Стеллажи

Стеллажи классифицируются по нескольким признакам:

q по назначению - на универсальные и специализированные;

q по материалу изготовления – на металлические, железобетонные, деревянные, комбинированные (стойки - металлические, полки – деревянные);

q по конструкции опорных поверхностей и способу опирания груза – на каркасные, консольные, полочные, бесполочные и т.д.;

q по способу установки и связи с полом склада – стационарные и передвижные;

q по наличию приводных устройств – с приводом (элеваторные) и без привода (все остальные);

q по состоянию грузов в стеллажах – с подвижным хранением (гравитационные) и с неподвижным;

q по числу грузовых мест в ячейке – одноместные, двухместные, многоместные.

Потребность в стеллажах определяется в зависимости от типа стеллажа.

1. Каркасный (фронтальный) стеллаж представляет собой конструкцию, не имеющую полок, в него устанавливаются поддоны с пакетами, которые опираются на стойки стеллажа (рис.5).

Наряду с каркасными однотипными по способу хранения и методике расчета потребности являются паллетные фронтальные или набивные (глубинные) стеллажи.

Универсальные паллетные стеллажи с фронтальной загрузкой – самый распространенный тип стеллажей для грузов на поддонах.

Рис. 5. Каркасный стеллаж

Они используются на большинстве складов, имеющих дело с паллетизированными грузами (рис.6).

Рис. 6. Универсальный паллетный стеллаж с фронтальной загрузкой

Стеллажи данного типа применяются для хранения на них стандартных поддонов, обеспечивая возможность 100% доступа к любому месту хранения. Таким образом, они идеально подходят для склада с большим количеством ассортиментных товарных позиций. Хранение на фронтальных стеллажах предоставляет возможность работы как с целыми грузопакетами, так и осуществлять операции по подбору заказов, включающих отдельные единицы товара. Значительно упрощается контроль за складскими запасами (компьютерный учет, инвентаризация), так как каждому поддону соответствует индивидуальное место хранения.

Конструкция фронтальных стеллажей состоит из вертикальных стоек (рам) и горизонтальных балок, на которые укладывается груз. Балки крепятся к стойкам при помощи зацепов, которые вставляются в пазы перфорации стоек (безболтовое соединение) и могут переставляться по высоте с шагом 50 мм. Такая конструкция дает большое преимущество при сборке стеллажей и перестановке уровней балок по высоте по сравнению с иногда еще встречающимся болтовым соединением. Поскольку данная система является сборно-разборной – ее конфигурация может быть в случае необходимости изменена или дополнена новыми элементами. Характеристики фронтальных паллетных стеллажей определяются исходя из параметров хранимых грузов.

Из недостатков такой системы стеллажей можно отметить низкую эффективность использования территории склада - большую часть площади склада занимают не стеллажи, а широкие проходы, необходимые для доступа к товару. Модификация такого вида системы стеллажей - система двойной глубины, когда используются четыре спаренных ряда стеллажей. При этом сокращается число и общая площадь проходов, но ухудшается и доступность товара на внутренних рядах стеллажей, снижается скорость обработки груза. Такие системы стеллажей эффективно использовать на складах со средним товарооборотом малого ассортимента и при хорошей автоматизации грузопотока. Также повысить эффективность использования складской площади за счет снижение ширины проходов позволяют стеллажи с узкими проходами. Для загрузки товара при этом используют узкопроходные штабелеры. Конструкция системы стеллажей оснащается направляющими для штабелеров, чтобы повысить устойчивость погрузчика при маневрах. Стоимость таких стеллажей примерно в 1,5 раза выше, чем у обычных полочных. Применение данного типа стеллажей затруднено при хранении мелких грузов. Более того, при их использовании приходится один проход заполнять одним ассортиментом товаров, что не всегда возможно. При их использовании затруднено выполнение принципа «fifo».

Для устранения недостатков фронтальных стеллажей были сконструированы набивные стеллажи. Набивные паллетные стеллажи – один из самых распространенных типов стеллажей для грузов на поддонах. Другие, часто встречающиеся названия таких стеллажей (проходные, глубинные, въездные) – отражают специфику работы с ними, когда погрузчик заезжает с поддонами внутрь стеллажных коридоров. Стеллажи данного типа применяются для хранения на них стандартных поддонов с грузом, устанавливаемых внутрь стеллажей последовательно один за другим, и извлекаемых в обратном порядке (принцип «lifo»). Такая стеллажная система обеспечивает максимальную емкость хранения за счет сокращения межстеллажных проходов (использование площади склада до 85%) (рис. 7 - 8).

