電力自動(dòng)化倉庫多功能托盤設(shè)計(jì)與應(yīng)用

周 旸，梁 峻，董風(fēng)舉

（1.南京供電公司，南京 210007；2.南京蘇逸實(shí)業(yè)有限公司，南京 210037）

0 引言

隨著我國電力行業(yè)倉儲(chǔ)自動(dòng)化程度不斷提高，作為電力物資儲(chǔ)存和運(yùn)輸中最基本的集裝單元，托盤的重要性日益凸顯，其性能的優(yōu)劣直接影響了倉儲(chǔ)作業(yè)的效率和效益。多年來我國電力行業(yè)一直存在著托盤功能單一、不滿足本行業(yè)需求、缺乏標(biāo)準(zhǔn)化等諸多問題。因此，結(jié)合我國電力行業(yè)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)能夠適應(yīng)電力自動(dòng)化倉庫需求的多功能托盤，不僅能夠使托盤在流通中滿足承載、保護(hù)要求；同時(shí)較低托盤的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還對(duì)于節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義。

1 電力物資倉儲(chǔ)容器使用現(xiàn)狀分析

通過調(diào)研，可以發(fā)現(xiàn)國內(nèi)電力物資倉儲(chǔ)容器使用方面存在著以下兩方面的問題。

1） 托盤使用率較低

由于當(dāng)前我國電力倉儲(chǔ)自動(dòng)化程度較低，物資存放主要采用平置，在此情況下托盤作為基本集裝單元的作用不能夠得到有效的體現(xiàn)，因此托盤的使用率相對(duì)于其他行業(yè)的倉庫為低。在部分電力倉庫中，采用托盤的主要目的并非是為了實(shí)現(xiàn)集裝化倉儲(chǔ)，而僅是利用托盤來隔潮，防止貨物由于接觸地面受損。

2） 現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化托盤不適用于電力物資倉儲(chǔ)

為了統(tǒng)一聯(lián)運(yùn)平托盤規(guī)格、以最大限度的節(jié)約物流成本，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2003年修訂了ISO6780《聯(lián)運(yùn)通用平托盤主要尺寸及公差》標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有國際托盤標(biāo)準(zhǔn)有1100×1100mm、1067×1067mm、1200×1000mm、1200×800mm、1219×1016mm、1140×1140mm六種規(guī)格。由于該規(guī)格尺寸在確定時(shí)未考慮到電力物資在外形尺寸和重量等方面的特殊需求，通過國內(nèi)部分電力企業(yè)的實(shí)際運(yùn)用，證明現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)化托盤不適用于電力物資倉儲(chǔ)，這也直接影響托盤在電力物資倉儲(chǔ)中的使用。

2 電力自動(dòng)化倉庫多功能托盤設(shè)計(jì)的必要性分析

通過上文對(duì)于電力物資倉儲(chǔ)的現(xiàn)狀分析，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)電力自動(dòng)化倉庫多功能托盤具有以下必要性：

1）電力物資的非標(biāo)準(zhǔn)化特征，要求設(shè)計(jì)多功能托盤

在我國電力系統(tǒng)中，電力物資主要包括五大電器（變壓器、斷路器、互感器、避雷器、開關(guān)柜）、三材（鋼材、木材、水泥）、二線（裸鋁線、鋼芯鋁絞線）、金具、絕緣子、電度表及保護(hù)用品、低壓電器、開關(guān)配件、電子元件、緊固件等。

相對(duì)于其他行業(yè)的物資，電力物資品種規(guī)格多，形狀、尺寸、重量不規(guī)整，標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)難度大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，電力物資有超過1萬個(gè)品種規(guī)格，小到螺釘、螺母，大到5～8噸的線纜、設(shè)備，物資的形狀、尺寸、重量不規(guī)整。而且不同于其它行業(yè)，電力物資同品種、同規(guī)格，不同廠家的產(chǎn)品尺寸、重量都不相同，標(biāo)準(zhǔn)化程度較低。

2） 設(shè)計(jì)多功能托盤實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)化電力物資的標(biāo)準(zhǔn)化倉儲(chǔ)，推進(jìn)電力物資倉儲(chǔ)自動(dòng)化

