一次性托盘共用体系在自动化物流系统中的应用

2018-06-13李成友许国春储汝涛张祖提

中国储运 2018年6期

文/李成友许国春储汝涛张祖提

现行的货物搬运平托盘ISO标准，采用6种尺寸规格共存的制定方式，涉及欧洲、北美、亚洲不同国家和地区的标准托盘规格。托盘的适用范围，既要满足国际经济贸易高速增长的发展需求，又要兼顾国内行业供应链结构形式各异的托盘包装标准。短时间内托盘联运共用系统覆盖有限，也无法实现单一的托盘标准，一次性托盘依旧是解决一贯化运输的重要保障。随着自动化物流系统的广泛应用，对于外贸型或沿用供应链结构建立托盘包装的企业，托盘规格的选择成了制约自动化物流系统建设的关键因素。虽然目前常用以托盘包装单元为子托盘加装母托盘的方式，实现货物单元在输送、存储、搬运过程中的标准化管理，但是增加了托盘及设备投入，提高了系统的自动化复杂程度，容易导致后期高昂的运营维护成本。因此，使用一次性托盘为货物单元化载具的物流系统，更能节约投资，且流程简捷，可有效缓解设备运行压力，也越来越为更多的企业所重视。

一、一次性托盘的性能特点

一次性托盘常用的材质为木和胶合板，制作精度差，外形尺寸参照运输条件、当地托盘标准、货物外形或者指定的包装要求。托盘的底部结构、底铺板及垫块也存在相应的差异。一次性托盘包装有利于保护物品，提高装卸作业效率，实现货物的一贯化运输。而且选用一次性托盘包装的货物，通常都为木箱或者缠膜打带包装，重量及外形规整，稳定性较好，为自动化物流系统的建设创造了条件。

二、技术难点及处理措施

根据ISO标准，托盘最大边与最小边的尺寸差为419mm，对于遵循供应链结构包装的托盘尺寸，可能面临更大的差距。为缩减制造成本，托盘的高度和结构也各不相同。实现一次性托盘的自动化处理，必须对托盘进行相应的规范化调整。底部结构需具有自由叉孔以便于自动化设备搬运，降低设备的自动化复杂程度；托盘的外形尺寸偏差不宜太大，极差满足自动化设备叉体宽度的搬运要求；底铺板具有一定的强度，防止在输送过程中因设备的局部支撑而发生断裂。

按照企业供应链结构，不同的供货渠道还会改变货物的包装规格，托盘也存在各式各样的差别。因而，针对一次性托盘规划建设的自动化物流系统，必须具备一定柔性，可满足多种托盘规格的处理需求。结合一次性托盘性能特点及其自动化工艺处理要求，托盘共用体系在自动化物流系统中的应用，主要技术难点体现在以下几个方面。

1.输送

通常输送线主要由辊道输送机、链式输送机和升降输送机构成。为确保货物的连续平稳输送，需要将设备输送移载方式依照对应的托盘底部结构进行调整。在设备接口位置，设计较小的过渡间隙，以适应不同托盘的底铺板及垫块外形尺寸。

2.搬运

对一次性托盘包装货物的搬运，主要体现在巷道堆垛机、RGV、AGV及人工叉车搬运类设备上。“川字底”托盘有利于电动搬运车完成货物的落地式作业，提高作业效率，减少人工搬运对平衡式叉车的依赖，甚至降低自动化设备搬运机构的复杂程度。自动化物流系统的一次性托盘宜为“川字底”结构。由于一次性托盘的外形尺寸很难统一，底部尺寸也存在差异，物流设备的搬运机构宜采用叉式，以兼顾不同的托盘规格。

3.定位

一次性托盘包装货物的输送、搬运和存储定位，是突出物流系统柔性的最关键部分。在人工作业界面需要较大定位余量，以减少人工定位时间占用，提高作业效率。在自动化设备处理环节，又需要提高托盘货物的定位精度，以减少设备故障率，提升自动化设备的搬运效率。

托盘货物在自动化物流系统中的节点定位就显得至关重要。鉴于一次性托盘包装货物具有较高的搬运效率，在自动化物流系统中大多采用输送线处理工艺，实现货物的队列连续缓存输送，提高输送效率。货物输送过程中的定位主要表现在直线输送环节需要有可靠的导向，确保输送过程的方向性；直角输送环节需要对不同规格的托盘完成逻辑定位，确保输送传递过程中货物位置的精确性；在巷道堆垛机的取放货位置，还应针对货叉结构形式，对货物的停靠位置及自由叉孔高度进行相应的调整，确保巷道堆垛机对不同规格托盘搬运过程中的可靠性。

