長大物料自動化物流系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展與市場需求
——訪沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)物流裝備有限公司總工程師王中軍

文 / 本刊記者 江宏

制造企業(yè)廠內(nèi)物流系統(tǒng)升級發(fā)展過程中，長大物料倉儲自動化解決方案市場需求逐漸增加。本文介紹了長大物料倉儲作業(yè)特點與難點、自動化物流系統(tǒng)構(gòu)成與核心技術(shù)設(shè)備，以及目前該領(lǐng)域的市場需求變化。

王中軍沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)物流裝備有限公司總工程師

長大物料倉儲物流作業(yè)中的痛點問題亟待解決。這類貨物需要采用特定倉儲形式、特定物流設(shè)備，以提高存儲密度，節(jié)省倉儲面積，降低物流成本，并實現(xiàn)倉儲系統(tǒng)與產(chǎn)線的有效連接。

超長、超重類產(chǎn)品在航空航天、造船、金屬加工、機(jī)械、家居建材等行業(yè)普遍存在，其搬運(yùn)與倉儲等作業(yè)目前主要采用人工+機(jī)械方式，企業(yè)面臨勞動強(qiáng)度大、工序復(fù)雜搬運(yùn)次數(shù)多、安全隱患大、信息數(shù)據(jù)復(fù)雜、占用設(shè)備投資多、耗費人力資源大、搬運(yùn)過程中物料損耗較大等問題。這些痛點亟待解決。隨著中國制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級，近年來長大材料自動化倉儲物流技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用受到關(guān)注。但是，與使用普通托盤裝載的物料在倉儲、搬運(yùn)、分揀等方面采用的形式有所不同，長大物料需要采用特定倉儲形式、特定物流設(shè)備，來提高存儲密度，降低倉儲成本及搬運(yùn)成本，使自動化、智能化倉儲系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)更具難度。

本期專題，我們采訪了沈陽飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)物流裝備有限公司總工程師王中軍，請他介紹長大物料倉儲作業(yè)特點與難點、自動化物流系統(tǒng)構(gòu)成與核心技術(shù)設(shè)備，以及市場需求變化。

記者：首先請您介紹一下長大物料的種類及其倉儲作業(yè)特點，對倉儲物流設(shè)備有哪些要求？

長大物料在屬性上的主要特點體現(xiàn)在貨位尺寸和載荷兩方面。以原材料為例，如型材在長度上一般分3m、6m、8m、12m等，對應(yīng)的單元貨位承載一般在3～5噸，貨位高度多數(shù)在300～400mm以下；板材一般尺寸規(guī)格有1x2m、1.5x3m、2x4m、2x6m等，在貨位載荷3～5噸的情況下有效貨位高度在60～200mm之間居多，以冷板為例，規(guī)格2x6m的貨位高度在60mm左右，規(guī)格2x4m的貨位高度在90mm左右。貨位高度較低是此類物料存儲設(shè)備的共性之一，在采用常規(guī)自動化立體庫存儲此類物料時，由于貨叉高度、橫梁高度以及托盤自身高度的比例很大，在高度空間利用率方面很不理想，所以需要倉儲效率更高的產(chǎn)品。

目前部分廠家針對長大物料的立體存儲，開發(fā)出針對不同物料特點的特殊立體倉儲設(shè)備。與常規(guī)采用伸縮貨叉的托盤立體倉儲設(shè)備相比，此類長大物料立體倉儲設(shè)備具有倉儲容量大、存儲密度高、適應(yīng)物料品類多以及出入庫方式靈活等特點，在物流作業(yè)過程中機(jī)械化、自動化及信息化集成度較高，與生產(chǎn)系統(tǒng)可無縫銜接。

以我公司為例，在已經(jīng)建設(shè)完成的此類項目中，板材立體庫的倉儲容量基本在100噸起步，棒材立體庫的倉儲容量基本在300噸起步，最大的棒材立體庫單體項目設(shè)計倉儲容量已經(jīng)超過了5000噸，每平米建筑面積的倉儲能力最多達(dá)到50噸以上，出入庫作業(yè)方面常采用行吊、三坐標(biāo)機(jī)械手、關(guān)節(jié)機(jī)械手以及其它輔助搬運(yùn)機(jī)械等設(shè)備集成到倉儲系統(tǒng)中，多數(shù)的倉儲系統(tǒng)與企業(yè)的ERP或MES等信息化系統(tǒng)進(jìn)行了對接。

