أتمتة المستودعات منخفضة السقف: التخزين الآلي في مبانٍ بارتفاع 4–6 m

يمكن لمستودع مستأجر أو مبنى مصنع قديم لا يتجاوز ارتفاعه 4–6 m أن يستوعب تخزينًا آليًا؛ أما ما لا يستوعبه فهو تصميم AS/RS قياسي عالي الأرفف يُنقل إليه دون تعديل. فللحاويات البلاستيكية (totes)، يكون الاختيار المعتاد بين نظام المكوكات متعدد المستويات للحاويات وروبوتات مناولة الحاويات؛ وللمنصات النقالة (الطبالي)، يستحق نظام المكوكات رباعية الاتجاه المقارنة؛ وللمكونات الإلكترونية والقطع ذات الأصناف الكثيرة (SKU)، يُعد نظام التخزين الدوّار الرأسي (vertical carousel) أو وحدة الرفع الرأسية (vertical lift module) خيارًا مطروحًا. وفي مشاريع فريقنا السابقة، نادرًا ما يتفوق نظام AS/RS للمنصات النقالة برافعات التكديس حين يقل الارتفاع الصافي الفعلي عن 6 m وتكون المنصات بارتفاع قياسي. وقبل أي شيء، يُمسح الارتفاع الصافي والأرضية وشبكة الأعمدة والمرشات والبلاطة، وتُحدَّد أحجام محطات الانتقاء مع المعدات معًا.

الإجابة المختصرة

• في مبنى بارتفاع 4–6 m، ابدأ مما تخزّنه: حاويات أم منصات نقالة أم قطع صغيرة. فوحدة التخزين هي التي تحدد النظام.
• يُقاس الارتفاع الصافي الفعلي من الأرضية المشطّبة إلى أدنى العوائق من الجسور وأنابيب المرشات ورؤوسها والإنارة ومجاري الهواء، مطروحًا منه الخلوص الذي تحتاجه المرشات، وكثيرًا ما يكون أقل بكثير من الارتفاع المذكور في عقد الإيجار.
• في المبنى المستأجر، اتفق مع المالك قبل توقيع عقد المعدات على إمكانية نقل المعدات، وطريقة معالجة ثقوب التثبيت، وكيفية إعادة المبنى إلى حالته عند انتهاء الإيجار.

قِس الارتفاع الصافي قبل مناقشة المفاهيم

حين نزور مبنى منخفضًا، تكون المهمة الأولى قياس الارتفاع الصافي. فالارتفاع المذكور في عقد الإيجار يؤخذ عادةً إلى أسفل الجسور أو إلى قمة السقف. أما ارتفاع التخزين القابل للاستخدام فيُقاس من أدنى عائق، سواء كان الوتر السفلي للجملون أو أنبوب مرشات أو رأس مرشة أو وحدة إنارة أو مجرى هواء أو حامل كابلات، ويجب تحت رؤوس المرشات الإبقاء على الخلوص الذي يشترطه معيار المرشات. وليس غريبًا أن يُستأجر مبنى على أنه بارتفاع 6 m ثم يتبيّن أن المتبقي نحو 5 m، لذا يجب قياس كل باكية (bay).

وفي الحماية من الحريق، تشترط لائحة الحماية من الحريق في المباني في تركيا (Regulation on the Fire Protection of Buildings) تصميم المرشات التلقائية وفق TS EN 12845. والمرشات إلزامية في حالات عدة؛ منها المبنى الذي تتجاوز مساحته الإجمالية 1,000 m² وتُنتج فيه أو تُحفظ مواد سهلة الاشتعال وقابلة للاشتعال. وحين تتناول اللائحة التدعيم الزلزالي لأنابيب المرشات في المناطق الزلزالية، فإنها لا تزال تستخدم صياغة المناطق الزلزالية القديمة، في حين يأخذ الكود الحالي TBDY 2018 المعاملات الزلزالية لكل موقع من خريطة المخاطر الصادرة عن AFAD. لذا يتبع التصميم التفصيلي معاملات الموقع وTS EN 12845 ومراجعة الجهة المختصة. أما الحاجة إلى مرشات داخل الأرفف فيحددها مصمم حماية من الحريق مؤهل وفق الإصدار المطبق من TS EN 12845، بناءً على البضائع والتغليف وترتيب التخزين وارتفاعه، وتراجع جهة الإطفاء المحلية التصميم وتقبله. وإذا كان المبنى مستأجرًا، فاحصل على موافقة المالك قبل تعديل المرشات.

