跳至内容

土耳其托盘自动化存储:堆垛机立体库还是四向穿梭车

净高、地震参数、高峰处理量和冷库,决定该选哪一种

目录

在土耳其做托盘自动化存储,堆垛机立体库和四向穿梭车怎么选,我们主要看四件事:现有厂房还是新建库体,场地的地震参数,高峰小时出入库多少托,库温多少。新建库架合一的高库、SKU 多而每个 SKU 托数少,我们先按堆垛机做方案;现有厂房净高有限或形状不规则,或者是冷库、要分期投资,四向穿梭车更容易排得开。不管选哪种,没有场地坐标和地勘报告,货架高度和用钢量都只能估个大概。

先说结论

  • 新建 25 m 以上的库架合一托盘库,我们一般先按堆垛机立体库出方案,再拿四向穿梭车做对比。
  • 现有厂房、L 形场地或柱网密的地方,四向穿梭车不用留堆垛机巷道,同样占地能比单深堆垛机库多放托盘,多多少要按柱网排完才知道。
  • 土耳其的场地地震动按 TBDY 2018 和 AFAD 地图取;四向车货架被 EN 15512 排除在适用范围外,EN 16681 也没有单列这类货架,用什么方法验算,要先和结构设计方定下来。

现有厂房还是新建库架合一,先定这个

现有厂房的净高、柱网和地坪都已经定死了。堆垛机立体库要按托盘尺寸和堆垛机断面留巷道,按我们做过的项目,常规托盘单深时两侧货物之间大约留 1.5 m,准数看断面图,立柱间距还要另加托盘外伸。地轨、天轨和堆垛机上部结构又要吃掉一截高度。净高十米上下的老厂房,一条巷道叠不了几层,地轨基础和堆垛机这些固定成本摊到每个托盘位上就偏高。4–6 m 的矮厂房,另一篇《低层高仓库自动化:4–6 m 旧厂房怎么做自动化存储》专门讲过,这里不重复。

四向穿梭车的货架每层有一条主轨道,再有伸进货道的轨道。主轨道比堆垛机巷道窄,货位可以顺着柱网和不规则的边界排,只是柱边和转向的地方还得给车体留净空。有的业主坚持要堆垛机、又不想动地面,可以评估无轨堆垛机器人:不铺地轨,也不做大型基础,能力按项目核算。

新建项目正好反过来。库架合一的结构里,货架就是建筑主体,墙板和屋面都挂在货架上。按我们以前的项目,这样的堆垛机库能做到 30–40 m,做得越高,每台堆垛机服务的托盘位越多。四向车货架我们按 30 m 以内考虑,再往上,提升机单次行程越来越长,最先排不开的就是它。

在土耳其,货架抗震按什么规范算?

土耳其的建筑抗震看《土耳其建筑抗震规范》TBDY 2018,2019 年 1 月 1 日起施行。它按场地坐标从 AFAD 的土耳其地震危险性地图上取四个地震动水准的参数,再按场地土类调整;场地土划成 ZF 类的,还要做场地专项土层反应分析。

TBDY 2018 管的是建筑,里面没有托盘货架的条款。对范围以外的结构,它的意思是专门规定出来之前先用土耳其标准,也可以用国际上公认的等效标准,但要守 TBDY 的原则。独立式横梁货架的堆垛机库,常见做法是地震动按 TBDY 2018 取,构件按 EN 15512 设计,抗震原则按 EN 16681。有一点别混:TBDY 的反应谱和 EN 1998-1 的行为系数不能搭在一起用,用哪一套,结构计算书里要写明。

库架合一的库体本身就是建筑。EN 15512 和 EN 16681 对这种结构只补 EN 1993、EN 1998 没覆盖到的部分。建筑许可阶段按什么规则审、哪些部分套 TBDY 2018,听项目所在地主管部门的,由当地结构设计方去确认。TBDY 讲非结构构件和设备的那一章里有一条:重量超过所在楼层总重 10% 的,按主体结构的一部分计算。这条能不能套到货架上,同样要结构师和主管部门说了算。

