自动化立体仓储技术在集装箱堆场中的应用探讨

随着我国经济的快速发展, 现代物流概念引入国内并得到广泛传播, 现代物流科技被众多优秀企业广为实践。因此, 以自动化立体仓库为主体配合仓储、运输、管理等多环节的物流系统工程应用, 正在全面提升这些企业的综合物流能力。

立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初, 美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库。60年代中期, 日本开始兴建立体仓库, 并且发展速度越来越快, 成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。

我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚, 1963年研制成第一台桥式堆垛起重机 (机械部北京起重运输机械研究所) , 1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库 (高15米, 机械部起重所负责) , 该库1980年投入运行。到2003年为止, 我国自动化立体仓库数量已超过200座。

自动化立体仓库系统 (Automatic Storage&Retrieval System, AS/RS) 是在不直接进行人工干预的情况下, 自动地存储或取出货物的系统。使用自动化立体仓库既能提高空间利用率、设备存取速度, 又能准确无误地对各种信息进行存储和管理, 提高信息的准确性。利用自动化立体仓库实现了仓库管理的数字化、科学化、规范化和自动化, 因此近些年它在国内外迅速发展起来并得到广泛的应用。

从系统设计的角度来说, 自动化立体仓储系统的重要组成部分包括:

(1) 货架

货架的设计是立体仓库设计的一项重要内容, 它直接影响到立体仓库面积和空间的利用率。

(2) 堆垛机

堆垛机是整个自动化立体仓库的核心设备, 通过手动操作、半自动操作或全自动操作实现把货物从一处搬运到另一处。它由机架 (上横梁、下横梁、立柱) 、水平行走机构、提升机构、载货台、货叉及电气控制系统构成。

(3) 输送系统

合理选择输送机的类型, 包括:辊道输送机、链条输送机、皮带输送机、升降移载机、提升机等。同时, 还要根据仓库的瞬时流量合理确定输送系统的速度。

(4) 其它辅助设备

根据仓库的工艺流程及用户的一些特殊要求, 可适当增加一些辅助设备, 包括:手持终端、叉车、平衡吊等。

一般来说, 自动化立体仓库包括:入库暂存区、检验区、码垛区、储存区、出库暂存区、托盘暂存区、不合格品暂存区及杂物区等。规划时, 立体仓库内不一定要把上述的每一个区都规划进去, 可根据用户的工艺特点及要求来合理划分各区域和增减区域。同时, 还要合理考虑物料的流程, 使物料的流动畅通无阻, 这将直接影响到自动化立体仓库的能力和效率。

将自动化立体仓储技术应用于集装箱堆场, 国内尚且没有这方面的尝试, 不过国外已经有了一些技术上的测验。比如自动化集装箱堆场中的运输工具:梭车, 就已经有试验证明其可行性。

自动化集装箱堆场具体包括如下几个部分:

(1) 自动仓储设备 (自动化立体仓库) 。自动化立体仓库, 可用来直接堆放集装箱;由于托盘的大小全球不统一, 每个堆放托盘的仓库都需根据各自长期堆放托盘的尺寸来设计每个货格的大小, 而集装箱分20英尺和40英尺, 其具体尺寸已经确定, 所以在自动化立体集装箱堆场建设的时候, 不需要对具体的每个货格大小进行设计, 而只需要分别针对20英尺和40英尺集装箱设计出货格的大小即可;这样, 集装箱在不同国家和地区的自动化立体集装箱堆场之间流通就极为方便了。

(2) 各种输送机 (梭车、升降机、堆垛机等) 。梭车是自动化立体集装箱堆场里面的主要运输工具, 它们为每一层室间的集装箱提供水平处理, 而每一个堆垛机上面的滑车, 也是一个个的梭车;垂直转移是通过升降机实现的, 升降机是沿着通道适当分配的, 一旦它到达目的层, 集装箱就被装到一辆梭车上, 并送到最后的目的室。在自动化集装箱堆场, 不同的仓之间的水平搬运, 是通过与梭车相似的方式、由位于特定分配室的堆垛机施行的, 所有移动都是在不同的分隔层同时完成, 这种安排允许分离水平移动与垂直移动, 在作业周期时间方面, 有显著优点。梭车都可以立即直接进入所有储存在自动化集装箱堆场的集装箱, 这样, 就无需任何转移 (即传统集装箱堆场里的“翻箱倒箱”问题) 。

(3) 信息检测传递系统。整个系统主要是通过射频识别系统 (Radio Frequency Identification System, RFID) 技术来实现信息的检测和传递的。当集装箱到达并进入目的室的时候, 集装箱上标签的信息被读取并传递至信息控制中心;而当集装箱被运送出去的时候, 标签信息再次被读取, 反馈给信息控制中心。

当岸边集装箱起重机将集装箱从船 (或火车) 卸下后, 由回转分配平台 (类似梭车的滑车) 将集装箱分配至离目的室最近的梭车, 然后通过输送机将集装箱运送至目的室, 此时, 射频识别系统对集装箱上的标签进行读取, 然后将具体信息反馈给信息控制中心, 最后信息控制中心将入库集装箱已接收的信息发送给船 (或火车) , 这就是集装箱入库的流程, 反之则为出库流程。

与传统的集装箱堆场相比较, 自动化集装箱堆场存在以下优点:

(1) 更节省空间。由于利用了垂直的空间, 在与传统堆场拥有相同的堆场面积的前提下, 自动化集装箱堆场拥有更大的存储量;而在相同的存储量的前提下, 自动化集装箱堆场将会节省更大的地面面积.

(2) 单元化程度高。因为存放的都是集装箱, 而全球集装箱的尺寸都确定且相同, 所以整个系统的作业工具都标准化了。

(3) 效率的提高。自动化集装箱堆场系统在其运作的时候不需要有人的参与, 自动化程度极高, 而其作业效率至少会提高70%。

(4) 没有移动操作。因为每个货格存放一个集装箱, 出入库作业直接由梭车来完成, 所以不存在类似传统集装箱堆场的翻箱倒箱的问题, 这样, 整个系统的运作的效率势必会大大提升。

(5) 改善对环境的影响, 显著减少燃料污染。自动化集装箱堆场可以实现无人操作, 而且其运输等作业的工具, 例如叉车、吊车等工具将不需要了, 整个系统对环境的影响也会大大降低。

当然, 自动化集装箱堆场也不是没有缺点, 由于整个系统采取的是全自动的方式, 所以其制造和生产的成本会很高, 而且对操作人员的素质要求会更高。

总的来说, 自动化立体集装箱堆场拥有太多传统的集装箱堆场所没有的优势, 对于那些视创新为面向未来、质量飞跃的必要一步、希望提升企业综合物流竞争能力的企业来说, 自动化集装箱堆场是很好的一种选择, 相信自动化集装箱堆场会拥有很不错的前景。