文/崔悅
中國石化工程建設(shè)有限公司專業(yè)副總
近年來,中國石化企業(yè)倉儲物流升級加速,自動化立體庫建設(shè)需求爆發(fā),部分大型石化企業(yè)已經(jīng)建立起覆蓋包裝、碼垛、套膜、入庫、儲存、出庫、裝卸車等全流程的智能物流體系。本文主要介紹了石化企業(yè)倉儲物流系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與規(guī)劃建設(shè)要點,具有極強(qiáng)的參考和指導(dǎo)意義。
石化產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè),在促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)升級和拉動經(jīng)濟(jì)增長方面發(fā)揮著重要作用。進(jìn)入“十四五”時期,我國石化產(chǎn)業(yè)迎來轉(zhuǎn)型升級、高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵時期,將規(guī)劃和建設(shè)一大批超大型乙烯裝置,作為石化企業(yè)實現(xiàn)卓越運(yùn)營的重要一環(huán),倉儲物流的升級發(fā)展頗受關(guān)注。
從產(chǎn)品形態(tài)上來看,石化產(chǎn)品主要分為液態(tài)和固態(tài)兩大類別,液態(tài)產(chǎn)品主要以儲罐進(jìn)行儲存,槽車進(jìn)行運(yùn)輸,專業(yè)性較強(qiáng);對于大型乙烯裝置而言,聚烯烴固體是其主要的商業(yè)化產(chǎn)品,其倉儲物流作業(yè),主要包括從生產(chǎn)裝置下線之后的包裝、碼垛、入庫、儲存、出庫、裝卸車,直到發(fā)運(yùn)的系列環(huán)節(jié)。固態(tài)產(chǎn)品則通常以紙、塑袋進(jìn)行包裝,以托盤為單元,進(jìn)行搬運(yùn)、儲存等物流作業(yè),通用性較高。本文將圍繞石化企業(yè)固態(tài)產(chǎn)品倉儲系統(tǒng)升級進(jìn)行闡述。
石化企業(yè)生產(chǎn)具有連續(xù)性、規(guī)?;攸c,近年來受土地資源、勞動力資源等條件限制,以及下游客戶需求變化,石化產(chǎn)品類型多樣化,石化企業(yè)產(chǎn)能持續(xù)提升,需要進(jìn)一步提升企業(yè)形象等眾多因素影響,石化固態(tài)產(chǎn)品的倉儲物流需求發(fā)生了一系列變化,固態(tài)產(chǎn)品倉儲物流由以平面庫為核心的人工作業(yè)模式,向以自動化立體倉庫為核心的智慧倉儲物流加速轉(zhuǎn)變,石化企業(yè)倉儲物流升級發(fā)展進(jìn)入快車道。
我國石化企業(yè)通常是有著較長歷史的老牌企業(yè),早年間,我國針對石化企業(yè)的土地政策較為寬松,勞動力成本較低且勞動力資源較為充沛,企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類較為單一,下游客戶對產(chǎn)品品相、時效性要求不高,單一客戶需求量不大,加上倉儲物流并不直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價值,因此石化企業(yè)主要采用平面庫,以人工進(jìn)行管理,叉車作業(yè),基本就能夠滿足企業(yè)業(yè)務(wù)需求,同時有助于解決當(dāng)?shù)貏趧恿蜆I(yè)問題。