四向车这边要多走一步。EN 15512 在适用范围里把穿梭车系统(shuttle systems)和驶入式、驶出式一起排除了,EN 16681 也不适用于驶入式和驶出式,两份标准都没有单列带轨道的四向车货架。FEM 另有一份《穿梭车货架设计》(FEM 10.2.19),能不能用到四向车货架上、和抗震验算怎么衔接,我们没看到原文,也得和结构设计方逐条确认。验算方法要在方案阶段定下来,拖到报建再谈就晚了。地震参数高的场地,立柱、支撑、地脚螺栓和基础都要加强,有时货架高度也会被压下来,这笔钱只能按场地算。

处理量和冗余:先算巷道、车辆和提升机

处理量用高峰小时的数据算,不用日平均。比如高峰小时入库 120 托、出库 120 托,而且是同时发生的。堆垛机按复合循环算,也就是一次存加一次取。按我们团队过去的项目,每台每小时大约 30–60 个复合循环,具体随货架高度、巷道长度和出入库口位置变。这个高峰要 120 个复合循环,折下来是 2–4 条巷道,再加余量。要是高峰集中在出库、几乎没有入库,堆垛机就只能走单循环。复合循环怎么按 FEM 9.851 取点计算,另一篇《堆垛机能力计算:单循环、复合循环与 FEM 9.851》讲得更细。

托盘提升机与入口输送机现场
托盘提升机。四向车库的能力常卡在提升机,它的位置建库时就定了。

巷道数还要拿库容对一对。库容 2 条巷道就够、处理量却要 4 条的话,多出来的两条全是为速度付的钱,这种时候四向车值得认真算一算。

四向车系统的能力,看车辆数、托盘提升机和前端托盘输送系统三样里最小的那个。往复式托盘提升机没有统一的小时上限,行程越长、托盘越重,能力越低。上面那个例子 240 托/h 要是都要过提升机,台数按选定机型的实际能力算,再留余量;车辆数用仿真算。车以后可以加,提升机的位置却是建库时就定死的,分期项目要把后期提升机的井道和前端接口一次留出来。

密度看 SKU 结构。双深堆垛机能缩小和四向车的差距;三深的伸缩货叉,节拍和货位净空都变差,我们的方案里很少用。四向车货道做多深也看 SKU:每个 SKU 有几十托,货道可以做深;每个 SKU 只有一两托,货道只能做浅,密度优势就小了,倒库也会多起来。

两者结构上差得最远的是冗余。堆垛机一巷一台,停一台,这条巷道里的货就取不出来,所以同一 SKU 要分散到几条巷道里放。四向车坏一台,先得把它移出轨道,不然会堵住所在的主轨道或货道;单点在提升机,要冗余的话每个区域至少配两台。四向车的复杂度在调度软件上。FAT 出厂验收要测多车调度和典型故障,整库能力和救援要到现场才测得完。

冷库和地面要先查什么

-25 ℃ 的冷冻库,两种方案都有低温配置。四向车不留巷道,同样托盘数下要冷却的空间更小,平时也可以不进人;代价是电池或超级电容的低温充电、故障车怎么救援,都要提前设计好。堆垛机冷库多做成库架合一,保温板挂在货架上,围护省了,但维修要进巷道。冻库地坪下面要做防冻胀,地面加热或通风都行;地脚螺栓穿过保温层和隔汽层的那个节点要单独设计。湿木托盘入了库,会冻住、变形。

堆垛机的轮压集中在地轨上,现有厂房要在地轨下做条形基础或局部加强;库架合一的基础就是建筑基础,按地勘报告控制不均匀沉降。四向车货架立在地坪上,地坪的平整度和沉降会传到每一层的轨道上。货架公差常引用的 EN 15620 不管地面本身,卫星车这类专用系统也不在它的范围里(讲矮厂房的那篇提过),所以四向车的轨道公差要由供货方给出,写进合同。现有厂房我们会先测平整度,查地坪厚度、配筋和伸缩缝,再核抗震工况下地脚螺栓的拉力和剪力。

什么情况下,堆垛机或四向车是错的选择?

