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行業動態

自動化立體倉庫在鋁型材行業當中的應用

2015-12-28 點擊數:3173
  1.鋁型材行業現狀
  我國“十二五”規劃要求單位GDP能耗下降16%,二氧化碳排放降低17%,以及非化石能源占一次能源消費比重上升至11.4%的目標。
  中國鋁型材在工業領域的消費量僅在世界上占30%,隨著經濟發展和工業技術水平的提高,鋁型材在工業領域的消費具有很大潛力。到2013年底,我國共有鋁型材企業900多家,設備生產能力1300多萬噸,擠壓材實際產量1050多萬噸。從產品結構看,鋁合金管棒材有190萬噸,鋁型材860萬噸。鋁型材中,建筑型材有600萬噸以上(約占70%),工業型材為260萬噸(約占30%)左右。產量主要分布在珠江三角洲、長江三角洲和環渤海灣工業發達區域。
  未來10~15年中國仍將處于城鎮化、工業化快速發展的階段,預計在2015年前后,中國的城鎮化水平將超過50%,加上從現在至2020年我國舊有建筑更新、改造對建筑鋁型材的需求進入高速增長階段,中國的鋁型材產量有望達到1100萬噸,鋁合金建筑型材產量有望達到800萬噸/年左右,工業鋁型材達到300噸左右。
  2.鋁型材物料儲存和存取現狀
  目前,國內企業普遍采用的是平面庫、單層或雙層庫,占地面積大,庫房低,空間利用率低;采用橋式起重機、叉車或人工搬運的方式;出入庫頻率低,未實現數字化管理。
  近幾年,國內少數同行業廠家雖然學習國外技術開發采用了懸臂式貨架存儲,叉車搬運、存取的模式,但受設計能力的限制,仍然存在著占地面積大,庫房空間利用率低、未實現數字化管理,入出庫頻率低的缺陷。
  3.舊的儲存、存取方式及存在的問題
  1)舊的儲存、存取方式:
  地面堆放,部分料框存放,人工取貨、叉車或吊機存取搬運。
  2)存在問題:
  (1)占地面積大,土地利用率低,空間利用率低;
  (2)搬運工作量大,使用人員多,費工費時,效率低下,人工成本高;
  (3)存在人身、產品安全隱患,人工搬運,易造成人員、貨物磕、碰、擦傷;
  (4)大量的貨物堆放在一起,依靠人工管理,易出現發錯貨或找不到貨的情況,庫房管理困難;
  (5)重復勞動較多,常常需要倒貨,倒庫;
  (6)手工記賬,效率低下,賬目易出差錯;
  (7)無法推行現代管理,賬目無法和公司的ERP系統無縫對接,出入庫信息無法及時反饋到銷售、財務、信息中樞等部門。
  以某鋁廠為例,它的設備產能達到了13萬噸以上,產量達到了10.50萬噸/年,產品3000多個品種,產銷兩旺。但是,在土地日趨緊張、人員招聘越來越難招及人工費用越來越高的情況下,該廠生產規模一直不斷發展壯大,而用于儲存鋁型材產品的成品倉庫(2層),儲存量最大也只有2500多噸。且儲存期年平均為3-4個月,甚至更長。并且舊的成品倉庫存在的占地面積大、用人多、出入庫效率低、人工管理賬目易出差錯及倉儲環節生產成本高的問題成了企業進一步發展的瓶頸。每天產品的分檢、包裝、運輸、儲存及出入庫等工作十分繁忙,物流量特別大,老的儲存和存取工藝及設備已經不能適應生產銷售形勢不斷發展的需要,運行節奏和運行效率急需提高,故開發具有自主知識產權的長直桿件自動化立體倉庫非常必要。
  4.研發目標
  1.鋁型材出入庫自動化
  自動化立體倉庫的運行時,只要發出入庫或者出庫指令,全部的入庫、出庫作業都由設備自動完成。
  2.倉儲形式立體化
  要求盡最大可能提高倉庫空間利用率,倉儲層高要求為10層,靠近廠房屋頂的幾列要求盡可能提高層數。以提高倉庫的容積比例和,節約土地資源。
  3.型材搬運無人化
  傳統的物料搬運,通常都是行車吊取,人工掛鉤,人工搬運,或者叉車叉取。在作業過程中,不免存在無法統計的人與設備的安全,能源的消耗,環境的污染及勞動職業衛生方面的問題。
  這次研發攻關的立體倉庫要解決上述問題,實現型材出入庫、庫內無人化自動搬運。
  4.倉儲管理智能化
  平面倉儲管理都用人工記賬。入庫量、批號、客戶信息、產品種類、數量、顏色、型號、米重、總重量等大量信息都需要人工統計記錄,容易出現差錯。
  這次研發攻關的立體倉庫要實現倉儲管理智能化,以避免庫存數據、發貨數據的差錯和發錯貨的現象。
  5.信息傳輸網絡化
  型材成品倉儲工作與廠內各部門聯系較多,這次研發攻關要求實現信息傳輸網絡化,使各部門之間信息互通共享,減少或取消紙質文件信息交流方式。
  最終建成一座儲存倉位約5000個,儲存量達3000-3500噸,每天出、入庫鋁型材≥300噸的自動化立體倉庫。
  5.需要解決的技術關鍵
  要完成上述工藝過程,滿足入出庫頻率、保證設備的可靠性、穩定性和儲存物資的質量,需要解決的技術關鍵為:
  1)貨架承載能力計算、試驗和貨架定型。
  倉儲貨架是自動化立體倉庫存儲貨物的基礎設施,要求良好的承載、抗震能力和結構穩定性。
  2)長直桿件堆垛起重機研究。
