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自动化立体仓储技术在化工行业的工程应用技发展愿景 ——岳巍中国寰球工程有限公司高级工程师
2019-12-27   【打印【关闭】
      谢谢顾总,各位领导、专家,大家下午好,我叫岳巍,来自中国寰球工程有限公司,很荣幸受组委会的邀请,今天在这里给大家做一个分享报告,这个报告的名字实在有点长,叫自动化立体仓储技术在化工行业的工程应用及发展愿景,作为第一个报告希望起到抛砖引玉的作用。
      我来自于物流行业,大家有可能对寰球公司还不是很熟悉,在这里做简单介绍,寰球公司成立于1953年,前身是原化工部设计院,也是新中国组建的第一个全国性化工设计单位。 2005年加入中国石油天然气集团公司,是智力密集、技术密集的科技型大型国有骨干企业 。公司以技术为主线,设计为龙头,工程服务范围涵盖研发、咨询、设计、采购、制造、施工、开车指导、融资服务等领域,公司在现代规模的大型乙烯及合成塑料、合成橡胶、合成纤维、大型炼油、大型聚合物、大型LNG、大型化肥和大型煤化工等业务领域具有一流的技术和总承包能力。
      业务领域涵盖化工、石油化工、炼油、煤化工、精细化工、化肥、海洋石油工程、天然气液化与接收、储运设施、现代物流管理、油田地面设施、新能源、轻工、纺织、医药、化学矿山采选、工程地质勘查、工程测量、岩土工程、交通、电讯、城市燃气、民用建筑、市政工程、热电工程、给排水工程、环境工程、压力容器设计制造安装、非标设备、钢结构及管道加工制造安装、无损检测等多个行业和领域。
      十二五期间寰球公司承接并执行了800多项国内外大中型项目,包括EPC总承包、设计、PMC管理承包,施工总承包和前期咨询,工程建设投资近千亿元,下面是6个比较典型的项目,国内最大的LNG接收站工程——江苏LNG接收站项目,国内投资额最大的煤化工项目——神华榆林煤化工项目,世界规模最大的磷矿选矿项目——沙特1350万吨/年磷矿选矿项目,国内单线规模最大的炼油工程中石油的云南一千三百万吨炼油项目,国内单线规模最大的炼油工程——云南1300万吨/年炼油项目,国内最大的炼化一体化项目——浙江石化4000万吨/年炼油、120万吨/年乙烯项目。国内已投产单线规模最大的乙烯项目——独山子石化100万吨/年乙烯项目。
      寰球公司连续四年工程总承包完成合同额位居全国勘察设计行业第一,建设部公布的建国60周年全国勘察设计行业“十佳工程承包企业”之首,连续五年进入“从事工程项目管理和工程总承包企业营业额百强” ,四年进入“中国工程设计企业60强”,连续17年ENR全球最大225家国际承包商和最大200家国际设计公司双排名,中国机电产品进出口商会“AAA级信用企业”。
      前面是对寰球的介绍,下面进入本次主题自动化仓储技术的内容,主要分为三部分:第一,简介。第二,工程应用。第三,发展愿景。
      一、简介
      简介-作用
      现代物流以整合流程、协调上下游为己任,仓储管理在物流管理中占据着核心的地位。在位的专家很了解克强指数,李克强总理当年任职辽宁省委书记时面对国内外对GDP统计的一些质疑,凭他多年的实践经验和敏锐洞察力,用工业用电量新增、铁路货运量新增和银行中长期贷款新增这三个指标追踪经济动向来挤掉数字里面的水分,这个是所谓的克强指数。
      其中,铁路货运量物流行业的一环占据25%的这么一个比重,可见物流行业在整个国民经济生产中所占有的重要位置,仓储管理在物流管理中有占据着核心的位置,大家请看图框里是一个狭义的仓储,但是根据实际经验和我们的工程建设当中大家可以发现,其实从卸货开始一直到码盘堆垛到后期的初步发言权的分货跟仓储紧密联系的。
      简介-组成
