о компании
услуги консалтинга
задать вопрос эксперту
Консалтинг - по управлению цепочками поставок
логистический консалтинг
стеллажные системы
статьи о логистике
публикации
клиенты
персонал
контактная информация


























Находится в каталоге Апорт
Логистический консалтинг
ТопДоски
ТопТренинг.ru - независимый рейтинг тренингов
Портал Урал-Бизнес-Образование: тренинги, семинары, обучение

 
+7 (495) 643-68-98
info@vybor-group.ru

к оглавлению раздела...

Высотные автоматизированные склады на основе несущих стеллажей (Rack Clad) – особенности, конструкция и технология, перспективы в России

Дмитрий Еллин, консультант по логистике склада


Быстрое развитие мировой экономики и технологий в 70х годах прошлого века потребовало соответствующего развития транспортной и складской логистической инфраструктуры. Стремительный рост производства и потребления товаров во всем мире, рост стоимости земли и рабочей силы в высокоразвитых странах заставил искать новые решения в области технологий хранения и дистрибуции. Исходя из вышеперечисленных факторов, родилась идея строительства высотных автоматизированных складов, в которых роль каркаса здания выполняет стеллажная система хранения (рис.1).


Рис.1


Действительно, в отличие от традиционного горизонтального склада (Flat warehouse), имеющего каркас в виде капитальной сетки колонн, и оснащаемого независимо-стоящей стеллажной системой, как правило, не превышающей по высоте 14 метров, склад на основе несущих стеллажей (Rack Clad) может иметь высоту до нескольких десятков метров. Часто складские здания проектируются таким образом, что часть строения для высотного автоматизированного хранения на несущих стеллажах сочетается с традиционным складским зданием, где располагаются зоны приемки, отгрузки, комплектации и пр. Конструкция конкретного складского здания зависит от тех задач, которые предстоит решать на складе. Рабочие процессы, которые необходимо реализовать, определяют конструкцию здания и внутрискладскую логистику. Следующие показатели являются ключевыми и определяют сферу применения для высотных автоматизированных складов на несущих стеллажах:

  • Большие объемы хранения паллетированных грузов;
  • Высокая оборачиваемость товаров на складе;
  • Высокая скорость рабочих процессов на складе;
  • Большое количество хранимых артикулов;
  • Большое число артикулов в единичной отгрузке со склада (отгрузка сборных заказов).

В подавляющем большинстве случаев владельцами высотных автоматизированных складов на несущих стеллажах являются крупные производственные и торговые компании, самостоятельно занимающиеся дистрибуцией товаров. В том числе компании, занимающиеся производством и дистрибуцией продовольственных товаров, т.к. высотный автоматизированный склад с успехом может быть реализован как склад-холодильник или склад-морозильник. Такие компании строят Rack Clads для собственных нужд, размещая склад территориально в центре зоны дистрибуции, как правило, вблизи больших городов. Большие инвестиции, необходимые для строительства автоматизированных высотных складов не под силу для небольших компаний, которые строят традиционные склады небольшого объема либо арендуют складские площади у логистических операторов. Вместе с тем, операционные затраты на эксплуатацию автоматизированных высотных складов по оценкам на 40%-60% меньше, чем на эксплуатацию традиционных складов, где используется труд большого количества операционного персонала. Это является еще одним преимуществом автоматизированных Rack Clads, обуславливающим выгодность их строительства в регионах, развитых экономически, в которых стоимость рабочей силы высока.

Большие инвестиции, необходимые для реализации проекта по строительству автоматизированного Rack Clad, определяются высокой технической сложностью, большим количеством автоматического оборудования, необходимостью инсталляции специализированного программного продукта (WMS), необходимостью обучения персонала склада и пр. Больших затрат требует менеджмент проекта на всем пути реализации, начиная от проектных работ и заканчивая этапом запуска объекта. Это вызвано большим количеством участников подобных проектов: архитектурно-проектных организаций, разработчиков логистической концепции, поставщиков стеллажного и технологического оборудования, разработчиков и поставщиков программного обеспечения, а также компаний-интеграторов, обеспечивающих успешный запуск работы склада и постановку бизнес-процессов.

Рассмотрим особенности конструкции высотного автоматизированного склада на основе несущих стеллажей. Сложность проектирования Rack Clad заключатся в том, что стеллажи, составляющие каркас здания, помимо нагрузки от хранимого товара также несут на себе вес стен и кровли здания склада, а также принимают на себя внешние нагрузки на здание, например от ветра и атмосферных осадков. Поэтому важным фактором является преобладающее направление ветра на участке застройки. Участок должен планироваться таким образом, чтобы здание склада было сориентировано в соответствии с преобладающим направлением ветра – каркас здания должен оптимальным образом распределять нагрузку от давления ветра на стену склада. Учитывая большие высоту постройки и площадь стен, нагрузка от ветра является очень серьезной инженерной проблемой. При выборе участка под строительство высотного склада на основе несущих стеллажей необходимо также учитывать геологию и сейсмическую активность региона.