وننظر إلى الأرضية وشبكة الأعمدة معًا. فالأحمال المركزة من قوائم الأرفف يجب أن تتوافق مع سماكة البلاطة وتسليحها وفواصلها؛ وفي مبنى قديم بلا مخططات منفّذة (as-built)، ابدأ بالفحص غير الإتلافي، واترك للمهندس الإنشائي قرار الحاجة إلى عينات لبية. وتحدد روبوتات مناولة الحاويات موقعها بطرق مختلفة بحسب الطراز، لكن لكل طراز متطلبات للأرضية، وفي نظام المكوكات تضخّم تفاوتات السكك أي عدم استواء في الأرضية. والمعيار EN 15620، الذي يُستشهد به كثيرًا لتفاوتات الأرفف، يغطي أرفف المنصات النقالة ذات الجسور التي تخدمها رافعات شوكية أو رافعات تكديس، وأرفف الدخول (drive-in)، والأرفف الكابولية. أما المعدات الخاصة مثل أنظمة Miniload وأنظمة المكوك التابع (satellite) فخارج نطاقه، كما يستبعد المعيار صراحةً تفاوتات الأرضية نفسها. لذا ينبغي أن يحدد مورّد المعدات استواء الأرضية وتفاوتات السكك بقيم محددة، وأن تُكتب في العقد. وإذا تعارضت شبكة الأعمدة مع وحدة المعدات القياسية، تخسر مواقع تخزين.

وإذا كان التخزين في طابق علوي، فالبلاطة تحتاج إلى فحص أيضًا. ففي المباني متعددة الطوابق يكون الحمل التصميمي للطوابق العليا أحيانًا في حدود 500 kg/m² (نحو 5 kN/m²). وفي مشاريع فريقنا السابقة، بلغ متوسط حمل مستودع حاويات بأرفف منخفضة وحاويات خفيفة نحو 0.5 t/m² شاملًا الممرات، مع أحمال مركزة أعلى تحت القوائم؛ ومع مستويات أكثر أو حاويات أثقل يجب حسابه عند الحمل الكامل. وتُحمِّل مستودعات المنصات النقالة الأرضية عادةً أكثر بكثير، لذا يسبق الفحص الإنشائي أي انتقال إلى الطابق العلوي، وكثيرًا ما تكون النتيجة تدعيمًا أو انتقالًا إلى الطابق الأرضي. ولا يتضمن كود الزلازل التركي للمباني TBDY 2018 (النافذ منذ 1 يناير 2019) بندًا مخصصًا للأرفف، وإن كان فصله السادس ينظم التصميم الزلزالي للعناصر غير الإنشائية المثبتة في المبنى ووصلاتها، ضمن نطاقه واستثناءاته. والمعيار EN 16681 يغطي أرفف المنصات النقالة القابلة للتعديل فقط. لذا فطريقة التحقق من أرفف الحاويات وأرفف المكوكات رباعية الاتجاه تحت الأحمال الزلزالية مسألة تُحسم مع المصمم الإنشائي المحلي.

هل يمكن إنشاء مستودع آلي في مبنى بارتفاع 5 m؟

التخزين الآلي ممكن. أما نظام AS/RS للمنصات النقالة برافعات التكديس بهذا الارتفاع فعادةً ما يكون ضعيف الجدوى. فالرافعة تحتاج إلى سكة أرضية وسكة علوية وهيكل علوي، ومع منصات بارتفاع قياسي لا يتيح ارتفاع صافٍ 5 m إلا مستويين أو ثلاثة، فتنتهي التكلفة الثابتة لكل موقع منصة إلى قيمة مرتفعة. ومع ذلك تبقى المقارنة النهائية على أساس تكلفة دورة الحياة. ومثال تطبيقي نموذجي: مبنى من ثلاثة طوابق بارتفاعات طوابق من 4.5 إلى 5.8 m وأحمال وحدات 800 kg. مع طوابق بهذا الانخفاض، ننصح عادةً بعدم سلوك طريق نظام AS/RS برافعات التكديس.

