Склады являются неотъемлемой частью всех производственных предприятий промышленности, сельского хозяйства, торговли.
С помощью их регулируется снабжение производственных предприятий материальными ресурсами. Назначение склада зависит от места его в производственном процессе предприятия. Организация переработки грузов на складе и выбор средств механизации складских работ решаются в зависимости от назначения склада. На складах производится не только прием и хранение грузов, но и комплектование (подсортировка) грузов в необходимых количествах и ассортименте по заявкам потребителей, а также в определенных случаях осмотр и контроль грузов, их консервация и упаковка. Для выполнения всех этих работ склады должны быть оснащены необходимыми комплектами оборудования.
Несмотря на разнообразие складов, которые различаются, помимо назначения, видами хранимых грузов, размерами грузооборота, емкостью и т. п., требования, предъявляемые к современным складам, едины:
■ минимальные капитальные затраты на строительство зданий и сооружений;
■ минимальная стоимость оборудования;
■ низкая себестоимость переработки и хранения грузов;
■ высокая производительность оборудования и обслуживающего персонала;
■ удобство доступа к грузам, хранимым на складе;
■ очередность в обработке грузов, поступивших на склад;
■ минимальное время на комплектование заказов.
Все перечисленные требования очевидны. Остановимся на последнем. Груз, поступивший на склад для хранения, исключается на время хранения из сферы производства. Однако с момента его затребования груз уже участвует в производственном процессе, и время от его востребования на складе до непосредственного включения в производственный процесс должно быть минимальным. Выполнение указанных требований в значительной степени зависит от выбранной схемы механизации производственного процесса на складе.
Механизация переработки грузов на складах тарно-штучных грузов решается различными способами, из которых можно выделить следующие основные схемы:
■ стеллажное или штабельное хранение грузов и их переработка с помощью напольных погрузчиков и штабелеров;
■ стеллажное хранение грузов и переработка мостовыми или стеллажными кранами-штабелерами;
■ хранение грузов на подвижных складах с использованием ленточных, роликовых или подвесных конвейеров и специальных систем.
Установлено, что в наибольшей степени предъявленным требованиям отвечают краны-штабелеры. Благодаря увеличенной высоте складирования и лучшему использованию складского объема, чем при других способах хранения груза, капитальные затраты на строительство складов в этом случае меньше, чем при других способах механизации складских работ.
Краны-штабелеры отличаются высокой производительностью, которая обеспечивается достаточно большими скоростями передвижения, удобством установки и взятия грузов из стеллажей. Напольные машины имеют меньшую производительность на складских работах, так как для установки и извлечения грузов этими машинами требуется производить значительно больше маневров, чем кранами-штабелерами. Благодаря высокой производительности кранов-штабелеров и автоматизации их управления количество обслуживающего персонала и затраты труда на переработку грузов снижаются. Очередность переработки грузов при стеллажном хранении достигается благодаря правильно организованной системе учета. По способу упаковки и хранения грузы можно разделить на несколько групп (сюда не входят жидкие, насыпные и навалочные грузы, а также стройматериалы):
■ А. Мелкие изделия, метизы, запчасти, заготовки, хранящиеся россыпью или в упаковке в специальной складской таре. Как правило, для хранения таких грузов применяется металлическая тара, приспособленная для установки в стеллажи и штабеля с помощью вилочных захватов. Грузоподъемность ящиков обычно не превышает 1000 кг, однако при хранении литья, поковок или металлических заготовок иных видов грузоподъемность тары может быть больше (2 и даже 3,2 т).
■ Б. Мелкие и средние изделия, упакованные в заводскую тару, — ящики, коробки, банки, фляги и т. п., и уложенные в пакеты на плоских или стоечных поддонах, приспособленных как для транспортирования, так и для хранения в стеллажах. К этим грузам относятся различные изделия, выпускаемые машиностроительной и химической промышленностями, а также товары народного потребления и продукты пищевой промышленности. Грузоподъемность пакетов обычно составляет 1000, реже 2000 кг.
■ В. Изделия, хранящиеся по одному или по несколько штук на стандартных или специальных поддонах или в обрешетке. Сюда относятся изделия машиностроения: электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, редукторы, изделия бытового назначения (холодильники, стиральные машины и т. п.), а также штампы, модели, приспособления.
■ Г. Длинномерные материалы: прокат черного и цветного металла, трубы, стройматериалы, изделия химической и резинотехнической промышленностей. Длинномерные материалы транспортируют и хранят связками, в заводской упаковке или в специальных складских поддонах. Грузоподъемность одного пакета достигает 15 т.
