物流智能化时代,自动化立体仓库的安全如何保障?

随着物流行业朝着信息化和智能化的方向发展,物流自动化核心设备自动化立体仓库的应用日益广泛,其设备和系统如何安全稳定运行,成为日益重要和复杂的技术性课题。

自动化立体仓库(AS/RS)是由立体货架、巷道堆垛起重机/穿梭车等自动存取设备、出入库托盘输送机系统、通讯系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统以及其他辅助设备组成的复杂的自动化系统。近年来自动化立体仓库的应用日益广泛,而自动化立体仓库的安全稳定运行是保证其高效发挥作用的基础,因而越来越受到重视。

自动化立体仓库的安全管理主要包括建设安全以及运营安全,涉及工作人员安全、货物安全、设备安全、消防安全、信息数据安全等方面。具体如设备故障风险:由于机械设备在操作过程中发生损坏、操作人员操作或维护不当等,无法对仓储开展作业。比如传送带的机械卡住,或传输电缆故障,造成机械损坏;传感元件检测元件损坏、检测失灵、计算失真,造成操作错误等。数据安全风险:主要是仓库控制系统中数据备份不及时导致数据丢失、或者操作人员输入数据不准确造成的记录数据与实际数据不相符等。人身安全风险:其主要来源于两个方面,一是由于人员操作失误导致高层物品坠落而引起的安全事故,二是自动化立体仓库在运作过程中因机械设备故障带来的人身伤害。

设计和建造是安全的基础

一个自动化立体仓库项目能否持续安全稳定的运行,最初的设计和建设是基础。没有合理的设计、高质量的建设、安装,必然会给后期的运行和运作带来麻烦,也会给后期的安全管理埋下隐患。

一个自动化立体仓库项目的实施会涉及到众多参与方,包括:业主、咨询公司、设计院、系统集成商、货架等设备供应商、消防、现场监理等。自动化立体仓库项目在规划设计时需要考虑的因素较普通立库项目更加复杂,如需要综合考虑库内储存物的情况,如物料的特征、外形尺寸、单件质量等参数;要考虑建设仓库今后物流运作情况,如平均库存量、最大库存量等出入库流量及其它相关的条件,甚至包括包装形式、搬运形式、出库及运输工具,以及企业的管理水平、企业的后期发展规划等因素。

如今,物流系统项目规模不断扩大,复杂度日益提升,这些无疑都加大了物流系统项目建设的难度。安全管理是建设项目的重要组成部分,如有些大型物流设备安装对进入场地的道路有要求;有些物流设备对于建筑物空间、地基的承载力、水电气等条件有要求等。针对这些安全需求,都需要项目建设方提早了解,做出方案。

自动化立体仓库项目在设计、制造、安装时要严格按照相关规范操作。2012年4月1日,工业和信息化部批准发布了《自动化立体仓库设计规范》,要求设计时要确定出货架结构的工艺荷载、制造精度、基础沉降要求、供电、通风、照明、防火等多方面的要求以确保整体系统的总体设计要求。如自动化立体仓库中的消防问题,设计时就要考虑到消防通道问题、防火涂料问题,做好结构设计和消防设计。我们国家的消防讲究物防加技防,刷防火涂料,保证它的耐火时间。

自动化立体仓库的设备安全问题

高层货架是自动化立体仓库的主体设备,在降低仓库投资成本、改善工作环境、提升空间利用率的同时,由于其形成货物密集和向上较高空间的存储形式,也给项目本身和物流作业带来了一定风险。如由于货位倾斜或者放置或搬运货物不当,造成存储货物的高空坠落,在造成存储货物损失的同时,还容易造成设备或人员的伤害。而如果立体货架出现倾倒或者倒塌,那更是严重的安全事故。