وهذه الأنظمة التي نقارن بينها عادةً في المباني المنخفضة:

يعمل نظام المكوكات متعدد المستويات للحاويات عادةً بمركبة واحدة لكل مستوى في كل ممر، ولا يتجاوز التباعد الرأسي بين مستويات الحاويات بضع مئات من المليمترات، فيستوعب الارتفاع الصافي نفسه مستويات أكثر بكثير مما يستوعبه تخزين المنصات النقالة. وهو يناسب مستودعات الحاويات الصغيرة ذات السقف المنخفض والحركة المتكررة. وارتفاع أرففه القياسي 4–24 m؛ ودون 4 m يحتاج إلى تهيئة خاصة. ومثال تطبيقي نموذجي: مستودع حاويات لغرفة نظيفة بارتفاع صافٍ قابل للاستخدام 3.5 m، مطلوب منه استيعاب أكثر من 1,400 حاوية وتنفيذ 700 عملية إدخال وإخراج في الساعة. في هذه الظروف يوفر نظام مكوكات متعدد المستويات بستة ممرات وأرفف بخمسة مستويات نحو 1,500 موقع. والمقابل واضح بالقدر نفسه: سكك في كل مستوى، وإنتاجية الممر محدودة بالمصعد، وتخطيط يصعب تغييره لاحقًا.

أما روبوتات مناولة الحاويات فتسير على الأرضية وترتفع لالتقاط الحاويات وتعمل مع أرفف عادية. ويتوقف الارتفاع الذي تبلغه على الطراز؛ فالطرازات القياسية تبقى ضمن 8 m مطروحًا منها خلوص المرشات. وزيادة عدد الروبوتات ترفع الإنتاجية، لكن محطات العمل ومواقع الشحن والازدحام كلها تضع حدودًا، وينبغي أن تؤكد المحاكاة عدد الروبوتات المجدي. وهي تناسب المباني المستأجرة والمشاريع التي لا تزال آفاق أعمالها غير مؤكدة، بشرط أن تستوفي الأرضية متطلبات الطراز.

وحين نقارن نظام المكوكات رباعية الاتجاه لتخزين المنصات النقالة، ننظر إلى ارتفاع المنصة المحمّلة، وخلوص الحريق، وعدد المنصات لكل صنف، والإنتاجية، وقابلية الوصول الانتقائي المطلوبة. وفي المبنى المنخفض تأتي كثافته الإضافية أساسًا من حاجته إلى ممرات أقل، ويجب احتساب عدد مواقع المنصات الإضافية التي يوفرها ذلك على مخطط المقطع العرضي.

وللمكونات الإلكترونية والقطع ذات الأصناف الكثيرة، تمثل الدواليب الرأسية الدوّارة ووحدات الرفع الرأسية بديلًا قويًا لنظام AS/RS. فحيث تكون المواد صغيرة والأصناف كثيرة، يصعب على نظام Miniload برافعة تكديس منافسة النظام الدوّار الرأسي في السعر. ويختلف الحد الأدنى لارتفاع التركيب وفتحة الوصول وخلوص الصيانة في كل طراز من النوعين، لذا مع السقف المنخفض يُتحقق وفق الطراز المحدد. وإذا كانت السعة التخزينية كافية وكانت المشكلة أساسًا في النقل، يمكن إبقاء الأرفف القائمة في مكانها وإضافة روبوتات AMR لمناولة الحاويات فقط. ويبقى الإيداع والإخراج يدويًا أو بالرافعة الشوكية، ولا تغطي روبوتات AMR إلا المسافة بين منطقة الأرفف ومحطات العمل.