現(xiàn)在隨著現(xiàn)代物流理念和技術(shù)的引入，倉儲(chǔ)自動(dòng)化正在成為物流行業(yè)主要發(fā)展趨勢之一，各行業(yè)倉庫的自動(dòng)化程度都不斷提高。但是正如上文所述，由于電力物資多屬于非標(biāo)準(zhǔn)化物資，缺乏適當(dāng)?shù)募b單元，無法采用自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行出入庫作業(yè)，電力倉庫的倉儲(chǔ)自動(dòng)化進(jìn)程受到極大阻礙。通過設(shè)計(jì)和應(yīng)用滿足電力自動(dòng)化倉庫需求的多功能托盤，從尺寸、載重量兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了非標(biāo)準(zhǔn)化電力物資的標(biāo)準(zhǔn)化倉儲(chǔ)，能夠徹底解決該問題，從而極大地推動(dòng)了電力物資倉儲(chǔ)自動(dòng)化的進(jìn)程，有效地提高了其倉儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)男屎托б妗?/p>

圖1 電力自動(dòng)化倉庫多功能托盤設(shè)計(jì)方法

3）設(shè)計(jì)多功能托盤實(shí)現(xiàn)電力物資標(biāo)準(zhǔn)化存儲(chǔ)，有利于提高物資應(yīng)急響應(yīng)能力

電力物資應(yīng)急響應(yīng)能力的提高是倉儲(chǔ)管理的重要組成部分。通過設(shè)計(jì)和應(yīng)用多功能托盤，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化的物資倉庫，能夠有效發(fā)揮電力倉庫應(yīng)急物資儲(chǔ)備的功能，對(duì)區(qū)域內(nèi)災(zāi)害、事故等緊急情況實(shí)施緊急出入作業(yè)，能夠在第一時(shí)間響應(yīng)政府、國網(wǎng)公司等的要求，將搶險(xiǎn)物資準(zhǔn)確、快速地送抵搶修現(xiàn)場，履行企業(yè)社會(huì)責(zé)任，提升企業(yè)形象。

3 電力自動(dòng)化倉庫多功能托盤設(shè)計(jì)方法

在電力物資專用多功能托盤的設(shè)計(jì)方面，目前國內(nèi)基本上還處于空白，缺乏相關(guān)的理論研究支持，缺乏實(shí)際的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)應(yīng)用手段也比較缺乏。

在本文中，將采用的多功能托盤設(shè)計(jì)方法為：首先設(shè)定托盤設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)，據(jù)此篩選出應(yīng)用托盤存放的電力物資，并根據(jù)各類物資的實(shí)際倉儲(chǔ)容器需求，確定托盤應(yīng)具有的功能；然后對(duì)于電力企業(yè)實(shí)際使用物資的外形尺寸和重量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，運(yùn)用滿意原則，兼顧經(jīng)濟(jì)性和適用性，確定托盤的尺寸；在此基礎(chǔ)之上，再進(jìn)行托盤的試制、測試、修改，并最終定型投產(chǎn)。具體設(shè)計(jì)方法如圖1所示。

根據(jù)圖1所示，多功能托盤設(shè)計(jì)總體上可以分為三個(gè)階段，即需求分析、工藝設(shè)計(jì)和測試定型。

3.1 需求分析

需求分析是多功能托盤設(shè)計(jì)三個(gè)階段中最為關(guān)鍵的階段，它是其他階段的基礎(chǔ)。需求分析階段包括兩個(gè)主要任務(wù)，即確定托盤的功能和設(shè)計(jì)約束。

3.1.1 多功能托盤功能需求

多功能托盤功能需要根據(jù)各種電力物資對(duì)于倉儲(chǔ)容器的不同需求分析。因此可以分三步進(jìn)行分析。

1）總體目標(biāo)設(shè)定

總體目標(biāo)設(shè)定是多功能托盤設(shè)計(jì)的第一步。多功能托盤設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)可以歸結(jié)為以下兩點(diǎn)：

（1）根據(jù)電力自動(dòng)化倉庫的使用需求，兼顧經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，多功能托盤應(yīng)該存放重量不大于3噸，最大尺寸不超過2米的物資；

（2）通過使用多功能托盤，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)線纜、主變壓器、散件等各類電力物資的標(biāo)準(zhǔn)化倉儲(chǔ)。

2） 物資篩選

由于電力物資種類繁多，尺寸、重量千差萬別，其對(duì)于倉儲(chǔ)容器的要求也多種多樣，因此將全部電力物資都使用托盤存放并不合適。在本階段，主要任務(wù)是根據(jù)總體目標(biāo)，從現(xiàn)有電力物資中篩選出應(yīng)該存放在多功能托盤的物資。

經(jīng)過篩選，可以存放于托盤的電力物資包括：變壓器、斷路器、互感器、避雷器、開關(guān)柜、導(dǎo)線、鋼絞線、金具、絕緣子、電度表及保護(hù)用品、低壓電器、開關(guān)配件、電子元件和緊固件等。

