长大物料自动化物流系统技术发展与市场需求——访沈飞集团物流装备有限公司总工程师王中军｜聚焦长大物料自动化仓储解决方案（一）
长大物料自动化物流系统技术发展与市场需求——访沈飞集团物流装备有限公司总工程师王中军
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制造企业厂内物流系统升级发展过程中，长大物料仓储自动化解决方案市场需求逐渐增加。本文介绍了长大物料仓储作业特点与难点、自动化物流系统构成与核心技术设备，以及目前该领域的市场需求变化。
超长、超重类产品在航空航天、造船、金属加工、机械、家居建材等行业普遍存在，其搬运与仓储等作业目前主要采用人工+机械方式，企业面临劳动强度大、工序复杂搬运次数多、安全隐患大、信息数据复杂、占用设备投资多、耗费人力资源大、搬运过程中物料损耗较大等问题。这些痛点亟待解决。
随着中国制造业加快转型升级，近年来长大材料自动化仓储物流技术发展与应用受到关注。但是，与使用普通托盘装载的物料在仓储、搬运、分拣等方面采用的形式有所不同，长大物料需要采用特定仓储形式、特定物流设备，来提高存储密度，降低仓储成本及搬运成本，使自动化、智能化仓储系统规划建设更具难度。
本期专题，我们采访了沈阳飞机工业集团物流装备有限公司总工程师王中军，请他介绍长大物料仓储作业特点与难点、自动化物流系统构成与核心技术设备，以及市场需求变化。
沈飞集团物流装备有限公司总工程师 王中军
记者：首先请您介绍一下长大物料的种类及其仓储作业特点，对仓储物流设备有哪些要求？
王中军：长大物料常见的种类一般有板材、棒材、型材、工装模具等，材质包含黑色金属、有色金属及非金属等，其中金属原材料占较大比重。
长大物料在属性上的主要特点体现在货位尺寸和载荷两方面。以原材料为例，如型材在长度上一般分3m、6m、8m、12m等，对应的单元货位承载一般在3~5吨，货位高度多数在300~400mm以下；板材一般尺寸规格有1x2m、1.5x3m、2x4m、2x6m等，在货位载荷3~5吨的情况下有效货位高度在60~200mm之间居多，以冷板为例，规格2x6m的货位高度在60mm左右，规格2x4m的货位高度在90mm左右。货位高度较低是此类物料存储设备的共性之一，在采用常规自动化立体库存储此类物料时，由于货叉高度、横梁高度以及托盘自身高度的比例很大，在高度空间利用率方面很不理想，所以需要仓储效率更高的产品。
目前部分厂家针对长大物料的立体存储，开发出针对不同物料特点的特殊立体仓储设备。与常规采用伸缩货叉的托盘立体仓储设备相比，此类长大物料立体仓储设备具有仓储容量大、存储密度高、适应物料品类多以及出入库方式灵活等特点，在物流作业过程中机械化、自动化及信息化集成度较高，与生产系统可无缝衔接。
以我公司为例，在已经建设完成的此类项目中，板材立体库的仓储容量基本在100吨起步，棒材立体库的仓储容量基本在300吨起步，蕞大的棒材立体库单体项目设计仓储容量已经超过了5000吨，每平米建筑面积的仓储能力蕞多达到50吨以上，出入库作业方面常采用行吊、三坐标机械手、关节机械手以及其它辅助搬运机械等设备集成到仓储系统中，多数的仓储系统与企业的ERP或MES等信息化系统进行了对接。
记者：在制造企业中，长大物料（特指原材料）的存储与生产加工的关系是怎样的？
王中军：我以航空制造业为例来具体说明，原材料的存储与生产制造之间的衔接关系主要分为三种模式。
头部种模式为传统方式，其特点在于原材料在一级仓库（专用）存储，同时在生产车间配置二级库房，二级库房给车间内加工设备配料。
第二种模式为配送制方式，和传统方式相比在于取消了生产车间的二级库房，一级库房升级为具有一定粗加工能力的原材料配送中心，在提供仓储功能的同时增加下料和配送作业，毛坯件直接提供给生产车间。这种模式有效提高了材料的总体利用率，简化了原车间的生产环节，提高了原制造车间的生产率，自“十一五”以来在老厂区的升级改造过程中有较大范围的应用，包括部分企业的新建厂区。
第三种模式为一体化生产模式，即原材料的仓储区与加工区合并，原材料仓储以线边库的方式存在。这种模式消除了仓储区与加工区之间的物流输送工作，简化了生产环节，是围绕棒材、板材加工的数字化车间建设的一种典型方式，也是工业4.0的典型代表。
