Арендованный склад или старый производственный корпус высотой всего 4–6 м вполне подходит для автоматизации хранения; не подходит ему типовой проект высотного AS/RS без адаптации. Для контейнеров обычно выбирают между многоуровневым контейнерным шаттлом и роботами для контейнеров; для паллет стоит рассмотреть четырёхсторонний шаттл; для электронных компонентов и деталей с большим числом SKU вариантом будет вертикальный карусельный склад или вертикальный лифтовой модуль. В прошлых проектах нашей команды паллетный AS/RS с кранами-штабелёрами редко выигрывает, когда эффективная полезная высота меньше 6 м, а паллеты стандартной высоты. Прежде всего обследуйте полезную высоту, пол, сетку колонн, спринклеры и плиту перекрытия и рассчитывайте станции комплектации вместе с оборудованием.
Коротко
- В здании высотой 4–6 м начинайте с того, что вы храните: контейнеры, паллеты или мелкие детали. Единица хранения диктует систему.
- Эффективная полезная высота отсчитывается от чистого пола до самого низкого из элементов — балок, спринклерных трубопроводов, оросителей, светильников и воздуховодов — за вычетом зазора, нужного спринклерам, и часто она заметно меньше высоты, записанной в договоре аренды.
- В арендованном здании до подписания договора на оборудование согласуйте с арендодателем, можно ли будет вывезти оборудование, как поступить с отверстиями под анкеры и как здание будет восстановлено по окончании аренды.
Сначала измерьте полезную высоту, потом обсуждайте концепции
Приезжая в низкое здание, мы первым делом измеряем полезную высоту. Высоту в договоре аренды обычно указывают до низа балок или до конька. Полезную высоту хранения отсчитывают от самого низкого препятствия, будь то нижний пояс фермы, спринклерная труба или ороситель, светильник, воздуховод или кабельный лоток, а под оросителями ещё нужно оставить зазор, которого требует спринклерный стандарт. Здания, арендованные как 6-метровые, в которых в итоге остаётся около 5 м, — не редкость, поэтому измерять нужно каждый пролёт.
По противопожарной защите турецкий Регламент о противопожарной защите зданий требует проектировать автоматические спринклерные системы по TS EN 12845. Спринклеры обязательны в ряде случаев; один из них — здание общей площадью более 1 000 м², в котором производятся или хранятся легко загорающиеся и легковоспламеняющиеся вещества. Там, где регламент говорит о сейсмическом раскреплении спринклерных трубопроводов в сейсмических районах, он ещё использует старые формулировки о сейсмических зонах, тогда как действующий TBDY 2018 берёт сейсмические параметры для каждой площадки по карте сейсмической опасности AFAD. Поэтому детальное проектирование выполняется по параметрам площадки, TS EN 12845 и с проверкой компетентным органом. Нужны ли внутристеллажные спринклеры, определяет квалифицированный проектировщик противопожарной защиты по применимой редакции TS EN 12845, исходя из товаров, упаковки, схемы и высоты хранения, а проект подлежит рассмотрению и согласованию местным органом пожарного надзора. Если здание арендовано, получите согласие арендодателя до изменения спринклерной системы.
Пол и сетку колонн мы смотрим вместе. Сосредоточенные нагрузки от стоек стеллажей должны соответствовать толщине плиты, армированию и швам; в старом здании без исполнительной документации начинайте с неразрушающего контроля, а нужен ли отбор кернов, пусть решает инженер-конструктор. Роботы для контейнеров ориентируются по-разному в зависимости от модели, но требования к полу есть у любой модели, а в шаттловой системе допуски рельсов усиливают любую неровность пола. EN 15620 — стандарт, на который часто ссылаются по допускам стеллажей, — охватывает фронтальные паллетные стеллажи, обслуживаемые погрузчиками или кранами-штабелёрами, набивные и консольные стеллажи. Специальное оборудование, например мини-лоад и системы с сателлитами, в его область не входит, а допуски самого пола стандарт прямо исключает. Поэтому ровность пола и допуски рельсов должен задать конкретными значениями поставщик оборудования, и их нужно записать в договор. Если сетка колонн конфликтует с модулем оборудования, вы теряете места хранения.