Рис. 7. Набивной паллетный стеллаж (вид сбоку)

Рис. 8. Набивной паллетный стеллаж (вид сверху)

По сравнению со штабельным хранением нет ограничения по количеству уровней поддонов, так как поддоны устанавливаются не друг на друга, а на стеллажные конструкции. Возможность доступа к любому месту хранения ограничена по сравнению со стеллажами фронтальной загрузки. Таким образом, набивные стеллажи идеально подходят для склада с малым количеством ассортиментных товарных позиций при необходимости хранения большого объема товара. На каждое наименование груза необходимо отводить, как минимум, 1-2 стеллажных коридора.

Конструкция набивных стеллажей состоит из вертикальных стоек (рам), горизонтальных грузонесущих профилей (ложементов), на которые устанавливаются поддоны с грузом, связующих балок и элементов жесткости. Ложементы могут переставляться по высоте с различным шагом. Поскольку данная система является сборно-разборной – ее конфигурация может быть в случае необходимости изменена или дополнена новыми элементами.

Характеристики набивных паллетных стеллажей определяются исходя из параметров хранимых грузов.

Кроме стационарных паллетных стеллажей на складах используются и мобильные их варианты. Основная идея применения передвижных (мобильных) паллетных стеллажей – минимизация занимаемой стеллажами площади. За счет того, что для обслуживания стеллажей требуется только один рабочий проход - объем хранения увеличивается вдвое по сравнению с универсальными фронтальными паллетными стеллажами.

Особо эффективно применение таких стеллажей в складах с высокими эксплуатационными расходами (холодильные склады, помещения с микроклиматом) при необходимости обеспечения 100% доступа к любому поддону.

Конструкция мобильных паллетных стеллажей состоит из нескольких основных частей: мобильного основания (базы), собственно, стеллажей, установленных на эту базу, рельсовых направляющих прокладываемых в полу, системы управления электроприводом передвижения (рис. 9 - 10).

Рис. 9. Мобильный паллетный стеллаж (вид сверху)

а)

б)

Рис. 10. Мобильный паллетный стеллаж:

а) вид сбоку; б) устройство для передвижения стеллажа

Различные конфигурации стеллажей могут создаваться путем комбинации количества стеллажных секций в одном ряду, длины, высоты и нагрузочной способности секций, типа управления привода передвижения. Благодаря использованию качественных материалов и особенностям конструкции элементов стеллажи выдерживают большие нагрузки, сохраняя при этом способность плавного и равномерного, без перекосов, передвижения.

Современным направлением в оборудовании складов фронтальными стеллажами являются стеллажные системы хранения, обслуживаемые краном- штабелером^[1] (рис. 11)

Рис. 11. Стеллажные системы хранения, обслуживаемые краном-штабелером

Стеллажные системы хранения, обслуживаемые краном-штабелером – очень экономичны с точки зрения использования пространства. Они часто встречаются на складах с очень большим количеством ассортиментных позиций (например склад комплектующих для производства или склад запчастей), имеющих четко организованную структуру и высокий грузооборот.

Стеллажные системы данного типа применяются для хранения на них стандартных поддонов, металлических контейнеров или небольших пластиковых ящиков (так называемые системы Miniload), обеспечивая возможность быстрого 100% доступа к любому месту хранения.

Использование крана-штабелера предполагает высокую степень автоматизации системы хранения. Кроме стеллажей и автоматического крана-штабелера, как правило, присутствуют системы приводных роликовых конвейеров, обеспечивающих подачу грузов для приема краном и удаление грузов из зоны выдачи, средства автоматического напольного транспорта. Работа всего комплекса оборудования управляется с помощью компьютерной системы, связанной с общей системой управления складом. Такая система работает по принципу «груз к человеку» - получив задание, кран-штабелер отправляется по определенному адресу, извлекает нужный груз и доставляет его в зону выдачи, после чего конвейерная система транспортирует его в заданное место (к комплектовщику или в зону отгрузки). Автоматический склад может работать в круглосуточном режиме, обеспечивая высочайшую производительность.

Конструкция стеллажей для такой системы может выполняться в двух вариантах. Первый вариант предполагает использование универсальных паллетных стеллажей фронтальной загрузки, состоящих из вертикальных стоек (рам) и горизонтальных балок, на которые укладывается груз. Второй вариант стеллажей по конструкции напоминает набивные стеллажи с 1 или 2 уровнями в глубину, когда груз устанавливается на боковые поддерживающие профили (ложементы). Характеристики стеллажей определяются исходя из параметров хранимых грузов и конфигурации системы хранения. Использование крана-штабелера позволяет создавать склады высотой до 40 м.

