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托盘单元化物流系统中滑板托盘集装单元堆码高度研究
发布时间:2020-12-09   查看次数:1493

为配合《联运通用滑板托盘尺寸和性能要求》国家标准的制定和推广滑板托盘的应用,本文从托盘单元化物流系统中实现供应链各环节托盘一贯化物流作业的角度出发,探讨了滑板托盘集装单元堆码高度问题;分别研究了货物类型、运输工具以及仓储设备设施对滑板托盘集装单元堆码高度的要求,最终得出适用于轻货和重货包装的滑板托盘集装单元堆码高度系列尺寸推荐值。

一、引言

滑板托盘是指在一个或多个边上设有翼板的平板,用于搬运、存储或运输单元载荷形式的货物或产品的底板,其结构及各部分名称,见图1。

滑板托盘1946年最先出现在美国,距今已有70多年的发展历史。在欧美日等发达国家,滑板托盘不仅在各个行业得到了广泛的应用,甚至在某些领域已成为替代普通托盘的一种承载工具。在国内,滑板托盘由国外引入后也经过了10多年的发展,逐渐在烟草、粮食、化工、食品饮料等行业推广应用。目前使用规模不大,尚待普及。

为支持滑板托盘的推广应用,很多国家都制定有滑板托盘标准,如国际标准ISO 12776-2008《托盘-滑板托盘》、日本标准JIS Z0607-1995《薄板托盘》以及美国标准ANSI ASME MH1-2005《成组货件用托盘、滑板托盘和其他基板》等。随着我国滑板托盘的推广应用,滑板托盘标准制定工作被提上日程。《联运通用滑板托盘尺寸和性能要求》的国家标准制定计划被列为2017年国家重点研发计划《国家质量基础的共性技术研究与应用》专项的“物流转型升级基础共性技术标准研究”项目(项目编号:2017YFF0208700)的研制任务。2019年列入国家标准化管理委员会下达的《2019年消费品国家标准专项计划》的国家标准制订计划(项目编号:20191236-T-469),正式立项。2020年8月该国家标准送审稿通过了由全国物流标准化技术委员会组织的预审会会议的专家审查。

《联运通用滑板托盘尺寸和性能要求》(送审稿)通过修改采用ISO 12776:2008制定,标准中规定了滑板托盘的尺寸及性能要求。尺寸包括基本尺寸、翼板宽度、尺寸公差和厚度等,性能包括滑板托盘的抗拉强度、刚度、耐久性及摩擦特性等。

二、滑板托盘集装单元堆码高度问题的提出

单元货物与托盘所组成的整体在《托盘单元货载》(GB/T 16470-2008)被称为托盘单元货载,在《托盘单元化物流系统》系列标准(GB/T 37106-2018和GB/T 37922-2019)被称为托盘集装单元。包装件组合码放在托盘上,加上适当的固定,以便于机械装卸和运输。本文中把由滑板托盘承载单元货物组成的整体统称为滑板托盘集装单元,见图2。

如图2所示,滑板托盘集装单元的平面尺寸由滑板托盘及单元货物的平面尺寸决定;一般滑板托盘本身厚度仅为1mm左右,因此滑板托盘集装单元高度基本上由单元货物在滑板托盘上的堆码高度决定。

在制的《联运通用滑板托盘尺寸和性能要求》(送审稿)中规定:“滑板托盘基本尺寸应与单元货物的平面尺寸大略相等。滑板托盘长度可比单元货物的尺寸长,但最多不超过50mm。滑板托盘宽度不得小于单元货物尺寸10mm,也不应大于单元货物尺寸50mm;且单元货物平面尺寸宜参考GB/T 2934和GB/T 15233选择。”目前,现行国家标准《包装 单元货物尺寸》(GB/T 15233-2008)规定的单元货物尺寸为1200mm×1000mm和1100mm×1100mm。《联运通用平托盘 主要尺寸及公差》(GB/T 2934-2007)规定的托盘平面尺寸也为1200 mm×1000mm和1100mm×1100mm,且特别规定1200mm×1000mm为优先推荐的托盘平面尺寸。为此,《托盘单元化物流系统》系列国家标准(GB/T 37106-2018和GB/T 37922-2019)规定适应于托盘单元化物流系统流通的托盘平面尺寸为1200mm×1000mm。基于上述标准规定可以看出,适用于托盘单元化物流系统中实现供应链各环节托盘一贯化物流作业的滑板托盘集装单元的平面尺寸为1200mm×1000mm。

但《联运通用滑板托盘尺寸和性能要求》(送审稿)以及ISO 12776-2008、JIS Z0607-1995、ANSI ASME MH1-2005等国外滑板托盘标准都没有对滑板托盘集装单元高度做出具体规定。研究国内现行可供参考的物流标准《托盘单元化物流系统 通用技术条件》(GB/T 37922-2019)和《托盘单元货载》(GB/T 16470-2008)等发现,各标准对托盘集装单元高度的规定自不同角度各有表述,并不明确具体。而单元货物在滑板托盘上的堆码高度是搬运、运输和仓储等各物流环节中必须考虑和解决的问题,它决定了所形成的滑板托盘集装单元是否能在托盘单元化物流系统的供应链各环节实现无缝的托盘一贯化物流作业,研究非常必要。

