側(cè)叉式堆垛機與重載自動倉庫在航天航空業(yè)的應(yīng)用

文/ 張軼群 王中軍

沈陽飛機工業(yè)集團物流裝備有限公司

板材、棒材、工裝模具等大重量、大尺寸物料存儲的自動化立體庫，需要特殊類型的堆垛機。本文主要介紹側(cè)叉式堆垛機的特點，并通過兩個航空航天業(yè)重載自動化立體庫的實際案例，分析物流系統(tǒng)規(guī)劃要點、工藝布局與應(yīng)用價值。

在航天航空業(yè)產(chǎn)品制造中，涉及較多工裝、模具等輔助配套生產(chǎn)工具，這類物料具有品種多（單型號產(chǎn)品對應(yīng)上百種規(guī)格）、使用頻率低（每月幾次）、保留時間長（幾十年）、尺寸較大（常見1～5m）、重量較大（常見3～5t）等特點。受生產(chǎn)車間面積的限制，這類物料在生產(chǎn)現(xiàn)場一般以少量緩存為主，多數(shù)采用在車間外集中存儲，在生產(chǎn)需要時再搬運到生產(chǎn)現(xiàn)場輪換使用。近些年，隨著生產(chǎn)模式變化及精益生產(chǎn)的需要，此類大尺寸、大重量物料的線邊立體庫應(yīng)用開始增多，由于物料的屬性和特點，重載、超長超大等特殊類型的自動化立體庫也開始得到應(yīng)用。

自2008年以來，沈陽飛機工業(yè)集團物流裝備有限公司一直致力于重載堆垛機的研究，陸續(xù)開發(fā)出針對板材、棒材、工裝模具、大尺寸成品等物料存儲的特殊類型堆垛機。通過這些細分產(chǎn)品，保證在有限的空間內(nèi)為用戶提供更多的可用存儲空間，提高了自動化立體庫的庫容率，降低了使用成本。本文主要介紹了重載堆垛機的一種— 側(cè)叉式堆垛機的特點，并通過在航空航天業(yè)模具、板材類重載自動化立體庫中的實際案例，分析其應(yīng)用價值。

側(cè)叉式堆垛機與常規(guī)托盤式堆垛機的主要區(qū)別是：在貨叉取送托盤（貨物）時，貨叉不占用托盤（貨物）下方的空間，也就是上下層托盤之間不需要考慮留出貨叉的厚度，可以實現(xiàn)高度空間的有效利用。

一、巷道堆垛機的載荷分類

巷道堆垛機屬于自動化立體庫（AS/RS）中的核心設(shè)備，從載荷單元來看，料箱堆垛機一般載荷在100kg以下，托盤堆垛機常見載荷系列有250kg、500kg、1000kg、2000kg等，3000kg及以上載荷的堆垛機劃分為重載系列（注：暫無行業(yè)明確定義，適用于本文）。常見的重載堆垛機可分為3t、5t、7t等系列，部分應(yīng)用場所載荷可達10t或更大，如航空集裝箱立體庫用堆垛機、鉆探鋼管立體庫用堆垛機、大型減速機立體庫用堆垛機等。

重載巷道堆垛機在結(jié)構(gòu)、托盤存取裝置（貨叉）、控制等方面有其自身特點，其中針對不同物料屬性，托盤存取裝置（如伸縮貨叉）的差異較大，按取送動作可分為叉取方式（取送托盤時有微升降）和推拉拖取方式（取送托盤時無微升降，僅平移）。叉取方式中，根據(jù)貨叉叉取位置的不同，又可分為常見的托盤底部叉取方式和較少使用的托盤側(cè)面叉取方式（本文簡稱“側(cè)叉式”），兩者主要區(qū)別在于：上下層貨位之間是否需要預(yù)留貨叉的占位距離。

二、側(cè)叉式堆垛機的工作原理及特點

1.側(cè)叉式堆垛機的工作原理

側(cè)叉式堆垛機的主要工作原理為：堆垛機在叉取托盤時，貨叉在托盤的兩側(cè)，不占用托盤的底部空間，貨叉工作位置如圖1所示。

圖1 側(cè)叉式堆垛機作業(yè)中貨叉的位置（側(cè)視）

2.側(cè)叉式堆垛機的特點與適用范圍

側(cè)叉式堆垛機屬于大尺寸、重載類型的非常規(guī)堆垛機，它與常規(guī)托盤式堆垛機的主要區(qū)別是：在貨叉取送托盤（貨物）時，貨叉不占用托盤（貨物）下方的空間，也就是上下層托盤之間不需要考慮留出貨叉的厚度，可以實現(xiàn)高度空間的有效利用。側(cè)插式型堆垛機在貨位高度為300～400mm、貨位長度為3～6m、貨位載荷為3～5t的情況下，立體庫在高度方向上的空間利用率具有明顯優(yōu)勢。

