電力自動化倉庫多功能托盤設計與應用

周 旸，梁 峻，董風舉

（1.南京供電公司，南京 210007；2.南京蘇逸實業有限公司，南京 210037）

0 引言

隨著我國電力行業倉儲自動化程度不斷提高，作為電力物資儲存和運輸中最基本的集裝單元，托盤的重要性日益凸顯，其性能的優劣直接影響了倉儲作業的效率和效益。多年來我國電力行業一直存在著托盤功能單一、不滿足本行業需求、缺乏標準化等諸多問題。因此，結合我國電力行業實際需求，設計能夠適應電力自動化倉庫需求的多功能托盤，不僅能夠使托盤在流通中滿足承載、保護要求；同時較低托盤的生產成本，提高企業的經濟效益，還對于節約資源和保護環境具有重要的意義。

1 電力物資倉儲容器使用現狀分析

通過調研，可以發現國內電力物資倉儲容器使用方面存在著以下兩方面的問題。

1） 托盤使用率較低

由于當前我國電力倉儲自動化程度較低，物資存放主要采用平置，在此情況下托盤作為基本集裝單元的作用不能夠得到有效的體現，因此托盤的使用率相對于其他行業的倉庫為低。在部分電力倉庫中，采用托盤的主要目的并非是為了實現集裝化倉儲，而僅是利用托盤來隔潮，防止貨物由于接觸地面受損。

2） 現有標準化托盤不適用于電力物資倉儲

為了統一聯運平托盤規格、以最大限度的節約物流成本，國際標準化組織于2003年修訂了ISO6780《聯運通用平托盤主要尺寸及公差》標準，現有國際托盤標準有1100×1100mm、1067×1067mm、1200×1000mm、1200×800mm、1219×1016mm、1140×1140mm六種規格。由于該規格尺寸在確定時未考慮到電力物資在外形尺寸和重量等方面的特殊需求，通過國內部分電力企業的實際運用，證明現有標準化托盤不適用于電力物資倉儲，這也直接影響托盤在電力物資倉儲中的使用。

2 電力自動化倉庫多功能托盤設計的必要性分析

通過上文對于電力物資倉儲的現狀分析，可以發現設計電力自動化倉庫多功能托盤具有以下必要性：

1）電力物資的非標準化特征，要求設計多功能托盤

在我國電力系統中，電力物資主要包括五大電器（變壓器、斷路器、互感器、避雷器、開關柜）、三材（鋼材、木材、水泥）、二線（裸鋁線、鋼芯鋁絞線）、金具、絕緣子、電度表及保護用品、低壓電器、開關配件、電子元件、緊固件等。

相對于其他行業的物資，電力物資品種規格多，形狀、尺寸、重量不規整，標準化存儲難度大。據不完全統計，電力物資有超過1萬個品種規格，小到螺釘、螺母，大到5～8噸的線纜、設備，物資的形狀、尺寸、重量不規整。而且不同于其它行業，電力物資同品種、同規格，不同廠家的產品尺寸、重量都不相同，標準化程度較低。

2） 設計多功能托盤實現非標準化電力物資的標準化倉儲，推進電力物資倉儲自動化

現在隨著現代物流理念和技術的引入，倉儲自動化正在成為物流行業主要發展趨勢之一，各行業倉庫的自動化程度都不斷提高。但是正如上文所述，由于電力物資多屬于非標準化物資，缺乏適當的集裝單元，無法采用自動化設備進行出入庫作業，電力倉庫的倉儲自動化進程受到極大阻礙。通過設計和應用滿足電力自動化倉庫需求的多功能托盤，從尺寸、載重量兩個方面實現了非標準化電力物資的標準化倉儲，能夠徹底解決該問題，從而極大地推動了電力物資倉儲自動化的進程，有效地提高了其倉儲和運輸的效率和效益。

圖1 電力自動化倉庫多功能托盤設計方法

3）設計多功能托盤實現電力物資標準化存儲，有利于提高物資應急響應能力

電力物資應急響應能力的提高是倉儲管理的重要組成部分。通過設計和應用多功能托盤，構建標準化的物資倉庫，能夠有效發揮電力倉庫應急物資儲備的功能，對區域內災害、事故等緊急情況實施緊急出入作業，能夠在第一時間響應政府、國網公司等的要求，將搶險物資準確、快速地送抵搶修現場，履行企業社會責任，提升企業形象。