المعدات سريعة بما يكفي، لكن محطات الانتقاء تحدّ من إنتاجية المستودع

في مستودع حاويات بانتقاء يدوي للقطع، كثيرًا ما تكون محطات الانتقاء هي عنق الزجاجة للمستودع كله. فطاقة المعدات تُحسب من المركبات والمصاعد ويمكن جعلها عالية جدًا، لكن كل حاوية تخرج لا تزال تحتاج إلى من ينتقي ويعدّ ويمسح.

مثال تطبيقي نموذجي: مستودع حاويات في الطابق الأول فوق الأرضي، بارتفاع صافٍ 4.5 m، يبدأ في المرحلة الأولى بثلاثة مكوكات متعددة المستويات وثلاث محطات انتقاء. والمخطط أن يتوسع إلى 9 مكوكات، وهو ما يعطي من جهة المعدات نحو 940 حاوية في الساعة. فإذا لم تزد محطات الانتقاء على 6، وبمعدل 60 حاوية للشخص في الساعة، تقتصر إنتاجية المستودع ككل على 360 حاوية/ساعة. وعندها يكون الحل محطات أكثر أو طريقة انتقاء مختلفة؛ أما شراء مركبات إضافية فلا يحقق شيئًا.

ورقم 60 حاوية للشخص في الساعة مستمد من مشاريع فريقنا السابقة، وينطبق على انتقاء مواد الإنتاج حيث يجب عدّ كل حاوية ومسحها أو فك تغليفها أو وسمها. أما في التجارة الإلكترونية، مع قطعة واحدة لكل سطر طلب ووصول الحاويات باستمرار، فيمكن لـمحطة انتقاء وفق مبدأ «البضاعة إلى الشخص» أن تناول عدة مئات من أسطر الطلب في الساعة. والأفضل قياس طاقة الانتقاء على ملف الطلبات الفعلي للعميل.

نحدد الطاقة على أساس ساعة الذروة فقط؛ فالمتوسطات اليومية مضللة. ونضع عادةً الطاقة التصميمية عند 1.2 ضعف الطلب على الأقل (بعض العملاء يشترطون ضعفين) ومعامل استغلال المعدات عند 85% كحد أقصى. ويُحسب الوارد والصادر وإعادة التزويد وإرجاع الحاويات الفارغة كلٌّ على حدة، ثم نتحقق هل تتراكم في الساعة نفسها. وما يبلغ حده قبل عدد المركبات كثيرًا ما يكون المصعد، أو وحدات النقل والتحويل والدمج على الناقل.

المباني المستأجرة: التنفيذ على مراحل ونهاية الإيجار

في المبنى المستأجر، انظر إلى مدة الإيجار وفترة الاسترداد معًا. فإذا كان الإيجار أقصر من فترة الاسترداد، نميل إلى معدات يمكن تفكيكها وإعادة تركيبها: روبوتات مناولة الحاويات، وروبوتات AMR، ووحدات التخزين الرأسية. ويمكن نقل الأنظمة القائمة على السكك أيضًا، لكنها تحتاج إلى مسح وتشغيل تجريبي جديد بعد النقل. قارن الخيارات على أساس تكلفة دورة الحياة، شاملةً النقل وإعادة المبنى إلى حالته.

وفي المباني المستأجرة، تثير براغي التثبيت أكثر الخلافات. فتركيا نشطة زلزاليًا، وتُثبَّت الأرفف عادةً في الأرضية. ويتبع نوع المرساة وأي تدعيم موضعي الحساب الزلزالي والأداء المعلن للمرساة وشروط تقييمها الفني الأوروبي (ETA) وتعليمات التركيب الصادرة عن المصنّع، لكن الثقوب لا بد منها في كل الأحوال. وقبل توقيع عقد المعدات، اتفق كتابةً مع المالك على السماح بالحفر من عدمه، وطريقة سد الثقوب عند انتهاء الإيجار، والمستوى الذي تُعاد إليه الأرضية، ومن يتحمل التكلفة. كما تحتاج تعديلات المرشات وأي زيادة في التغذية الكهربائية إلى موافقة المالك.