  堆垛機是自動化立體倉庫中擔負自動存取貨物的起重運輸設備,本項目所使用的雙立柱堆垛機在運行方向上尺寸是普通堆垛機的4-5倍。尺寸的加大對堆垛機的剛性、穩定性、同步性、必然帶來更高的要求;需要開發新型的載貨臺和貨叉機構及提升機構。
  6.自動化立體倉庫的社會效應分析和企業經濟效應分析。
  1)企業經濟效益分析
  (1)自動倉庫占地面積小、投資少
  最大限度地利用廠房的空間,提高了空間利用率和單位空間的儲存量。與平面倉庫(含二層倉儲)相比,占地面積大大減少。按10層常規倉庫估算,考慮到庫存密度,相同的庫存量時,可節省長248m寬28m(6944m2)的庫房約3-4棟,約合減少占地面積20000-30000m2。按廠址每畝最低地價80萬元計算,則:可減少購地費用=(20000-30000m2)/666.67x80=2400-3600萬元;
  土建投資每平方米造價1400元計算,則:減少成品倉庫土建投資=(20000-30000m2)x1400元/m2=2800-4200萬元;故節約倉儲用地及土建費用合計=(2400-3600)+(2800-4200)=5200-7800萬元。
  (2)用人少,降低人工成本
  按現有生產能力計算,如果采用原有的出入庫方式,則每班需配備出入庫信息員28名,入庫工48人,出庫工48人,合計需要124人。
  采用自動化立體倉庫后,需出入庫信息員9人,入庫工16人,出庫工36人,維護工1人,合計需要62人,共減少62人。則:
  年節約人工費用=62人x(4000-5000)元/月.人x12=276-372萬元/年。
  (3)提高了入出庫精度與效率
  采用人工庫時,每天平均最大出入庫量合計為460t,入庫需要24h,出庫需要14h,出入庫合計耗時40h,則:平均出入庫重量=460/(24+14)=12.1t/h;
  使用自動化立體倉庫后,鋁型材出入庫及庫內的搬運實現了機械化、自動化作業,每天平均最大出入庫量合計為600t,入庫需要24h,出庫需要9h,出入庫合計耗時33h,則:平均出入庫重量=600/(24+9)=18.18t/h;
  自動化立體倉庫比人工庫提高入出庫效率=(18.18-12.1)/18.18x100=33%。按最大平均產量300t/d,即自動倉庫比人工倉庫多出入庫數量=300(1-1/1.33)=74.4t/d.
  按年工作時間330d,人工出入庫平均費用64.3y/t計算,則:每年可降低出入庫人工費用=74.4(t/d)x330(d)x64.3y/t=157.87萬元。
  還解決了過去長期存在的庫內有料,出庫時找不到造成庫存死料或錯發貨退賠等問題。平均每年因此類問題報廢的型材有100-120t,按平均每噸型材加工費2500元計算,則:每年造成的經濟損失=(100-120t)x2500元/t=25-30萬元
  (4)員工勞動強度小
  采用自動化立體倉庫后,鋁型材出入庫及庫內的搬運實現了機械化、自動化作業,員工通過人機界面操作,從繁重的體力勞動解放出來。且每車型材的裝車時間由原來的14h縮短到10h,減少裝車時間4(h),意即在不減少收入的情況下,員工可以提前4h下班休息。
  通過以上分析可知,采用自動化立體倉庫后,倉儲環節可提高經濟效益=(5200+276+157.87+25)~(7800+372+157.87+30)=5658.87~8359.87萬元。
  2)社會效益分析
  (1)自動化立體倉庫占地面積小,空間利用率高
  目前,我國共有鋁型材企業900多家,如有十分之一左右的廠家使用這樣的倉庫,則:僅土地占用可減少費用=(20000-30000)x100=200-300萬m2,減少倉庫土建投資=(20000-30000m2)x1400元/m2x100=28-42億元。
  (2)節能減排效果顯著。巷道式堆垛機行走電機功率≤10kw,只有同類電機功率的四分之一,節約功率30Kw。本立體倉庫共有7臺堆垛機,如平均每臺堆垛機一天工作12小時,按每度電減少二氧化碳排放0.997kg計算,則:減少C02排放量=7(臺)x30(kw)x12(h)x365(d)x0.997(kgC02/kw.h)=917t/年。
  由此可見自動化立體倉庫不僅為我們節約了成本還提高了工作效率。
  長直桿件類的鋁型材自動化倉庫的成功研發應用,首次實現了真正意義上的鋁型材入、出庫自動化,倉儲立體化、型材搬運無人化,倉儲賬目管理智能化,庫存信息共享網絡化。
  由于長直桿件類的鋁型材自動化立體倉庫是采用計算機、自動控制、網絡、信息、通訊、激光、紅外等現代技術集成并相互滲透、有機結合形成的智能物流存取系統。該系統具有土地利用率高、出入庫效率高、倉儲高層立體化、型材搬運無人化,庫存賬目管理智能化,庫存信息共享網絡化、節能、用人少、勞動成本低等特點,具有良好的技術、經濟效益和社會效益。填補了國內鋁型材行業空白,具有國際先進水平。
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