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新美星穿梭式立體倉庫在食品飲料行業的應用和分析

 

近年來,電商的快速發会、制造業的轉型和土地成本的增加等因素推動了倉儲自動化技術裝備的升級換代,也迎來了需求暴漲的大好局面。在此背景下,越來越多的食品飲料企業把目光投向倉儲物流領域。
本文将分析食品飲料行業倉庫的現狀與需求,密集式倉庫與堆垛機式倉庫的對比分析,穿梭式立體倉庫的功能和規劃,并從多個方面闡述食品飲料行業倉庫項目的立項、選擇和規劃。
 
一、食品飲料行業倉庫的現狀與需求
食品飲料市場主要依靠消費者的多次重複使用和消耗來獲取利潤,而消費者的購買習慣往往是簡單、迅速、沖動、感性的,從而帶來該市場及時消費、銷售數量變化大和需求彈性大的特殊性,也導緻生産企業需要不斷地調整生産計劃。食品飲料生産企業大多采用按照已有訂單生産和按照銷售預期生産兩種方式,但解決生産需求的同時也帶來了新的問題。比如,按照已有訂單生産帶來的是周轉配送問題,生産完需要暫存和配送。按照銷售預期生産則帶來倉儲問題,過量生産需要儲存。目前國内很多食品飲料企業,仍然采用傳統的地面堆疊存放方式,人工計數和叉車作業的模式,極大降低了倉儲與配送的效率,并且增加了運營和管理成本。
快速發会變化的市場也催生了新的需求。例如:不斷增長的SKU需要靈活管理;周轉庫存的産量增加需要妥善存放;産品需要先進先出發貨;産品批次追溯不理想需要托盤、箱、瓶追溯管理;人工低作業率和大差錯率需要智能物流替代。龐大的市場需求下,多種智能倉庫的選擇變得尤為重要。
下面将簡要分析以穿梭車為核心的密集式倉庫和以堆垛機為核心的AS/RS自動化立體倉庫的特點和優劣。
 
二、密集式倉庫與堆垛機式倉庫的對比分析
密集式倉庫,一般是指利用特殊的存取方式或貨架結構,實現貨架深度上貨物的連續存放,達到存儲密度最大化的倉儲系統。而堆垛機式倉庫,主要以提高空間利用率為目的,利用高度空間實現多層儲存。
從結構上來說,密集式貨架與堆垛機式貨架存在明顯差别。密集式貨架,又稱為穿梭式貨架,由立柱、橫梁、穿梭車軌道等構成,以滿足穿梭車進行連續存儲作業。堆垛機式貨架,又稱為組合裝配式貨架,由柱片、橫梁、垂直拉杆、天地軌等構成,以滿足堆垛機在貨架通道中穿梭和存取。值得注意的是,密集式貨架垂直方向無法布置垂直拉杆,無法和貨架水平拉杆形成“塔狀結構”來抵抗地震水平力的影響,所以在地震高發區或對貨架抗震性要求高時其使用受到限制。
從功能上來說,兩種倉庫均能實現先進先出,進行自動存儲、盤點、追溯、管理和發貨。
 

 

從特點上來說,密集式倉庫在高密度儲存方面做的更好,倉庫利用率比堆垛機式倉庫(AS/RS)高30%;而在SKU方面,密集式倉庫更為适用SKU少、單品種批量大的情況,尤其适合食品飲料行業,堆垛機式倉庫則更為适應滿足成千上萬種SKU的随機性存儲。
從運營上來說,密集式倉庫和堆垛機式倉庫主要區别體現在穿梭車和堆垛機的特性上,锂電池闆穿梭車正常3小時充滿80%電量,5小時充滿100%電量,工作8~10小時;而堆垛機采用滑觸線實時供電。對比可知,穿梭車存在作業時間間斷的特性,往往需要通過增加穿梭車數量和改善穿梭車電池來滿足倉庫不間斷作業,堆垛機則不需要。
從維護上來說,密集式倉庫除了正常檢查維護以外,還需要額外注意穿梭車電池的維保。穿梭車電池分為锂電池版和超級電容版,二者均有頻繁充放電的特點,考慮到電池随年限衰減的特點,後期穿梭車的持續作業能力會有所下降。
總而言之,以穿梭車為核心設備的密集存儲系統不可能取代以堆垛機為核心設備的自動化立體倉庫(AS/RS),隻是作為一種補充性的自動化密集存儲系統,為不同行業的客戶提供更多選擇,而食品飲料行業因其産品儲存特性,密集式倉庫尤為合适。
 
