电力自动化仓库多功能托盘设计与应用

周 旸，梁 峻，董风举

（1.南京供电公司，南京 210007；2.南京苏逸实业有限公司，南京 210037）

0 引言

随着我国电力行业仓储自动化程度不断提高，作为电力物资储存和运输中最基本的集装单元，托盘的重要性日益凸显，其性能的优劣直接影响了仓储作业的效率和效益。多年来我国电力行业一直存在着托盘功能单一、不满足本行业需求、缺乏标准化等诸多问题。因此，结合我国电力行业实际需求，设计能够适应电力自动化仓库需求的多功能托盘，不仅能够使托盘在流通中满足承载、保护要求；同时较低托盘的生产成本，提高企业的经济效益，还对于节约资源和保护环境具有重要的意义。

1 电力物资仓储容器使用现状分析

通过调研，可以发现国内电力物资仓储容器使用方面存在着以下两方面的问题。

1） 托盘使用率较低

由于当前我国电力仓储自动化程度较低，物资存放主要采用平置，在此情况下托盘作为基本集装单元的作用不能够得到有效的体现，因此托盘的使用率相对于其他行业的仓库为低。在部分电力仓库中，采用托盘的主要目的并非是为了实现集装化仓储，而仅是利用托盘来隔潮，防止货物由于接触地面受损。

2） 现有标准化托盘不适用于电力物资仓储

为了统一联运平托盘规格、以最大限度的节约物流成本，国际标准化组织于2003年修订了ISO6780《联运通用平托盘主要尺寸及公差》标准，现有国际托盘标准有1100×1100mm、1067×1067mm、1200×1000mm、1200×800mm、1219×1016mm、1140×1140mm六种规格。由于该规格尺寸在确定时未考虑到电力物资在外形尺寸和重量等方面的特殊需求，通过国内部分电力企业的实际运用，证明现有标准化托盘不适用于电力物资仓储，这也直接影响托盘在电力物资仓储中的使用。

2 电力自动化仓库多功能托盘设计的必要性分析

通过上文对于电力物资仓储的现状分析，可以发现设计电力自动化仓库多功能托盘具有以下必要性：

1）电力物资的非标准化特征，要求设计多功能托盘

在我国电力系统中，电力物资主要包括五大电器（变压器、断路器、互感器、避雷器、开关柜）、三材（钢材、木材、水泥）、二线（裸铝线、钢芯铝绞线）、金具、绝缘子、电度表及保护用品、低压电器、开关配件、电子元件、紧固件等。

相对于其他行业的物资，电力物资品种规格多，形状、尺寸、重量不规整，标准化存储难度大。据不完全统计，电力物资有超过1万个品种规格，小到螺钉、螺母，大到5～8吨的线缆、设备，物资的形状、尺寸、重量不规整。而且不同于其它行业，电力物资同品种、同规格，不同厂家的产品尺寸、重量都不相同，标准化程度较低。

2） 设计多功能托盘实现非标准化电力物资的标准化仓储，推进电力物资仓储自动化

现在随着现代物流理念和技术的引入，仓储自动化正在成为物流行业主要发展趋势之一，各行业仓库的自动化程度都不断提高。但是正如上文所述，由于电力物资多属于非标准化物资，缺乏适当的集装单元，无法采用自动化设备进行出入库作业，电力仓库的仓储自动化进程受到极大阻碍。通过设计和应用满足电力自动化仓库需求的多功能托盘，从尺寸、载重量两个方面实现了非标准化电力物资的标准化仓储，能够彻底解决该问题，从而极大地推动了电力物资仓储自动化的进程，有效地提高了其仓储和运输的效率和效益。

图1 电力自动化仓库多功能托盘设计方法

3）设计多功能托盘实现电力物资标准化存储，有利于提高物资应急响应能力

电力物资应急响应能力的提高是仓储管理的重要组成部分。通过设计和应用多功能托盘，构建标准化的物资仓库，能够有效发挥电力仓库应急物资储备的功能，对区域内灾害、事故等紧急情况实施紧急出入作业，能够在第一时间响应政府、国网公司等的要求，将抢险物资准确、快速地送抵抢修现场，履行企业社会责任，提升企业形象。

