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新美星穿梭式立体仓库在食品饮料行业的应用和分析

时间:2019-10-10作者:沙 舟 陆鹏飞 编辑:孙超文章来源:江苏新美星包装机械股份有限公司

近年来,电商的快速发展、制造业的转型和土地成本的增加等因素推动了仓储自动化技术装备的升级换代,也迎来了需求暴涨的大好局面。在此背景下,越来越多的食品饮料企业把目光投向仓储物流领域。
本文将分析食品饮料行业仓库的现状与需求,密集式仓库与堆垛机式仓库的对比分析,穿梭式立体仓库的功能和规划,并从多个方面阐述食品饮料行业仓库项目的立项、选择和规划。


一、食品饮料行业仓库的现状与需求
食品饮料市场主要依靠消费者的多次重复使用和消耗来获取利润,而消费者的购买习惯往往是简单、迅速、冲动、感性的,从而带来该市场及时消费、销售数量变化大和需求弹性大的特殊性,也导致生产企业需要不断地调整生产计划。食品饮料生产企业大多采用按照已有订单生产和按照销售预期生产两种方式,但解决生产需求的同时也带来了新的问题。比如,按照已有订单生产带来的是周转配送问题,生产完需要暂存和配送。按照销售预期生产则带来仓储问题,过量生产需要储存。目前国内很多食品饮料企业,仍然采用传统的地面堆叠存放方式,人工计数和叉车作业的模式,极大降低了仓储与配送的效率,并且增加了运营和管理成本。
快速发展变化的市场也催生了新的需求。例如:不断增长的SKU需要灵活管理;周转库存的产量增加需要妥善存放;产品需要先进先出发货;产品批次追溯不理想需要托盘、箱、瓶追溯管理;人工低作业率和大差错率需要智能物流替代。庞大的市场需求下,多种智能仓库的选择变得尤为重要。
下面将简要分析以穿梭车为核心的密集式仓库和以堆垛机为核心的AS/RS自动化立体仓库的特点和优劣。


二、密集式仓库与堆垛机式仓库的对比分析
密集式仓库,一般是指利用特殊的存取方式或货架结构,实现货架深度上货物的连续存放,达到存储密度最大化的仓储系统。而堆垛机式仓库,主要以提高空间利用率为目的,利用高度空间实现多层储存。
从结构上来说,密集式货架与堆垛机式货架存在明显差别。密集式货架,又称为穿梭式货架,由立柱、横梁、穿梭车轨道等构成,以满足穿梭车进行连续存储作业。堆垛机式货架,又称为组合装配式货架,由柱片、横梁、垂直拉杆、天地轨等构成,以满足堆垛机在货架通道中穿梭和存取。值得注意的是,密集式货架垂直方向无法布置垂直拉杆,无法和货架水平拉杆形成“塔状结构”来抵抗地震水平力的影响,所以在地震高发区或对货架抗震性要求高时其使用受到限制。
从功能上来说,两种仓库均能实现先进先出,进行自动存储、盘点、追溯、管理和发货。
从特点上来说,密集式仓库在高密度储存方面做的更好,仓库利用率比堆垛机式仓库(AS/RS)高30%;而在SKU方面,密集式仓库更为适用SKU少、单品种批量大的情况,尤其适合食品饮料行业,堆垛机式仓库则更为适应满足成千上万种SKU的随机性存储。



从运营上来说,密集式仓库和堆垛机式仓库主要区别体现在穿梭车和堆垛机的特性上,锂电池板穿梭车正常3小时充满80%电量,5小时充满100%电量,工作8~10小时;而堆垛机采用滑触线实时供电。对比可知,穿梭车存在作业时间间断的特性,往往需要通过增加穿梭车数量和改善穿梭车电池来满足仓库不间断作业,堆垛机则不需要。
从维护上来说,密集式仓库除了正常检查维护以外,还需要额外注意穿梭车电池的维保。穿梭车电池分为锂电池版和超级电容版,二者均有频繁充放电的特点,考虑到电池随年限衰减的特点,后期穿梭车的持续作业能力会有所下降。