3 電力自動化倉庫多功能托盤設計方法

在電力物資專用多功能托盤的設計方面，目前國內基本上還處于空白，缺乏相關的理論研究支持，缺乏實際的應用經驗，設計應用手段也比較缺乏。

在本文中，將采用的多功能托盤設計方法為：首先設定托盤設計的總體目標，據此篩選出應用托盤存放的電力物資，并根據各類物資的實際倉儲容器需求，確定托盤應具有的功能；然后對于電力企業實際使用物資的外形尺寸和重量進行統計和分析，運用滿意原則，兼顧經濟性和適用性，確定托盤的尺寸；在此基礎之上，再進行托盤的試制、測試、修改，并最終定型投產。具體設計方法如圖1所示。

根據圖1所示，多功能托盤設計總體上可以分為三個階段，即需求分析、工藝設計和測試定型。

3.1 需求分析

需求分析是多功能托盤設計三個階段中最為關鍵的階段，它是其他階段的基礎。需求分析階段包括兩個主要任務，即確定托盤的功能和設計約束。

3.1.1 多功能托盤功能需求

多功能托盤功能需要根據各種電力物資對于倉儲容器的不同需求分析。因此可以分三步進行分析。

1）總體目標設定

總體目標設定是多功能托盤設計的第一步。多功能托盤設計的總體目標可以歸結為以下兩點：

（1）根據電力自動化倉庫的使用需求，兼顧經濟性和實用性，多功能托盤應該存放重量不大于3噸，最大尺寸不超過2米的物資；

（2）通過使用多功能托盤，應能夠實現線纜、主變壓器、散件等各類電力物資的標準化倉儲。

2） 物資篩選

由于電力物資種類繁多，尺寸、重量千差萬別，其對于倉儲容器的要求也多種多樣，因此將全部電力物資都使用托盤存放并不合適。在本階段，主要任務是根據總體目標，從現有電力物資中篩選出應該存放在多功能托盤的物資。

經過篩選，可以存放于托盤的電力物資包括：變壓器、斷路器、互感器、避雷器、開關柜、導線、鋼絞線、金具、絕緣子、電度表及保護用品、低壓電器、開關配件、電子元件和緊固件等。

3） 各種電力物資存儲容器需求分析

根據電力物資的特殊需求，可以總結存儲容器需求如下。

（1）存儲容器應具有通用性

為了提高存儲容器的經濟性和實用價值，其應具有通用性。通用性可以通過附件的拆裝實現。根據尺寸、重量和倉儲環境要求，可分析各種電力物資對于存儲容器的需求，具體如下表1所示。

表1 電力物資存儲需求

（2）附件應牢固安全

為了保證作業人員安全、避免不必要貨損，所安裝的附件應牢固，不易脫落。

（3）附件應便于拆裝

為了保證托盤的實用價值，所設計的附件應能由1～2人進行快速拆裝。

4)電力物資存儲容器設計要求分析

為了保證實用價值，所設計出的多功能托盤應滿足電力物資的多樣性、存儲單元標準化、存儲容器的通用性三個方面的要求。

圖2 電力物資存儲容器設計要求

5）多功能托盤功能需求

根據表1的內容可見，電力物資主要需要三類存儲容器，即托盤、周轉箱和線纜架。因此電力自動化倉庫所需的多功能托盤應該能夠涵蓋以下三種功能。

（1）托盤：用于平置或碼放一些外形尺寸較大的電力物資，如變壓器、開關柜等；

（2）周轉箱：用于存放一些外形尺寸較小的電力物資，如互感器、避雷器等；

（3）線纜架：主要用于存放電纜。

3.1.2 多功能托盤參數需求

設計約束是指在設計多功能托盤時必須滿足的數據指標。在電力物資多功能托盤設計中，設計約束是指托盤的尺寸、承載能力。

在確定設計約束時，需要依據滿意原則。所謂滿意原則是指在做決策的時候不追求系統的最優，而是追求一個令多數人滿意的解決方法。之所以不追求系統最優，是由于為了實現系統最優所需要付出的代價過大，尤其是受制于市場信息的不對稱，達成系統最優難度過大。在此背景下，選擇一個令多數人滿意的解決方案就是一個相對最優的選擇。

在確定多功能托盤設計約束時，采用的是80%的滿足率，即所設計的多功能托盤的尺寸和承載能力應能夠滿足80%的電力物資倉儲需求。在滿意原則的指導下，通過對于江蘇省電力公司下屬主要倉庫一年的電力物資倉儲數據進行統計分析，如表2所示。