Потребность во всех видах вышеперечисленных стеллажей определяется отношением количества пакетов, в которые распределился весь запас или поддонов (если продукция сначала укладывается на поддоны, а затем укладывается в стеллаж) к вместимости стеллажа:

N_карк^ст = N_пак / (n_яч ∙ n_пак), (9)

где n_яч – количество ячеек в стеллаже

n_пак – количество пакетов, помещаемых в ячейку или поддонов для хранения.

Количество стеллажей также округляется до целого числа в большую сторону.

Пример 2.Рассчитать потребность в каркасных стеллажах, если запас из примера 1, размещается в пятиярусных пятнадцатисекционных каркасных стеллажах (параметры ячейки 1420 х 800 х 900 мм) при соблюдении условия, что в одну ячейку вмещается только один поддон.

Решение.N_карк^ст = 267/(5 ∙15) = 3,56 = 4 стеллажа.

Количество стеллажей округляется до целого числа в большую сторону.

2. Область применения консольных (стоечных) стеллажей - хранение длинномерных и крупногабаритных грузов. Стеллажи данного типа идеально подходят для размещения на них пиломатериалов, листовых материалов, металлопроката, пластиковых профилей, стеновых панелей, мебели и мебельных заготовок, других подобных товаров (рис.12). Отсутствуют привычные ограничения по длине хранимых грузов, свойственные традиционным ярусным стеллажам.

а)

б)

Рис. 12. Консольный стеллаж: а) вид сбоку; б) вид спереди.

В отличие от штабельного хранения, консольные стеллажи позволяют получить 100% доступ ко всем хранимым товарным позициям, дают возможность оперировать как целыми упаковками, так и отдельными элементами. Удобное и логичное размещение товара в соответствии с его размерами и формой, артикулами и т.п. Значительно упрощается контроль за складскими запасами (пересчет, инвентаризация, взвешивание, визуальный осмотр). Однако хранение мелких грузов в консольных стеллажах неэффективно.

Конструкция консольных стеллажей состоит из вертикальных стоек (колонн), опирающихся на односторонние или двухсторонние основания, горизонтальных консолей, на которые укладывается груз, и межколонных связей (горизонтальных и диагональных). Поскольку данная система является сборно-разборной – ее конфигурация может быть в случае необходимости изменена или дополнена новыми элементами.

Характеристики консольных стеллажей определяются исходя из параметров хранимых грузов. Консоли могут переставляться по высоте с различным шагом и крепятся на стойке при помощи специального фиксатора, вставляемого в пазы перфорации. Дополнительные элементы придают системе консольных стеллажей новые возможности. Укладка на консоли настила, образующего сплошные полки, позволяет хранить, например, такие товары как мебель различных размеров или длинные, но очень гибкие изделия. Специальные держатели для осей, устанавливаемые на консоли, позволяют превратить традиционные консольные стеллажи в стеллажи для хранения кабельных барабанов.

Если товары хранятся в ячейках консольныхилистоечных стеллажей, то для расчета потребности в стеллажах сопоставляются запас и ёмкость стеллажа (Ест):

N_конс^ст = З(т) / Е_ст(т) , (10)

Емкость стеллажа определяется емкостью ячейки (Е_яч) и количеством ячеек (n_яч):

Е_ст = Е_яч ∙ n_яч (11)

Емкость ячейки зависит от ее длины (l) , ширины (b), высоты (h), объемной массы хранимого материала (g, т/м3) и коэффициента заполнения ячейки (b):

Еяч = l ∙ b ∙ h ∙g∙ b (12)

Количество ячеек в консольном стеллаже зависит от количества ярусов и от того, двусторонний или односторонний стеллаж.

Пример 3.Рассчитать потребность в шестиярусных консольных стеллажах с шириной ячейки 0,8 м (высота одного яруса-ячейки 0,55 м) для хранения 200 тонн трехметровых досок объемной массой 0,78 т/м3. Расчет произвести с учетом того, что коэффициент заполнения ячейки в среднем составит 0,6.

Решение.Длина консольного стеллажа всегда определяетсядлиной хранимого материала, следовательно, Еяч = 3 ∙ 0,8 ∙ 0,55 ∙ 0,78 ∙ 0,6 = 0,62 т. Отсюда Е_ст = 0,62 ∙ 6 = 3,72 т, а N_конс^ст = 200 / 3,72 = 53,76 = 54 стеллажа.

3. Если в стеллаже имеется какой-либо настил (доски, ролики, металл, пластик и т.п.), то в данном случае речь будет идти о полочном(рис. 13)или гравитационном(рис. 14 - 15)стеллаже (в зависимости от того, имеют ли наклон полки такого стеллажа).