      与传统概念的平地库不同,自动化立体仓库是个包括软硬件的整体系统,主要组成部分包括货架、托盘(货箱)、巷道堆垛机、输送机系统 、AGV/RGV、WCS 自动控制系统、WMS 信息管理系统等,可实现存储高层化、存取自动化、操作智能化等功能。是当前技术水平较高的仓储形式。
      货架是用于存储货物的金属结构,主要有焊接式和组合式两种基本形式。托盘(货箱)是用于承载货物的器具,通过内置RFID芯片或者粘贴条形码、二维码,可实现智能化存储。巷道堆垛机,用于自动存取货物,按结构形式分为单立柱和双立柱两种。AGV即自动导向小车,主要分为感应导向和激光导向两种形式,RGV轨道导向小车。 WMS 信息管理系统 ,可以与其他系统(如 ERP 系统等)联网或集成。
      简介-优缺点
      与平体库相比较,立体库优缺点比较明显,优点主要有下面6个:
      1、空间利用率高,可以充分的利用高处空间,单位面积存储能力可以达到平面库的5-10倍,这是最新的一个趋势。
      2、物流效率高,自动化、机械化、集约化的存储模式,物流效率比其它的要达到它的3-5倍,同时由于自动化、智能化的存储,可以实现多种物品的混合存储。
      3、跟上游的生产对接强,自动化的立体仓库可以跟上游的ERP系统无缝连接,从而提高应变及决策能力。
      4、劳动强度底,系统化、自动化、机械化的作业,可以实现立体库完全无人化的操作,所以它这个降低了很大的人工成本。
      同样的理由,它的作业准确性也高,管理先进性也是具有一定的优势。
      立体库它的缺点主要有4个:
      1、结构复杂、建设投资高。这是相对于平体库来说,因为平体库就是一个空房子,一大厂房,里面除了一些柱子、消防设备以外,它就是一个空的。立体库里面除了一个高层的建筑,里面还有相应的货架、设备在里面。所以,我们做过估算,建设投资差不多是平体库的3-4倍。
      2、施工要求高、周期长。这也是同理,它的施工按照我们的测算,一个2万平米的立体库施工周期差不多是平体库的2倍左右。
      3、货物存储单元需要标准化。因为每一个货架它尺寸、承重都是有一定的限额,特别是它的尺寸,如果你的货物在立体库里面产生了变形,或者是产生了倾覆,想到堆垛机就没法来工作,整个就要处于停滞,除非人工去把它复位。
      4、仓库管理技术员素质要求较高。这个是显而易见的,因为自动化和智能化要求比较高,平时的维护、管理、升级、调试相应的要求都比较高。
      二、工程应用
      工程应用-适用范围
      我们现在讲第二部分,工程应用。首先我们说一下它的适用范围,目前根据石化GB 3186来说,它适用于3种主要产品,一种是火灾危险性为丙类的固体物料(不包括硫黄),刚才我们吃饭的时候说过硫黄的事情,目前它是不包括硫黄的。
      下面这些是根据GB 50160来列出来的,我就不一一读出来了,但现在用的比较多的,主要是通用塑料,就是大宗的塑料产品,像聚烯烃产品,聚丙烯、聚乙烯、ABS,还有就是橡胶及制品。
      第二大类是火灾危险性丁戊类的固体和液体物料,第三大类就是润滑油,也要用立体库来做的,咱们化工行业目前是这样的。标准规范包括GB50016和GB50160这两个规范是限定了立体库的面积和防火区域的设置。
      工程应用-标准规范
      还有两个是消防规范GB50084和50974这个是常规的规范,下面立足本身的规范是机械标准有四个包括立体库的设计规范,自动化启动机的规范,组合式和焊接式的技术条件,以及石油化工行业的设计规范。
      其他的一些规范主要是应用立体化库房的设计建筑的规范、抗震的、给排水、供暖通风、配电化工的规范,今天的时间有限,其他的规范不列出了。
      工程应用-设计步骤在工程建设中工程设计是龙头,在做自动化立体仓库设计的时候分五四个步骤,第一明确用户要求及输入条件,第二确定主要形式及相关参数,第三确定总体布局及物流走向,第四确定设备类型及相关参数。