近年來,伴隨大型石化企業(yè)的世界級煉化基地規(guī)模初步形成,生產(chǎn)向集約化、大型化發(fā)展,石化企業(yè)產(chǎn)能大幅提升,百萬噸級別的固態(tài)產(chǎn)品生產(chǎn)裝置比比皆是。以往固態(tài)產(chǎn)品在平面庫內(nèi)以托盤堆垛形式來進(jìn)行儲存,2~3層的產(chǎn)品堆垛層,儲存效率低,平面庫的倉儲形式勢必要依托于大規(guī)模的土地資源。面對受限的土地面積與日益攀升的土地成本,石化企業(yè)更傾向于將有限的土地資源用于生產(chǎn);與此同時,我國勞動力成本大幅上升,愿意從事重體力勞動的人越來越少,石化企業(yè)普遍意識到建設(shè)平面庫的傳統(tǒng)倉儲路徑已經(jīng)走不通了。
自動化立體倉庫助力石化企業(yè)實現(xiàn)入庫、儲存、出庫等多環(huán)節(jié)的自動化作業(yè)
自動化裝卸車將在石化行業(yè)持續(xù)探索和廣泛應(yīng)用
另一方面,隨著我國經(jīng)濟(jì)水平和消費(fèi)水平的提升,下游客戶對石化產(chǎn)品的需求由單一品類、低端化產(chǎn)品,向多元化、高端化產(chǎn)品發(fā)展,單一客戶需求量不斷增大,而且下游客戶對產(chǎn)品品相、時效性要求也在提升,石化產(chǎn)品市場競爭頗為激烈。為了更好地滿足客戶需求,石化企業(yè)不斷豐富產(chǎn)品種類,產(chǎn)品牌號由原來的五、六個增加到數(shù)百個。傳統(tǒng)平面庫由人工分配儲存位置,以做記錄、插牌子、貼標(biāo)簽等傳統(tǒng)方式進(jìn)行管理,隨著產(chǎn)品牌號增多,多個牌號產(chǎn)品需要堆放在一個堆垛上,這讓原本就效率低、差錯率高的人工管理形式更加難以應(yīng)對;倉庫內(nèi)上層托盤與下層產(chǎn)品直接接觸,穩(wěn)定性差,易倒塌,而且叉車在碼放上層產(chǎn)品時,易出現(xiàn)托盤劃破下層產(chǎn)品包裝的現(xiàn)象;倉庫內(nèi)應(yīng)用人工駕駛叉車進(jìn)行產(chǎn)品碼垛堆放,庫內(nèi)多為混凝土地面,叉車作業(yè)時卷起大量粉塵與尾氣排放出的顆粒物吸附在產(chǎn)品包裝袋上,影響包裝外觀,對員工身體健康不利,影響下游產(chǎn)品品質(zhì),同時也會損害企業(yè)形象。
隨著內(nèi)外部環(huán)境變化,以平面庫為核心的倉儲物流模式已經(jīng)無法支撐石化企業(yè)持續(xù)發(fā)展,倉儲物流升級成為石化企業(yè)必須要攻克的難題,節(jié)約土地、節(jié)省人工、提高效率、降低成本、保證產(chǎn)品品相,是升級發(fā)展的重要目標(biāo)。
“智能石化”是中石化轉(zhuǎn)型升級的重要戰(zhàn)略,從“十三五”期間中石化就開始對智慧物流系統(tǒng)建設(shè)的探索,從產(chǎn)品下線包裝、堆垛、套膜、入庫、存儲、出庫、裝卸車全流程各個環(huán)節(jié)著手探索高效解決方案,目前已經(jīng)初具規(guī)模,鎮(zhèn)海煉化、中科煉化、中韓石化、揚(yáng)子石化等大型石化企業(yè)已經(jīng)率先實現(xiàn)了全流程智能物流體系建設(shè),并在業(yè)內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)?shù)姆错憽?/p>
石化行業(yè)的智能倉儲系統(tǒng)主要作業(yè)流程包括:
(1)包裝,產(chǎn)品下線后進(jìn)入自動包裝環(huán)節(jié),進(jìn)行封袋包裝,并在外包裝袋上進(jìn)行噴碼(二維碼),掃描該二維碼可以連接到中石化質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng),可下載合格證書,并實現(xiàn)對每袋產(chǎn)品的追溯。