Если хранение размещается на верхнем этаже, перекрытие тоже нужно проверить. Верхние этажи многоэтажных зданий иногда рассчитаны на нагрузку порядка 500 кг/м² (около 5 кН/м²). В прошлых проектах нашей команды контейнерный склад с невысокими стеллажами и лёгкими контейнерами давал среднюю нагрузку примерно 0,5 т/м² с учётом проходов, а под стойками — более высокие сосредоточенные нагрузки; при большем числе ярусов или более тяжёлых контейнерах нужно считать при полной загрузке. Паллетные склады обычно нагружают пол гораздо сильнее, поэтому перед переездом наверх нужна проверка конструкций, и в результате часто требуется усиление или перенос на первый этаж. Турецкие сейсмические нормы для зданий TBDY 2018 (действуют с 1 января 2019 года) не содержат отдельного раздела о стеллажах, хотя их глава 6 регулирует сейсмическое проектирование неконструктивных элементов, закреплённых на здании, и их соединений — в пределах своей области применения и исключений. EN 16681 охватывает только регулируемые паллетные стеллажи. Поэтому то, как проверять на сейсмические нагрузки стеллажи под контейнеры и стеллажи четырёхсторонних шаттлов, нужно решать с местным инженером-конструктором.
Подойдёт ли зданию высотой 5 м автоматизированный склад?
Автоматизированное хранение — да. Паллетный AS/RS с кранами-штабелёрами на такой высоте обычно невыгоден. Крану нужны нижний рельс, верхний рельс и верхняя конструкция, а при паллетах стандартной высоты полезная высота 5 м даёт всего два-три яруса, так что постоянные затраты на одно паллетоместо оказываются высокими. Окончательное сравнение всё равно делают по стоимости жизненного цикла. Типовой пример: трёхэтажное здание с высотой этажей от 4,5 до 5,8 м и грузовыми единицами по 800 кг. При таких низких этажах мы, как правило, не советуем идти по пути AS/RS с кранами-штабелёрами.
Для низких зданий мы обычно сравниваем следующие системы:
| Система | Единица хранения | Подходит | Не подходит | Трудоёмкость переезда в арендованном здании |
|---|---|---|---|---|
| Многоуровневый контейнерный шаттл | Стандартные контейнеры, например 600×400 | Небольшие контейнерные склады с частыми операциями размещения и выдачи; стандартная высота стеллажа 4–24 м, ниже 4 м — специальная конфигурация | Контейнеры разных размеров, частые изменения компоновки | Средняя: рельсы на каждом ярусе плюс подъёмники; после повторного монтажа нужна повторная пусконаладка |
| Робот для контейнеров (ACR) | Контейнеры, короба | Высота отбора зависит от модели; колеблющийся поток заказов, поэтапное добавление роботов | Плохой пол, который нельзя улучшить | Ниже: обычные стеллажи, роботов можно забрать |
| Четырёхсторонний шаттл | Паллеты | Много паллет на SKU, поэтапное добавление машин | Одна-две паллеты на SKU с быстрым доступом к любой из них | Средняя: рельсы и подъёмники нужно монтировать заново |
| Паллетный AS/RS с кранами-штабелёрами | Паллеты | Эффективная полезная высота заметно больше 6 м | Эффективная полезная высота меньше 6 м | Высокая: нижние рельсы и анкеровку обычно приходится делать заново |
| Вертикальный карусельный склад / вертикальный лифтовой модуль | Мелкие детали, инструмент, электронные компоненты | Много SKU, мелкие позиции, поштучная комплектация | Большие объёмы прихода и отгрузки целыми коробами или паллетами | Ниже: установку обычно можно разобрать и перевезти по согласованию с производителем |
| AMR плюс стандартные стеллажи | Контейнеры, короба, паллеты — в зависимости от типа машины | В основном экономия на транспортировке; размещение и выдача вручную или погрузчиком | Главная проблема — плотность хранения | Низкая: стеллажи остаются, машины можно забрать |
Многоуровневый контейнерный шаттл обычно работает с одной машиной на ярус в каждом проходе, а шаг ярусов для контейнеров составляет всего несколько сотен миллиметров, поэтому при той же полезной высоте ярусов помещается гораздо больше, чем при паллетном хранении. Он подходит небольшим контейнерным складам с низким потолком и частыми операциями. Его стандартная высота стеллажа — 4–24 м; ниже 4 м нужна специальная конфигурация. Типовой пример: контейнерный склад в чистом помещении с полезной высотой 3,5 м должен вмещать более 1 400 контейнеров и обрабатывать 700 операций размещения и выдачи в час. В таких условиях многоуровневый шаттл с 6 проходами и стеллажами в 5 ярусов даёт около 1 500 мест. Обратная сторона столь же очевидна: рельсы на каждом ярусе, производительность прохода ограничена подъёмником, а компоновку потом трудно изменить.