      1.明确用户要求及输入条件。明确自动化立体仓库与上游、下游衔接的工艺过程,确定最大入库量、出库量以及所要求的库容量,确定物料的品种数量、包装形式尺寸及重量,确定现场条件及环境条件,确定用户对仓库管理系统的功能要求,这个是软件上来做的要求。
      2.确定主要形式及相关参数。确定储存区货架的排数、列数,确定巷道数量及形式,确定存取工位模式。
      3. 确定总体布局及物流走向。确定物流走向,优化自动化立体仓库布局,确定入库检验区、储存区、出库暂存区,确定托盘暂存区、不合格品暂存区,确定装车方案、装车站台,以及车辆行驶路径等。
      4. 确定设备类型及相关参数。确定货架的形式、尺寸及最大承重,确定堆垛机的形式和能力,确定输送系统的形式和能力,确定辅助设备,确定软件系统。
      工程应用-实际案例一
      第一个案例是老厂扩建+改造,第二个关键词是只有一种聚烯烃产品,FFS码垛套膜,他的储存量15000吨,第四包装、存储、出库等与ERP系统衔接,第五汽车装运及火车装运,这个是他的平面布置。
      咱们从左往右看,我们先看工艺的衔接,他通过全自动包装码垛,包装机包装码垛之后通过输送机进入环形LGD系统,再进入货仓的货架,按照先入先出的原则,通过输送机来到输送机系统通过叉车输送展台,汽车站台和火车站台可以上平板车,可以上集装箱车和火车。
      他的特点主要是因为改扩建工程地形很受限制,他的区域不到一万平米,如果按照平体库设计,平面控制可以扩容的地方不到五千平米,我们算一下也是三千五百吨的物料,相当于他两天的生产量,对于他的质检销售来说完全不到这个时间,我们推荐了立体库的方式,给他增加到了一万五千吨的库容量差不多是十天,规范区是完全够的,周转周期是够的,这个是比较成功的案例。
      下面是他的立体布置,他总共有17层,他每一垛是11.5吨,整个仓库的尺寸是24米。
      工程应用-实际案例二
      案例二他是两种聚烯烃产品,两种包装形式:吨包袋/FFS码垛套膜,储存量200000吨。
      大家可以看出一边两条线一边三条线两种包装不同的物料,经过AGV的小车运转,进入自动化立体仓储系统之后,他通过内置的RFID的芯片读取和仓储,他可以是两种物料的不同的混装,大大提高他的仓储效率,往左手去那个是汽车状态区看右下角其实是铁路的一个规划。
      工程应用-实际案例三
      实际案例三我有可能有点卖关子了,他现在属于保密阶段,主要是做设计和策划,他其实是五种产品共享库群,储存量达30万度这个是世界上目前为止石化行业最大的一个立体库,他的包装形式也是吨包袋/FFS码垛两种包装,包装、存储、出库等与ERP系统衔接,他是纯汽车装运,这个项目我们预计三年后建成,希望将来有更多的信息给大家做分享。
      三、发展愿景
      现在进入的最后一部分发展愿景,大家看一下自动化立体库应用领域分布,这个大家可以看出来应用最多的是烟草、医药、连锁,其实现在电商也很多,像京东、阿里巴巴、苏宁很多的立体库,而在化工行业还属于新兴事物,输送物料的火灾危险性,就是说的适用的范围限制,包括他的包装形式、储存模式等因素,目前仅用于橡胶聚烯烃少数的固体丙类产品,这个是我们作为正式输入设计这样的,以及少数的丁戊类的液体灌装产品。
      近5年来,特别是开放民营企业进入石化行业以来,先后已有十数个石油化工企业,采用自动化立体库的方案,提高效率,减少人工成本,实现物流管理智能化等功能。在化工领域,还有很大的市场和空间可以去挖掘和探索。
      最后三个探讨是属于个人的一些心得或者是体会,如何扩大在化工领域的应用?其实第一个和第二个是紧密联系的,如何推动相关标准的探索和研究?
