的工業(yè)控制網(wǎng)上，運行于計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫環(huán)境下，上聯(lián)企業(yè)信息管理系統(tǒng)，下聯(lián)工業(yè)實時控制系統(tǒng)，是自動化物流系統(tǒng)的調(diào)度核心和信息處理中心。倉庫系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)從功能上分為四個層次（如圖3所示），即上位管理層、中位監(jiān)控層、下位控制層和底層執(zhí)行層[3]。

圖3 自動化倉庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）上位管理層。管理層是整個自動化倉儲系統(tǒng)的核心，是管理倉庫庫存、出入庫任務(wù)、賬務(wù)報表等的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，對上可以連接企業(yè)內(nèi)物資管理系統(tǒng)，接受出入庫訂單需求；對下可以連接監(jiān)控系統(tǒng)，下發(fā)出入庫貨位信息指令。

（2）中位監(jiān)控層。監(jiān)控層是整個自動化倉儲系統(tǒng)的信息交互中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部分的運行，對上連接管理層，共享倉庫基本數(shù)據(jù)庫；對下連接控制層，接收下層設(shè)備反饋的信息。

（3）下層控制層?？刂茖邮钦麄€自動化倉儲系統(tǒng)的末端執(zhí)行層，接收控制層下發(fā)的指令，控制出入庫輸送平臺、巷道堆垛機和分揀輸送設(shè)備完成物資出入庫任務(wù)。

（4）底層執(zhí)行層。執(zhí)行層包括出入庫輸送平臺，巷道堆垛機和分揀輸送設(shè)備等，主要是接收控制層下發(fā)的指令，具體完成物資出入庫動作。

4.6 系統(tǒng)軟件設(shè)計

自動化立體倉庫系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括倉庫設(shè)備控制系統(tǒng)WCS，倉庫管理系統(tǒng)WMS和手持PDA系統(tǒng)設(shè)計。其中：

（1）倉庫設(shè)備控制系統(tǒng)WCS是對立體倉庫中主體設(shè)備實時監(jiān)控和下達(dá)動作指令的系統(tǒng)，主要功能包括：堆垛機工作監(jiān)控和指令下達(dá)、輸送平臺工作監(jiān)控和指令下達(dá)、外形檢測設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控等。

（2）倉庫管理系統(tǒng)WMS是完成立體倉庫出入庫、盤點等作業(yè)的管理系統(tǒng)，主要功能包括：出入庫訂單管理、物資出入庫管理、移庫作業(yè)管理、盤點管理和統(tǒng)計報表管理等。

（3）手持PDA系統(tǒng)是為增強倉庫現(xiàn)場移動作業(yè)能力的系統(tǒng)，主要功能包括：立庫空盤出庫、立庫空盤入庫、物資組盤管理、物資整盤入庫等。

5 結(jié)論

本文介紹了自動化立體倉儲技術(shù)在電力企業(yè)中的應(yīng)用和實踐。首先分析了應(yīng)用自動化立體倉儲技術(shù)的優(yōu)越性，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合廣東電網(wǎng)省級倉庫儲備物資特點，提出適合立庫存儲的物資品類，設(shè)計了三種專用托盤容器，完成自動化立體倉庫方案布局和設(shè)備選型設(shè)計，為電力企業(yè)推廣應(yīng)用自動化立體倉儲技術(shù)形成較好的借鑒案例。

經(jīng)測算，在應(yīng)用了自動化立體倉儲技術(shù)后，廣東電網(wǎng)省級倉庫的存儲能力較以往提升了3.84倍，人力作業(yè)成本降低30%。

[參考文獻(xiàn)]

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