■ Д. Крупногабаритные изделия бестарного хранения. К ним относят изделия и материалы, которые невозможно или неэкономично хранить в таре или на поддонах. Грузы этой группы весьма разнообразны, разнообразны и способы их хранения. Так, рулонные материалы (бумагу, металлическую ленту, резинотехнические изделия) хранят в штабелях и на стеллажах. Для укладки рулонов используют мостовые краны-штабелеры, оборудованные штыревыми, вилочными захватами или боковыми зажимами.
Бухты проволоки, кабеля, ленты хранят чаще всего в так называемых елочных стеллажах, представляющих собой стойки с консольными штырями, на которые навешивают бухты хранимого материала. Эти бухты устанавливают в стеллажи кранами-штабелерами, оборудованными штыревыми захватами. Для удобства установки и взятия груза на стеллажах предусмотрены два штыря для каждой бухты, а на кране-штабелере — один штырь, входящий между штырями стеллажей, или наоборот.
Наибольший удельный вес в общем грузообороте тарно-штучных грузов занимают грузы групп А и Б. Эти грузы перерабатывают мостовые краны-штабелеры, оборудованные вилочными захватами, а также стеллажные краны-штабелеры.
При комплектовании заказов мелких изделий в кабине крана-штабелера или в складах где хранятся изделия, выдаваемые потребителям поштучно (склады инструментов, приспособлений, запчастей, товаров народного потребления в системе розничной торговли, камеры хранения вокзалов и аэропортов и т. д), применяют стеллажные краны-штабелеры, оборудованные полуоткрытыми кабинами (рис. 1). При переработке грузов целыми пакетами тип крана-штабелера выбирают, руководствуясь экономическими соображениями.
Грузы группы В перемещают на поддонах или в специальной таре, приспособленной для работы с вилочными захватами. Для их погрузки и разгрузки чаще всего используют мостовые краны-штабелеры, что не исключает возможности применения для этой цели стеллажных кранов-штабелеров при больших грузооборотах или в условиях ограниченных складских площадей, когда необходимость увеличения емкости склада является решающим требованием при выборе складского оборудования. Последнее обстоятельство особенно часто возникает на машиностроительных заводах, где крупногабаритные заготовки, полуфабрикаты и изделия хранят на промежуточных складах в стеллажах, обслуживаемых стеллажными кранами-штабелерами.
Рис. 1 Примеры применения стеллажных кранов-штабелеров
Рис. 1 (2 часть) Примеры применения стеллажных кранов-штабелеров
и изделия хранят на промежуточных складах в стеллажах, обслуживаемых стеллажными кранами-штабелерами.
Для переработки грузов группы Г краны-штабелеры используют преимущественно в случаях, когда материалы хранят в закрытых помещениях: на складах труб, проката цветных металлов и качественных сталей, листового металла. Обязательным условием применения кранов-штабелеров является хорошее состояние пакетов и их однотипная упаковка (или увязка). Выбор типа крана-штабелера определятся в основном грузооборотом склада. При сравнительно небольших грузооборотах используют мостовые универсальные или специализированные краны-штабелеры, на крупных складах металла применяют стеллажные краны-штабелеры.
Грузы группы Д, как правило, перерабатывают мостовыми кранами-штабелерами, оборудованными специальными грузозахватными устройствами, ассортимент которых достаточно разнообразен. При этом широко используют жесткие грузозахватные устройства и захваты-кантователи. На рис. 2 показан мостовой кран-штабелер, установленный на складе рулонной бумаги. Грузозахватный орган крана-штабелера выполнен в виде цилиндрического ложемента, диаметр которого соответствует размеру рулона. При необходимости хранить подобные материалы и изделия в высотных стеллажах, обслуживаемых стеллажными кранами-штабелерами, грузы укладывают в поддоны или обрешетку (при этом грузы «переходят» в группу В).
Выбор кранов-штабелеров, их типов и параметров неразрывно связан с другими вопросами проектирования складов и прежде всего с определением высоты и размеров последних. Схемы механизации складов и номенклатура складского оборудования позволяют при одних и тех же исходных условиях создавать различные варианты, отличающиеся организацией, технологией, оборудованием, размерами и, что самое важное, технико-экономическими показателями. Проведенный анализ вариантов склада запчастей с годовым грузооборотом 125 тыс. т, разработанных с применением современной технологии и оборудования, отличающихся один от другого высотой помещения и типами кранов-штабелеров, показал, что разница в капиталовложениях и эксплуатационных расходах может достигать 10—15% при минимальной стоимости склада около 3,0 млн. руб. Приведенный пример иллюстрирует необходимость при проектировании складов и выборе оборудования в оптимальном решении, обеспечивающем высокие экономические показатели. Экономичность принятых решений можно оценить коэффициентом использования площадей и объемов, удельной нагрузкой на 1 м2 площади или на 1 м3 объема и т. д. Однако эти критерии оценивают лишь некоторые стороны проекта. Основным показателем, определяющим эффективность выбранного варианта склада, является величина приведенных расходов, приходящаяся на 1 т емкости или грузооборота (приведенные расходы складываются из капитальных затрат, отнесенных к сроку окупаемости, и эксплуатационных расходов).
