新型穿梭板式密集存储技术在卷烟成品库改造设计中的应用

袁建欣　李晓霞

摘 要：文章针对卷烟成品库改造中采用的传统普通中型货架存储方案所存在的问题，将新型穿梭板式密集存储技术应用于设计之中，构建存储能力更大，自动化程度更高，综合效能更优的卷烟成品存储系统。

关键词：穿梭板；密集存储；卷烟厂成品库；设计

近年来随着现代物流技术的兴起与发展，新型穿梭板式密集存储技术在烟草物流行业中的应用也日趋成熟和普遍，不过此新技术在烟草工业的核心企业——卷烟厂中的应用还不常见。在作者所参与的某大型卷烟厂成品库就地改造设计中，此新技术得到了良好的应用，充分发挥出了新型穿梭板式密集存储系统空间利用率高、自动化水平高、响应速度快、作业成本低和灵活可控的优势。

在此项目中，规划将卷烟厂的老厂房一层改造为配套的卷烟成品库。老厂房一层现状：梁下高度约8.5米，东西方向长192米，南北宽76米，总面积约1.46万平方米，其中规划入库码垛区域0.24万平方米，存储区域0.95万平方米，出库拆垛区域0.27万平方米。

1 普通中型货架存储方案简述与分析

若采用普通中型货架存储模式，需最大限度布置三层成品货架，并配置输送机、入库分拣、机器人码垛等功能设备。成品库主通道规划为东西方向（长达192米），考虑叉车叉取货物及行驶方便，设置3个主通道（需占用较多的存储空间），经图纸测算，规划成品存储区域内可布置5346个托盘货位，按16件/托盘计，理论库容约1.71万箱，有效系数按0.9计算，库容约1.54万箱。除入库端外，作业模式沿用原人工叉车存取方式、人工拆垛发货或整托盘发货，在制品采用人工贴码，投资相对较低（投资概算约1500万元，若增加部分输送、自动拆垛等设备，投资概算约2600万元）。

普通中型货架存储方案存在库容量低、出入库效率低下以及用工量大等缺点，与生产现状存在以下几点矛盾：

（1）库容不足与库存需求的矛盾。很长时间以来库容不足与月末库存需求的矛盾严重影响企业正常的生产秩序和现场安全，1.4万箱的库区往往存放1.8万箱甚至更多的卷烟，不但物流通道甚至安全通道也堆满了卷烟，产品先进先出的质量管理要求得不到落实，安全也存在较大的隐患。特别是在市场需求旺季，车间的物流通道也成为卷烟堆放的场所，员工的人身安全难以得到有效保障。

（2）发货量大和效率低下的矛盾。根据近年来卷烟调拨规律，每月上旬发货量为全月的60%，中旬为30%，下旬为10%，月初日发货量最大为4000箱，且大量在制品需要手工贴码；同时新改造的成品库东西长达192米，运输距离长，一台叉车平均每小时最大运输量仅为20托盘64箱（16件/盘，即3.2箱）。仅发货就需配置10多名叉车工和10多辆叉车。若人工运输，效率更低。

（3）用工量大与员工短缺的矛盾。此方案，物流成品库入、出库端，均以人工码垛、搬运、拆垛、贴码为主。需近60名劳务工码垛、拆垛、贴码（月初，机关科室派6-8人参加贴码）、再组垛、库内运输、散件烟装车。

2 新型穿梭板式密集库方案简述与分析

针对以上矛盾，设计改进思路如下：（1）利用现有的制丝车间的建筑空间和面积，最大限度满足日常成品库存的需要，拟采用当今食品行业应用较为广泛的密集式货架（部分烟草公司已使用），解决库容不足的矛盾。（2）以较经济的投资，提高库区的自动化水平，减少劳动用工，解决用工紧张的矛盾。（3）根据烟草行业物流的发展趋势，以灵活的手段满足未来组盘标准的变化，实现省内、省外不同的运输要求。（4）减少条码不足与市场需求的矛盾，有效降低有码卷烟库存。（5）以科学的手段，确保成品库在任何情况下满足调拨需求，提高系统运行安全性。

按照上述设计思路，设计了两种自动化成品库，方案如下：

方案一：入库进行自动分拣、自动码垛，有码成品烟及在制品均采用16件/托盘码垛方式。采用输送机、穿梭车结合进行成品托盘自动运输。存储采用堆垛机、穿梭板形式货架实现4层密集存储。有码成品烟出库采用机器人自动拆垛后散件发货，也可进行整托盘出库，对在制品采用拆垛并进行在线自动打码后散件发货。该方案优点是储量较大（超过2万箱），自动化程度高，出入库效率高，人工作业量小，劳动强度低，投资适中（投资概算3800万元）。