Рис. 13. Полочный стеллаж

Рис. 14. Гравитационный стеллаж

Рис. 15. Принцип движения грузов в гравитационном стеллаже

Специфика применения гравитационных стеллажей – организация системы динамического хранения штучных грузов при интенсивных грузопотоках на складе по принципу FIFO («первый пришел – первый ушел»). Ваш товар хранится на стеллажах и в то же самое время постоянно готов к движению.

Конструкция роликовых полок обеспечивает возможность их установки на стандартных стеллажных конструкциях, что позволяет создавать разнообразные конфигурации для динамического хранения коробочных грузов, в том числе комбинированное хранение с размещением паллетных грузов над гравитационными полками на верхних уровнях стеллажей.

Благодаря использованию высокопрочных материалов и особенностям конструкции профилей гравитационных дорожек полки способны выдерживать распределенную нагрузку до 2000 кг/м². Применяемые материалы (полиэтилен высокого давления для роликов, горячеоцинкованная сталь для профилей дорожек и соединительных элементов) обеспечивают беспроблемную эксплуатацию даже в условиях повышенной влажности или низкотемпературного хранения (диапазон рабочих температур -35°С +40°С). Рамы гравитационных полок состоят из перфорированных профилей, что позволяет регулировать шаг установки роликовых дорожек или изменять угол наклона полок. Множество дополнительных элементов (приемные полки с различным углом наклона, разделительные направляющие, подтормаживающие пластины, универсальные регулировочные кронштейны для крепления полок к стойкам стеллажей) позволяют получить оптимальным образом настроенную систему динамического хранения. Для обслуживания таких стеллажей требуется очень мало подъемно-транспортного оборудования, появляется возможность хранения в одном проходе разноассортиментной продукции, однако их стоимость достаточно велика (ок. 200 - 250 $ за одно паллетоместо).

Полочные стеллажи могут иметь один или несколько уровней. Основной смысл установки многоуровневых полочных стеллажей (мезонинов) – максимальное использование высоты складского помещения при организации хранения и комплектации штучных грузов без применения лестниц или средств напольного транспорта для обслуживания стеллажей (рис. 16).

Рис. 16. Двухуровневый полочный стеллаж

Возможны 2-х, 3-х и 4-х этажные мезонины. Конструкция мезонинов строится на основе стандартных элементов полочных стеллажей и специализированных мезонинных элементов (межэтажных перекрытий, полов, лестниц, ограждений), что в целом позволяет создавать индивидуальные конфигурации. Характеристики многоуровневых полочных стеллажей определяются типом применяемых стеллажных конструкций, габаритами и количеством уровней полок, шириной межстеллажных проходов.

Более масштабным сооружением по сравнению с многоуровневыми полочными стеллажами являются грузовые платформы (мезонины) (рис. 17).

Рис. 17. Трехэтажная мезонинная конструкция

Основной смысл установки грузовых платформ (мезонинов) – оптимальное использование высоты складского помещения при организации зон хранения и грузопереработки. Возможны 2-х, 3-х и 4-х этажные мезонины.

Конструкция мезонинов строится на основе ограниченного числа стандартизированных элементов (колонны, главные и вспомогательные балки, перекрытия полов, лестницы, ограждения), что в целом позволяет создавать индивидуальные конфигурации в зависимости от конкретных требований заказчика. В отличие от строительных конструкций, грузовые платформы – сборно-разборная конструкция. Она может быть достаточно легко при необходимости расширена, изменена или перенесена в другое место. Мезонинная система хорошо комбинируется с различным оборудованием, часто используемыми в складской грузопереработке: полочные стеллажи, лифты, гидравлические подъемные столы, наклонные конвейеры, системы для конвейерной комплектации заказов и т.д.

Характеристики грузовых мезонинов определяются типом применяемых стеллажных конструкций, расстоянием между колоннами, общей нагрузочной способностью (нагрузка на полы межэтажного перекрытия – до 1000 кг/м²), типом полов.

Устройство мезонинов возможно и при штабельном хранении грузов и при использовании других типов стеллажей (рис. 18)

Рис. 18. Штабельное хранение грузов с использованием мезонина

Полочные стеллажи как и фронтальные могут быть мобильного типа. Основная идея применения передвижных (мобильных) полочных стеллажей - минимизация занимаемой стеллажами площади. За счет того, что для обслуживания стеллажей требуется только один рабочий проход - объем хранения увеличивается вдвое по сравнению с обычными полочными стеллажами (рис.19).

Рис. 19. Мобильный (передвижной) полочный стеллаж

Особо эффективно применение таких стеллажей для однородных товаров, однако следует учитывать их высокую стоимость.

