董事长致辞

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【案例】中韩石化智能立体仓库的规划建设

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  3. 发布日期:2021/11/25 14:06:02

以下文章来源于物流技术与应用 ,作者王玉

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在中韩石化乙烯脱瓶颈改造项目中,通过新建智能立体仓库替代了原有平库,实现了60万吨聚烯烃产品的搬运、存储等物流作业自动化。据了解,该智能立体仓库是目前中国石化在国内最高的单线仓库,在节约土地、节省人工、提高作业效率与准确率、提升安全性、改善人员作业环境等方面效果显著。

近年来,在我国经济快速发展,以及行业下游需求不断提升等因素的影响下,乙烯、丙烯、聚烯烃(乙烯、丙烯或高级烯烃的聚合物)等石化产品产能提升需求十分迫切,中国石化行业企业转型升级迫在眉睫,除了生产装置的更迭外,产品包装之后的搬运和存储等物流作业也是当前制约我国石化企业产能提升的主要瓶颈之一,原有平库存储量无法与产能相匹配,作业效率低、差错率高等问题亟待解决。


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中韩(武汉)石油化工有限公司(以下简称“中韩石化”)是中国石化集团和韩国SK公司合资成立的大型炼油化工一体化企业,是我国华中地区最大的炼油化工生产基地。近年来,中韩石化大力推进智能工厂建设,在数字化升级和智能化改造方面走在了行业前列,在近期落地的乙烯脱瓶颈改造项目中,采用智能化立体仓库替代原有平库这一举措颇受业界关注。


日前,本刊记者走进了中韩石化工厂,实地参观了这一目前中国石化国内最高的单线仓库,并与工程总承包单位项目负责人——中国石化工程建设有限公司(以下简称“SEI”)专业副总崔悦,承建单位项目负责人——深圳市今天国际物流技术股份有限公司(以下简称“今天国际”)项目经理熊勇,以及项目使用单位中韩石化生产部技术主管叶正清,进行了深入交流,对中韩石化智能立体仓库项目的规划建设进行了全面且详细的介绍。


一、项目背景


SEI是中国工程总承包单位百强之首,作为中韩石化乙烯脱瓶颈改造工程总承包方,SEI提供了从工程设计、设备采购到项目实施的一揽子服务。


2019年初,SEI完成基础设计,并顺利通过了中石化总部组织的设计审查,正式进入实施阶段。作为总包单位,SEI严格执行中石化采购要求,通过公开招投标方式确定项目承建方,经过严格的资质审查、技术方案评比、大型智能物流系统建设经验对比、价格体系评估等系列考量,通过公开招投标,今天国际成为了该项目智能立体仓库的系统集成服务商,提供中韩石化智能立体仓库的软硬件开发、系统集成、现场实施服务。


在采访开始,崔悦提到,中韩石化乙烯脱瓶颈改造项目工程为中国石化“十三五”重点工程,该项目整体包含新建 3 套生产装置(30 万吨/年HDPE 装置,30万吨/年 PP装置,6万吨/年丁二烯抽提装置)及新建智能立体仓库。其中,选择新建智能立体仓库的主要原因在于,原来中韩石化乙烯等产品的主要储存方式与国内大部分石化厂一样,以垛盘或吨袋为单位,通过“人工+叉车”的方式堆叠成2-3层存放于平面仓库中。当新的生产装置应用之后,中韩石化工厂的整体产能将大幅提升,原来的平库无法满足产能提升后的存储需求;同时,原有场地空间有限,无法再进行大面积平库扩建;此外,我国土地成本、人工成本正在持续攀升,传统平库物流作业效率低下、差错率高等问题十分突出。经过综合考虑,最终选择在这次乙烯脱瓶颈改造项目工程中采用智能立体仓库方式来实现60万吨聚烯烃产品的搬运、存储等自动化物流作业。


二、项目需求


SEI、今天国际与中韩石化进行了充分沟通,详细了解了其物流需求、作业流程等。据崔悦介绍,中韩石化对智能立体仓库的需求具有几大特点:


1.大存量


中韩石化产品储存周期为15天,这基本是行业规范中的最长天数,15天的产品存储量为2.7万吨,基本处于行业最高水平。


2.波浪形运行,集中出库、成垛进出


石化行业出入库作业均属于“大进大出”型,波峰波谷特征明显,对于智能立体仓库的整个系统性能要求很高。


3.应用场景众多


智能立体仓库并不简单用于产品搬运和存储,也需要兼容降级、改牌号、抽检、实物盘点、尾盘、退库、核销、车辆绑定、订单交接、装车确认、空托盘信息消除与排出等作业处理。


4.对系统可靠性要求极高


石化生产属于连续流程工业,绝不允许中间停产,智能立体仓库作为连续流程工业的最后一环,绝不允许出现因作业故障造成上游停产,对系统可靠性要求极高。


三、整体方案设计


在充分了解中韩石化需求和作业特点的基础上,SEI和今天国际本着系统、先进、配套、实用、可靠、经济、安全、美观的“八大设计原则”,为其打造了定制化解决方案,将整个项目分为两大块,既要对旧库中的平库进行升级,利用WMS系统让其继续发挥价值;同时对新建立体库采用自动化立体储存方式,搭载智能化管理控制系统——WMS/WCS/TMS,结合利用18台托盘堆垛机等智能设备,以匹配其增产后的产品自动入库、智能仓储、分拣、管理、出库与运输,达到全流程自动化。最终确定的整体方案如下:


智能立体仓库与上游中韩石化脱瓶颈项目的两套聚烯烃装置(分别是30万吨PP和30万吨HDPE)紧紧相连。其产品下线后进入包装环节,通过6条全自动包装码垛生产线,将袋装产品码垛在托盘上并套膜后,以1.5吨/垛的产品形态,通过环形穿梭车系统送入立体仓库储存。空托盘与整托产品的入库与出库均采用同一套环形穿梭车系统,最大程度提升环穿系统利用效率,降低能耗,节省投资。托盘信息载体采用RFID技术。


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自动封装



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自动码垛及包装


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完成整托包装的产品由环形穿梭车自动完成入库作业


智能立体仓库建筑高度约34米,单层层高3米,货架层数为10层,总货位数约18000个。智能立体仓库共设18个巷道,采用单深单工位堆垛机;载荷1.55吨环穿系统承担产品入库、出库、空托盘入库、空托盘供给等多项任力,总输送设计能力达到453垛/小时,其中出库234,入库187,空托盘供给32,共有12个货柜车站台、12个平板车站台,同时在对侧设有火车发运站台,可满足火车发运作业需求。


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中韩石化智能立体库共18000个货位,建筑高度34米,是目前中国石化在国内最高的单线仓库


四、建设与实施


针对中韩石化智能立体仓库项目建设的难点与应对办法,今天国际中韩石化项目经理熊勇概括为以下几点。


一是,中韩石化属于旧厂区、新装置,新库、老库并用,并且工程量较大,场地有限,加上要与土建交叉施工,施工现场情况较为复杂。针对此情况,今天国际与客户及时对接、沟通,对场地进行实际勘察、确认后,确保满足生产安全、存储容量、作业能力的要求。经历5个月完成施工建设,7个月正式投入使用。


二是,确保施工安全与质量达标。中韩石化智能立体库项目货架高度为31.33米,为目前中石化系统最高立库,依照国家标准超过30米的高架库建设属于特危作业。对此,今天国际以最高安全级别与最高质量标准对待该项目,聘请了具有专业资质拥有登高作业证,而且具备同等高度施工经验的专业人员,并配备安全员、质量监督员、以及现场监管人员;严格执行相关作业流程,每个吊装环节相应的施工方案都先通过中韩石化聘请的监理机构审批,然后在现场进行试吊以后,经过允许的条件开启施工作业,并在施工过程中严格执行安全第一,所有措施确保万无一失。


三是,严格把控,确保系统性能最优。在中韩石化智能立体库系统中,今天国际对核心设备的选择把控非常严格,无论是立库堆垛机,还是环形穿梭车,都对标国际一流标准,系统效率高、性能稳定、能耗低,并且采用了模块化设计,十分便于维护。


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整托产品通过环形穿梭车系统完成出库作业



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空托盘自动入库作业及码垛托盘供应


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车辆入厂后,智能仓储管理系统通过厂内大屏幕显示车辆所需停靠的站台


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产品自动出库,由人工驾驶叉车完成装车作业


五、应用效果


该项目于2021年5月中期交工运行应用,据叶正清介绍,中韩石化智能立体仓库可以存储27000吨聚乙烯颗粒料,年出货量60万吨。智能立体仓库采用智能化出入库管理,能实现包装、仓储、出入库作业的全面智能化、数字化、可视化管控目标,自动完成包装上位机获取LIMS(中石化炼化企业实验室信息管理系统)信息、产品入库、通知车辆进厂并分配月台等环节,确保每一袋聚丙烯和聚乙烯产品的可追溯性。