Возведение Rack Clad начинается со свайного поля, строительства фундамента, пола и цоколя. К бетонной стяжке пола предъявляются особые требования – бетон должен обладать очень высокими прочностными характеристиками, чтобы выдерживать точечные нагрузки от опорных пяток стеллажных рам, несущих на себе вес всего здания вместе с хранимым грузом.

Опорные пятки стеллажных рам крепятся к полу при помощи мощных анкерных болтов, которые заливаются в высверленных в полу отверстиях безусадочным раствором (рис.2).


Рис.2


Каркас склада представляет собой стеллажный блок, состоящий из компонентов, конструктивно близких к компонентам фронтального грузового паллетного стеллажа. Для обеспечения жесткости конструкции применяются те же принципы:

  • в направлении вдоль стеллажного ряда (Down aisle direction) жесткость обеспечивается фиксацией узловых точек соединения продольных несущих балок и стоек стеллажных рам, а также системой вертикальных перекрестных связей (Bracing);
  • в направлении поперек стеллажного ряда (Cross aisle direction) жесткость достигается за счет набора диагоналей и горизонталей стеллажной рамы.

В отличие от обычной независимо-стоящей стеллажной системы, несущий стеллажный блок высотного склада подвергается существенным деформациям кручения, вызываемым действием внешних нагрузок на здание склада. Для равномерного перераспределения и сопротивления этим нагрузкам применяются мощные профили стоек стеллажных рам, усиленный набор диагоналей и горизонталей рамы, система мощных перекрестных связей, промежуточные К-образные вертикальные распорки (рис.3).


Рис.3


Очень важным фактором является качество соединений в узловых точках конструкции, прочность и точность установки крепежных элементов. Основной принцип при проектировании стеллажного несущего блока высотного склада – симметричность конструкции во всех направлениях (рис.4).


Рис.4


Максимальные нагрузки приходятся на нижние части стоек стеллажных рам. В связи с большой высотой рам, стойки изготавливаются составными: в нижней части конструкции они изготовлены из горячекатаных стальных профилей, в верхней части – из холоднокатаной высоколегированной стали.

Несущий стеллажный каркас здания высотного склада обшивается стеновыми сэндвич-панелями, которые крепятся к стойкам стеллажных рам либо непосредственно, либо через дополнительные горизонтальные связи. В нижней части здания стеновые сэндвич-панели сопрягаются с цоколем (рис.5).


Рис.5


Стропильные фермы, образующие каркас крыши здания склада жестко крепятся непосредственно к верхним точкам стеллажных рам, сопрягая стеллажный блок в единую конструкцию, тем самым перераспределяя внешние нагрузки на несущие элементы каркаса. На стропильные фермы крепятся элементы технологического оборудования склада, в частности направляющие рельсы интегрированного в стеллажный блок крана-штабелера (Integrated stacker-crane). Также на стропильных фермах могут монтироваться агрегаты холодильного оборудования. Кровля здания склада выполняется из сэндвич-панелей, которые крепятся к стропильным фермам. В местах сопряжения стен и кровли монтируются элементы ливневой канализации (рис.6).


Рис.6


Фасадная и задняя стены здания склада выполняются в виде отдельных каркасных модулей, которые монтируются на необходимом расстоянии от основного стеллажного блока, в зависимости от дистанции рабочего хода каретки крана-штабелера или конструкции конвейерной системы. Для перераспределения внешних нагрузок, фасадный и задний каркасные модули связываются с основным стеллажным блоком горизонтальными балками и стропильными фермами (рис.7).


Рис.7


В несущие стеллажи каркаса высотного склада обязательно интегрируется спринклерная система пожаротушения (рис.8).


Рис.8


Конструкция стеллажного блока и набор интегрированных в него элементов технологического оборудования могут варьироваться в зависимости от разработанной для данного высотного автоматического склада внутренней логистики и бизнес-процессов. В стеллажи могут быть интегрированы краны-штабелеры, конвейерные системы, сателлитные системы хранения (Satellite storage system).

В качестве примера рассмотрим технологию работы высотного автоматизированного склада на основе несущих стеллажей, оборудованного зоной ручного подбора артикулов, интегрированной в стеллажную систему. Такая схема применяется в случае необходимости формирования сборных заказов из большого числа артикулов, хранимых на паллетах, содержащих только один артикул.

Приходящие на склад паллеты с помощью системы роликовых и цепных конвейеров, смонтированной в фасадной части здания склада, транспортируются к торцам рядов стеллажного блока, откуда интегрированный в стеллажную систему кран-штабелер переносит паллеты в стеллажные ячейки хранения. Выдача товаров на отгрузку может происходить двумя способами:

  • при необходимости отгрузить паллету, содержащую один артикул процесс происходит в обратном порядке – кран-штабелер доставляет паллету на систему конвейеров, транспортирующую далее товар в зону отгрузки;
  • при необходимости формирования сборных паллет из различных артикулов подбор осуществляется операционным персоналом склада в зоне ручного подбора.

