.鋁型材行業(yè)現(xiàn)狀
我國“十二五”規(guī)劃要求單位GDP能耗下降16%，二氧化碳排放降低17%，以及非化石能源占一次能源消費(fèi)比重上升至11.4%的目標(biāo)。
中國鋁型材在工業(yè)領(lǐng)域的消費(fèi)量僅在世界上占30%，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)技術(shù)水平的提高，鋁型材在工業(yè)領(lǐng)域的消費(fèi)具有很大潛力。到2013年底，我國共有鋁型材企業(yè)900多家，設(shè)備生產(chǎn)能力1300多萬噸，擠壓材實(shí)際產(chǎn)量1050多萬噸。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，鋁合金管棒材有190萬噸，鋁型材860萬噸。鋁型材中，建筑型材有600萬噸以上(約占70%)，工業(yè)型材為260萬噸(約占30%)左右。產(chǎn)量主要分布在珠江三角洲、長江三角洲和環(huán)渤海灣工業(yè)發(fā)達(dá)區(qū)域。
未來10——15年中國仍將處于城鎮(zhèn)化、工業(yè)化快速發(fā)展的階段，預(yù)計(jì)在2015年前后，中國的城鎮(zhèn)化水平將超過50%，加上從現(xiàn)在至2020年我國舊有建筑更新、改造對(duì)建筑鋁型材的需求進(jìn)入高速增長階段，中國的鋁型材產(chǎn)量有望達(dá)到1100萬噸，鋁合金建筑型材產(chǎn)量有望達(dá)到800萬噸/年左右，工業(yè)鋁型材達(dá)到300噸左右。
2.鋁型材物料儲(chǔ)存和存取現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)企業(yè)普遍采用的是平面庫、單層或雙層庫，占地面積大，庫房低，空間利用率低；采用橋式起重機(jī)、叉車或人工搬運(yùn)的方式；出入庫頻率低，未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理。
近幾年，國內(nèi)少數(shù)同行業(yè)廠家雖然學(xué)習(xí)國外技術(shù)開發(fā)采用了懸臂式貨架存儲(chǔ)，叉車搬運(yùn)、存取的模式，但受設(shè)計(jì)能力的限制，仍然存在著占地面積大，庫房空間利用率低、未實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理，入出庫頻率低的缺陷。
3.舊的儲(chǔ)存、存取方式及存在的問題
1)舊的儲(chǔ)存、存取方式：
地面堆放，部分料框存放，人工取貨、叉車或吊機(jī)存取搬運(yùn)。
2)存在問題：
(1)占地面積大，土地利用率低，空間利用率低；
(2)搬運(yùn)工作量大，使用人員多，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，效率低下，人工成本高；
(3)存在人身、產(chǎn)品安全隱患，人工搬運(yùn)，易造成人員、貨物磕、碰、擦傷；
(4)大量的貨物堆放在一起，依靠人工管理，易出現(xiàn)發(fā)錯(cuò)貨或找不到貨的情況，庫房管理困難；
(5)重復(fù)勞動(dòng)較多，常常需要倒貨，倒庫；
(6)手工記賬，效率低下，賬目易出差錯(cuò)；
(7)無法推行現(xiàn)代管理，賬目無法和公司的ERP系統(tǒng)無縫對(duì)接，出入庫信息無法及時(shí)反饋到銷售、財(cái)務(wù)、信息中樞等部門。
以某鋁廠為例，它的設(shè)備產(chǎn)能達(dá)到了13萬噸以上，產(chǎn)量達(dá)到了10.50萬噸/年，產(chǎn)品3000多個(gè)品種，產(chǎn)銷兩旺。但是，在土地日趨緊張、人員招聘越來越難招及人工費(fèi)用越來越高的情況下，該廠生產(chǎn)規(guī)模一直不斷發(fā)展壯大，而用于儲(chǔ)存鋁型材產(chǎn)品的成品倉庫(2層)，儲(chǔ)存量zui大也只有2500多噸。且儲(chǔ)存期年平均為3-4個(gè)月，甚至更長。并且舊的成品倉庫存在的占地面積大、用人多、出入庫效率低、人工管理賬目易出差錯(cuò)及倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)生產(chǎn)成本高的問題成了企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。每天產(chǎn)品的分檢、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存及出入庫等工作十分繁忙，物流量特別大，老的儲(chǔ)存和存取工藝及設(shè)備已經(jīng)不能適應(yīng)生產(chǎn)銷售形勢不斷發(fā)展的需要，運(yùn)行節(jié)奏和運(yùn)行效率急需提高，故開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的長直桿件自動(dòng)化立體倉庫非常必要。
4.研發(fā)目標(biāo)
1.鋁型材出入庫自動(dòng)化
自動(dòng)化立體倉庫的運(yùn)行時(shí)，只要發(fā)出入庫或者出庫指令，全部的入庫、出庫作業(yè)都由設(shè)備自動(dòng)完成。
2.倉儲(chǔ)形式立體化
要求盡zui大可能提高倉庫空間利用率，倉儲(chǔ)層高要求為10層，靠近廠房屋頂?shù)膸琢幸蟊M可能提高層數(shù)。以提高倉庫的容積比例和，節(jié)約土地資源。
3.型材搬運(yùn)無人化
