側(cè)叉式堆垛機(jī)與重載自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)在航天航空業(yè)的應(yīng)用

文/ 張軼群 王中軍

沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)物流裝備有限公司

板材、棒材、工裝模具等大重量、大尺寸物料存儲(chǔ)的自動(dòng)化立體庫(kù)，需要特殊類(lèi)型的堆垛機(jī)。本文主要介紹側(cè)叉式堆垛機(jī)的特點(diǎn)，并通過(guò)兩個(gè)航空航天業(yè)重載自動(dòng)化立體庫(kù)的實(shí)際案例，分析物流系統(tǒng)規(guī)劃要點(diǎn)、工藝布局與應(yīng)用價(jià)值。

在航天航空業(yè)產(chǎn)品制造中，涉及較多工裝、模具等輔助配套生產(chǎn)工具，這類(lèi)物料具有品種多（單型號(hào)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)上百種規(guī)格）、使用頻率低（每月幾次）、保留時(shí)間長(zhǎng)（幾十年）、尺寸較大（常見(jiàn)1～5m）、重量較大（常見(jiàn)3～5t）等特點(diǎn)。受生產(chǎn)車(chē)間面積的限制，這類(lèi)物料在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)一般以少量緩存為主，多數(shù)采用在車(chē)間外集中存儲(chǔ)，在生產(chǎn)需要時(shí)再搬運(yùn)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)輪換使用。近些年，隨著生產(chǎn)模式變化及精益生產(chǎn)的需要，此類(lèi)大尺寸、大重量物料的線(xiàn)邊立體庫(kù)應(yīng)用開(kāi)始增多，由于物料的屬性和特點(diǎn)，重載、超長(zhǎng)超大等特殊類(lèi)型的自動(dòng)化立體庫(kù)也開(kāi)始得到應(yīng)用。

自2008年以來(lái)，沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)物流裝備有限公司一直致力于重載堆垛機(jī)的研究，陸續(xù)開(kāi)發(fā)出針對(duì)板材、棒材、工裝模具、大尺寸成品等物料存儲(chǔ)的特殊類(lèi)型堆垛機(jī)。通過(guò)這些細(xì)分產(chǎn)品，保證在有限的空間內(nèi)為用戶(hù)提供更多的可用存儲(chǔ)空間，提高了自動(dòng)化立體庫(kù)的庫(kù)容率，降低了使用成本。本文主要介紹了重載堆垛機(jī)的一種— 側(cè)叉式堆垛機(jī)的特點(diǎn)，并通過(guò)在航空航天業(yè)模具、板材類(lèi)重載自動(dòng)化立體庫(kù)中的實(shí)際案例，分析其應(yīng)用價(jià)值。

側(cè)叉式堆垛機(jī)與常規(guī)托盤(pán)式堆垛機(jī)的主要區(qū)別是：在貨叉取送托盤(pán)（貨物）時(shí)，貨叉不占用托盤(pán)（貨物）下方的空間，也就是上下層托盤(pán)之間不需要考慮留出貨叉的厚度，可以實(shí)現(xiàn)高度空間的有效利用。

一、巷道堆垛機(jī)的載荷分類(lèi)

巷道堆垛機(jī)屬于自動(dòng)化立體庫(kù)（AS/RS）中的核心設(shè)備，從載荷單元來(lái)看，料箱堆垛機(jī)一般載荷在100kg以下，托盤(pán)堆垛機(jī)常見(jiàn)載荷系列有250kg、500kg、1000kg、2000kg等，3000kg及以上載荷的堆垛機(jī)劃分為重載系列（注：暫無(wú)行業(yè)明確定義，適用于本文）。常見(jiàn)的重載堆垛機(jī)可分為3t、5t、7t等系列，部分應(yīng)用場(chǎng)所載荷可達(dá)10t或更大，如航空集裝箱立體庫(kù)用堆垛機(jī)、鉆探鋼管立體庫(kù)用堆垛機(jī)、大型減速機(jī)立體庫(kù)用堆垛機(jī)等。

重載巷道堆垛機(jī)在結(jié)構(gòu)、托盤(pán)存取裝置（貨叉）、控制等方面有其自身特點(diǎn)，其中針對(duì)不同物料屬性，托盤(pán)存取裝置（如伸縮貨叉）的差異較大，按取送動(dòng)作可分為叉取方式（取送托盤(pán)時(shí)有微升降）和推拉拖取方式（取送托盤(pán)時(shí)無(wú)微升降，僅平移）。叉取方式中，根據(jù)貨叉叉取位置的不同，又可分為常見(jiàn)的托盤(pán)底部叉取方式和較少使用的托盤(pán)側(cè)面叉取方式（本文簡(jiǎn)稱(chēng)“側(cè)叉式”），兩者主要區(qū)別在于：上下層貨位之間是否需要預(yù)留貨叉的占位距離。

二、側(cè)叉式堆垛機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

1.側(cè)叉式堆垛機(jī)的工作原理

側(cè)叉式堆垛機(jī)的主要工作原理為：堆垛機(jī)在叉取托盤(pán)時(shí)，貨叉在托盤(pán)的兩側(cè)，不占用托盤(pán)的底部空間，貨叉工作位置如圖1所示。