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中韩石化智能立体库可以存储27000吨聚乙烯颗粒料,年出货量60万吨


中韩石化是新、老库并用,对比产生的差异是巨大的。与平面仓库相比,智能立体仓库在节约土地、省人工、作业效率、准确率、安全性、人员作业环境等方面效果显著,智能降级处理功能更为一大亮点。具体体现为:


1.占地面积小,库存量大


原来的平库占地面积为8万平方米,库存量为3.5万吨,智能立体仓库基本是以平库1/8的面积,达到了近3/4的库容。


2.节省人工,作业人员员工人数从原来的159人减少到59人


以盘点作业为例,原来平库作业下,每月需要进行一次人工盘点,需要7名员工根据单据对库房每个货位一一核查,8万平方米的仓库盘点至少需要一个小时,现在智能立体库通过仓储管理系统WMS可以实时查看货位信息,也可抽查货位,无需人工到现场作业。


3.提升提货效率


传统平库提货流程为,提货司机拿着提货单到库房找库管员,库管员告知装车月台,然后提货司机停靠至指定月台,并安排叉车司机进行搬运,再由人工完成装车。智能立体仓库的提货流程为,提货司机可通过APP进行预约提货,车辆在指定时间到达指定月台,系统会自动出货,由人工加叉车的方式完成装车作业。智能立体仓库的平均单车出厂时间仅需50分钟,比平库平均单车出厂效率提高了60%以上。


4.避免产生差错,提升客户体验


在智能立体仓库系统中,车辆、车牌与订单在系统中自动绑定,车辆入厂后,智能仓储管理系统通过厂内大屏幕显示车辆所需停靠的站台,指定站台前有小屏幕显示车牌号与提货信息,并能智能识别车辆,判断车辆停靠站台是否准确,并及时纠错。此外,如果产品本身不符合订单信息也将会在出货口会被截停,多重核查纠错可以最大限度避免发错货、发错车等问题。


5.员工作业环境得到改善


叶正清举例提到,传统平库的仓库保管员承担现场货物管理,需要在库房进行盘点、安排发货作业等,在智能立体仓库中,智能化仓储物流系统代替了人工,可以通过系统实时查询到货物的具体位置,仓库保管员转化为智能仓储系统操作员,工作环境从室外搬到了室内。


6.作业安全性提升,产品品相同步提升


传统库房中人与叉车在库房内部交叉作业,易出现安全事故。智能立体仓库整个运作环节实现了无人化作业,极大地保障了作业安全。同时,无人化作业形式对产品外观品相带来了极大改善。


叶正清强调指出,智能产品降级处理是智能立体仓库的一大亮点,智能立体仓库可以实现智能产品降级处理,全面保障了出厂产品品质。在智能立体仓库的WMS系统中,今天国际已经将中韩石化公司对产品质检的标准输入其中,系统可快速精准完成产品等级选择,自动将极少数不达等级标准的货品找出,并提醒作业人员对其进行降级处理,以成功避免售后问题的发生。


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智能立体库中智能仓库管理系统的应用确保了每一袋聚丙烯和聚乙烯产品的可追溯性


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智能立体库的应用让保管员转化为智能仓储系统操作员,工作环境从室外转移到室内


六、智能物流系统推广应用前景


在采访中,崔悦对智能立体仓库在石化行业的应用前景做出了分析,他指出,自动化立体仓库以其高土地利用率、高度自动化、高度信息化、先进的管理理念、较少的人力成本等显著优势,实现从产品自动包装入库、存储、出库发货的自动化作业和信息化管理,逐步取代传统仓储方式,满足石化行业发展需要,助力企业提升管理和服务,实现生产流程智能化、自动化转型。


目前,SEI正在实施或进行可行性研究的项目大多在聚烯烃产品储存方面准备采用立体仓库方案;另外,在中石化总部的指导下,SEI正在积极探讨物流技术方案标准化、模块化、系列化,加快设计进程、降低成本,建设高效价优的立体仓库。石化行业立体仓库将继续发展,并推动托盘、货运车辆的标准化,推动自动装车设备的应用和进步,以期将立体仓库的优势最大化,人力使用最低,基本实现无叉车作业、人力装卸操作等高强度体力劳动的需求。


除了智能自动化立体仓库的推广应用外,以AGV和密集式货架等智能化物流系统和设备对老旧平库的智能化改造也是主要探索方向;同时自动化装车系统正在测试运行,一旦技术成熟,智能化改造后的平库与自动化装车系统相互结合,将最大限度的盘活行业内的平库,为企业降本增效提供助力。