4.存储

存储采用横梁式组合货架。受一次性托盘外形规格以及自由叉孔的高度尺寸限制，货架的设计需具有兼容性，可在一定尺寸偏差范围内完成对托盘货物的存储。为节约货架的投入成本，提高一次性托盘在货架内存储的承载能力，在货格存储单元的横梁上增加支撑垫梁。进而解决巷道堆垛机货叉对不同高度托盘的适用性，以货架满足不同规格托盘货物的承载需求。

三、应用案例

1.项目概况

一次性托盘共用体系在自动化物流系统中的技术解决方案，在玻璃纤维行业得到了应用。该项目为成品库，建筑长180m、宽35m、可用净空高度约为21m。目前入库方式为货车转运后，使用叉车搬运，远期可扩展为AGV搬运自动入库。出库模式为提前备货，集中装车发货。信息载体为条码。载具为一次性木或胶合板托盘。

2.托盘参数

托盘货物涉及三种类型，共5种一次性托盘规格，托盘结构形式为四向进叉“川字底”托盘，额定设计承载1500kg（见表1）。托盘1表面为铺板组合件，其余托盘表面为顶铺板，托盘5的顶铺板根据包装要求设计有板缘。

表1 托盘规格

3.规划设计

物流系统规划建设位置远离生产区域，现阶段需由平板车完成二次转运，为提高托盘货物的装卸效率，节约建设成本，设计方案采用一次性托盘为载具，实现托盘货物转运、输送、存储、搬运过程的一贯化作业。

图1 总体规划设计图

（1）总体布局

根据园区物流动线，物流系统规划设计采用一端入库一端出库的模式。整体规划布局为出库端高于入库端，入库端运输车辆为平板车，设备安装基准面与路面高度一致；出库端运输车辆为厢式货车，设置月台，高度为1.5m；入库为集中式作业，设置有2个入库站台；为满足提前缓存备货出库需求，采用分散式站台。系统配备6台巷道堆垛机，货架设计为单深双货位结构，输送系统为不同设备组成的连续式输送线。入库输送线具有在线缓存功能，配合发货区域的离线缓存，可提升系统的故障应急或者峰值流量处理能力（见图1）。

（2）系统功能及技术指标

图2 输送定位示意图

物流系统的主要流程为出入库管理，以及全程的信息化管控。站台配备有超声波检测装置，可提高叉车取放货作业效率，保障人机安全。输送系统设计能力为200盘/小时，系统设计运行能力为180盘/小时。货架设计高度20.45m，托盘存储货位数量14400个。

4.关键技术解决方案

（1）输送类设备

输送系统采用链式和辊道输送设备相结合的方式，链式输送机采用4链环结构，输送定位基准面为靠近巷道的设备单侧。辊道输送机对托盘货物的输送定位为设备中心。链式输送机沿巷道方向布置，辊道输送机垂直于巷道方向布置。两种设备之间的传递输送由升降输送机完成，输送体结构为辊筒。托盘货物在升降输送机上的定位，经光电开关检测停位点后，控制电机制动完成。（见图2）

（2）搬运类设备

搬运类设备主要为巷道堆垛机。由于托盘货物载重较大，为降低巷道堆垛机搬运机构的复杂性，托盘货物的定位依靠取放货站台的升降设备完成。通过对升降设备台面的异型设计，增加了托盘自由叉孔的伸叉空间高度，解决了巷道堆垛机货叉对不同高度托盘的搬运需求。

为使托盘的伸叉空间最大化，保障货叉具备足够的宽度满足设计承载。托盘货物在堆垛机取放货站台的定位采用居中法，依照货叉的设计宽度，在伸叉宽度偏差范围内将托盘划分为大、小两档。大托盘采用托盘宽度边为定位基准，小托盘由中间底铺板及垫块为定位基准。托盘定位执行机构由升降台完成，升降台设计有两级升降行程，第一级升降完成小托盘定位，第二级升降为抬升托盘的伸叉空间，供巷道堆垛机搬运货物使用。（见图3）

（3）货架

货架采用在横梁上焊接贯通式支撑垫梁的方式，以确保托盘底铺板得到有效支撑，从而提升托盘的额定承载。为节约投资，缩短货架制造安装周期，支撑垫梁为型材制作。（见图4）

图3 搬运定位示意图

图4 货架结构示意图

5.实施效果评价

通过托盘共用体系物流系统的建设，精简了设计流程，实现了对产品质量全程追溯的信息化管理，自动化工艺可满足一次性托盘多种规格的柔性处理要求。设备运用维护简单，运行平稳，具有较高的作业效率。物流系统在输送、搬运及存储环节未额外增加母托盘，减少了投资成本，降低了货物的垛型高度，提升了库存容量，取得了较好的经济效益。