方案二：入库自动分拣，采用机器人进行码垛，满足在制品及有码成品烟同时入库，环形穿梭车完成整托盘、空托盘组及散盘的输送，堆垛机进行上、下货架的存取作业，采用穿梭板进行货架内部托盘运送，采用与穿梭板配套的货架实现密集存储，机器人自动拆垛，在制品在线打码后以散件形式出库，亦可采用机器人重新组垛后以整托盘形式出库，有码成品烟可以直接出库。库内所有设备均可满足30件及16件两种规格成品托盘同时在库内进行码垛、运输、存储、拆垛等功能。该方案自动化程度高，储量高达2.8万箱，投资概算3700万元。

以上两个方案均可实现全自动化成品物流，比较起来，方案二更具优势，具体如下：

（1）储量更大。存储时采用1000×1250×150mm尺寸的托盘，码垛方式为30件/托盘，库内3层存储，可最大限度地利用空间，单位面积存储率是采用1100×1100×150mm尺寸的托盘，码垛方式为16件/托盘，库内4层存储形式的（30×3/1.25）/（16×4/1.21）=1.35倍。

（2）设备利用效率更高。大部分成品存储方式为30件/托盘，机器人码垛、拆垛效率是16件/托盘的模式的（1000/800）=1.25倍；出入库、存取、运输效率是16件/托盘的模式的（30/16）=1.88倍。方案二的单箱存储投资成本相应较低。

（3）运输方式更灵活。码垛时可以灵活的满足组盘标准的变化，很方便实现省内16件、省外30件不同的运输要求。

（4）成品烟处理更灵活。有码成品烟入库时可以根据预判的出库方式采用不同码垛方式，当预判为整托盘出库时，码垛方式采用16件/托盘的模式，方便直接出库，无需进行重新码垛；当预判为散件出库时，码垛方式采用30件/托盘的模式，拆垛后出库。

（5）系统运行安全性更好。所有的工艺流程均可以进行人工干预处理，存储区域内预留了人工叉车存取通道，在堆垛机出现故障时可以确保使用人工叉车进行出入库作业。环形穿梭车设置多个故障维修工位，确保在某台穿梭车发生故障时不影响整个系统的正常工作。

3 最终方案对比分析

下面从储量、投资额、用工数量、实施周期等方面对传统普通中型货架存储方案和新型穿梭板式密集存储方案（方案二）进行综合比较。

3.1 储量

普通中型货架方案储量约1.5万箱，且无继续扩充空间；穿梭板式密集存储方案储量达2.8万箱，加上预留区域，储量可达3.5万箱。

3.2 投资额

普通中型货架库方案投资预概算约1500万元；若增加部分输送、自动拆垛等设备，投资概算约2600万元；新型穿梭板式密集存储方案（方案二）投资概算约3700万元。

3.3 劳动用工数量

库区长192米，宽76米，普通中型货架库方案中入库端每班需叉车工4人，3个班计12人，出库端需叉车工12人，拆垛工8-10人，共计32-34人，考虑利用输送设备相应减少叉车作业量，出库采用自动拆垛，可减少拆垛工8-10人并适当减少叉车工8人（入库端3人、出库端5人），用工数量共计16人；穿梭板式密集存储方案中，出库端需叉车工2人（整托盘出库装车），考虑每班配备叉车工1人应急处理，3个班计3人，用工数量共计5人。

3.4 实施周期

厂房具备安装条件的前提下，普通中型货架库安装调试周期约为3个月；因设备数量较多且复杂程度较高，穿梭板式密集存储库安装调试周期约为4个月。

新型穿梭板式密集存储库方案相对储量大，投资额度适中，用工数量也更少，且实施周期与常规方案接近，综合比较之下，因其更适合现有使用需求，且更利于今后的发展。

4 结束语

从文中的方案实例可以看出，新型穿梭板式密集存储系统所具有的空间利用率高、自动化水平高、响应速度快、作业成本低和灵活可控等优势，使其在卷烟厂中同样有着很好的应用空间。随着技术的不断发展和完善，在未来必将构建出存储能力更大，自动化程度更高，综合效能更优的卷烟成品存储系统。

参考文献

[1]杨俊.新型穿梭板式全自动化立体仓库的应用研究[J].物流技术与应用，2014，2.

[2]王卫青.穿梭板系统研究与工程应用[J].机电一体化，2008，2.

[3]占少民.自动穿梭板行进系统设计及运动控制研究[D].哈尔滨工业大学，2009.

[4]丛兰强.密集式自动化仓储技术的新进展[J].物流技术，2014，19.

[5]朱宝昌.烟草商业企业卷烟密集式仓储技术的应用探讨[J].物流技术与应用，2014，10.

作者简介：袁建欣（1983-），男，陕西省周至县人，工作单位：中国五洲工程设计集团有限公司，职务：工程师，研究方向：烟草工艺设计。