Роботы для контейнеров ездят по полу, поднимаются, чтобы достать контейнер, и работают с обычными стеллажами. На какую высоту они достают, зависит от модели; стандартные модели укладываются в 8 м за вычетом зазора для спринклеров. Добавление роботов повышает производительность, но рабочие места, места зарядки и заторы ставят свои пределы, и разумное число роботов должно подтвердить моделирование. Они подходят арендованным зданиям и проектам с ещё неясными перспективами бизнеса — при условии, что пол отвечает требованиям модели.
Когда для паллетного хранения мы рассматриваем четырёхсторонний шаттл, мы смотрим на высоту паллеты с грузом, противопожарный зазор, число паллет на SKU, производительность и требуемую селективность. В низком здании дополнительная плотность у него возникает в основном за счёт меньшего числа проходов, а сколько дополнительных паллетомест это даёт, нужно определять на чертеже разреза.
Для электронных компонентов и деталей с большим числом SKU вертикальные карусельные склады и вертикальные лифтовые модули — серьёзная альтернатива AS/RS. Там, где позиции мелкие, а SKU много, крану-штабелёру мини-лоад трудно конкурировать с каруселью по цене. Минимальная высота установки, проём доступа и зазор для обслуживания у каждой модели обоих типов свои, поэтому при низком потолке проверяйте по конкретной модели. Если ёмкости хранения хватает и проблема в основном в транспортировке, существующие стеллажи можно оставить на месте и добавить только AMR для контейнеров. Размещение и выдача остаются ручными или погрузчиком, а AMR обслуживают только транспортное плечо между зоной стеллажей и рабочими местами.
Оборудование достаточно быстрое, но склад сдерживают станции комплектации
На контейнерном складе с ручной поштучной комплектацией узким местом всего склада часто становятся станции комплектации. Производительность оборудования считают по машинам и подъёмникам, и её можно сделать очень высокой, но каждый выданный контейнер всё равно должен кто-то обработать: отобрать, пересчитать, отсканировать.
Типовой пример: контейнерный склад на втором этаже, с полезной высотой 4,5 м, в первой очереди стартует с 3 многоуровневыми шаттлами и 3 станциями комплектации. Планируется рост до 9 шаттлов, что со стороны оборудования даёт около 940 контейнеров в час. Если станций комплектации станет только 6, то при 60 контейнерах на человека в час склад в целом обработает 360 контейнеров/ч. В этот момент решение — больше станций или другой способ комплектации; покупать дополнительные машины бесполезно.
Цифра 60 контейнеров на человека в час взята из прошлых проектов нашей команды и относится к комплектации производственных материалов, где каждый контейнер нужно пересчитать и отсканировать, распаковать или промаркировать. В электронной коммерции с одной позицией на строку заказа и непрерывным потоком контейнеров станция комплектации «товар к человеку» может обрабатывать несколько сотен строк заказа в час. Производительность комплектации лучше всего измерять на собственном профиле заказов клиента.
Производительность мы рассчитываем только на пиковый час; среднесуточные цифры вводят в заблуждение. Обычно мы закладываем проектную производительность не менее 1,2-кратной потребности (некоторые заказчики требуют двукратной) и загрузку оборудования не выше 85%. Приход, отгрузку, пополнение и возврат пустых контейнеров считаем отдельно, а затем проверяем, не скапливаются ли они в один и тот же час. Раньше, чем число машин, своего предела часто достигают подъёмник либо трансферы, отводы и слияния на конвейере.
Арендованные здания: поэтапность и окончание аренды
В арендованном здании смотрите на срок аренды и срок окупаемости вместе. Если аренда короче окупаемости, мы склоняемся к оборудованию, которое можно разобрать и смонтировать заново: роботам для контейнеров, AMR и вертикальным системам хранения. Рельсовые системы тоже можно перевезти, но после переезда им нужны геодезическая съёмка и повторная пусконаладка. Сравнивайте варианты по стоимости жизненного цикла, включая переезд и восстановление здания.