总而言之,以穿梭车为核心设备的密集存储系统不可能取代以堆垛机为核心设备的自动化立体仓库(AS/RS),只是作为一种补充性的自动化密集存储系统,为不同行业的客户提供更多选择,而食品饮料行业因其产品储存特性,密集式仓库尤为合适。


三、穿梭式立体仓库的功能和规划
当下,在市场需求增加与国内穿梭车设备厂商技术升级的双重作用下,密集存储系统表现出由简单到复杂、应用形式日渐多样的发展特点,出现了子母车穿梭系统、穿梭式立体仓库系统、四向穿梭车系统等多种类型。
作为密集存储系统一员,穿梭式立体仓库结合穿梭车的连续作业特性和堆垛机的快速复合作业能力,在食品饮料企业中展露一角。其主要功能表现在:
1.搬运:堆垛机实现的X、Y、Z轴运动完全具备自动、智能的特点,取代了以叉车驾驶员为核心的叉车作业,使搬运不受叉车驾驶员驾驶水平的影响。
2.储存:以穿梭车为主要巷道搬运设备,实现货物的连续存储。
3.记录:出入库作业任务下达后,任务信息会自动记录在出入库清单中,方便查询产品号、时间和批次等。
4.盘点:穿梭车具备盘点功能,可手动或自动盘点某一巷道里货物数量。
5.追溯:在管理系统中每盘货物带有特定的标签,通过查询可追溯到某一巷道产品的SKU、批次、时间和数量。
6.质检:此功能在奶制品仓库管理中尤为重要,每批入库的产品会跟踪生产批次和时间,储存满一个质检周期后,可自动出库到质检区域进行质检操作。
7.管理:与销售相关的订单管理、票据管理、人员管理、货物管理、托盘管理等等全部集成在WMS库管系统之中。
穿梭式立体仓库的规划,前提是项目的可行性研究。可行性报告包括:仓库建设的必要性和依据;拟建规模和建设地点的初步设想;建设条件、协作关系和设备来源的初步分析;投资估算和资金筹措设想;资金和项目进度安排;项目完成后的经济效益和社会效益的初步估算。在完成这些之后,需要进行关键资料收集。
1.基建资料
厂房改造:对于新仓库建设老仓库改造有着不同的注意点。新仓库的建设可根据设计院和物流设备供应商综合建议,取得最佳建筑结构、面积、高度、柱点分布和消防照明参考;而老仓库改造在仓库布置的畅通性、合理化方面局限于地基和高度要求。
地基载荷:该载荷主要来源于货架的静载荷、货物的静载荷和堆垛机的动载荷。理论上来说,物流设备供应商提供相应载荷要求给建筑设计院,再进行库房设计,老仓库改造时尤其要注意这一点。承载能力越强,货架布局越高,可储存能力越大。
地面平整度:货架和堆垛机运行导轨对于地面平整度有明显要求,而AGV等无人设备则有苛刻要求。一个理想的、没有荷载的涉及到水泥地面长度的垂直方向地面公差状态下的水平系统,需满足下面的水平度数值。老仓库改造时,水平度需经过专业的测量,否则货架安装后将无法调平。

             