(2)碼垛與套膜,產(chǎn)品通過全自動包裝碼垛生產(chǎn)線,橫梁式高位碼垛機(jī)將袋裝產(chǎn)品碼垛在托盤上,并由自動套膜機(jī)進(jìn)行套膜,針對不帶托運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品,可采用無托盤套膜方案,碼垛時自然在產(chǎn)品上形成貨叉形狀,便于出庫時進(jìn)行翻轉(zhuǎn),也便于后續(xù)搬運(yùn)作業(yè)。
(3)入庫校驗,托盤信息載體采用RFID技術(shù),在包裝碼垛環(huán)節(jié)記錄碼垛產(chǎn)品信息,并與倉儲管理系統(tǒng)WMS中的信息進(jìn)行匹配,匹配成功的產(chǎn)品方可進(jìn)入倉庫。
(4)入庫,通過環(huán)形穿梭車/輸送線送入自動立體倉庫儲存道口,由高位堆垛機(jī)搬運(yùn)到倉庫指定貨位。
(5)出庫,由高位堆垛機(jī)搬運(yùn)到巷道出口,由環(huán)形穿梭車/輸送線送入立體倉庫將貨品搬運(yùn)至出貨區(qū)。
(6)裝卸車,針對整托出庫運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品,普遍利用“人工+叉車”的形式將產(chǎn)品搬運(yùn)到指定車輛上,或者利用無人裝車機(jī)進(jìn)行自動化裝車。針對不帶托運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品,先經(jīng)過托盤翻轉(zhuǎn)機(jī)進(jìn)行翻轉(zhuǎn),再通過“人工+多牙叉車”搬運(yùn)到車輛,完成裝車。
自動包裝系統(tǒng)、自動碼垛系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用較為成熟,行業(yè)內(nèi)大部分企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了包裝、碼垛、套膜作業(yè)的自動化,在此不做贅述。
自動化立體庫和自動裝卸車,是當(dāng)前石化倉儲物流智慧化升級發(fā)展的重點。
石化行業(yè)自動化立體庫建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入爆發(fā)期
石化行業(yè)企業(yè)規(guī)劃和在建的自動化立體庫大多屬于超高庫,確保工程結(jié)構(gòu)與質(zhì)量是重中之重
自動化立體倉庫能夠?qū)崿F(xiàn)入庫、儲存、出庫等多環(huán)節(jié)的自動化作業(yè),具有占地面積小、有效庫容大、作業(yè)效率高、安全可靠性好、庫存管理水平高、省人工等優(yōu)點,但目前在石化行業(yè)的應(yīng)用并不廣泛,主要原因在于自動化立體庫前期投入成本較高;成垛產(chǎn)品進(jìn)入立體庫需要進(jìn)行套膜,以保證垛形在高速搬運(yùn)過程中穩(wěn)定安全,但長期以來套膜設(shè)備多為進(jìn)口產(chǎn)品,成本高昂;行業(yè)內(nèi)普遍傾向于采用拆垛方式裝車進(jìn)行運(yùn)輸,來獲取較高的裝載率;上下游企業(yè)對于帶托運(yùn)輸?shù)耐斜P結(jié)算尚缺少規(guī)范,生產(chǎn)企業(yè)和下游用戶眾多,托盤形式和流轉(zhuǎn)回收流程缺少統(tǒng)一規(guī)劃。