3） 各種電力物資存儲(chǔ)容器需求分析

根據(jù)電力物資的特殊需求，可以總結(jié)存儲(chǔ)容器需求如下。

（1）存儲(chǔ)容器應(yīng)具有通用性

為了提高存儲(chǔ)容器的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用價(jià)值，其應(yīng)具有通用性。通用性可以通過附件的拆裝實(shí)現(xiàn)。根據(jù)尺寸、重量和倉儲(chǔ)環(huán)境要求，可分析各種電力物資對(duì)于存儲(chǔ)容器的需求，具體如下表1所示。

表1 電力物資存儲(chǔ)需求

（2）附件應(yīng)牢固安全

為了保證作業(yè)人員安全、避免不必要貨損，所安裝的附件應(yīng)牢固，不易脫落。

（3）附件應(yīng)便于拆裝

為了保證托盤的實(shí)用價(jià)值，所設(shè)計(jì)的附件應(yīng)能由1～2人進(jìn)行快速拆裝。

4)電力物資存儲(chǔ)容器設(shè)計(jì)要求分析

為了保證實(shí)用價(jià)值，所設(shè)計(jì)出的多功能托盤應(yīng)滿足電力物資的多樣性、存儲(chǔ)單元標(biāo)準(zhǔn)化、存儲(chǔ)容器的通用性三個(gè)方面的要求。

圖2 電力物資存儲(chǔ)容器設(shè)計(jì)要求

5）多功能托盤功能需求

根據(jù)表1的內(nèi)容可見，電力物資主要需要三類存儲(chǔ)容器，即托盤、周轉(zhuǎn)箱和線纜架。因此電力自動(dòng)化倉庫所需的多功能托盤應(yīng)該能夠涵蓋以下三種功能。

（1）托盤：用于平置或碼放一些外形尺寸較大的電力物資，如變壓器、開關(guān)柜等；

（2）周轉(zhuǎn)箱：用于存放一些外形尺寸較小的電力物資，如互感器、避雷器等；

（3）線纜架：主要用于存放電纜。

3.1.2 多功能托盤參數(shù)需求

設(shè)計(jì)約束是指在設(shè)計(jì)多功能托盤時(shí)必須滿足的數(shù)據(jù)指標(biāo)。在電力物資多功能托盤設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)約束是指托盤的尺寸、承載能力。

在確定設(shè)計(jì)約束時(shí)，需要依據(jù)滿意原則。所謂滿意原則是指在做決策的時(shí)候不追求系統(tǒng)的最優(yōu)，而是追求一個(gè)令多數(shù)人滿意的解決方法。之所以不追求系統(tǒng)最優(yōu)，是由于為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)所需要付出的代價(jià)過大，尤其是受制于市場信息的不對(duì)稱，達(dá)成系統(tǒng)最優(yōu)難度過大。在此背景下，選擇一個(gè)令多數(shù)人滿意的解決方案就是一個(gè)相對(duì)最優(yōu)的選擇。

在確定多功能托盤設(shè)計(jì)約束時(shí)，采用的是80%的滿足率，即所設(shè)計(jì)的多功能托盤的尺寸和承載能力應(yīng)能夠滿足80%的電力物資倉儲(chǔ)需求。在滿意原則的指導(dǎo)下，通過對(duì)于江蘇省電力公司下屬主要倉庫一年的電力物資倉儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如表2所示。

表2 多功能托盤設(shè)計(jì)約束

值得注意的是，多功能托盤根據(jù)承載能力不同，需要設(shè)計(jì)兩種不同規(guī)格的托盤。這是由于根據(jù)對(duì)于電力物資尺寸和重量分析，由于電力物資非標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，各類物資的尺寸、重量差距較大，若全部采用3噸托盤，則會(huì)造成托盤承載能力未能得到有效利用；若全部采用1.5噸托盤，則會(huì)造成托盤尺寸不滿足電力物資存儲(chǔ)尺寸需求。因此，需要設(shè)計(jì)兩種托盤，分別滿足不同重量和尺寸的電力物資。

3.2 工藝設(shè)計(jì)

在本階段，需要根據(jù)上一階段得到的功能需求、參數(shù)需求來設(shè)計(jì)多功能托盤。

1）結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)

根據(jù)上文的功能定位，多功能托盤應(yīng)該包括三種功能，可以通過以下形式來實(shí)現(xiàn)：

（1）托盤功能：這是多功能托盤的基本形態(tài)，無特殊要求，在此不再贅述。

（2）周轉(zhuǎn)箱功能：可以采用在平托盤上設(shè)立圍欄的方式來實(shí)現(xiàn)。

（3）線纜架功能：可以采用在平托盤上插入工裝架，形成托盤上的線纜架來實(shí)現(xiàn)。

2）多功能托盤材質(zhì)選擇

在選用托盤材質(zhì)的時(shí)候，需要綜合考慮材料的強(qiáng)度、剛度、耐用性、承載能力和成本5個(gè)方面的因素?，F(xiàn)有的托盤主要采用三種材質(zhì)，即木制、塑料和鋼制。三種材質(zhì)具體對(duì)比分析如表3所示。

