新型穿梭板式密集存儲技術在卷煙成品庫改造設計中的應用

袁建欣　李曉霞

摘 要：文章針對卷煙成品庫改造中采用的傳統普通中型貨架存儲方案所存在的問題，將新型穿梭板式密集存儲技術應用于設計之中，構建存儲能力更大，自動化程度更高，綜合效能更優的卷煙成品存儲系統。

關鍵詞：穿梭板；密集存儲；卷煙廠成品庫；設計

近年來隨著現代物流技術的興起與發展，新型穿梭板式密集存儲技術在煙草物流行業中的應用也日趨成熟和普遍，不過此新技術在煙草工業的核心企業——卷煙廠中的應用還不常見。在作者所參與的某大型卷煙廠成品庫就地改造設計中，此新技術得到了良好的應用，充分發揮出了新型穿梭板式密集存儲系統空間利用率高、自動化水平高、響應速度快、作業成本低和靈活可控的優勢。

在此項目中，規劃將卷煙廠的老廠房一層改造為配套的卷煙成品庫。老廠房一層現狀：梁下高度約8.5米，東西方向長192米，南北寬76米，總面積約1.46萬平方米，其中規劃入庫碼垛區域0.24萬平方米，存儲區域0.95萬平方米，出庫拆垛區域0.27萬平方米。

1 普通中型貨架存儲方案簡述與分析

若采用普通中型貨架存儲模式，需最大限度布置三層成品貨架，并配置輸送機、入庫分揀、機器人碼垛等功能設備。成品庫主通道規劃為東西方向（長達192米），考慮叉車叉取貨物及行駛方便，設置3個主通道（需占用較多的存儲空間），經圖紙測算，規劃成品存儲區域內可布置5346個托盤貨位，按16件/托盤計，理論庫容約1.71萬箱，有效系數按0.9計算，庫容約1.54萬箱。除入庫端外，作業模式沿用原人工叉車存取方式、人工拆垛發貨或整托盤發貨，在制品采用人工貼碼，投資相對較低（投資概算約1500萬元，若增加部分輸送、自動拆垛等設備，投資概算約2600萬元）。

普通中型貨架存儲方案存在庫容量低、出入庫效率低下以及用工量大等缺點，與生產現狀存在以下幾點矛盾：

（1）庫容不足與庫存需求的矛盾。很長時間以來庫容不足與月末庫存需求的矛盾嚴重影響企業正常的生產秩序和現場安全，1.4萬箱的庫區往往存放1.8萬箱甚至更多的卷煙，不但物流通道甚至安全通道也堆滿了卷煙，產品先進先出的質量管理要求得不到落實，安全也存在較大的隱患。特別是在市場需求旺季，車間的物流通道也成為卷煙堆放的場所，員工的人身安全難以得到有效保障。

（2）發貨量大和效率低下的矛盾。根據近年來卷煙調撥規律，每月上旬發貨量為全月的60%，中旬為30%，下旬為10%，月初日發貨量最大為4000箱，且大量在制品需要手工貼碼；同時新改造的成品庫東西長達192米，運輸距離長，一臺叉車平均每小時最大運輸量僅為20托盤64箱（16件/盤，即3.2箱）。僅發貨就需配置10多名叉車工和10多輛叉車。若人工運輸，效率更低。

（3）用工量大與員工短缺的矛盾。此方案，物流成品庫入、出庫端，均以人工碼垛、搬運、拆垛、貼碼為主。需近60名勞務工碼垛、拆垛、貼碼（月初，機關科室派6-8人參加貼碼）、再組垛、庫內運輸、散件煙裝車。

2 新型穿梭板式密集庫方案簡述與分析

針對以上矛盾，設計改進思路如下：（1）利用現有的制絲車間的建筑空間和面積，最大限度滿足日常成品庫存的需要，擬采用當今食品行業應用較為廣泛的密集式貨架（部分煙草公司已使用），解決庫容不足的矛盾。（2）以較經濟的投資，提高庫區的自動化水平，減少勞動用工，解決用工緊張的矛盾。（3）根據煙草行業物流的發展趨勢，以靈活的手段滿足未來組盤標準的變化，實現省內、省外不同的運輸要求。（4）減少條碼不足與市場需求的矛盾，有效降低有碼卷煙庫存。（5）以科學的手段，確保成品庫在任何情況下滿足調撥需求，提高系統運行安全性。

按照上述設計思路，設計了兩種自動化成品庫，方案如下：

方案一：入庫進行自動分揀、自動碼垛，有碼成品煙及在制品均采用16件/托盤碼垛方式。采用輸送機、穿梭車結合進行成品托盤自動運輸。存儲采用堆垛機、穿梭板形式貨架實現4層密集存儲。有碼成品煙出庫采用機器人自動拆垛后散件發貨，也可進行整托盤出庫，對在制品采用拆垛并進行在線自動打碼后散件發貨。該方案優點是儲量較大（超過2萬箱），自動化程度高，出入庫效率高，人工作業量小，勞動強度低，投資適中（投資概算3800萬元）。

