浙江鄉情山泉的自動化密集存儲系統

文/張衛國

浙江鄉情山泉的自動化密集存儲系統與生產系統緊密相連，自動輸送、自動碼垛、自動儲存，全過程高度自動化，是典型的生產型物流系統,實施后大幅度提升了存儲效率和存儲量，在業內具有一定的典范性。

2017年浙江鄉情山泉有限公司與世倉智能倉儲設備（上海）股份有限公司本著互惠互利、公平友好的原則簽署12L負壓式桶裝水儲運設備合同，建設與其生產系統相匹配的自動化密集存儲系統，本方案主體采用自動化穿梭子母立體倉庫系統，密集儲存技術結合AGV自動搬運系統，大幅度提升了存儲效率和存儲量，在業內具有一定的典范性。

一、背景與概況

項目實施地

浙江鄉情山泉有限公司于2003年1月2日在淳安縣市場監督管理局登記成立，是一家專業生產、銷售桶（瓶）裝飲用水的企業，公司水源地位于千島湖。公司一期投資2億元，引進意大利成套先進設備，吹瓶、灌裝、封蓋一體化生產，采用一次性可折疊（PET）軟桶負壓出水技術，杜絕細菌滋生和二次污染，保持飲用水的清潔和安全；用顛覆性技術重新定義桶裝水。

子母穿梭車及穿梭式貨架內景

圖1：方案總體布局

作為浙江鄉情山泉有限公司一期新建12L負壓式桶裝水項目的儲運配套工程，浙江鄉情山泉有限公司于2017年3月15日與世倉智能倉儲設備（上海）股份有限公司簽署合同，由后者提供自動化穿梭子母密集存儲系統工程，建設與其生產系統無縫對接的密集倉儲、配送管理系統。

該物流系統包括：四層穿梭貨架系統、穿梭子車、穿梭母車、托盤提升機、輸送系統及外形檢測設備、AGV、倉庫管理系統（WMS）、電氣控制系統、倉庫控制系統（WCS）以及操作終端設備等，項目工期120天。項目主體是一套自動化穿梭子母立體倉庫系統，庫房面積約3240m2，穿梭貨架存儲區占地面積嗎約2900m2，庫房有效存儲貨品高度10.1m，貨架高度約8.5m，采用“托盤提升機+穿梭子母車”型密集儲存系統，共有5110個有效托盤貨位，巷道深度規劃有十板深、十五板深；每個托盤貨物尺寸為1250×1250×1950mm，采用雙面可叉取塑料托盤，額定載荷1600kg。庫內為常溫無積水環境，倉庫凈高10.8m。該物流系統于2018年7月建成并投入使用。

二、總體設計

本系統儲存貨物主要是12L負壓式桶裝水，包裝規范，品規很少，適合采用密集存儲技術。經過充分對比，本系統最終采用性價比較高的自動化穿梭子母立體倉庫密集存儲技術。

自動化穿梭子母立體倉庫密集存儲系統主要由多層穿梭貨架系統、穿梭子車、穿梭母車、托盤提升機、入庫搬運AGV以及入出庫輸送系統構成，具有自動化程度高、存儲密集度高、配置靈活、性價比高等特點，特別適合于立體密集存儲系統。

子母穿梭車及穿梭式貨架內景

物流系統基本構成如下：

貨架系統：分為四層，5110貨位，可儲存8176噸成品；

提升機系統：庫內固定提升機4套，車間-倉庫托盤提升機4套；升降速度達到40m/min，移載速度12m/min；設計額定負載1600kg。

穿梭車系統：穿梭母車8套，穿梭子車5套，設計額定負載1600kg；其中穿梭母車空載運行速度2.2m/s，滿載運行速度2.0m/s，采用集電軌供電模式運行；穿梭子車空載運行速度0.8～1.1m/s，滿載運行速度0.7～1.0m/s，電池續航能力≥8小時；