表3 三種托盤材質(zhì)的對(duì)比分析

根據(jù)表3可知，鋼制托盤雖然自重較重，建造成本相對(duì)較高，但是由于其使用壽命和承載能力是其他兩種材質(zhì)所不能比擬的，非常符合電力物資存儲(chǔ)的需要，因此在多功能托盤選用鋼作為托盤材質(zhì)。

3.3 測試定型

測試定型包括三個(gè)階段，即產(chǎn)品試制、測試修改和定型投產(chǎn)，其主要任務(wù)是對(duì)于所設(shè)計(jì)的托盤進(jìn)行試制，并將其投入實(shí)際工作中進(jìn)行測試，從中發(fā)現(xiàn)存在的問題并改進(jìn)，最終定型投產(chǎn)。

通過上述步驟所設(shè)計(jì)出的多功能托盤具體如圖3所示。

圖3 電力物資多功能托盤

在本階段，應(yīng)注意以下兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

1）應(yīng)引入專業(yè)廠家參與托盤的設(shè)計(jì)和制造

引入專業(yè)廠家的目的是借助于其專業(yè)優(yōu)勢，保證所設(shè)計(jì)托盤的實(shí)用價(jià)值。

2）產(chǎn)品在定型前必須經(jīng)過實(shí)際工作的檢驗(yàn)

在完成產(chǎn)品試制后，需要將產(chǎn)品投入實(shí)際工作中測試其是否能夠滿足電力物資倉儲(chǔ)的需要，是否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。如果在測試過程中發(fā)現(xiàn)存在一定的不足，則需要對(duì)于托盤的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。為了保證測試結(jié)果的有效性，兼顧項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，建議測試時(shí)間取1～2個(gè)月為宜。

4 電力自動(dòng)化倉庫多功能托盤應(yīng)用效益分析

通過應(yīng)用多功能托盤，可以實(shí)現(xiàn)以下效益。

1） 通過合理化倉庫布局，使用自動(dòng)化立體倉庫，實(shí)現(xiàn)智能化倉儲(chǔ)，大大提高了倉儲(chǔ)存儲(chǔ)能力，節(jié)約用地面積。

通過應(yīng)用多功能托盤，實(shí)現(xiàn)了非標(biāo)準(zhǔn)化電力物資的標(biāo)準(zhǔn)化倉儲(chǔ)，大大推進(jìn)了電力物資的倉儲(chǔ)自動(dòng)化，提高了倉庫用地效率。以江蘇省電力公司某中心庫為例，通過運(yùn)用多功能托盤，建立自動(dòng)化立體庫，相對(duì)于普通電力倉庫，節(jié)約用地面積9500m2，按每畝土地70萬元計(jì)算，可節(jié)約土地投資700余萬元。

2）通過應(yīng)用多功能托盤，將智能化的物流設(shè)備和現(xiàn)代化的倉儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，減輕作業(yè)強(qiáng)度，減少物流作業(yè)人數(shù)。

由于電力倉儲(chǔ)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，大量自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，減少了人力成本。同樣以某中心庫為例，其相對(duì)于普通電力倉庫，減少了5名工作人員，年人工成本降低50萬元。

應(yīng)用多功能托盤除了能夠帶來上述經(jīng)濟(jì)效益外，由于采用自動(dòng)化倉庫，提高電力物資的出入庫效率，減少了物資的貨損貨差，還可以帶來可觀的社會(huì)效益，例如提高了電力物資供應(yīng)的時(shí)效性，從而保證電力企業(yè)社會(huì)價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)束語

在本文中，首先分析電力物資倉儲(chǔ)容器使用現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上根據(jù)電力物資的特點(diǎn)，分析電力自動(dòng)化倉庫多功能托盤設(shè)計(jì)的必要性，然后運(yùn)用文中提出的方法設(shè)計(jì)了多功能托盤，并通過江蘇省電力公司某中心庫的運(yùn)用效益分析，說明了該多功能托盤能夠?qū)崿F(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)化電力物資的標(biāo)準(zhǔn)化倉儲(chǔ)，推進(jìn)了物流的標(biāo)準(zhǔn)化，更能降低整體物流成本，提高整體物流效率。

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