Оборудовать склад такими стеллажами выгодно, когда стоимость 1 м³ склада очень высока.

Конструкция мобильных полочных стеллажей состоит из двух основных частей: мобильного основания (базы) и, собственно, стеллажей, установленных на эту базу. Различные конфигурации стеллажей могут создаваться путем комбинации количества стеллажных секций в одном ряду, размера и нагрузочной способности полок, использования механического или электрического привода передвижения.

Стеллажи способны выдерживать распределенную нагрузку до 400 кг на 1 полку и до 3000 кг на всю секцию. Быстрота сборки и изменения конфигурации - стеллажи, устанавливаемые на мобильные базы, имеют безболтовую конструкцию. Полки могут легко и быстро переставляться по высоте с шагом 50 мм.

Расчет потребности в полочных стеллажах любого типа проводится по формуле:

N_полочн^ст = З(шт) / Е_ст(шт), (13)

где З – запас в штуках (количество коробок, ящиков, мешков и т.п.);

Е_ст – емкость стеллажа в штуках.

Е_ст = n₁∙ n₂ ∙ n₃ ∙ n_сторон, (14)

где n₁ – количество малых грузовых единиц (коробок, ящиков, мешков и т.п.) по ширине ячейки стеллажа;

n₂ – количество малых грузовых единиц (коробок, ящиков, мешков и т.п.) по длине ячейки стеллажа;

n₃ – количество малых грузовых единиц (коробок, ящиков, мешков и т.п.) по высоте ячейки стеллажа;

n_сторон – количество сторон в стеллаже.

Параметры n_1,2,3 определяются двухвариантной раскладкой:

1 вариант 2 вариант

L B H L B H

l b h b l h

n₁ n₂ n₃ n₁ n₂ n₃

где L – длина ячейки стеллажа (полки);

B – ширина ячейки стеллажа (полки);

H – высота ячейки стеллажа (полки);

l – длина малой грузовой единицы;

b – ширина малой грузовой единицы

h – высота малой грузовой единицы

Пример 4.Рассчитать потребность в семиярусных двойных полочных стеллажах с параметрами ячейки 3000 х 800 х 550 мм для хранения 2 тонн консервов в ящиках 300 х 250 х 420 мм, массой 20 кг каждый.

Решение.1)Определим запас в штуках: З (шт) = 2/0,02 = 100 ящиков.

2) Определим емкость стеллажа:

1 вариант 2 вариант

3000 800 550 3000 800 550

300 250 420 250 300 420

10 3 1 12 2 1

При первом варианте раскладки в основании получается 30 ящиков (10∙3∙1), а при втором – 24 (12 ∙2 ∙1). Следовательно, более приемлем первый вариант (представлен на рисунке).

3000

Е_ст = 30 2 = 60.

3) N_полочн^ст = 100 / 60 = 1,67 = 2 стеллажа.

На складах с большими объемами комплектации грузов получили широкое применение элеваторные стеллажи или вертикальные ротационные накопители (патерностеры). Патерностеры являются высокотехнологичными стеллажами. Позволяют рационально использовать пространство склада. Принцип действия системы элеваторных стеллажей основан на том, что полки, вращаясь внутри специального корпуса, оснащенного электронной системой управления, по команде доставляют нужный материал на удобную для пользователя плоскость-стол, светодиодные индикаторы отображают область полки, в которой находится востребованный товар (рис. 20).

Рис. 20. Элеваторный стеллаж

Система управления проста в эксплуатации и не требует специальных знаний. Основная идея применения вертикальных ротационных накопителей (патерностеров) - экономичное использование пространства при хранении товаров большого ассортимента и организация эффективной работы с ними на основе принципа «товар к комплектовщику».

Патерностеры находят широкое применение на предприятиях машиностроения, электронной, авиационной промышленности, складах автозапчастей. Внедрение патерностеров позволяет ускорить процесс подбора заказа на 50%, сэкономить пространство на 70%, значительно снизить процент ошибок при комплектации.

Быстрая и плавная работа вертикального накопителя позволяет в считанные секунды подавать к приемному окну полку с нужным товаром. Интерфейс с общей системой управления складом позволяет перейти на безбумажную технологию работы, осуществлять одновременную комплектацию нескольких заказов.

Благодаря особенностям конструкции патерностер может быть эффективно использован для работы, как с миниатюрными товарами, так и с грузами весом до 800 кг. Расстояние между полками выбирается в соответствии с габаритными размерами грузов. Патерностеры отличают хорошая эргономика и дизайн, безопасные условия работы, однако они очень узкие ( что ограничивает сферу их применения) и энергоемкие.