      首先应用范围,咱们国内很多标准在固体或者是其他的,消防的概念是非常严格,根据多年的实践国外经验跟很多的大型、国际型的公司在无人职守这一块,他相应的安全规范和消防规范会下降很多,这样实实在在减少建设投资,第二很大规模减少后期的维护、运行的成本。最后一个,是否可以和区块链技术有机结合?
      一月份参加了一个物联网会议,仓储作为物流行业中重要的一环,天生适合跟区块链来结合他的去中心化,他的可追溯性是对仓储也是很适用,自动化仓储是自动化的系统,可读、可追溯化所以这个可以做一些更多的探讨。
      我的今天汇报内容都在这里,谢谢大家!
      主持人:我是作为液体固体这一块今天刚刚学习,我们生活相关的很好理解了,化工产品的立体仓库刚才岳巍也讲了前景非常广泛,固体类或者是包装类多一点,将来是不是桶装类,我在新加坡看到比较多的桶也可以做立体仓储也有,但是我们国内现在还比较少一点。在这个方面我是外行,史总能不能代表我们问个问题加深大家的印象。
      史毅平:今天中午我们也讨论了很多,确确实实液体危化品在我们这个行业比较少,我们看京东、苏宁实际上技术非常成熟。岳巍也在介绍,为什么不做,其实有些东西是需要突破的,刚才注意到岳巍所说的作为石化来说,这个标准他制订了,他已经规定了只有在丙类库和丁类库是可以做的,那么因为我们是做仓储的,一般来说用建规比较多,建规是对仓库应该是没有不能做的,所以说也产生了在国内确确实实有些企业已经在做了,跟大家分享一下我今天跟岳巍也在谈这个事情,什么道理,就是这个库第一要解决的是合规性,因为大家都知道危化品仓库确确实实我们是在许可经营的这么一个范畴,必须是许可经营所以要通过环保等等的一些批复拿到经营许可证,在合规性上往往要进行一个突破,这个是其一。
      其二,在于什么地方,刚才岳巍说的,这些都是企业的仓库,他的产品比较单一,我对产品的预期和无危险性是非常了解的,因为我们是公共库的他就存在面对的客户群和产品是不确定性的,他的种类非常繁杂。
      因为最近也是在研究这方面的内容,我们公共库的时候,我对产品的包装规格不管你什么包装规格我要用托盘单元格来做,但是有一个问题,每一个单元格的重量的差异非常大,有十几公斤的有一吨的,那么在24米的高架库上面这个配载会不会造成结构力学稳定性的偏倚,包括现在也有案例就是当他货架产生坍塌的时候有一个问题。我们前段时间一些人也在交流,高架库在这方面柔性的连接,因为这个行业很特殊,因烟草、医药这个东西不一样,他很轻。
      第三,消防的配置,消防的配置我们大家都知道一定是根据你最大容积量的燃烧源单量带计算他的量,如果高架库的话在这方面东西的话他会在一个丙库,他单量一下子燃烧单量好几倍,5—10倍量是非常大的,所以在这个上面消防和传统的消防他的区别或者是注意事项是什么?