三、穿梭式立體倉庫的功能和規劃
當下,在市場需求增加與國内穿梭車設備廠商技術升級的雙重作用下,密集存儲系統表現出由簡單到複雜、應用形式日漸多樣的發会特點,出現了子母車穿梭系統、穿梭式立體倉庫系統、四向穿梭車系統等多種類型。
作為密集存儲系統一員,穿梭式立體倉庫結合穿梭車的連續作業特性和堆垛機的快速複合作業能力,在食品飲料企業中会露一角。其主要功能表現在:
1.搬運:堆垛機實現的X、Y、Z軸運動完全具備自動、智能的特點,取代了以叉車駕駛員為核心的叉車作業,使搬運不受叉車駕駛員駕駛水平的影響。
2.儲存:以穿梭車為主要巷道搬運設備,實現貨物的連續存儲。
3.記錄:出入庫作業任務下達後,任務信息會自動記錄在出入庫清單中,方便查詢産品号、時間和批次等。
4.盤點:穿梭車具備盤點功能,可手動或自動盤點某一巷道裡貨物數量。
5.追溯:在管理系統中每盤貨物帶有特定的标簽,通過查詢可追溯到某一巷道産品的SKU、批次、時間和數量。
6.質檢:此功能在奶制品倉庫管理中尤為重要,每批入庫的産品會跟蹤生産批次和時間,儲存滿一個質檢周期後,可自動出庫到質檢區域進行質檢操作。
7.管理:與銷售相關的訂單管理、票據管理、人員管理、貨物管理、托盤管理等等全部集成在WMS庫管系統之中。
穿梭式立體倉庫的規劃,前提是項目的可行性研究。可行性報告包括:倉庫建設的必要性和依據;拟建規模和建設地點的初步設想;建設條件、協作關系和設備來源的初步分析;投資估算和資金籌措設想;資金和項目進度安排;項目完成後的經濟效益和社會效益的初步估算。在完成這些之後,需要進行關鍵資料收集。
1.基建資料
廠房改造:對于新倉庫建設老倉庫改造有着不同的注意點。新倉庫的建設可根據設計院和物流設備供應商綜合建議,取得最佳建築結構、面積、高度、柱點分布和消防照明參考;而老倉庫改造在倉庫布置的暢通性、合理化方面局限于地基和高度要求。
地基載荷:該載荷主要來源于貨架的靜載荷、貨物的靜載荷和堆垛機的動載荷。理論上來說,物流設備供應商提供相應載荷要求給建築設計院,再進行庫房設計,老倉庫改造時尤其要注意這一點。承載能力越強,貨架布局越高,可儲存能力越大。
地面平整度:貨架和堆垛機運行導軌對于地面平整度有明顯要求,而AGV等無人設備則有苛刻要求。一個理想的、沒有荷載的涉及到水泥地面長度的垂直方向地面公差狀态下的水平系統,需滿足下面的水平度數值。老倉庫改造時,水平度需經過專業的測量,否則貨架安裝後将無法調平。
 

長度尺寸m

允許偏差mm

≤50

±10

≤150

±15

>150

±20

 

地震帶:庫房選址時尤其要注意的是地震帶情況。地震危險等級高的地方安裝高層貨架風險較高。
消防:消防主要由消防公司安裝。根據不同的産品性質,選擇消防的方式。正常的貨架消防分為頂部噴淋和層間噴淋,比如白果汁類倉庫對于消防異常嚴格,在消防系統安裝的基礎上還需要煙感報警系統,具體可依據《GB 50016-2014 建築設計防火規範》參考設計。
淨炕崂算:估算的主要目标是得出設備可使用區域的長寬高。通常來說,貨架區域離兩側牆體需留0.8~1m空間用于緊急維修通道;貨架出入庫口需至少留6~10m寬度用于物流輸送和其他設備安裝;貨架頂層需1m左右高度安裝消防管道、風扇和照明等;剩餘空間為貨架安裝區域。
2.貨物資料
托盤類型和尺寸:市面上應用于食品飲料行業的托盤中塑料托盤居多,但是選擇托盤時要根據承載決定是否在托盤内部增加鋼管。承載1.5噸而不加鋼管的托盤在長期使用過程中會産生撓曲度和下沉,造成托盤的破損并影響托盤的運輸。食品飲料行業的托盤使用田字托盤居多,這種托盤在密集式倉庫使用中尤其合适。值得注意的是,托盤标準化發会至今,已經形成了一整套托盤通用規則,食品飲料行業田字托盤通用的有1100×1100×150、1200×1000×150和1200×1100×150等幾種。
貨物高度:貨物高度及碼垛高度(含托盤高度),通常碼垛高度不高于2m。根據生産線的産能、規格、包裝、托盤、碼垛等條件,決定貨物的高度,達到和倉庫淨空的統一。