现阶段，长大物料（特指原材料）仓储要求主要体现在大密度的立体存储、自动化出入库及拣选方式以及仓储信息化系统与企业生产系统的融合等方面。近年来，随着物流技术的发展以及生产模式的变化，特别是《中国制造2025》的推进以及当下国际大环境的影响，原材料的立体仓储需求逐年增多，仓储物流系统中的自动化搬运、拣选设备大量使用，仓储管理系统与企业ERP或MES系统深度集成。围绕原材料自动化立体库进行仓储、加工一体化生产布局的生产模式也已经进入应用阶段，用户通过使用材料线边库布局的棒材加工车间、板材柔性生产线等，提高生产效率，节省占地面积，提高生产收益。
记者：请具体介绍目前长大物料立体存储系统的常见类型及其适用性。
王中军：根据长大物料的单件尺寸、材质、仓储数量、品规以及生产模式的不同，有多种针对长大物料的立体化仓储系统解决方案。按存储物料类型可分为板材库和棒材库系列产品，按结构和规模可分为单体库和立体库，按物料或托盘的存取方式也可分为多种模式。常见的长大物料立体仓储产品如下：
此类系统设备由货架、升降取送货装置以及出入库系统构成，可适应于常用板材（规格3000x1500mm、4000x2000mm、6000x2000mm等）、棒材（长度3～8m）的立体存储，货位数量一般在100个以下，货位载荷在5吨以下，整套系统载荷一般不大于200吨。该类设备常布置于生产车间，解决线边缓存物料的占地面积不足问题，可与加工设备集成使用。单体板材库案例如某航空板材加工中心，参见图表1。
由货架、堆垛机以及出入库系统构成，特点在于可实现物料的高密度存储，巷道堆垛机采用非标准类型，适用于典型棒材、板材等原材料的存储，在物料存储量较多的情况下选用。典型案例如沈飞规划建设的某航空板材加工中心，参见图表2。
此类型设备由货架、顶部轨道堆垛机以及出入库系统构成，特点在于可实现棒材的大密度存储，适应存储的物料蕞大长度可达8m以上，设备高度蕞大可达20m。目前应用中的单个项目的蕞大货位数量超过了1000个，总储量超5000吨。典型案例如某电机制造公司项目，参见图表3。
此类型是立体库的一种特殊形式，设备由蜂窝式货架、蜂窝堆垛机以及出入库系统构成，特点在于可实现长物料的高密度存储，适用于长度较长（大于6m）、数量、品种较多的棒材、板材的立体存储。典型案例如某航空制造企业原材料配送中心，参见图表4。
记者：请介绍一下长大物料自动化仓储系统的关键技术设备，以及方案规划要点。
王中军：长大物料自动化仓储系统基本由货架、堆垛取送货系统、出入库设备等构成，关键设备为货架和堆垛取送货系统。长大物料物流系统的产品细分性很强，单一物料属性变化即可影响设备类型的选择，如仅物料材质不同，选择的仓储设备类型就有可能发生变化，搬运拣选设备的选择也可能不同。进行方案规划时，应根据长大物料的单件尺寸、材质、数量、品规以及生产模式的不同，从存储密度（空间利用率）、与生产模式的配套以及经济性等方面考虑设备及布局。
记者：长大物料自动化物流系统国内市场状况是怎样的？目前国内外长大物料自动化物流系统供应商发展情况如何？
王中军：国外可提供长大物料解决方案的厂家主要集中在欧洲，大约20年前已经有多个成熟的针对长大物料立体存储的解决方案供应商，其应用案例较为丰富，产品线较为齐全。近年来，部分全球行业头部企业通过对该类公司采用并购或合作等方式扩充自己的产品线，这也反映出国际市场对此类设备需求的变化。
在国内，基于设备类型多、非标性强以及市场容量现阶段较小的特点，该类设备还属于小众产品，目前能够提供全面解决方案的厂家还不多。
在技术上短期内还属于国外技术消化和应用经验积累阶段，技术的原创性还不高，受知识产权保护等因素的影响，发展速度受限。
沈飞公司作为国内一流的物流装备研制基地，拥有齐全的、世界先进的生产加工设备、一流的高素质人才和丰富的专业经验，主导产品包括数控回转库、数控升降库、电动密集库、自动化立体仓库以及针对长大物料仓储的多类板材库和棒材库。其中长大物料仓储产品是我们非常看好的领域，公司从2008年开始进行相关关键技术的研究和技术积累，近年陆续开发出适用于不同场景的板材库、立体库及工装模具库等特殊设备或系统，完成了全系列典型产品的开发，已具备从方案规划、设备开发与生产、安装实施与售后服务的整体服务能力，可以为客户量身提供针对长大物料的自动化立体仓储解决方案，目前已在多个行业拥有多个落地项目，未来我们将在这个领域持续发力。
随着中国制造业加快转型升级，国内有色金属行业近年来开始采用长大物料自动化立体库。本文以山西迎才为某铝材企业实施的整厂自动化物流系统项目为例，详细介绍了解决方案规划要点、系统构成、业务流程、项目难点与应用效果。
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