傳統(tǒng)的物料搬運(yùn)，通常都是行車吊取，人工掛鉤，人工搬運(yùn)，或者叉車叉取。在作業(yè)過程中，不免存在無法統(tǒng)計(jì)的人與設(shè)備的安全，能源的消耗，環(huán)境的污染及勞動(dòng)職業(yè)衛(wèi)生方面的問題。
這次研發(fā)攻關(guān)的立體倉庫要解決上述問題，實(shí)現(xiàn)型材出入庫、庫內(nèi)無人化自動(dòng)搬運(yùn)。
4.倉儲(chǔ)管理智能化
平面?zhèn)}儲(chǔ)管理都用人工記賬。入庫量、批號(hào)、客戶信息、產(chǎn)品種類、數(shù)量、顏色、型號(hào)、米重、總重量等大量信息都需要人工統(tǒng)計(jì)記錄，容易出現(xiàn)差錯(cuò)。
這次研發(fā)攻關(guān)的立體倉庫要實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)管理智能化，以避免庫存數(shù)據(jù)、發(fā)貨數(shù)據(jù)的差錯(cuò)和發(fā)錯(cuò)貨的現(xiàn)象。
5.信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化
型材成品倉儲(chǔ)工作與廠內(nèi)各部門聯(lián)系較多，這次研發(fā)攻關(guān)要求實(shí)現(xiàn)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化，使各部門之間信息互通共享，減少或取消紙質(zhì)文件信息交流方式。
zui終建成一座儲(chǔ)存?zhèn)}位約5000個(gè)，儲(chǔ)存量達(dá)3000-3500噸，每天出、入庫鋁型材≥300噸的自動(dòng)化立體倉庫。
6.需要解決的技術(shù)關(guān)鍵
要完成上述工藝過程，滿足入出庫頻率、保證設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性和儲(chǔ)存物資的質(zhì)量，需要解決的技術(shù)關(guān)鍵為：
1)貨架承載能力計(jì)算、試驗(yàn)和貨架定型。
倉儲(chǔ)貨架是自動(dòng)化立體倉庫存儲(chǔ)貨物的基礎(chǔ)設(shè)施，要求良好的承載、抗震能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
2)長直桿件堆垛起重機(jī)研究。
堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉庫中擔(dān)負(fù)自動(dòng)存取貨物的起重運(yùn)輸設(shè)備，本項(xiàng)目所使用的雙立柱堆垛機(jī)在運(yùn)行方向上尺寸是普通堆垛機(jī)的4-5倍。尺寸的加大對(duì)堆垛機(jī)的剛性、穩(wěn)定性、同步性、必然帶來更高的要求；需要開發(fā)新型的載貨臺(tái)和貨叉機(jī)構(gòu)及提升機(jī)構(gòu)。
7.自動(dòng)化立體倉庫的社會(huì)效應(yīng)分析和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)分析
1)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益分析
(1)自動(dòng)倉庫占地面積小、投資少
zui大限度地利用廠房的空間，提高了空間利用率和單位空間的儲(chǔ)存量。與平面?zhèn)}庫(含二層倉儲(chǔ))相比，占地面積大大減少。按10層常規(guī)倉庫估算，考慮到庫存密度，相同的庫存量時(shí)，可節(jié)省長248m寬28m(6944m2)的庫房約3-4棟，約合減少占地面積20000-30000m2。按廠址每畝zui低地價(jià)80萬元計(jì)算，則：可減少購地費(fèi)用=(20000-30000m2)/666.67x80= 2400-3600萬元；
土建投資每平方米造價(jià)1400元計(jì)算，則：減少成品倉庫土建投資=(20000-30000m2)x1400元/m2=2800-4200萬元；故節(jié)約倉儲(chǔ)用地及土建費(fèi)用合計(jì)=(2400-3600) (2800-4200)=5200-7800萬元。
(2)用人少，降低人工成本
按現(xiàn)有生產(chǎn)能力計(jì)算，如果采用原有的出入庫方式，則每班需配備出入庫信息員28名，入庫工48人，出庫工48人，合計(jì)需要124人。
采用自動(dòng)化立體倉庫后，需出入庫信息員9人，入庫工16人，出庫工36人，維護(hù)工1人，合計(jì)需要62人，共減少62人。則：
年節(jié)約人工費(fèi)用=62人x(4000-5000)元/月。人x12=276-372萬元/年。
(3)提高了入出庫精度與效率
采用人工庫時(shí)，每天平均zui大出入庫量合計(jì)為460t，入庫需要24h，出庫需要14h，出入庫合計(jì)耗時(shí)40h,則：平均出入庫重量=460/(24 14)=12.1t/h；
使用自動(dòng)化立體倉庫后，鋁型材出入庫及庫內(nèi)的搬運(yùn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)，每天平均zui大出入庫量合計(jì)為600t，入庫需要24h，出庫需要9h，出入庫合計(jì)耗時(shí)33h,則：平均出入庫重量=600/(24 9)=18.18t/h；
自動(dòng)化立體倉庫比人工庫提高入出庫效率=(18.18-12.1)/18.18x100=33%。按zui大平均產(chǎn)量300t/d，即自動(dòng)倉庫比人工倉庫多出入庫數(shù)量=300(1-1/1.33)=74.4t/d.