项目 堆垛机立体库 四向穿梭车
适合的建筑 新建库架合一高库,规则矩形场地 现有厂房、净高受限、不规则场地
货架高度(经验范围) 库架合一约 30–40 m 约 30 m 以内,再高先算提升机
存储密度 单深较低,双深居中 高于单深堆垛机库,取决于 SKU 结构
分期 按巷道分期,库架合一难扩 加车、加货架区都较容易
抗震与地面 高货架抗震要求高,地轨需基础 验算方法要先和结构设计方确认,对地坪平整度敏感
左右对比示意:左为堆垛机立体库剖面,两侧货架中间是巷道和堆垛机,库架合一约 30–40 m,更合适新建库架合一高库、规则矩形场地、SKU 多而每个 SKU 托数少,容易选错的是净高不高且柱网密的现有厂房、巷道数被速度撑起来、先投一部分以后再扩;右为四向穿梭车剖面,货架旁有提升机,约 30 m 以内,更合适现有厂房、净高受限或不规则场地、-25 ℃ 冷库、分期,容易选错的是新建 30 m 以上高库、每个 SKU 一两托又要任意快速取出、高峰集中提升机排不开。底部提示:两种方案都先拿场地地震参数和高峰处理量。
两种方案各自更合适和容易选错的条件;货架高度为经验范围(示意,不按比例)

堆垛机容易选错的几种情况:净高不高、柱网又密的现有厂房;库容小,巷道数是被速度撑起来的;业主想先投一部分,以后再扩。

四向车容易选错的情况:新建 30 m 以上的高库;单托重量超过车、轨道和提升机一起核定的额定值(常规车型一般在 1,500 kg 以内);SKU 极多、每个 SKU 一两托,又要任意托盘快速取出;高峰集中,提升机排不开;业主自己维护不了调度软件,本地也没有可靠的服务。

报价前我们会要这几样:托盘尺寸和载重、高峰小时出入库托盘数、SKU 托数分布、平面图、地勘报告,还有前端码垛线或无人叉车怎么接。地震参数和高峰处理量这两样缺了,造价会偏得很厉害。

常见问题

问:现有厂房净高 12 m 左右存托盘,选堆垛机还是四向车?

答:两种都放进来比。我们会按断面图分别排出托盘位,再看每个 SKU 有几托、高峰处理量多大、要不要分期;柱网密的话,四向车更容易占优。

问:在土耳其建库,货架抗震能直接按 EN 16681 做吗?

答:独立式横梁货架可以,但场地地震动要按 TBDY 2018 和 AFAD 地图取。库架合一的库体和四向车货架不能直接套,听项目所在地主管部门和结构设计方的意见。

问:四向车坏了一台,整个库会停吗?

答:整库不会停。故障车移出轨道之前,它所在的那条主轨道或货道用不了;真正要防的是提升机停机,要冗余就每个区域配两台。

文中的算例都是典型工况示例;经验数字来自团队成员过去的项目,只作初步参考,具体以项目核算为准。

参考资料

  • 《土耳其建筑抗震规范》TBDY 2018(Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği),Resmî Gazete 2018-03-18 第 30364 号(mükerrer):https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
  • TBDY 2018 正文(第 1.1 节适用范围、第 2 章地震动、第 6 章非结构构件):https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2-1.pdf
  • AFAD 土耳其地震危险性地图(TDTH):https://tdth.afad.gov.tr/
  • EN 16681:2016 Steel static storage systems – Adjustable pallet racking systems – Principles for seismic design(适用范围):https://knowledge.bsigroup.com/products/steel-static-storage-systems-adjustable-pallet-racking-systems-principles-for-seismic-design
  • EN 15512:2020+A1:2022 Steel static storage systems – Adjustable pallet racking systems – Principles for structural design(适用范围):https://www.sis.se/en/produkter/materials-handling-equipment/storage-equipment/ss-en-155122020a12022/
  • EN 15620:2021 Steel static storage systems – Tolerances, deformations and clearances(适用范围):https://evs.ee/en/evs-en-15620-2021
  • FEM(欧洲物料搬运联合会)技术指南目录,含 FEM 9.851 堆垛机循环时间、FEM 10.2.19 穿梭车货架设计:https://fem-eur.com/technical-guidance/

我们是 EMMANUEL 技术团队。平面图、地勘资料和出入库数据可以发给我们,我们按项目核算两种方案的托盘位、处理量和投资。