圖1 側(cè)叉式堆垛機(jī)作業(yè)中貨叉的位置（側(cè)視）

2.側(cè)叉式堆垛機(jī)的特點(diǎn)與適用范圍

側(cè)叉式堆垛機(jī)屬于大尺寸、重載類(lèi)型的非常規(guī)堆垛機(jī)，它與常規(guī)托盤(pán)式堆垛機(jī)的主要區(qū)別是：在貨叉取送托盤(pán)（貨物）時(shí)，貨叉不占用托盤(pán)（貨物）下方的空間，也就是上下層托盤(pán)之間不需要考慮留出貨叉的厚度，可以實(shí)現(xiàn)高度空間的有效利用。側(cè)插式型堆垛機(jī)在貨位高度為300～400mm、貨位長(zhǎng)度為3～6m、貨位載荷為3～5t的情況下，立體庫(kù)在高度方向上的空間利用率具有明顯優(yōu)勢(shì)。

3.側(cè)叉式堆垛機(jī)的缺點(diǎn)

由于貨叉位置空間的占用，立體庫(kù)在布局時(shí)列間距增加，在立體庫(kù)的長(zhǎng)度方向上的空間利用率有所降低。在托盤(pán)長(zhǎng)度3m以上時(shí)，長(zhǎng)度方向上浪費(fèi)尺寸比例可降低到10%以下，總空間利用率依然有明顯優(yōu)勢(shì)。

三、側(cè)叉式堆垛機(jī)在模具立體庫(kù)中的應(yīng)用案例

1.系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)備選型

在本案例中，車(chē)間可用高度為10 m，存儲(chǔ)區(qū)占地尺寸為78×8 m，托盤(pán)（貨位）尺寸為6000×2100×400mm，貨位載荷為5t，物料為復(fù)合材料制造中的熱成型模具，SKU數(shù)量為500+，總存儲(chǔ)量為1500t，選用立體庫(kù)為主存儲(chǔ)設(shè)備。

在原規(guī)劃中，立體庫(kù)擬采用常規(guī)貨叉式托盤(pán)堆垛機(jī)，經(jīng)測(cè)算，每層貨位占用的高度是400mm（貨位高）+200mm（貨叉高）+100mm（貨位間隙）=700mm，貨位層數(shù)可布置10層。

基于用戶(hù)要求最大貨位數(shù)量的選型原則，我們經(jīng)過(guò)分析，推薦了側(cè)叉式堆垛機(jī)。此時(shí)，每層貨位占用的高度是400mm（貨位高）+0mm（貨叉高）+100mm（貨位間隙）=500mm，貨位層數(shù)增加了4層，總層數(shù)達(dá)到14層，較原方案提高了40%；貨位數(shù)量由200個(gè)增加到280個(gè)，存儲(chǔ)量1400t，基本滿(mǎn)足了現(xiàn)有物料80%以上的存儲(chǔ)需求。

2.立體庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成及布局

立體庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成：側(cè)叉式堆垛機(jī)1套，貨架（280貨位）1套，托盤(pán)（6×2×0.4m，5t）279個(gè)，出入庫(kù)RGV1套，單梁吊車(chē)（5t）1套。平面布局圖見(jiàn)圖2，現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖3。

圖2 側(cè)叉式堆垛機(jī)立體庫(kù)平面布局圖

圖3 側(cè)叉式堆垛機(jī)在模具立體庫(kù)中的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖

3.應(yīng)用效果

本項(xiàng)目為沈飛公司側(cè)叉式堆垛機(jī)在國(guó)內(nèi)的首次應(yīng)用（2015年），連續(xù)正常運(yùn)行至今。與常規(guī)堆垛機(jī)相比，側(cè)插式堆垛機(jī)有效解決了立體庫(kù)在存儲(chǔ)大密度、大尺寸扁平物料時(shí)在高度方向空間利用率低的問(wèn)題，貨位數(shù)量較常規(guī)立體庫(kù)平均提高40%以上。雖然堆垛機(jī)在定位精度、貨架精度等方面對(duì)系統(tǒng)的要求較高，增加了一部分成本，但從貨位平均成本及庫(kù)容率方面看仍然具有較大優(yōu)勢(shì)。

三、側(cè)叉式堆垛機(jī)在板材立體材料庫(kù)中的應(yīng)用案例

1.立體庫(kù)基本信息

生產(chǎn)車(chē)間存儲(chǔ)區(qū)可用尺寸長(zhǎng)度為28 m、寬度為8 m、高度為8m，用于航空鋁板的線(xiàn)邊臨時(shí)存儲(chǔ)、半成品緩存等，主物料尺寸規(guī)格為4000×2000mm，最大厚度為150 m m，單品加工周期為1～4小時(shí)。

2.立體庫(kù)規(guī)劃方案及工藝布局

依據(jù)物料及生產(chǎn)加工特點(diǎn)，立體庫(kù)選用貨位載荷為3t的側(cè)叉式堆垛機(jī)，實(shí)現(xiàn)在8m高度布置18層貨位的需要，貨架規(guī)劃為2排、5列，共計(jì)180個(gè)貨位。立體庫(kù)在來(lái)料區(qū)，設(shè)置2臺(tái)出入庫(kù)RGV，用于原材料的入庫(kù)及半成品的出庫(kù)。在加工區(qū)，設(shè)置1臺(tái)出入庫(kù)RGV，用于原材料的出庫(kù)與半成品的入庫(kù)。立體庫(kù)平面布局見(jiàn)圖4，現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖5。

圖4 航空鋁板線(xiàn)邊立體庫(kù)平面布局圖

圖5 航空鋁板線(xiàn)邊立體庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)圖

四、結(jié)束語(yǔ)

雖然側(cè)叉式堆垛機(jī)在自動(dòng)化立體庫(kù)的實(shí)際應(yīng)用中所占比例較小，但在其適用物料范圍內(nèi)，該類(lèi)型立體庫(kù)在空間利用率、單貨位平均擁有成本等方面擁有很大優(yōu)勢(shì)，具有一定實(shí)用價(jià)值，為用戶(hù)在采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)時(shí)提供了一種可選方案。