对于货架本身的质量安全,六维副总裁毛建云认为国内主流大厂的产品质量都是有保证的,“这些厂家制造货架在选材时都是采购国内国际一线大钢厂的材料,材料本身的品质有保证,包括其承载力和抗腐蚀性。”对于货架系统的设计选型,中机六院的副总工程师王文向记者介绍:在实施具体项目的时候,货架形式主要取决于客户的实际需求、各种荷载的计算、仓库的结构与外形尺寸等。“超高层的立体仓库对货架及智能堆垛机的安装精度要求较高;对堆垛机轨道水平度、垂直度的要求较高。如果采用高位叉车存取货物,则需要超平地面。”

随着客户需求以及技术的发展,更多的辅助设备成为自动化立体库的必不可少的设备如:RGV、输送系统、提升机等。这些设备的质量安全对于自动化立体仓库的整体安全也是至关重要的。在自动化立体仓库中运行的物流设备在防火防爆等方面的要求要高于普通仓库,因为一旦库内发生着火或爆炸等意外,其影响的不仅仅是货架的安全,更是整个仓库的安全。

自动化立体仓库中的安全防护设施

在自动化立体仓库的设计和建设当中,其设计和建设目标除了要实现设备的高效运营以外,还有一个重要目标就是通过必要的安全防护措施,避免或者降低由于人员操作失误或者设备运行偏差造成的设备货物损害以及相关工作人员人身安全。而随着自动化立体仓库技术的发展和应用,已经有越来越多的标准和规范,对行业整体安全水平的提升起到十分重要的作用。如行标和国标JB/T9018-2011《自动化立体仓库设计规范》、JB/T11269-2011《巷道堆垛起重机安全规范》、GB/T32828-2016《仓储物流自动化系统功能安全规范》都对自动化立体仓库系统的安全性提出大纲性的规范要求。如安全防护措施是各种安全规范规定的自动化系统必备部分,安全围栏和安全门在自动化立体仓库系统中是防护措施的第一道安全门,在各类规范中都有明确的要求。

所有的安全规范,首先要保护的是操作人员的人身安全,如防止立体仓库中货物意外高空坠落砸伤工作人员或工作人员误入设备工作区造成被伤害等安全事故。如根据GB16655-1996《工业自动化系统集成制造系统安全的基本要求》,自动化立体仓库系统安全保护措施主要是体现在物流设备与人工操作接口的防护措施。自动化仓储物流设备工作区域边界要设置隔离护栏,其中货架隔离护栏分为二种,一种是货架的侧面一般采用防护背网防止货位坠落,根据存储货位的规格选择适当的网眼;一种是货架端头通道设置阻止人员进入的安全围栏,一般高度为1200mm,并与活动式防护装置门(铰链、滑道)组合使用;堆垛机、输送机等各类机械设备运行区也要设置隔离护栏,根据操作规范仅允许维修人员在机器调整、工艺校正或维修时进入围栏之内。

监控和维保是安全的必要条件

仓库监控系统是自动化立体仓库控制系统的重要组成模块,它不仅是实现仓库管理和监控功能的重要基础,也对自动化仓库操作运行的可靠性与安全性产生着重要的影响。针对仓库监控系统的设计,大多数国外的应用程序均是基于成熟的组态软件改进的。尽管软件存在着部分缺陷,如脚本容易崩溃、程序过于复杂等,但是其在人机交互方面已经很人性化了。

对于自动化仓库而言,其在监控系统方面主要有两点需求——状态监控功能和设备调试功能。基于这两点需求,仓库监控系统能够实现的功能包括:货物搬运过程中对设备运行状况的全程监控;设置堆垛机的工作模式,控制堆垛机各种行为状态;控制显示屏,以反映系统运行过程中堆垛机的实时工作状态;接收并管理计算机报告在运行过程中发生的故障,作业执行情况和设备状态等;接收设备位置及状态等信息,向堆垛机发出操作命令。

