自动化立体仓库在聚烯烃催化剂产品仓储中的应用

张庆曦(中国石化催化剂有限公司北京奥达分公司，北京 101111)

0 引言

自2000年以来，随着物流技术的发展以及业务需求的驱动，国内陆续开始建设自动化立体库，尤其在烟草、医药、批发零售配送等行业应用较多[1]。在化工生产性企业，桶装、袋装原料或产品的储存需要在厂内设计储存仓库，现行较为常规的设计为叉车仓库，料桶、垛盘或吨袋由叉车运输进仓库，并堆成2～3 层的料堆，完成堆存作业。取料时，叉车将料桶、垛盘或吨袋取出运走[2]。但由于化工物料的种类多、牌号较多，采用常规的叉车仓库，需要分区域放置，占地面积大，空间利用率不高，并且不利于日常盘库管理。将自动化立体库引入化工行业，目前已有丁苯橡胶、高分子聚合物、加氢催化剂等相关案例，但在聚烯烃催化剂行业还未见到相关报道[3-4]。本文结合某公司实施的聚烯烃催化剂产成品库自动化立体仓库改造，进行了项目实施过程分析和经验总结。

1 项目概况及背景

近年来，随着全球聚烯烃产业蓬勃发展，安全环保的更高要求，传统的平面库房及人工操作模式已跟不上产业发展的需求，为满足聚烯烃催化剂行业向“高精尖产业”方向发展，需要匹配充足、快速、高效的仓储能力，提高产品入出库的自动化水平，降低人工劳动强度，提高劳动生产率。某公司现有成品库房约2 670 m2，有效高度约6 m，货物出入库为人工及叉车操作，大批量出货和入库存在干扰，耗时长，效率低，现有的出入库能力不能满足未来发展；库房存放货物最高码两层，每层高度约为1.6 m，还有部分高度空间无法利用；库房管理采用人工盘库，货物进出记录纸质台账，并在ERP系统做成电子档案，工作强度大，易出现做电子档案不及时、不规范、不能及时反应库存状况等问题，急需进行自动化立体仓库改造。

2 自动化立体库功能分析

2.1 物料特性

聚烯烃催化剂固体粉末高温不可燃，无爆炸爆燃反应，不同种类、牌号催化剂组成略有差异，但其主组成成分较为一致，如表1所示。

表1 聚烯烃催化剂主要成分

催化剂固体粉末中四氯化钛是以配位络合物型式存在，当暴露在空气中或遇水会表现出与四氯化钛相近的化学性质，主要危化品四氯化钛危险性类别为第8.1类酸性腐蚀品。

2.2 储存能力

该公司现有多种产品，包装形式不同，根据现有产能进行储存需求分析如表2所示。

表2 各产品储存能力需求分析

2.3 入库管理

通过读写托盘上的二维码/人工录入，先将托盘、货物进行绑定、储存，随后将整托盘吨袋/桶自动分配至货位；仓储位或货架的分配，应支持自动和手动两种方式，并能控制入库物料按规定原则进行优化分配；能根据二维码/人工录入信息事先做出储存位分配的计划，从而提高货品进库的效率。

2.4 出库管理

通过上位MES系统传入出库数据(物料品名、数量、批次)后，系统自动比对本品种涉及的批号(进库编号)，实行先进先出、近效期先出、取样先出原则。出库操作包括整托盘吨袋/桶出库、空托盘垛出库。出库流程包括出库单录入、更正以及取消、物料出库确认等功能，并能打印与出库操作有关的各种单据。

2.5 其他功能

此外，还需仓储、物流配送的基础数据管理、承载物料的托盘条码识别、物料出入库管理、不良品管理、仓储日常盘点、物料效期管理、生产/质量追溯、数据查询与报表生成、系统自身防护、系统调度与监控、设备远程监控等功能。

3 自动化立体库设计与实现

立体仓库总体设计要紧密结合生产工艺特点，满足各工艺段存储容量、作业能力、物料转运的工艺要求，各功能区域合理布局，各部分衔接顺畅、高效，充分发挥系统的管理能力。系统集成计算机控制、网络、数据通信、红外传输、现场总线等先进技术，实现收发作业机械化、库房物流自动化、仓储管理数字化、存储单元立体化和信息传输网络化。

3.1 主要功能区域划分

自动化立体库系统包括托盘更换站、成品打包站、AGV转运、立体库和出入库站5部分功能。根据现场实际情况，自动化立体库共划分4个功能区域，分别设置仓储区、缓存区、托盘更换区和成品打包区，各区域相对独立又相互联锁，且充分考虑各区域安全，各功能区设置安全护栏、安全光栅、地磁、声光报警、联锁停车等安全措施，操作人员或倒运车辆进入功能区域后，区域内的设备报警或联锁停车，充分保障人员、设备、车辆的安全。立体库设置2个出入库口及其所属输送线，用于连接成品生产单元、托盘更换站、成品打包站及其人工检验区域，各区域之间采用AGV(无人叉车)进行物料的倒运，使各种物料和托盘实现自动入库、出库、调运。各功能区域划分如图1所示。

图1 自动化立体库各功能区域划分平面图

A区：为物料仓储区，主要功能为完成成品物料的出入库及其存储，主要设备为输送机、提升机、穿梭板、货架等；

B区：为物料缓存区，主要功能为完成成品物料检验、装车前缓存(包括托盘垛的缓存)，主要设备为安全护栏、定位桩等；

C区：为托盘更换区，主要功能为完成成品物料出厂前组盘，存储托盘与发货托盘之间的更换，以及存储托盘的收集和发货托盘的拆分；主要设备为输送机、机械手、转位机、托盘拆码机等；

D区：为成品打包区，主要功能为完成成品物料出厂前打包及缠膜，主要设备为输送机、打包机、缠膜机等。

3.2 主要设备技术参数

系统的主要设备有辊筒输送机、托盘分拣机、龙门式机械手、AGV搬运系统等，其主要技术参数如表3所示。

表3 各主要设备及参数性能

3.3 安全操作流程

为实现立体仓库内各区域的安全转运和人机交互安全，对不同的功能区域设计的安全控制策略如图2所示。

图2 各功能区域安全策略

安全闸口1采用光幕和地磁防护，人员和车辆闯入后声光报警，而且除安全区IV中设备正常运行外，其他安全区及AGV均处于停止状态，需要人工解除后才能正常运转；

安全闸口2采用光幕和地磁防护，人员和车辆闯入后声光报警，安全区III及AGV均处于停止状态，需要人工解除后才能正常运转；

安全闸口3采用安全开关防护，人员开门进入后声光报警，AGV处于停止状态，需要人工解除后才能正常运转；

安全区I采用安全光电防护，AGV取货时声光报警提示相关人员注意安全；

安全区II、安全区III和安全区IV采用安全开关防护，人员开门进入后声光报警，本安全区内设备处于停止状态，需要人工解除后才能正常运转。

4 结语

(1)自动化立体库相比传统库房具有多个方面的优越性；四向车配套立体货架，提高了空间利用率，节约了占地面积；立体货架的应用提升了仓储过程的自动化水平，不需要人力介入；智能管理软件的应用，可以使得仓储中所有货物的信息十分完备，便于日常管理，也可以将在线仓储信息接入企业的ERP系统，有利于提高企业的管理水平。

(2)聚烯烃催化剂包装形式多样，通过基于产能的储存量预测，对各种包装形式所需的托盘数进行了分析，确定了货架平面布局，明确了各主要设备参数，完成了聚烯烃催化剂自动化立体仓库的设计。