В арендованных зданиях больше всего споров вызывают анкерные болты. Турция — сейсмически активная страна, и стеллажи обычно анкеруют к полу. Тип анкера и местное усиление определяются сейсмическим расчётом и заявленными характеристиками анкера, условиями его ETA и инструкцией производителя по монтажу, но отверстия сверлить придётся в любом случае. До подписания договора на оборудование письменно согласуйте с арендодателем, разрешено ли сверление, как заделываются отверстия по окончании аренды, до какого состояния восстанавливается пол и кто за это платит. Изменения спринклерной системы и любое увеличение электрической мощности тоже требуют согласия арендодателя.
В низких зданиях поэтапность обычно даётся проще. Роботы для контейнеров и четырёхсторонние шаттлы могут стартовать с частью парка и добавлять машины позже, хотя после определённого размера парка первыми в предел упираются подъёмники, зарядка и заторы. Положение подъёмников и интерфейсы с конвейерами на входе нужно определить один раз, потому что после строительства системы их трудно изменить. WMS / WCS проектируют на конечный масштаб. Что добавлять во второй очереди — машины, стеллажи или рабочие места, — решают, когда первая очередь даст реальные эксплуатационные данные.
Частые вопросы
Высота нашего здания всего 4 м. Можно ли всё же автоматизировать хранение? Для контейнеров — да: можно рассматривать многоуровневые шаттлы, роботов для контейнеров и вертикальные карусельные склады, хотя многоуровневому шаттлу ниже 4 м нужна специальная конфигурация. Паллетный AS/RS с кранами-штабелёрами на такой высоте обосновать очень трудно.
Склад арендованный. Сможем ли мы забрать оборудование с собой по окончании аренды? Роботов для контейнеров, AMR, вертикальные карусельные склады и вертикальные лифтовые модули обычно можно разобрать и смонтировать в другом месте — при одобрении производителя, с учётом нового здания и с повторной пусконаладкой. Многоуровневые и четырёхсторонние шаттлы тоже можно перевезти, но рельсы и подъёмники придётся монтировать заново и заново вводить в работу; у AS/RS с кранами-штабелёрами нижние рельсы и анкеровку обычно приходится делать заново.
Для паллет в здании высотой около 6 м: как выбрать между четырёхсторонним шаттлом и краном-штабелёром? В сравнение входят оба. На такой высоте нижний и верхний рельсы крана и его верхняя конструкция — постоянные затраты, которые при паллетах стандартной высоты дают высокую стоимость в пересчёте на паллетоместо. Решение всё равно принимается по числу паллетомест, рассчитанному на чертеже разреза, а затем по числу паллет на SKU, производительности в пиковый час, селективности и стоимости жизненного цикла.
Примеры расчёта — типовые случаи. Ориентировочные цифры основаны на опыте прошлых проектов членов нашей команды и служат лишь грубым ориентиром; каждый проект считается по его собственным данным.
Источники
- Турция, Регламент о противопожарной защите зданий (Binaların Yangından Korunması Hakkında Yönetmelik), статья 96, автоматические спринклерные системы: https://www.mevzuat.gov.tr/MevzuatMetin/21.5.200712937.pdf
- Турецкие сейсмические нормы для зданий TBDY 2018, Официальная газета Турции, 18 марта 2018 года, № 30364: https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
- AFAD, Карта сейсмической опасности Турции (TDTH): https://tdth.afad.gov.tr/
- EN 15620:2021, Steel static storage systems: Tolerances, deformations and clearances (область применения): https://evs.ee/en/evs-en-15620-2021
- EN 16681, Steel static storage systems: Adjustable pallet racking systems: Principles for seismic design (область применения): https://knowledge.bsigroup.com/products/steel-static-storage-systems-adjustable-pallet-racking-systems-principles-for-seismic-design
Технический отдел EMMANUEL. Пришлите планировку здания, замеренные значения полезной высоты и цифры размещения и выдачи в пиковый час через форму обратной связи — и мы вместе с вами, на данных вашего проекта, разберём, какая система хранения, производительность и этапность подходят зданию.