وفي المباني المنخفضة يكون التنفيذ على مراحل أسهل عادةً. فيمكن لروبوتات مناولة الحاويات والمكوكات رباعية الاتجاه أن تبدأ بجزء من الأسطول وتضيف مركبات لاحقًا، وإن كانت المصاعد والشحن والازدحام تبلغ حدودها أولًا بعد حجم أسطول معيّن. وينبغي تثبيت مواقع المصاعد وواجهات الربط مع الناقلات الأمامية مرة واحدة، لأنه يصعب تغييرها بعد إنشاء النظام. ويُصمَّم نظاما WMS / WCS للحجم النهائي. أما أن تضيف المرحلة الثانية مركبات أو أرففًا أو محطات عمل، فيُقرَّر بعد أن تنتج المرحلة الأولى بيانات تشغيل فعلية.

الأسئلة الشائعة

ارتفاع مبنانا 4 m فقط. هل لا يزال بإمكاننا أتمتة التخزين؟ للحاويات، نعم: يمكن تقييم المكوكات متعددة المستويات وروبوتات مناولة الحاويات والدواليب الرأسية الدوّارة كلها، وإن كان نظام المكوكات متعدد المستويات يحتاج إلى تهيئة خاصة دون 4 m. أما نظام AS/RS للمنصات النقالة برافعات التكديس فيصعب جدًا تبريره بهذا الارتفاع.

المستودع مستأجر. هل يمكننا أخذ المعدات معنا عند انتهاء الإيجار؟ يمكن عادةً تفكيك روبوتات مناولة الحاويات وروبوتات AMR والدواليب الرأسية الدوّارة ووحدات الرفع الرأسية وإعادة تركيبها في مكان آخر، رهنًا بموافقة المصنّع وبالمبنى الجديد وبالتشغيل التجريبي من جديد. ويمكن نقل المكوكات متعددة المستويات والمكوكات رباعية الاتجاه أيضًا، لكن يجب إعادة تركيب السكك والمصاعد وتشغيلها تجريبيًا من جديد؛ أما في نظام AS/RS برافعات التكديس فيجب عادةً إعادة السكك الأرضية والتثبيت.

للمنصات النقالة في مبنى بارتفاع نحو 6 m، كيف نختار بين المكوك رباعي الاتجاه ورافعة التكديس؟ كلاهما يدخل في المقارنة. فبهذا الارتفاع تمثل السكتان الأرضية والعلوية للرافعة وهيكلها العلوي تكلفة ثابتة، وهي مرتفعة لكل موقع منصة حين تكون المنصات بارتفاع قياسي. ويبقى القرار نابعًا من عدد مواقع المنصات المحسوب على مخطط المقطع العرضي، ثم عدد المنصات لكل صنف، وإنتاجية ساعة الذروة، وقابلية الوصول الانتقائي، وتكلفة دورة الحياة.

الأمثلة التطبيقية حالات نموذجية. والأرقام المستمدة من الخبرة مصدرها مشاريع سابقة لأعضاء فريقنا، وهي توجيه تقريبي فقط؛ ويُحسب كل مشروع على بياناته الخاصة.

المراجع

• تركيا، Regulation on the Fire Protection of Buildings (Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik)، المادة 96، أنظمة المرشات التلقائية: https://www.mevzuat.gov.tr/MevzuatMetin/21.5.200712937.pdf
• كود الزلازل التركي للمباني TBDY 2018، الجريدة الرسمية التركية، 18 مارس 2018، العدد 30364: https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
• AFAD، خريطة المخاطر الزلزالية التركية (TDTH): https://tdth.afad.gov.tr/
• EN 15620:2021, Steel static storage systems: Tolerances, deformations and clearances (النطاق): https://evs.ee/en/evs-en-15620-2021
• EN 16681, Steel static storage systems: Adjustable pallet racking systems: Principles for seismic design (النطاق): https://knowledge.bsigroup.com/products/steel-static-storage-systems-adjustable-pallet-racking-systems-principles-for-seismic-design

فريق EMMANUEL التقني. أرسلوا إلينا مخطط المبنى والارتفاعات الصافية المقيسة وأرقام الإدخال والإخراج في ساعة الذروة عبر نموذج التواصل، ونستطيع معكم، على بيانات مشروعكم، تحديد نظام التخزين والطاقة والمراحل التي تناسب المبنى.