方案二：入庫自動分揀，采用機器人進行碼垛，滿足在制品及有碼成品煙同時入庫，環形穿梭車完成整托盤、空托盤組及散盤的輸送，堆垛機進行上、下貨架的存取作業，采用穿梭板進行貨架內部托盤運送，采用與穿梭板配套的貨架實現密集存儲，機器人自動拆垛，在制品在線打碼后以散件形式出庫，亦可采用機器人重新組垛后以整托盤形式出庫，有碼成品煙可以直接出庫。庫內所有設備均可滿足30件及16件兩種規格成品托盤同時在庫內進行碼垛、運輸、存儲、拆垛等功能。該方案自動化程度高，儲量高達2.8萬箱，投資概算3700萬元。

以上兩個方案均可實現全自動化成品物流，比較起來，方案二更具優勢，具體如下：

（1）儲量更大。存儲時采用1000×1250×150mm尺寸的托盤，碼垛方式為30件/托盤，庫內3層存儲，可最大限度地利用空間，單位面積存儲率是采用1100×1100×150mm尺寸的托盤，碼垛方式為16件/托盤，庫內4層存儲形式的（30×3/1.25）/（16×4/1.21）=1.35倍。

（2）設備利用效率更高。大部分成品存儲方式為30件/托盤，機器人碼垛、拆垛效率是16件/托盤的模式的（1000/800）=1.25倍；出入庫、存取、運輸效率是16件/托盤的模式的（30/16）=1.88倍。方案二的單箱存儲投資成本相應較低。

（3）運輸方式更靈活。碼垛時可以靈活的滿足組盤標準的變化，很方便實現省內16件、省外30件不同的運輸要求。

（4）成品煙處理更靈活。有碼成品煙入庫時可以根據預判的出庫方式采用不同碼垛方式，當預判為整托盤出庫時，碼垛方式采用16件/托盤的模式，方便直接出庫，無需進行重新碼垛；當預判為散件出庫時，碼垛方式采用30件/托盤的模式，拆垛后出庫。

（5）系統運行安全性更好。所有的工藝流程均可以進行人工干預處理，存儲區域內預留了人工叉車存取通道，在堆垛機出現故障時可以確保使用人工叉車進行出入庫作業。環形穿梭車設置多個故障維修工位，確保在某臺穿梭車發生故障時不影響整個系統的正常工作。

3 最終方案對比分析

下面從儲量、投資額、用工數量、實施周期等方面對傳統普通中型貨架存儲方案和新型穿梭板式密集存儲方案（方案二）進行綜合比較。

3.1 儲量

普通中型貨架方案儲量約1.5萬箱，且無繼續擴充空間；穿梭板式密集存儲方案儲量達2.8萬箱，加上預留區域，儲量可達3.5萬箱。

3.2 投資額

普通中型貨架庫方案投資預概算約1500萬元；若增加部分輸送、自動拆垛等設備，投資概算約2600萬元；新型穿梭板式密集存儲方案（方案二）投資概算約3700萬元。

3.3 勞動用工數量

庫區長192米，寬76米，普通中型貨架庫方案中入庫端每班需叉車工4人，3個班計12人，出庫端需叉車工12人，拆垛工8-10人，共計32-34人，考慮利用輸送設備相應減少叉車作業量，出庫采用自動拆垛，可減少拆垛工8-10人并適當減少叉車工8人（入庫端3人、出庫端5人），用工數量共計16人；穿梭板式密集存儲方案中，出庫端需叉車工2人（整托盤出庫裝車），考慮每班配備叉車工1人應急處理，3個班計3人，用工數量共計5人。

3.4 實施周期

廠房具備安裝條件的前提下，普通中型貨架庫安裝調試周期約為3個月；因設備數量較多且復雜程度較高，穿梭板式密集存儲庫安裝調試周期約為4個月。

新型穿梭板式密集存儲庫方案相對儲量大，投資額度適中，用工數量也更少，且實施周期與常規方案接近，綜合比較之下，因其更適合現有使用需求，且更利于今后的發展。

4 結束語

從文中的方案實例可以看出，新型穿梭板式密集存儲系統所具有的空間利用率高、自動化水平高、響應速度快、作業成本低和靈活可控等優勢，使其在卷煙廠中同樣有著很好的應用空間。隨著技術的不斷發展和完善，在未來必將構建出存儲能力更大，自動化程度更高，綜合效能更優的卷煙成品存儲系統。

參考文獻

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作者簡介：袁建欣（1983-），男，陜西省周至縣人，工作單位：中國五洲工程設計集團有限公司，職務：工程師，研究方向：煙草工藝設計。