3 电力自动化仓库多功能托盘设计方法

在电力物资专用多功能托盘的设计方面，目前国内基本上还处于空白，缺乏相关的理论研究支持，缺乏实际的应用经验，设计应用手段也比较缺乏。

在本文中，将采用的多功能托盘设计方法为：首先设定托盘设计的总体目标，据此筛选出应用托盘存放的电力物资，并根据各类物资的实际仓储容器需求，确定托盘应具有的功能；然后对于电力企业实际使用物资的外形尺寸和重量进行统计和分析，运用满意原则，兼顾经济性和适用性，确定托盘的尺寸；在此基础之上，再进行托盘的试制、测试、修改，并最终定型投产。具体设计方法如图1所示。

根据图1所示，多功能托盘设计总体上可以分为三个阶段，即需求分析、工艺设计和测试定型。

3.1 需求分析

需求分析是多功能托盘设计三个阶段中最为关键的阶段，它是其他阶段的基础。需求分析阶段包括两个主要任务，即确定托盘的功能和设计约束。

3.1.1 多功能托盘功能需求

多功能托盘功能需要根据各种电力物资对于仓储容器的不同需求分析。因此可以分三步进行分析。

1）总体目标设定

总体目标设定是多功能托盘设计的第一步。多功能托盘设计的总体目标可以归结为以下两点：

（1）根据电力自动化仓库的使用需求，兼顾经济性和实用性，多功能托盘应该存放重量不大于3吨，最大尺寸不超过2米的物资；

（2）通过使用多功能托盘，应能够实现线缆、主变压器、散件等各类电力物资的标准化仓储。

2） 物资筛选

由于电力物资种类繁多，尺寸、重量千差万别，其对于仓储容器的要求也多种多样，因此将全部电力物资都使用托盘存放并不合适。在本阶段，主要任务是根据总体目标，从现有电力物资中筛选出应该存放在多功能托盘的物资。

经过筛选，可以存放于托盘的电力物资包括：变压器、断路器、互感器、避雷器、开关柜、导线、钢绞线、金具、绝缘子、电度表及保护用品、低压电器、开关配件、电子元件和紧固件等。

3） 各种电力物资存储容器需求分析

根据电力物资的特殊需求，可以总结存储容器需求如下。

（1）存储容器应具有通用性

为了提高存储容器的经济性和实用价值，其应具有通用性。通用性可以通过附件的拆装实现。根据尺寸、重量和仓储环境要求，可分析各种电力物资对于存储容器的需求，具体如下表1所示。

表1 电力物资存储需求

（2）附件应牢固安全

为了保证作业人员安全、避免不必要货损，所安装的附件应牢固，不易脱落。

（3）附件应便于拆装

为了保证托盘的实用价值，所设计的附件应能由1～2人进行快速拆装。

4)电力物资存储容器设计要求分析

为了保证实用价值，所设计出的多功能托盘应满足电力物资的多样性、存储单元标准化、存储容器的通用性三个方面的要求。

图2 电力物资存储容器设计要求

5）多功能托盘功能需求

根据表1的内容可见，电力物资主要需要三类存储容器，即托盘、周转箱和线缆架。因此电力自动化仓库所需的多功能托盘应该能够涵盖以下三种功能。

（1）托盘：用于平置或码放一些外形尺寸较大的电力物资，如变压器、开关柜等；

（2）周转箱：用于存放一些外形尺寸较小的电力物资，如互感器、避雷器等；

（3）线缆架：主要用于存放电缆。

3.1.2 多功能托盘参数需求

设计约束是指在设计多功能托盘时必须满足的数据指标。在电力物资多功能托盘设计中，设计约束是指托盘的尺寸、承载能力。

在确定设计约束时，需要依据满意原则。所谓满意原则是指在做决策的时候不追求系统的最优，而是追求一个令多数人满意的解决方法。之所以不追求系统最优，是由于为了实现系统最优所需要付出的代价过大，尤其是受制于市场信息的不对称，达成系统最优难度过大。在此背景下，选择一个令多数人满意的解决方案就是一个相对最优的选择。

在确定多功能托盘设计约束时，采用的是80%的满足率，即所设计的多功能托盘的尺寸和承载能力应能够满足80%的电力物资仓储需求。在满意原则的指导下，通过对于江苏省电力公司下属主要仓库一年的电力物资仓储数据进行统计分析，如表2所示。