記者：在制造企業(yè)中，長大物料（特指原材料）的存儲與生產(chǎn)加工的關(guān)系是怎樣的？

王中軍：我以航空制造業(yè)為例來具體說明，原材料的存儲與生產(chǎn)制造之間的銜接關(guān)系主要分為三種模式。

第一種模式為傳統(tǒng)方式，其特點在于原材料在一級倉庫（專用）存儲，同時在生產(chǎn)車間配置二級庫房，二級庫房給車間內(nèi)加工設(shè)備配料。

第二種模式為配送制方式，和傳統(tǒng)方式相比在于取消了生產(chǎn)車間的二級庫房，一級庫房升級為具有一定粗加工能力的原材料配送中心，在提供倉儲功能的同時增加下料和配送作業(yè)，毛坯件直接提供給生產(chǎn)車間。這種模式有效提高了材料的總體利用率，簡化了原車間的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，提高了原制造車間的生產(chǎn)率，自“十一五”以來在老廠區(qū)的升級改造過程中有較大范圍的應(yīng)用，包括部分企業(yè)的新建廠區(qū)。

第三種模式為一體化生產(chǎn)模式，即原材料的倉儲區(qū)與加工區(qū)合并，原材料倉儲以線邊庫的方式存在。這種模式消除了倉儲區(qū)與加工區(qū)之間的物流輸送工作，簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是圍繞棒材、板材加工的數(shù)字化車間建設(shè)的一種典型方式，也是工業(yè)4.0的典型代表。

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現(xiàn)階段，長大物料（特指原材料）倉儲要求主要體現(xiàn)在大密度的立體存儲、自動化出入庫及揀選方式以及倉儲信息化系統(tǒng)與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的融合等方面。近年來，隨著物流技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)模式的變化，特別是《中國制造2025》的推進(jìn)以及當(dāng)下國際大環(huán)境的影響，原材料的立體倉儲需求逐年增多，倉儲物流系統(tǒng)中的自動化搬運(yùn)、揀選設(shè)備大量使用，倉儲管理系統(tǒng)與企業(yè)ERP或MES系統(tǒng)深度集成。圍繞原材料自動化立體庫進(jìn)行倉儲、加工一體化生產(chǎn)布局的生產(chǎn)模式也已經(jīng)進(jìn)入應(yīng)用階段，用戶通過使用材料線邊庫布局的棒材加工車間、板材柔性生產(chǎn)線等，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省占地面積，提高生產(chǎn)收益。

記者：請具體介紹目前長大物料立體存儲系統(tǒng)的常見類型及其適用性。

王中軍：根據(jù)長大物料的單件尺寸、材質(zhì)、倉儲數(shù)量、品規(guī)以及生產(chǎn)模式的不同，有多種針對長大物料的立體化倉儲系統(tǒng)解決方案。按存儲物料類型可分為板材庫和棒材庫系列產(chǎn)品，按結(jié)構(gòu)和規(guī)?？煞譃閱误w庫和立體庫，按物料或托盤的存取方式也可分為多種模式。常見的長大物料立體倉儲產(chǎn)品如下：

1.單體板材庫和棒材庫

此類系統(tǒng)設(shè)備由貨架、升降取送貨裝置以及出入庫系統(tǒng)構(gòu)成，可適應(yīng)于常用板材（規(guī)格3000x1500mm、4000x2000mm、6000x2000mm等）、棒材（長度3～8m）的立體存儲，貨位數(shù)量一般在100個以下，貨位載荷在5噸以下，整套系統(tǒng)載荷一般不大于200噸。該類設(shè)備常布置于生產(chǎn)車間，解決線邊緩存物料的占地面積不足問題，可與加工設(shè)備集成使用。單體板材庫案例如某航空板材加工中心，參見圖表1。

圖表1 單體板材庫

2.板材立體庫和棒材立體庫

由貨架、堆垛機(jī)以及出入庫系統(tǒng)構(gòu)成，特點在于可實現(xiàn)物料的高密度存儲，巷道堆垛機(jī)采用非標(biāo)準(zhǔn)類型，適用于典型棒材、板材等原材料的存儲，在物料存儲量較多的情況下選用。典型案例如沈飛規(guī)劃建設(shè)的某航空板材加工中心，參見圖表2。