近年來,勞動力成本,土地成本上升,自動化立體庫綜合建設(shè)運(yùn)營成本具有明顯優(yōu)勢;石化產(chǎn)品套膜設(shè)備成功實現(xiàn)國產(chǎn)化,大幅降低了套膜成本,也使高噸位垛形進(jìn)入自動化立體倉庫成為可能;前道工序包裝、碼垛環(huán)節(jié)的自動化系統(tǒng)廣泛應(yīng)用;托盤翻轉(zhuǎn)設(shè)備成熟應(yīng)用,帶托產(chǎn)品通過翻轉(zhuǎn)裝車,保障產(chǎn)品可以實現(xiàn)無托盤運(yùn)輸;共享托盤在中石化實現(xiàn)普及應(yīng)用,中石油、中海油也在大力推進(jìn),一些民營企業(yè)也在逐步加入,其應(yīng)用解決了運(yùn)輸之后托盤結(jié)算的問題;我國對貨運(yùn)車輛超限超載治理力度不斷加大,通過拆垛運(yùn)輸進(jìn)行超載來獲利的方式已經(jīng)難以實現(xiàn),帶托盤整垛運(yùn)輸開始被石化行業(yè)企業(yè)所接受,給自動化立體庫的落地應(yīng)用提供了便利條件。
自動化立體倉庫系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)形穿梭車或是輸送線進(jìn)行出入庫作業(yè),應(yīng)用托盤堆垛機(jī)進(jìn)行儲存,能實現(xiàn)包裝、倉儲、出入庫作業(yè)的全面智能化、數(shù)字化、可視化管控目標(biāo),自動完成包裝上位機(jī)獲取LIMS(中石化煉化企業(yè)實驗室信息管理系統(tǒng))信息、產(chǎn)品入庫、通知車輛進(jìn)廠并分配月臺等環(huán)節(jié),確保每一袋產(chǎn)品的可追溯性。2019年開始至今,已經(jīng)有越來越多的石化企業(yè)規(guī)劃建設(shè)自動化立體庫,自動化立體庫與包裝、碼垛、裹膜等自動化設(shè)備互聯(lián)互通,實現(xiàn)了智能物流倉儲體系建設(shè)。
目前,除了生產(chǎn)裝置較少、年產(chǎn)量小于30萬噸的小型石化企業(yè)外,大部分大型石化企業(yè)在新項目建設(shè)中都會采用自動化立體倉庫,石化行業(yè)自動化立體庫建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了爆發(fā)期。
在石化企業(yè)裝卸車環(huán)節(jié),拆垛裝車作業(yè)由大量的人工“肩扛背馱”完成;整垛裝車由“人工+叉車”來完成。近兩年,石化企業(yè)圍繞“如何在實現(xiàn)自動化裝卸車,實現(xiàn)省人力、提效率、降成本”進(jìn)行了積極探索,發(fā)現(xiàn)無人裝車機(jī)極具可行性。
應(yīng)用無人裝車機(jī)裝車,首先系統(tǒng)會對即將來裝車的貨運(yùn)車輛可裝載情況進(jìn)行預(yù)判斷,并自動計劃出最為合理的裝載方案,輸送機(jī)或者環(huán)形穿梭車系統(tǒng)在出貨后,根據(jù)系統(tǒng)對產(chǎn)品擺放及組裝進(jìn)行準(zhǔn)備,整理成適合該貨運(yùn)車輛裝載規(guī)格的整車貨品,再由無人裝車機(jī)將所有貨品一次/兩次推進(jìn)貨運(yùn)車輛(無人裝車機(jī)分為兩種,全尺寸無人裝車機(jī)可以一次將整車貨品推入車輛,非全尺寸無人裝車機(jī)需要分多次推進(jìn)完成裝車作業(yè))。這一方案在鎮(zhèn)海煉化、浙江石化、海南石化等企業(yè)已經(jīng)落地試用。總體來說,無人裝車解決方案的應(yīng)用尚處于起步階段,如何應(yīng)對貨運(yùn)車輛尺寸規(guī)格不規(guī)則、不標(biāo)準(zhǔn),車況差異大等挑戰(zhàn)還有待進(jìn)一步研究,自動裝卸系統(tǒng)在作業(yè)效率方面相較“人工+叉車”方式低。但隨著技術(shù)進(jìn)步、車輛標(biāo)準(zhǔn)化及物流行業(yè)集約化,這些問題一定會得到很好地解決,自動化裝卸車技術(shù)應(yīng)用也將逐步普及。
