文/馬建偉 李暉 龔浩杰
紙卷自動化立體倉庫集機械設備、電氣控制系統(tǒng)和倉庫管理系統(tǒng)為一體,在自動倉庫內實現對紙卷的自動存取,對造紙廠物流環(huán)節(jié)的效率有著顯著提升。本文以某紙廠紙卷自動倉庫為研究對象,對其總體方案規(guī)劃設計進行了詳細的研究,旨在提出一套針對造紙行業(yè)應用的自動化立體倉庫解決方案。
根據國家發(fā)展規(guī)劃,造紙行業(yè)正在逐步淘汰落后產能,隨著能耗大、污染嚴重的造紙企業(yè)被關停,市場空間得到進一步釋放。近幾年國內規(guī)模較大的造紙廠新上項目以大產量為主,箱板紙、瓦楞紙新上項目年產量超30萬噸,高檔文化紙、白卡紙年產量超50萬噸。隨著產量的提高,對紙卷儲存能力的要求也日益提升。倉儲作為現代物流的重要環(huán)節(jié),在企業(yè)的供應鏈管理中發(fā)揮著重要作用。自動立體倉庫是倉儲自動化的核心,是聯系生產和銷售的紐帶,對實現生產自動化至關重要。因此,設計專門的自動立體倉庫以滿足紙卷儲存、出入庫的需求,提高物流效率,具有十分重要的意義。
針對某紙廠年產100萬噸成品紙卷的項目,倉庫需滿足存儲其2周產能的要求,根據場地情況,結合自動倉庫設備本身特點及在其他類似項目的經驗,制定一套切實可行的方案。
系統(tǒng)設計總體要求:
1)系統(tǒng)能長期穩(wěn)定可靠運行,工作模式為24小時*365天。
2)倉庫可用空間:150*110*26m(長*寬*高)
3)集成化設計,實現紙卷從生產線到倉庫,再到發(fā)貨的全自動運行,并對紙卷信息進行實時管理。
4)對于現有的存儲空間必須進行合理化的布局,存儲量不小于41000噸,紙卷入庫量200噸/小時(24小時工作制),出庫量400噸/小時(12小時工作制),實現紙卷出入庫物流系統(tǒng)最優(yōu)化。
紙卷自動倉庫系統(tǒng)主要由倉庫建筑、高層貨架、巷道堆垛機、出入庫輸送系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)及信息管理系統(tǒng)組成。通過一流的集成化物流理念,采用先進的制造、控制技術,通過協調以上設備的運行,自動、有序、準確、快速地完成出入庫作業(yè)。
入庫作業(yè)流程:復卷后的紙卷經過輸送包裝系統(tǒng)在WMS、WCS系統(tǒng)調度下,紙卷經入庫輸送系統(tǒng),送入立體倉庫的入庫點。根據對紙卷信息的自動讀取,堆垛機將輸送線上的紙卷取走,送至指定的貨位處。WMS更新信息,入庫完成。出庫作業(yè)流程:WMS按生產信息,經過計算后,下達出庫指令。堆垛機于指定貨位叉取貨物,并送至出庫位輸送線上,經由出庫端輸送機,送至指定出庫口。叉車取貨后掃描出貨單,WMS更新信息,出庫完成。以上流程均通過自動化程序控制,同時,自動倉庫系統(tǒng)也具有半自動、人工(檢修)等控制模式。
4.1.貨架設計
首先根據要求,確定系統(tǒng)總體存儲量。通過對貨物規(guī)格分析,確定裝載單元規(guī)格,進一步確認貨格尺寸。結合倉庫空間及消防分區(qū)要求,設計出AS/RS布局。
4.1.1.存儲貨物規(guī)格分析
標準卷尺寸φ1200*1500mm,單個紙卷重量1660Kg。按照存儲量不低于41000噸,80%的存儲原則下,對應紙卷貨位數不少于30900個。根據客戶提供的產品規(guī)格信息,紙卷直徑范圍為1000-1250mm,幅寬800-2800mm。貨物規(guī)格在直徑方面相差較小,在幅寬方向變化較大。通過對類似企業(yè)的成品紙卷幅寬數據進行統(tǒng)計分析、分類篩選,得到表1:
表1 紙卷規(guī)格分類
根據紙卷規(guī)格分類參數,初步將貨位深度設置為1800、2200、2800mm三種規(guī)格。
4.1.2.貨格尺寸設計
在確定貨物規(guī)格寬度的基礎上,本系統(tǒng)采用組合橫梁式貨架,單貨格形式。其中:貨格有效寬度=貨物寬度+2*側向間隙=1250+2*55=1360mm;貨格凈高=貨物高度(含擱架)+垂直間隙=1430+195=1625mm;根據貨位深度不同,1800、2200、2800三種規(guī)格貨物對應的承載單元計算重量分別為2150、2650、3100Kg,根據有限元計算結果進行貨架規(guī)格選型,對應的立柱和橫梁尺寸為120、100mm。結合自動噴淋消防設備的安裝空間貨架及立柱節(jié)距為75的整數倍的要求,確定單元貨格尺寸,見表2:
表2 單元貨格尺寸
4.1.3.貨架規(guī)劃
結合倉庫可用寬度及消防分區(qū)的要求進行線性規(guī)劃,根據計算出的最優(yōu)解,得出以上規(guī)格對應的巷道數分別為6、4、4個,總計14個巷道。結合倉庫長度方向可用空間及可用凈高度的限制,自動倉庫的貨架設置為83列,14層。故整個自動倉庫的總貨位數為:(6+4+4)*2排*83列*14層=32536個。理論存儲量為:32536個*1.66噸=54009噸。按照80%的存儲原則,實際存儲量約為43200噸,能夠滿足存儲需求。
該系統(tǒng)的規(guī)格設計參數見表3
表3 自動倉庫系統(tǒng)規(guī)格設計表
4.2.堆垛機設計
4.2.1.載貨臺工作時間
載貨臺工作時間主要包括定位、貨叉探測、貨叉作業(yè)循環(huán)等。貨叉最大行程為2.8米。
T1=2+2+2+2+2.8*4/(40/60)=24.8s
其中,貨叉每次定位探測的時間約為2s
4.2.2.堆垛機行走時間
堆垛機的行走主要包括水平和升降兩個方向,一個工作周期的運行范圍為:堆垛機從入庫點至P1(L/5,2/3H)點存放貨物,然后到P2(2/3L,H/5)點取貨,最后到出庫點。在本系統(tǒng)中,H=22.4m,L=125.4m。
T2=2+2+2+2+125.4/(160/60)+22.4*(4/3)/(40/60)=100s
其中,堆垛機每次啟動停止的時間約為2s
4.2.3.堆垛機規(guī)劃
系統(tǒng)每小時最大處理量為(400+200)/1.66≈362個紙卷出入庫,每條巷道負責362/14≈26卷。即單臺堆垛機在60/26≈2.3 min=138 s內完成一個紙卷的入庫或者出庫工作循環(huán)。根據計算,堆垛機主要運行參數見表4
表4 堆垛機運行參數
本文是以具體項目為依托,在深入實際調研的基礎上,結合紙卷儲存的具體要求,經過計算討論,得出倉庫的布局和系統(tǒng)設計參數,最大程度的提高倉庫的存儲量。通過倉庫管理系統(tǒng)的統(tǒng)一調配,大大提高出入庫能力,降低發(fā)貨錯誤率。并可以與工廠生產管理系統(tǒng)整合,使生產管理更加科學、高效,有效提高生產效率。本文對指導紙卷自動倉庫的設計和新建、改造倉庫系統(tǒng)具有參考作用。
引用出處
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