表2 多功能托盤設計約束

值得注意的是，多功能托盤根據承載能力不同，需要設計兩種不同規格的托盤。這是由于根據對于電力物資尺寸和重量分析，由于電力物資非標準化程度較高，各類物資的尺寸、重量差距較大，若全部采用3噸托盤，則會造成托盤承載能力未能得到有效利用；若全部采用1.5噸托盤，則會造成托盤尺寸不滿足電力物資存儲尺寸需求。因此，需要設計兩種托盤，分別滿足不同重量和尺寸的電力物資。

3.2 工藝設計

在本階段，需要根據上一階段得到的功能需求、參數需求來設計多功能托盤。

1）結構件設計

根據上文的功能定位，多功能托盤應該包括三種功能，可以通過以下形式來實現：

（1）托盤功能：這是多功能托盤的基本形態，無特殊要求，在此不再贅述。

（2）周轉箱功能：可以采用在平托盤上設立圍欄的方式來實現。

（3）線纜架功能：可以采用在平托盤上插入工裝架，形成托盤上的線纜架來實現。

2）多功能托盤材質選擇

在選用托盤材質的時候，需要綜合考慮材料的強度、剛度、耐用性、承載能力和成本5個方面的因素?，F有的托盤主要采用三種材質，即木制、塑料和鋼制。三種材質具體對比分析如表3所示。

表3 三種托盤材質的對比分析

根據表3可知，鋼制托盤雖然自重較重，建造成本相對較高，但是由于其使用壽命和承載能力是其他兩種材質所不能比擬的，非常符合電力物資存儲的需要，因此在多功能托盤選用鋼作為托盤材質。

3.3 測試定型

測試定型包括三個階段，即產品試制、測試修改和定型投產，其主要任務是對于所設計的托盤進行試制，并將其投入實際工作中進行測試，從中發現存在的問題并改進，最終定型投產。

通過上述步驟所設計出的多功能托盤具體如圖3所示。

圖3 電力物資多功能托盤

在本階段，應注意以下兩個關鍵點：

1）應引入專業廠家參與托盤的設計和制造

引入專業廠家的目的是借助于其專業優勢，保證所設計托盤的實用價值。

2）產品在定型前必須經過實際工作的檢驗

在完成產品試制后，需要將產品投入實際工作中測試其是否能夠滿足電力物資倉儲的需要，是否達到設計目標。如果在測試過程中發現存在一定的不足，則需要對于托盤的設計進行修改。為了保證測試結果的有效性，兼顧項目的經濟性，建議測試時間取1～2個月為宜。

4 電力自動化倉庫多功能托盤應用效益分析

通過應用多功能托盤，可以實現以下效益。

1） 通過合理化倉庫布局，使用自動化立體倉庫，實現智能化倉儲，大大提高了倉儲存儲能力，節約用地面積。

通過應用多功能托盤，實現了非標準化電力物資的標準化倉儲，大大推進了電力物資的倉儲自動化，提高了倉庫用地效率。以江蘇省電力公司某中心庫為例，通過運用多功能托盤，建立自動化立體庫，相對于普通電力倉庫，節約用地面積9500m2，按每畝土地70萬元計算，可節約土地投資700余萬元。

2）通過應用多功能托盤，將智能化的物流設備和現代化的倉儲管理信息系統相結合，減輕作業強度，減少物流作業人數。

由于電力倉儲自動化的實現，大量自動化設備的應用，減少了人力成本。同樣以某中心庫為例，其相對于普通電力倉庫，減少了5名工作人員，年人工成本降低50萬元。

應用多功能托盤除了能夠帶來上述經濟效益外，由于采用自動化倉庫，提高電力物資的出入庫效率，減少了物資的貨損貨差，還可以帶來可觀的社會效益，例如提高了電力物資供應的時效性，從而保證電力企業社會價值的實現。

5 結束語

在本文中，首先分析電力物資倉儲容器使用現狀，在此基礎上根據電力物資的特點，分析電力自動化倉庫多功能托盤設計的必要性，然后運用文中提出的方法設計了多功能托盤，并通過江蘇省電力公司某中心庫的運用效益分析，說明了該多功能托盤能夠實現非標準化電力物資的標準化倉儲，推進了物流的標準化，更能降低整體物流成本，提高整體物流效率。

[1] 方泳, 袁召云. 應急物流系統物料數據分析方法及托盤設計選型[J]. 物流技術, 2011(3): 134-141.

[2] GB/T29345-2007, 聯運通用平托盤主要尺寸及公差[S].

[3] 袁忠明. 試論托盤標準化在物流供應鏈的作用和推廣[J]. 上海質量, 2006(1).

[4] 何為宏, 盧立新. 木質托盤的設計方法及其應用[J]. 林產工業, 2008(3): 39-42.