此外,行業(yè)內(nèi)也對AGV裝車進(jìn)行了探索,發(fā)現(xiàn)目前AGV裝車的解決方案還并不十分適用于石化行業(yè)產(chǎn)品運(yùn)輸。首先,貨運(yùn)車輛裝車的地面不十分平整;車輛停放的位置并不很固定;車輛狀況也并不統(tǒng)一,不標(biāo)準(zhǔn),AGV裝入貨物擺放位置稍有偏差就會對貨品在車內(nèi)的穩(wěn)定性造成影響,甚至無法完成裝車作業(yè);AGV裝卸車效率非常低,僅相當(dāng)于1套“人工+叉車”裝載效率的三分之一;另外,大流量地出入庫作業(yè),必然導(dǎo)致較多的運(yùn)行路徑交叉,如果發(fā)生碰撞極易產(chǎn)生火災(zāi),這是對安全性要求極高的石化企業(yè)絕不允許發(fā)生的狀況。
國內(nèi)鐵路運(yùn)輸以P60/P70篷車為主,普通叉車較難進(jìn)入車廂;叉車進(jìn)入火車進(jìn)行裝車也需要站臺與火車車廂之間為極小的高差;由于車廂內(nèi)高與垛高不匹配,整垛運(yùn)輸會產(chǎn)生托盤消耗增加或虧噸嚴(yán)重等問題。因此,目前國內(nèi)的火車運(yùn)輸依舊以拆垛形式,依靠人力進(jìn)行裝車,火車裝車有待進(jìn)一步改進(jìn)。
參考國外,鐵路運(yùn)輸有兩種方式:一種是將散料裝到火車罐車,到集散地以后再進(jìn)行包裝;另一種是以散料或1.5噸/垛的方式裝到集裝箱里,以箱代儲,用火車運(yùn)走集裝箱,集裝箱可以上下兩層運(yùn)輸,裝載效率較高。
到底該如何提升火車裝車效率,還有待進(jìn)一步探索。
由于平面庫對地塊形狀并沒有特殊要求,長期以來石化企業(yè)在工廠總圖設(shè)計階段并不會對倉儲物流進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃,一般都是在規(guī)劃完生產(chǎn)裝置之后,從剩余地塊中找到較為合適的地塊設(shè)計建設(shè)平面庫。而自動化立體庫項目需要形狀較為規(guī)則的地塊,需要一定的進(jìn)深來保證巷道長度,才能達(dá)到高效率,需要有一定的寬度,才能保證巷道數(shù)量,滿足進(jìn)出庫量;需要離生產(chǎn)裝置近;要便于車輛出入園區(qū),出入口距離交通要道近,且出入的交通要道及車輛的行駛路徑不進(jìn)入生產(chǎn)裝置區(qū);社會車輛與內(nèi)部車輛盡量分隔……滿足這些要求才能讓倉儲物流運(yùn)作更為高效,讓整個廠區(qū)/園區(qū)運(yùn)營更為有序。
因此,石化企業(yè)一定要高度重視倉儲物流規(guī)劃的重要性,將倉儲物流系統(tǒng)規(guī)劃納入總圖設(shè)計進(jìn)行統(tǒng)一考量。如果在總圖規(guī)劃設(shè)計完成之后再定義倉儲物流形式,一方面,設(shè)計更改難度較大,且難以保證方案的合理性,甚至?xí)寕}儲物流系統(tǒng)最終運(yùn)行效果大打折扣;另一方面,更改方案需要繁雜的報批和備案,會影響項目進(jìn)度。
我國不同地區(qū)的石化企業(yè)采用的運(yùn)輸方式也有差異,華中、華南、華北地區(qū)基本上以公路運(yùn)輸為主,鐵路為輔;西北、東北地區(qū)公路網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá),主要以鐵路運(yùn)輸為主。有的石化企業(yè)只有一種運(yùn)輸方式,而有的石化企業(yè)則有兩種運(yùn)輸方式同時存在,不同運(yùn)輸方式對倉儲規(guī)劃與設(shè)計,以及設(shè)施設(shè)備應(yīng)用有較大的影響,例如:
公路運(yùn)輸條件下,貨運(yùn)車輛行駛及停靠相對靈活,站臺布置相對受限制較少,鐵路運(yùn)輸條件下,站臺必須需要沿鐵路線布置,鐵路線由專業(yè)的鐵路設(shè)計院統(tǒng)一規(guī)劃,可靈活調(diào)整的空間不大。