圖表2 板材立體庫

3.頂部軌道棒材立體庫

此類型設(shè)備由貨架、頂部軌道堆垛機(jī)以及出入庫系統(tǒng)構(gòu)成，特點在于可實現(xiàn)棒材的大密度存儲，適應(yīng)存儲的物料最大長度可達(dá)8m以上，設(shè)備高度最大可達(dá)20m。目前應(yīng)用中的單個項目的最大貨位數(shù)量超過了1000個，總儲量超5000噸。典型案例如某電機(jī)制造公司項目，參見圖表3。

圖表3 頂部軌道棒材立體庫

4.蜂窩立體庫

此類型是立體庫的一種特殊形式，設(shè)備由蜂窩式貨架、蜂窩堆垛機(jī)以及出入庫系統(tǒng)構(gòu)成，特點在于可實現(xiàn)長物料的高密度存儲，適用于長度較長（大于6m）、數(shù)量、品種較多的棒材、板材的立體存儲。典型案例如某航空制造企業(yè)原材料配送中心，參見圖表4。

圖表4 蜂窩立體庫

記者：請介紹一下長大物料自動化倉儲系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)備，以及方案規(guī)劃要點。

王中軍：長大物料自動化倉儲系統(tǒng)基本由貨架、堆垛取送貨系統(tǒng)、出入庫設(shè)備等構(gòu)成，關(guān)鍵設(shè)備為貨架和堆垛取送貨系統(tǒng)。長大物料物流系統(tǒng)的產(chǎn)品細(xì)分性很強(qiáng)，單一物料屬性變化即可影響設(shè)備類型的選擇，如僅物料材質(zhì)不同，選擇的倉儲設(shè)備類型就有可能發(fā)生變化，搬運(yùn)揀選設(shè)備的選擇也可能不同。進(jìn)行方案規(guī)劃時，應(yīng)根據(jù)長大物料的單件尺寸、材質(zhì)、數(shù)量、品規(guī)以及生產(chǎn)模式的不同，從存儲密度（空間利用率）、與生產(chǎn)模式的配套以及經(jīng)濟(jì)性等方面考慮設(shè)備及布局。

記者：長大物料自動化物流系統(tǒng)國內(nèi)市場狀況是怎樣的？目前國內(nèi)外長大物料自動化物流系統(tǒng)供應(yīng)商發(fā)展情況如何？

王中軍：國外可提供長大物料解決方案的廠家主要集中在歐洲，大約20年前已經(jīng)有多個成熟的針對長大物料立體存儲的解決方案供應(yīng)商，其應(yīng)用案例較為豐富，產(chǎn)品線較為齊全。近年來，部分全球行業(yè)頭部企業(yè)通過對該類公司采用并購或合作等方式擴(kuò)充自己的產(chǎn)品線，這也反映出國際市場對此類設(shè)備需求的變化。

在國內(nèi)，基于設(shè)備類型多、非標(biāo)性強(qiáng)以及市場容量現(xiàn)階段較小的特點，該類設(shè)備還屬于小眾產(chǎn)品，目前能夠提供全面解決方案的廠家還不多。

在技術(shù)上短期內(nèi)還屬于國外技術(shù)消化和應(yīng)用經(jīng)驗積累階段，技術(shù)的原創(chuàng)性還不高，受知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等因素的影響，發(fā)展速度受限。

沈飛公司作為國內(nèi)一流的物流裝備研制基地，擁有齊全的、世界先進(jìn)的生產(chǎn)加工設(shè)備、一流的高素質(zhì)人才和豐富的專業(yè)經(jīng)驗，主導(dǎo)產(chǎn)品包括數(shù)控回轉(zhuǎn)庫、數(shù)控升降庫、電動密集庫、自動化立體倉庫以及針對長大物料倉儲的多類板材庫和棒材庫。其中長大物料倉儲產(chǎn)品是我們非?？春玫念I(lǐng)域，公司從2008年開始進(jìn)行相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究和技術(shù)積累，近年陸續(xù)開發(fā)出適用于不同場景的板材庫、立體庫及工裝模具庫等特殊設(shè)備或系統(tǒng)，完成了全系列典型產(chǎn)品的開發(fā)，已具備從方案規(guī)劃、設(shè)備開發(fā)與生產(chǎn)、安裝實施與售后服務(wù)的整體服務(wù)能力，可以為客戶量身提供針對長大物料的自動化立體倉儲解決方案，目前已在多個行業(yè)擁有多個落地項目，未來我們將在這個領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力。