地震带:库房选址时尤其要注意的是地震带情况。地震危险等级高的地方安装高层货架风险较高。
消防:消防主要由消防公司安装。根据不同的产品性质,选择消防的方式。正常的货架消防分为顶部喷淋和层间喷淋,比如白酒类仓库对于消防异常严格,在消防系统安装的基础上还需要烟感报警系统,具体可依据《GB 50016-2014 建筑设计防火规范》参考设计。
净空估算:估算的主要目标是得出设备可使用区域的长宽高。通常来说,货架区域离两侧墙体需留0.8~1m空间用于紧急维修通道;货架出入库口需至少留6~10m宽度用于物流输送和其他设备安装;货架顶层需1m左右高度安装消防管道、风扇和照明等;剩余空间为货架安装区域。
2.货物资料
托盘类型和尺寸:市面上应用于食品饮料行业的托盘中塑料托盘居多,但是选择托盘时要根据承载决定是否在托盘内部增加钢管。承载1.5吨而不加钢管的托盘在长期使用过程中会产生挠曲度和下沉,造成托盘的破损并影响托盘的运输。食品饮料行业的托盘使用田字托盘居多,这种托盘在密集式仓库使用中尤其合适。值得注意的是,托盘标准化发展至今,已经形成了一整套托盘通用规则,食品饮料行业田字托盘通用的有1100×1100×150、1200×1000×150和1200×1100×150等几种。
货物高度:货物高度及码垛高度(含托盘高度),通常码垛高度不高于2m。根据生产线的产能、规格、包装、托盘、码垛等条件,决定货物的高度,达到和仓库净空的统一。
包装形式:食品饮料生产线后段包装形式主要为裹包和膜包。膜包的产品在进行码垛时易发生跌落危险,所以一般在每两层产品中间增加隔板。隔板尺寸不超过托盘,并且不影响货型的稳定性。两种方式形成的垛型不应大于托盘尺寸,否则会增加自动入库和识别的困难和风险。
储存周期:该周期是衡量一个仓库库容大小的主要指标。以奶制品储存7天为例,一天生产的箱数与7天的乘积即为最小库容量。
SKU:当其品牌、型号、配置、等级、花色、包装容量、单位、生产日期、保质期、用途、价格、产地等属性中任一属性与其他商品存在不同时,可称为一个SKU。正常来讲,食品饮料行业的SKU数量属于正常范围,远没有电商、医药行业数目多,所以适合密集式存储。预估未来SKU增加状态,对初步选择仓库类型至关重要。
货格估算:估算的主要目标是得出单托盘货物占地面积,用来估算货架区域的库容量。比如1100×1100×150的田字托盘,由于托盘离立柱有间隙和托盘间的空隙,则所占空间大约为(1100+120)×(1100+100),根据库区场地可估算出每层的库位数量。
3.生产和管理资料
出入库能力:出入库能力是智能仓储规划设计的核心要素,下表为计算出入库能力的依据,数据供参考。

                 

出入库位置:入库位置由码垛机布置决定,采用自动输送的方式;出库位置根据货车车位布置决定,通常出入库位置在货架两侧时周转效率更高。
工作时间:工作时间分为生产线运行时间和仓库发货时间。一般的产线以20小时工作制,而发货以8小时工作制。为了防止爆仓,连续工作情况下的出库能力和入库能力可简单按照20:8来计算,实际还应统计装车效率、车位数量和空托盘周转等等。
质检和拣选:奶制品等食品饮料有7天库存期,需要定时出库检查并及时回库。食品饮料行业属于大批量发货情况,拣选回库作业频次较低,一般可采用人工堆叠方式,待一天任务完成后再扫码回库。
装车效率和车位数量:目前自动化快速装车是个重大难点,有一些其他方式能提高装车效率,比如采用拆垛机器人和皮带伸缩机组合的方式,使纸箱自动送入厢式货车,再进行装车作业;或者利用发货平台的特殊设计,让叉车直接开上货车,实现整托发货。在布置货车车位时应让装车效率、装车人数、叉车工人数和出库能力匹配,适当的时候还应在发货区预留一块区域用来缓存和暂存。


四、结论
穿梭式立体仓库作为食品饮料行业仓储形式的一种,已经获得越来越多企业的认可。其通过机械设备和软件结合的方式来管理仓库运作中的各个环节,对于企业提升内部管控、降本增效有着显著的作用,使企业获得市场决胜的关键竞争力。
 

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