3.側(cè)叉式堆垛機的缺點

由于貨叉位置空間的占用，立體庫在布局時列間距增加，在立體庫的長度方向上的空間利用率有所降低。在托盤長度3m以上時，長度方向上浪費尺寸比例可降低到10%以下，總空間利用率依然有明顯優(yōu)勢。

三、側(cè)叉式堆垛機在模具立體庫中的應(yīng)用案例

1.系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)備選型

在本案例中，車間可用高度為10 m，存儲區(qū)占地尺寸為78×8 m，托盤（貨位）尺寸為6000×2100×400mm，貨位載荷為5t，物料為復(fù)合材料制造中的熱成型模具，SKU數(shù)量為500+，總存儲量為1500t，選用立體庫為主存儲設(shè)備。

在原規(guī)劃中，立體庫擬采用常規(guī)貨叉式托盤堆垛機，經(jīng)測算，每層貨位占用的高度是400mm（貨位高）+200mm（貨叉高）+100mm（貨位間隙）=700mm，貨位層數(shù)可布置10層。

基于用戶要求最大貨位數(shù)量的選型原則，我們經(jīng)過分析，推薦了側(cè)叉式堆垛機。此時，每層貨位占用的高度是400mm（貨位高）+0mm（貨叉高）+100mm（貨位間隙）=500mm，貨位層數(shù)增加了4層，總層數(shù)達到14層，較原方案提高了40%；貨位數(shù)量由200個增加到280個，存儲量1400t，基本滿足了現(xiàn)有物料80%以上的存儲需求。

2.立體庫系統(tǒng)構(gòu)成及布局

立體庫系統(tǒng)構(gòu)成：側(cè)叉式堆垛機1套，貨架（280貨位）1套，托盤（6×2×0.4m，5t）279個，出入庫RGV1套，單梁吊車（5t）1套。平面布局圖見圖2，現(xiàn)場照片見圖3。

圖2 側(cè)叉式堆垛機立體庫平面布局圖

圖3 側(cè)叉式堆垛機在模具立體庫中的應(yīng)用現(xiàn)場圖

3.應(yīng)用效果

本項目為沈飛公司側(cè)叉式堆垛機在國內(nèi)的首次應(yīng)用（2015年），連續(xù)正常運行至今。與常規(guī)堆垛機相比，側(cè)插式堆垛機有效解決了立體庫在存儲大密度、大尺寸扁平物料時在高度方向空間利用率低的問題，貨位數(shù)量較常規(guī)立體庫平均提高40%以上。雖然堆垛機在定位精度、貨架精度等方面對系統(tǒng)的要求較高，增加了一部分成本，但從貨位平均成本及庫容率方面看仍然具有較大優(yōu)勢。

三、側(cè)叉式堆垛機在板材立體材料庫中的應(yīng)用案例

1.立體庫基本信息

生產(chǎn)車間存儲區(qū)可用尺寸長度為28 m、寬度為8 m、高度為8m，用于航空鋁板的線邊臨時存儲、半成品緩存等，主物料尺寸規(guī)格為4000×2000mm，最大厚度為150 m m，單品加工周期為1～4小時。

2.立體庫規(guī)劃方案及工藝布局

依據(jù)物料及生產(chǎn)加工特點，立體庫選用貨位載荷為3t的側(cè)叉式堆垛機，實現(xiàn)在8m高度布置18層貨位的需要，貨架規(guī)劃為2排、5列，共計180個貨位。立體庫在來料區(qū)，設(shè)置2臺出入庫RGV，用于原材料的入庫及半成品的出庫。在加工區(qū)，設(shè)置1臺出入庫RGV，用于原材料的出庫與半成品的入庫。立體庫平面布局見圖4，現(xiàn)場照片見圖5。

圖4 航空鋁板線邊立體庫平面布局圖

圖5 航空鋁板線邊立體庫現(xiàn)場圖

四、結(jié)束語

雖然側(cè)叉式堆垛機在自動化立體庫的實際應(yīng)用中所占比例較小，但在其適用物料范圍內(nèi)，該類型立體庫在空間利用率、單貨位平均擁有成本等方面擁有很大優(yōu)勢，具有一定實用價值，為用戶在采用自動化立體倉庫時提供了一種可選方案。