Анализ структуры приведенных расходов показывает, что наибольший удельный вес в общем комплексе участков складов имеют отделения хранения грузов, на долю которых приходится 70—80% всех затрат. Из этого следует, что оптимальный вариант склада следует искать прежде всего при разработке проекта отделения хранения груза, определяющего компоновку и архитектуру всего склада. Это тем более важно, что в отделении хранения используют оборудование (краны-штабелеры, стеллажи, тару) относительно ограниченной номенклатуры, выполняющее независимо от назначения склада однородные операции по установке грузов в стеллажи и выдаче их из стеллажей. Поэтому имеются все предпосылки находить оптимальный вариант склада при проектировании методами линейного программирования.
Исследования показали, что при небольших грузооборотах более низкая себестоимость переработки грузов достигается при использовании мостовых кранов-штабелеров, управляемых с пола (в складах высотой до 7,2 м) и из кабины (в складах высотой до 12,6 м). При относительно больших емкостях и грузооборотах на складах высотой до 12,6 м мостовые и стеллажные краны-штабелеры имеют примерно одинаковые технико-экономические показатели. Капитальные затраты на единицу емкости склада (на 1 т грузооборота) ниже при применении стеллажных кранов-штабелеров благодаря лучшему использованию складских объемов. Эксплуатационные расходы, наоборот, при работе стеллажных кранов-штабелеров выше, так как возрастает количество обслуживающего персонала. Таким образом на универсальных складах могут применяться не только мостовые, но и стеллажные краны-штабелеры, когда необходимо уменьшить площади и снизить капитальные затраты, а также, когда заказы мелких изделий необходимо комплектовать непосредственно в кабине крана-штабелера, так как мостовые краны-штабелеры для этих целей обычно не применяются. На рис. 3 показан универсальный склад, оснащенный мостовыми и стеллажными кранами-штабелерами производства Кадиевским машиностроительным заводом.
Рис. 3 Универсальный склад, оснащенный мостовыми и стеллажными кранами-штабелерами
На крупных специализированных складах, где чаще всего перерабатывают грузы первой и второй групп, стеллажные краны-штабелеры являются основным видом оборудования. Они позволяют увеличить высоту складов до 16,2 м и более. В отдельных случаях строят склады высотой до 40 м. Увеличение высоты складирования грузов позволяет значительно снизить затраты на строительство складских зданий. Это объясняется тем, что с увеличением высоты зданий их объем возрастает быстрее, чем дополнительная стоимость строительных конструкций. Кроме того, уменьшаются площади складов, снижаются затраты на подготовку площадок, фундаментов под оборудование, сантехнику. Ввиду сокращения транспортных линий и коммуникаций уменьшается также стоимость технологического оборудования.
При применении стеллажных кранов-штабелеров появляется еще одна возможность снижения стоимости строительства, так как стеллажи можно использовать в качестве опоры для стен и перекрытия здания склада. При достаточно большой высоте полезная нагрузка на стеллаж в несколько раз превышает дополнительную нагрузку от массы перекрытия. Поэтому при использовании стеллажей в качестве опоры конструкции здания их масса практически не увеличивается. С другой стороны, благодаря уменьшению пролетов между опорами значительно снижаются масса перекрытия и его стоимость. При этом из-за отсутствия специальных строительных конструкций, поддерживающих крышку здания, стены выполняют из легких панелей и крепят к стеллажам.
С учетом изложенного можно рекомендовать при строительстве крупных специализированных складов, перерабатывающих грузы групп А и Б, применять стеллажные краны-штабелеры и использовать стеллажи в качестве опоры складских зданий при высоте последних 16,2 м (и выше в обоснованных конкретных случаях). При строительстве крупных универсальных складов, где грузы групп А и Б имеют достаточно большой удельный вес, можно придерживаться тех же принципов при проектировании участка склада для их хранения, а грузы групп В, Г и Д (если они имеются) размещать в здании обычного типа высотой 10,8 или 12, 6 м, сблокированном с первым.