      所以说还有危化品库,你刚才说的丙类库,在这个行业是有甲乙类库,我们也在思考,甲乙库防爆比较容易解决,跟我们这个东西仓库和矿山去比根本没有办法比的,这个很容易去解决。
      问题解决要做到甲乙类的话会涉及到报警,我们是现有规范的话他是15米,15米是平面的,高度24米,尽管可燃性气体会进行沉降因为比较重,但是他有一段距离,所以我们也曾经设想过,自动托盘每一个托盘他都有可燃气体传感器,跟踪到每一个托盘,接下来的一个问题,当这个托盘的信心是采用有源FID还是无源的,没有信号感染他读取数据的话是需要有一定的时间段,你要去扫描的,如果有源在一个立体高架库当中,他那么多货位那么多FID的话形成的感染,我知道这些东西探讨确确实实没有一些我们说的成功的案例或者怎么样,这个我想和岳巍总探讨一下,这种的解决方向可以做个探讨,谢谢,问题比较多。
      岳巍:史总在这么简短的报告里想到这么多问题,说明是专家,我重复一下几个问题,第一个就是我们介绍的主要是炼化一体化生产厂家或者是相对比较单一的一个生产库,第一个问题工库怎么来考虑这个问题,我想石化行业在我们所设计的炼化一体化项目当中他肯定是大概的,甭管是业主审批还是国有企业上级企业审批的时候考虑到规范的应用。
      目前有GB 3186的规范在,所以说这规范的同时,其实也是石化设计院想出来的规范,其实我个人感觉不是特别针对物流行业的一个规范,这规范值得商榷,可以在公共库这方面我们来进行进一步的探讨。
      第二个问题,您就关于这个货架的变形问题,包括货架本身,包括地面要求,我可以跟大伙汇报一下,目前我们基础做的厚厚的,下面该打桩打桩,该做厚基础,你想我们做的差不多一个货架上面有10几吨的物料,空载荷和有载荷的情况下,它荷载力在支腿上是非常大的。
      所以,我们地平做的很厚,通过计算有一个形变的要求,同时货架上也会有贴货架要贴,然后过来之前会有扫描,可以做一个微调,所以通过这种方式。
      至于货架在计算的时候,已经把这个都考虑进去了,这个是有实际的很多成功案例,所以这个不用太担心。
      还有您说第三个问题,就是消防的配置,怎么来计算这个喷淋量,我就要说到这个GB 3186,相当于比较粗暴的一个规范,它要求根据上一版的消防规范,可以6米设置一个喷淋头,现在是4米设置一个喷淋头,如果你的货架超过4米,就是每一个货架都必须设置一个喷淋头。
      这也是刚才我为什么说在国外无人化值守的情况下,安全规范、消防规范,有可能稍微严格了一点,因为以前是允许干试,现在必须是湿试,必须冲水,它的荷载,它对货架影响,对技术一整个的影响,这个维护年年要消防的检验,这个成本是非常高的。
      消防这块我们也可以进行进一步的探讨,可以找相关的主管部门,包括消防总局、安全总局,包括现在住建部的消防部门,我们可以跟他们做一些进一步的探讨,看能不能适当的适时的实事求是的根据要求来做。
      倒数第二个问题,您问的是危化品库,您说根据您的调研,包括刚才顾总说他调研过,确实存在甲类和乙类的库,很抱歉,我们这个行业针对石化,我个人不知道甲类,如果我知道甲类,我会把它写上去,但是这是不符合我们的规范帽子的,我们如果做甲类目前对我们来说是不安全的。
      所以,我们还需要继续推动相关的规范允许,哪怕就是我通过专家认证或者是通过地方性的解释,地方性法规的批准,通过当地住建部消防的审批,可以达到这个要求。
      还有您说的这个有源和无源的问题,目前我们石化行业一个特点,就是重载、货物单一、尺寸、重量都是相对比较单一的。所以我们现在用的基本上都是无源的,对出入库的效率并没有那么高。
      因为我是40袋或者是60袋成一陀,一吨或者一点五吨成一陀,它是完全有时间来进行操作的。如果在咱们的行业需要加快扫码的效率,我也不是这方面的专家,咱们可以找一些相对比较靠谱的厂家、用户进行经验交流。
      我刚才说了京东、阿里巴巴,它每天有几十万、几百万的货物在库中流转,它的效率要求肯定是非常高的,我的回答就差不多这些。
      钱荣华:谢谢岳高工,其实跟大家分享一下,我们去研究过这个,刚才上面有两个数据不知道大家感受到没有。第一,它的效率提高5-10倍。第二,它的投资额增长了3倍。
      大家知道我们干嘛去研究这个,因为第一现在危化品现在进园区是必须的,园区一定难求,一亩土地150万,所以这个容积率实际上为什么危化品企业进园区难,容积率达不到要求,投资力度达不到。所以,我觉得从商业价值上面确实它是有一个非常好的商业价值。另外跟大家分享一个,我上周参加过上海市安科所的会议,上海市接下来为高价智能立体库,上海市已经建立地方标准,现在在审批阶段了,它是爆炸性环境的智能库安全技术规范这么一个东西,估计明年上半年或者最晚下半年会发布。这个发布实际上就是为我们这种甲乙类库的智能库去打一个技术,谢谢大家。