除了日常对设备状况的监控,定期的维护保养也是十分必要的。如毛建云就向记者介绍到:自动化立体仓库使用周期很长,定期维护保养十分必要。很多自动化立体仓库货架承载较大,易引起货架变形、地面沉降等问题,对围护结构也可能会有一定程度的影响,因此后期需要定期勘测测量,保证仓库整体安全。随着系统的复杂程度增高,自动化立体仓库故障产生的概率也增加了。要引导客户做好设备定期的维保工作,让设备始终处于良好的工作状态,最大程度降低设备故障引发的安全问题。

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智能技术助力安全技术进一步发展

信息系统与数据安全是自动化立体仓库安全管理的重要内容之一。如很多自动化立体仓库系统会采用数据库双机热备份以应对故障发生。此外,现在很多物流设备厂商开发了在线的信息监控和管理系统,通常称之为“XX云管理系统”,这些系统通过遍布自动化立体仓库的各种传感器收集数据,帮助监测和判断各类智能化物流设备的运行状态,如果发现异常还能够第一时间推送预警信息。

当然,也有人士担心,如自动化立体仓库这样的大型自动化物流设备系统上网在线,是否会带来被网络信息侵入和攻击的风险?面对这样的疑虑,金峰集团总工程师兼研发总监刘洪峰跟记者解释到:首先,一般客户的物流仓储信息系统网络和重要的生产运营网络是隔离的,避免了网络黑客通过仓储物流系统网络攻击生产运营网络的可能。其次,物流系统云化,更多只是给予物流系统数据的上传功能,一般是禁止开通远程操控大型物流仓储设备的权限和功能的。还有,大型自动化物流设备的操控系统和信息系统构建都是基于专用的工控系统和基于Linux系统开发的,与普通互联网基于Windows系统开发的软件和系统还有技术差别,大部分计算机病毒主要攻击Windows系统中的相关软件。

随着各种信息智能技术在物流行业的广泛应用,物流业正在朝着智慧物流时代发展,这种技术发展趋势也推动了自动化立体仓库安全技术的进一步发展。如物联网技术和5G技术的应用在自动化立体仓库和相关设备中的应用,使得相关设备能够定期对自身状态和立库状态进行质量检测,并通过5G网络将相关数据回传给控制系统,甚至控制中心可以通过5G网络远程查看设备监控及运行日志,远程连接设备进行调试,极大提升了对自动化立体仓库维护和保养的工作效率。如音飞公司正在进行相关项目的开发,针对该公司在自动化立体仓库中应用的设备(穿梭车)进行5G芯片加装,使得设备能够反馈基础数据并在边缘层进行数据计算和分析整理,从而获取各个设备状态、故障的诊断和分析,实现对一些重要结构或者元器件在运行环节中可能出现故障进行提前预警,从而提升整个自动化仓库系统的安全系数。

尽管自动化立体仓库是高度自动化的设备,但是对操作人员和使用人员的安全操作和安全意识的提升,仍然是保证整个项目安全运营的重要因素之一。不管是在自动化立体仓库的建设,还是其运营中,相关工作人员必须严格执行安全标准及规范;切实落实安全管理规章制度和安全措施,确保安全目标实现。

很多自动化立体仓库出现安全事故,有些系统项目甚至可能由此停滞或停摆,给相关人员的生命健康和甲乙双方的经济利益都带来了很大的损害。之所以会出现安全事故,有可能和工程设计或产品质量有关,但是更多是因为管理松懈和操作不当造成的。因此,在自动化立体仓库施工工作未开展前,项目组中必须设置专业的安全管理人员,并且切实落实其权力和职责。其次,项目组应对施工人员进行相应安全技术的培训,提升其安全施工的意识和水平。最后,相关企业必须全面的贯彻落实国家及行业关于安全生产的法律法规,保证能够按照法规、行规进行专业施工。在自动化立体仓库运营环节中,为了提高自动化立体仓库运营的安全性,应加强对仓储操作人员的技能培训,不断学习并掌握自动化立体仓库控制系统的原理,只有正确使用和维护,才能实现对自动化立体仓库的有效使用和管理,并进一步降低管理成本和安全风险。

编辑:上海快递物流展 周彬 18721959001

 

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