Зона ручного подбора реализуется в виде промежуточных полов-мезонинов, интегрированных в стеллажный блок (Integrated mole picking area). На полах-мезонинах установлены ленточные конвейеры, имеющие длину, равную глубине стеллажного блока, и предназначенные для транспортировки отобранных артикулов в малогабаритной упаковке. Работающий в зоне ручного подбора персонал имеет доступ с одной стороны к ленточному конвейеру, а с другой стороны к ячейкам подбора, расположенным вдоль конвейера на уровне промежуточного пола-мезонина (рис.9).


Рис.9


Кран-штабелер, действующий под управлением WMS-системы, переносит паллету, содержащую необходимый артикул, из ячейки хранения в ячейку подбора. Каждая ячейка подбора оборудована экраном-терминалом, на котором отображается информация для оператора склада, какое количество единиц хранения (упаковок) необходимо взять с паллеты в данной ячейке подбора и перенести на ленточный конвейер. Таким образом, реализуются технологии подбора “pick-by-light” и “pick-to-belt”. Далее отобранные упаковки при помощи автоматической ленточной конвейерной системы доставляются в соответствующие точки зоны комплектации паллет. Операторы склада формируют паллеты в соответствии с указаниями WMS-системы и транспортируют их в зону отгрузки при помощи подъемно-погрузочной техники.

Все операции, выполняемые автоматическим оборудованием склада, управляются WMS-системой, обеспечивающей оптимальный режим работы и загрузку ячеек хранения в стеллажах.

Таким образом, процесс подбора заказов происходит с максимально возможной скоростью, практически исключается вероятность ошибок при формировании заказов и учете, до минимума снижается возможность потерь и повреждения обрабатываемых на складе грузов по вине операционного персонала.


В заключение, рассмотрим перспективы распространения высотных автоматизированных складов на основе несущих стеллажей в России.

В настоящее время на территории России (преимущественно в Московском регионе) запущены в работу и строятся несколько подобных объектов. Еще несколько проектов анонсированы и должны быть реализованы в ближайшие 2 - 3 года. В целом, процесс проникновения технологии Rack Clad на рынок складской недвижимости России сдерживается следующими факторами:

  • Необходимость очень больших инвестиций в проект;
  • Недостаток обычных складских площадей на рынке - строительство традиционного складского комплекса требует меньших капиталовложений, проще реализуется и приносит быстрый доход инвесторам;
  • Наличие на рынке трудовых ресурсов дешевой рабочей силы, что позволяет поддерживать операционные расходы традиционных складов на достаточно низком уровне;
  • Отсутствие отечественного опыта в проектировании и строительстве подобных объектов, недостаток специалистов (как менеджеров, так и технических специалистов), способных реализовать проект, начиная с этапа проектирования и заканчивая запуском в эксплуатацию;
  • Отсутствие в России нормативно-технической базы, регламентирующей проектирование и строительство складских зданий такого рода – действующие в настоящее время строительные нормы и правила (в частности СНиП 31-04-2001 «Складские здания», СНиП 2-11-02-87 «Холодильники»), чрезмерно строгие нормы пожарной безопасности устарели морально и не соответствуют современному уровню развития технологий складирования. Данное обстоятельство создает помехи реализации проекта уже на стадии концептуального проектирования;
  • Отсутствие в России собственного производства несущих каркасных стеллажных конструкций, составляющих основу Rack Clad, а также специальных автоматизированных складских систем, интегрируемых в стеллажные конструкции. Практически все элементы технологического складского оборудования, программные продукты, а также услуги по управлению монтажом металлоконструкций, интеграции и запуску работы системы в целом поставляются из-за рубежа.

Тем не менее, несмотря на вышеуказанные проблемы, успешная реализация проектов строительства высотных автоматизированных складов на основе несущих стеллажей для таких компаний, как Ikea и Мираторг говорит о том, что потребность в складской инфраструктуре такого рода есть и компромиссные решения вопросов проектирования, согласования, утверждения и реализации проектов могут быть успешно найдены. Рост экономики, уровня доходов населения больших городов, в первую очередь Москвы, Санкт - Петербурга и прилегающих к ним областей сделает строительство и эксплуатацию Rack Clad привлекательным экономически. Увеличение количества специалистов обладающих опытом управления реализацией подобных проектов, технических специалистов в области современных складских технологий, предсказуемый рост сегмента автоматизированных и интегрированных систем хранения, дальнейшее развитие сегмента базовых стеллажных систем на российском рынке в ближайшие годы создадут базу для распространения технологии Rack Clad.



info@vybor-group.ru