包裝形式:食品飲料生産線後段包裝形式主要為裹包和膜包。膜包的産品在進行碼垛時易發生跌落危險,所以一般在每兩層産品中間增加隔闆。隔闆尺寸不超過托盤,并且不影響貨型的穩定性。兩種方式形成的垛型不應大于托盤尺寸,否則會增加自動入庫和識别的困難和風險。
儲存周期:該周期是衡量一個倉庫庫容大小的主要指标。以奶制品儲存7天為例,一天生産的箱數與7天的乘積即為最小庫容量。
SKU:當其品牌、型号、配置、等級、花色、包裝容量、單位、生産日期、保質期、用途、價格、産地等屬性中任一屬性與其他商品存在不同時,可稱為一個SKU。正常來講,食品飲料行業的SKU數量屬于正常範圍,遠沒有電商、醫藥行業數目多,所以适合密集式存儲。預估未來SKU增加狀态,對初步選擇倉庫類型至關重要。
貨格估算:估算的主要目标是得出單托盤貨物占地面積,用來估算貨架區域的庫容量。比如1100×1100×150的田字托盤,由于托盤離立柱有間隙和托盤間的空隙,則所占空間大約為(1100+120)×(1100+100),根據庫區場地可估算出每層的庫位數量。
3.生産和管理資料
出入庫能力:出入庫能力是智能倉儲規劃設計的核心要素,下表為計算出入庫能力的依據,數據供參考。

 

産能

規格

包裝形式

72000BPH

330ml

紙箱

包裝規格

每層箱數

層數

4×6

10

15

碼垛能力

入庫能力

出庫能力

72000÷4÷6÷10÷15

等于碼垛能力

根據工作時間确定

 

 

出入庫位置:入庫位置由碼垛機布置決定,采用自動輸送的方式;出庫位置根據貨車車位布置決定,通常出入庫位置在貨架兩側時周轉效率更高。
工作時間:工作時間分為生産線運行時間和倉庫發貨時間。一般的産線以20小時工作制,而發貨以8小時工作制。為了防止爆倉,連續工作情況下的出庫能力和入庫能力可簡單按照20:8來計算,實際還應統計裝車效率、車位數量和空托盤周轉等等。
質檢和揀選:奶制品等食品飲料有7天庫存期,需要定時出庫檢查并及時回庫。食品飲料行業屬于大批量發貨情況,揀選回庫作業頻次較低,一般可采用人工堆疊方式,待一天任務完成後再掃碼回庫。
裝車效率和車位數量:目前自動化快速裝車是個重大難點,有一些其他方式能提高裝車效率,比如采用拆垛機器人和皮帶伸縮機組合的方式,使紙箱自動送入廂式貨車,再進行裝車作業;或者利用發貨平台的特殊設計,讓叉車直接開上貨車,實現整托發貨。在布置貨車車位時應讓裝車效率、裝車人數、叉車工人數和出庫能力匹配,适當的時候還應在發貨區預留一塊區域用來緩存和暫存。
 
四、結論
穿梭式立體倉庫作為食品飲料行業倉儲形式的一種,已經獲得越來越多企業的認可。其通過機械設備和軟件結合的方式來管理倉庫運作中的各個環節,對于企業提升内部管控、降本增效有着顯著的作用,使企業獲得市場決勝的關鍵競争力。
沙舟 陸鵬飛 / 江蘇新美星包裝機械股份有限公司

 

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