表2 多功能托盘设计约束

值得注意的是，多功能托盘根据承载能力不同，需要设计两种不同规格的托盘。这是由于根据对于电力物资尺寸和重量分析，由于电力物资非标准化程度较高，各类物资的尺寸、重量差距较大，若全部采用3吨托盘，则会造成托盘承载能力未能得到有效利用；若全部采用1.5吨托盘，则会造成托盘尺寸不满足电力物资存储尺寸需求。因此，需要设计两种托盘，分别满足不同重量和尺寸的电力物资。

3.2 工艺设计

在本阶段，需要根据上一阶段得到的功能需求、参数需求来设计多功能托盘。

1）结构件设计

根据上文的功能定位，多功能托盘应该包括三种功能，可以通过以下形式来实现：

（1）托盘功能：这是多功能托盘的基本形态，无特殊要求，在此不再赘述。

（2）周转箱功能：可以采用在平托盘上设立围栏的方式来实现。

（3）线缆架功能：可以采用在平托盘上插入工装架，形成托盘上的线缆架来实现。

2）多功能托盘材质选择

在选用托盘材质的时候，需要综合考虑材料的强度、刚度、耐用性、承载能力和成本5个方面的因素。现有的托盘主要采用三种材质，即木制、塑料和钢制。三种材质具体对比分析如表3所示。

表3 三种托盘材质的对比分析

根据表3可知，钢制托盘虽然自重较重，建造成本相对较高，但是由于其使用寿命和承载能力是其他两种材质所不能比拟的，非常符合电力物资存储的需要，因此在多功能托盘选用钢作为托盘材质。

3.3 测试定型

测试定型包括三个阶段，即产品试制、测试修改和定型投产，其主要任务是对于所设计的托盘进行试制，并将其投入实际工作中进行测试，从中发现存在的问题并改进，最终定型投产。

通过上述步骤所设计出的多功能托盘具体如图3所示。

图3 电力物资多功能托盘

在本阶段，应注意以下两个关键点：

1）应引入专业厂家参与托盘的设计和制造

引入专业厂家的目的是借助于其专业优势，保证所设计托盘的实用价值。

2）产品在定型前必须经过实际工作的检验

在完成产品试制后，需要将产品投入实际工作中测试其是否能够满足电力物资仓储的需要，是否达到设计目标。如果在测试过程中发现存在一定的不足，则需要对于托盘的设计进行修改。为了保证测试结果的有效性，兼顾项目的经济性，建议测试时间取1～2个月为宜。

4 电力自动化仓库多功能托盘应用效益分析

通过应用多功能托盘，可以实现以下效益。

1） 通过合理化仓库布局，使用自动化立体仓库，实现智能化仓储，大大提高了仓储存储能力，节约用地面积。

通过应用多功能托盘，实现了非标准化电力物资的标准化仓储，大大推进了电力物资的仓储自动化，提高了仓库用地效率。以江苏省电力公司某中心库为例，通过运用多功能托盘，建立自动化立体库，相对于普通电力仓库，节约用地面积9500m2，按每亩土地70万元计算，可节约土地投资700余万元。

2）通过应用多功能托盘，将智能化的物流设备和现代化的仓储管理信息系统相结合，减轻作业强度，减少物流作业人数。

由于电力仓储自动化的实现，大量自动化设备的应用，减少了人力成本。同样以某中心库为例，其相对于普通电力仓库，减少了5名工作人员，年人工成本降低50万元。

应用多功能托盘除了能够带来上述经济效益外，由于采用自动化仓库，提高电力物资的出入库效率，减少了物资的货损货差，还可以带来可观的社会效益，例如提高了电力物资供应的时效性，从而保证电力企业社会价值的实现。

5 结束语

在本文中，首先分析电力物资仓储容器使用现状，在此基础上根据电力物资的特点，分析电力自动化仓库多功能托盘设计的必要性，然后运用文中提出的方法设计了多功能托盘，并通过江苏省电力公司某中心库的运用效益分析，说明了该多功能托盘能够实现非标准化电力物资的标准化仓储，推进了物流的标准化，更能降低整体物流成本，提高整体物流效率。

[1] 方泳, 袁召云. 应急物流系统物料数据分析方法及托盘设计选型[J]. 物流技术, 2011(3): 134-141.

[2] GB/T29345-2007, 联运通用平托盘主要尺寸及公差[S].

[3] 袁忠明. 试论托盘标准化在物流供应链的作用和推广[J]. 上海质量, 2006(1).

[4] 何为宏, 卢立新. 木质托盘的设计方法及其应用[J]. 林产工业, 2008(3): 39-42.