鐵路運(yùn)輸條件下,貨車裝車停靠在站臺,石化企業(yè)需要支付鐵路占用費(fèi),時間越長成本越高。因此,鐵路站臺裝卸車時間越短越好,在規(guī)劃設(shè)計階段也要綜合考慮。
貨運(yùn)車輛標(biāo)高與火車標(biāo)高不同,因此對站臺高度要求也會不同,火車所需站臺標(biāo)高一般在1.1米,而公路運(yùn)輸貨運(yùn)車輛所需站臺標(biāo)高基本在1.3~1.4米,如果一個企業(yè)存在兩種運(yùn)輸方式,那在規(guī)劃設(shè)計階段就需要考慮如何消除高差,或者在設(shè)備選用時兼顧或平衡,以滿足企業(yè)需求。
高質(zhì)量的自動化立體庫建設(shè),是整個倉庫高效運(yùn)營的開始。石化行業(yè)企業(yè)由于生產(chǎn)規(guī)模巨大,規(guī)劃和在建的自動化立體庫容量巨大,大多屬于超高庫,高度超過24米,最高已達(dá)36米,國外類似倉庫高度甚至達(dá)到45米以上,單貨位載重量在1.5噸,確保工程結(jié)構(gòu)與質(zhì)量是重中之重。因此,在倉庫建設(shè)必須要選擇有專業(yè)資質(zhì),且經(jīng)驗豐富的合作伙伴;在建設(shè)過程中嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)的國行標(biāo),例如貨架橫梁變形量撓度應(yīng)小于10毫米,全貨格滿鋪實層隔板等,還要做到對整個項目安裝過程的嚴(yán)格把關(guān)。
石化固體產(chǎn)品多屬于丙二類可燃固體,無論是平面庫還是立體庫,都應(yīng)根據(jù)國家及行業(yè)規(guī)范,建設(shè)完善的消防系統(tǒng)。
平面庫通常只需配置一種火災(zāi)監(jiān)測措施,并根據(jù)防火分區(qū)面積設(shè)置屋頂噴淋。自動化立庫對消防要求會更為嚴(yán)格,需配置兩種以上的火災(zāi)監(jiān)測措施;除了屋頂噴淋,自動化立體庫還要增加貨架內(nèi)噴淋,每個巷道及貨架頂部配置自動消防炮,消防管線距離長,布置困難,安裝精度要求高,單個倉庫的消防工程量已超過一套石化生產(chǎn)裝置。
從安全性來來看,對比平面庫和自動化立體庫,個人認(rèn)為自動化立體庫更為安全。相對于平面庫,自動化立體庫有更為全面的火災(zāi)檢測和消防設(shè)施;從人身安全保護(hù)來講,自動化立體庫是無人化作業(yè),不會危害人員安全;從財產(chǎn)保護(hù)來講,每個貨位都有噴淋保護(hù)裝置,可以及時搶救財產(chǎn)。
在倉儲物流升級過程中,除了考慮普通業(yè)務(wù)場景外,一定要充分結(jié)合客戶需求對特殊業(yè)務(wù)場景進(jìn)行重點考慮,如南方沿海一些外企客戶對整集裝箱的散料裝貨有比較大的需求,在倉儲設(shè)計階段就要對散料裝貨進(jìn)行合理布局;大部分客戶以小袋包裝產(chǎn)品需求,部分下游客戶有大包裝產(chǎn)品的需求,因此在倉儲設(shè)計階段就要盡量去多適應(yīng)各種包裝的需求;客戶常常會根據(jù)價格變化臨時更改提貨時間或者取消訂單,在倉儲規(guī)劃階段要考慮如何對已出庫貨品做回庫處理。只有在做倉儲設(shè)計時充分考慮各類場景,才能為石化企業(yè)靈活應(yīng)對需求變化提供保障。
石化倉儲物流智慧化發(fā)展是重大趨勢,是石化企業(yè)向中高端邁進(jìn)、加快轉(zhuǎn)型升級的重要舉措,也是新常態(tài)下打造競爭優(yōu)勢的必然選擇。石化企業(yè)應(yīng)把握技術(shù)發(fā)展趨勢,對倉儲物流智慧化升級不斷探索,補(bǔ)足效率低、成本高等短板,真正做到物流提質(zhì)增效,為石化企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供助力。
倉儲物流智慧化發(fā)展是重大趨勢