外形尺寸檢測系統：是以存儲單元尺寸的長、寬、高為基礎，根據允許的誤差進行PLC功能配置設定與動作控制；

自動充電系統：3套，可滿足穿梭子車在線充電；

出入庫輸送系統：1套；采用鏈條式輸送系統，其中輸送速度為4～12m/min；設計額定負載1600kg。

AGV：3套；運行速度≤35m/min，設計額定負載1600kg。

倉庫管理系統WMS：1套，

倉庫控制系統WCS：1套，

圖1中物流中心右下側包輔料及空托盤存儲區。依據生產計劃，包輔料及空托盤通過叉車向生產車間內的生產線邊及產線空托盤供應點，供應物料。

為滿足生產車間內的生產線邊及成品入庫的物流供應要求，采用智能AGV搬運的方式進行成品自動入庫

密集存儲系統的設計，大大提升了倉庫的儲存能力。本項目中，共設計4層約5110個托盤位，比傳統立體庫儲存效率提升約40%，出入庫作業量可達到192托/小時。

本項目工程所用的集成技術和軟件均具有良好的性價比，物流系統關鍵設備如穿梭子母車、提升機、輸送線等的所有關鍵元器件，如電機減速機、可編程序控制器、無線通信設備、現場總線、激光測距儀、旋轉編碼器等均采用世界一流可靠產品；本方案設計時充分考慮了系統的自恢復能力和冗余設計，確保系統具有強大的抗干擾能力；穿梭式貨架結構的強度、剛度和穩定性都經參數化選型設計、有限元結構模型模擬、關鍵結構件試驗驗證，確保本方案結構的可靠性；

三、基本流程

本方案設計時對物流作業模式進行了細致分析，優化了作業流程，整合多余或重復物料作業環節，使控制系統及流程簡單、穩定、高效，并最大化的提升了系統設備的使用效率，主要包括以下環節：

入庫：物流中心作為企業生產流程的一部分，與生產流程緊密相連接。由生產計劃導入系統，WMS系統預留儲位，生產線下來的產品，自動碼垛成托盤，為避免產品搬運過程中額外傾倒或滑落，此項目還配備有自動纏膜機，自動碼垛纏膜后，AGV自動前往生產線末端搬運成品至倉庫入庫口，經外形檢測合格后，通過輸送線進入穿梭式貨架區進行儲位確認后存儲。

圖2：入庫流程

圖3：出庫流程

圖4：系統架構

出庫：發貨月臺處采用全自動裝車設備，出庫作業支持整托盤出庫和部分托盤出庫，以整托盤作業為主。成品托盤通過穿梭車、托盤提升機取出，再通過輸送機輸送到出庫作業區，對接全自動裝車設備實現裝車作業。

密集存儲系統及輸送線與對接生產系統端口

貨位管理：本項目采用世倉智能倉儲設備（上海）股份有限公司的WMS系統進行貨位管理。并與生產計劃采用導入連接管理，由WMS系統預留儲位實現入庫管理。出庫時，優先分配先入庫批次貨位，及時釋放這些貨位，有助于提升庫存質量和效率。并根據作業流量，合理利用空余時間進行移庫作業，優化庫內存貨儲位。

WCS系統主要是用來調度及監控所有設備執行狀況，根據倉庫管理系統的作業任務流，按照預先設定好的出入庫原則對整個系統的作業協調調度處理，實時對穿梭子母車、托盤提升機、輸送機等主要機電設備的控制器分發作業命令。

四、主要特點

本物流系統與生產系統緊密相連，自動輸送、自動碼垛、自動儲存，全過程高度自動化，是典型的生產型物流系統。

本項目采用密集儲存技術，大幅度提升了有效存儲貨位數，貨架區域存儲密度可達到1.76托/m2，實現有效儲位5110托；而采用一般單深度模式的自動化立體庫，貨架區域存儲密度可達到1.01托/m2，約可實現有效儲位2900多托；庫存容量提升了約40%，本密集儲存方案與單深度模式的自動化立體庫方案相比基本投資略省10%；則單托存儲設備投資成本可降低50%，當然采用自動化立體庫方案，那個出入庫效率遠大于192托/小時，將造成不必要的投資浪費，本項目本著滿足客戶需求的前提下，充分發揮了自動化密集儲存庫的巨大優勢。

本項目的成功運營具有一定的典范性，可以在飲料行業內廣泛推廣應用。