按年工作時(shí)間330d，人工出入庫平均費(fèi)用64.3y/t計(jì)算，則：每年可降低出入庫人工費(fèi)用=74.4(t/d)x330(d)x64.3y/t=157.87萬元。
還解決了過去長期存在的庫內(nèi)有料，出庫時(shí)找不到造成庫存死料或錯(cuò)發(fā)貨退賠等問題。平均每年因此類問題報(bào)廢的型材有100-120t,按平均每噸型材加工費(fèi)2500元計(jì)算，則：每年造成的經(jīng)濟(jì)損失=(100-120t)x2500元/t=25-30萬元
(4)員工勞動(dòng)強(qiáng)度小
采用自動(dòng)化立體倉庫后，鋁型材出入庫及庫內(nèi)的搬運(yùn)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化、自動(dòng)化作業(yè)，員工通過人機(jī)界面操作，從繁重的體力勞動(dòng)解放出來。且每車型材的裝車時(shí)間由原來的14h縮短到10h,減少裝車時(shí)間4(h)，意即在不減少收入的情況下，員工可以提前4h下班休息。
通過以上分析可知，采用自動(dòng)化立體倉庫后，倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)可提高經(jīng)濟(jì)效益=(5200 276 157.87 25)——(7800 372 157.87 30)=5658.87——8359.87萬元。
2)社會(huì)效益分析
(1)自動(dòng)化立體倉庫占地面積小，空間利用率高
目前，我國共有鋁型材企業(yè)900多家，如有十分之一左右的廠家使用這樣的倉庫，則：僅土地占用可減少費(fèi)用=(20000-30000)x100=200-300萬m2，減少倉庫土建投資=(20000-30000m2)x1400元/m2x100=28-42億元。
(2)節(jié)能減排效果顯著。巷道式堆垛機(jī)行走電機(jī)功率≤10kw，只有同類電機(jī)功率的四分之一，節(jié)約功率30Kw。本立體倉庫共有7臺(tái)堆垛機(jī)，如平均每臺(tái)堆垛機(jī)一天工作12小時(shí)，按每度電減少二氧化碳排放0.997kg計(jì)算，則：減少C02排放量=7(臺(tái))x30(kw)x12(h)x365(d)x0.997(kgC02/kw.h)=917t/年。
由此可見自動(dòng)化立體倉庫不僅為我們節(jié)約了成本還提高了工作效率。
長直桿件類的鋁型材自動(dòng)化倉庫的成功研發(fā)應(yīng)用，首次實(shí)現(xiàn)了真正意義上的鋁型材入、出庫自動(dòng)化，倉儲(chǔ)立體化、型材搬運(yùn)無人化，倉儲(chǔ)賬目管理智能化，庫存信息共享網(wǎng)絡(luò)化。
由于長直桿件類的鋁型材自動(dòng)化立體倉庫是采用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)、信息、通訊、激光、紅外等現(xiàn)代技術(shù)集成并相互滲透、有機(jī)結(jié)合形成的智能物流存取系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有土地利用率高、出入庫效率高、倉儲(chǔ)高層立體化、型材搬運(yùn)無人化，庫存賬目管理智能化，庫存信息共享網(wǎng)絡(luò)化、節(jié)能、用人少、勞動(dòng)成本低等特點(diǎn)，具有良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。填補(bǔ)了國內(nèi)鋁型材行業(yè)空白，具有國際先進(jìn)水平。
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