三、货物类型对滑板托盘集装单元堆码高度的要求

单元化物流是以标准化单元货物为供应链各环节作业单元的物流形态,即将物品由发货地整合为规格化、标准化的单元货物,并且保持单元货物的状态沿供应链一直送达最终收货点的物流形态。以托盘为集装器具形成的托盘集装单元并以托盘集装单元为处理对象的单元化物流形态属于托盘单元化物流。《托盘单元化物流系统 通用技术条件》(GB/T 37922-2019)规定了托盘集装单元的总高度应不超过2200mm,且从托盘单元货载的稳定性角度建议总高度应尽量降低。2200mm的极限值主要考虑集装箱的最大化利用并依据集装箱最小门框开口尺寸的高度确定。

《托盘单元货载》(GB/T 16470-2008)从货物质量方面考虑稳定性问题,要求应尽量减小托盘单元货载的高度尺寸,规定一般托盘单元货载的重心高度不超过托盘宽度的三分之二。按此规定,基本尺寸为1200mm×1000mm的滑板托盘集装单元,其单元货物的堆码高度不应超过1333mm,向下取整为1300mm。

路运和铁运中通常考虑根据质量和体积对货物进行分类,可分为两种类型:轻货和重货。1m3的货物重量小于300kg为轻货,反之为重货。综合考虑GB/T 37106-2018、GB/T 37922-2019和GB/T 16470-2008标准的规定,滑板托盘上码放重货时堆码高度应小于1300mm,码放轻货时堆码高度可适当增高,但应满足小于2200mm的要求。

《托盘单元化物流系统 通用技术条件》(GB/T 37922-2019)的规定托盘集装单元货物总质量应在托盘承载范围内。《托盘单元化物流系统 托盘设计准则》(GB/T 37106-2018)要求托盘额定承载量为1t。因此,无论是重货和轻货,所形成的滑板托盘集装单元的总重量应不超过1t。

四、运输工具货厢高度尺寸对滑板托盘集装单元堆码高度的要求

目前带板运输的主要运输方式为海运和公路的集装箱运输以及公路货车运输。根据集装箱和货车等运输工具货厢高度的不同,滑板托盘集装单元在货厢内可以摆放一层,也可以堆垛多层。滑板托盘集装单元在货厢内摆放需要给叉车装卸搬运作业预留合适的作业空间。

所以,滑板托盘集装单元堆码高度与集装箱和货车货厢等运输工具货厢内部高度的关系如下:

式(1)中 H  ——运输工具货厢内部高度尺寸,mm;

n ——滑板托盘集装单元堆垛层数;

h ——滑板托盘集装单元高度;

h1——预留叉车作业空间,取300mm左右。该值是GB/T 5141-2005、GB/T 5142- 2005和GB/T 21468- 2008标准中要求留给平衡重式叉车、前移式和插腿式叉车、托盘堆垛车和高起升平台堆垛车等装卸搬运设备作业提升离地的距离。

以常用集装箱和常用公路运输货车内装载滑板托盘集装单元为例,利用式(1)分别计算希望堆垛1~3层的情况下滑板托盘集装单元的堆码高度以及厢内剩余高度,见表1和表2。

表1和表2中之所以计算货厢内剩余空间,原因是叉车推拉器进行装卸作业需要进入集装箱和货车货厢之内,如图3所示。

货厢内剩余高度小于推拉器的面板高度,推拉器承载最上层滑板托盘集装单元是无法进入货厢内进行装卸作业。参考市面常见的推拉器产品的面板高度尺寸为1100mm。换言之,凡是厢内剩余高度小于1100mm的情况,都不能实现所希望的堆垛层数。表1和表2的最后一列就是这种情况,换言之,是无法真正实现堆垛3层的作业。如果希望滑板托盘集装单元在集装箱和货车货厢内堆垛三层,滑板托盘集装单元的高度就需在表1和表2倒数第二列数据的基础上进一步降低,造成运输工具货厢内部空间的浪费,导致载货率降低,并不推荐。

总结上述计算结果可以看出:滑板托盘集装单元在集装箱和货车货厢内装载,仅摆放一层时最高堆码高度宜在1900mm~2200mm之间取值,堆垛两层时最高堆码高度宜在950mm~1200mm之间取值。不推荐滑板托盘集装单元在集装箱和货车货厢内堆垛三层装载。

进一步来看,在950mm~2200mm的范围内每隔50mm取值,形成滑板托盘集装单元堆码高度尺寸系列(见表3),研究表中堆码高度尺寸对表1和表2所列常用集装箱和货车货厢的适配情况。

表3 滑板托盘集装单元堆码高度尺寸系列(单位:mm)

以滑板托盘集装单元在集装箱和货车货厢中堆垛实现带板运输时的货厢高度利用率来衡量,按式(2)分别计算。将运输工具货厢高度利用率高于80%的结果列于表4中汇总。

表4 货厢高度利用率高于80%的滑板托盘集装单元堆码高度汇总(单位:mm)

综合对表1、表2及表4分析,且考虑货物类型对滑板托盘集装单元堆码高度的要求,可以得到以下结论。

从提高带板运输时货厢利用率的角度看,在集装箱和货车内承载滑板托盘集装单元时,可分以下两种情况:

(1)滑板托盘集装单元在货厢里堆放一层时,单元货物堆码高度尺寸推荐值为1900mm、1950mm、2000mm、2050mm、2100mm、2150mm和2200mm,适用于轻货组成的滑板托盘集装单元的场合。

(2)滑板托盘集装单元在货厢里堆垛两层时,单元货物堆码高度尺寸推荐值为950mm、1000mm、1050mm、1100mm、1150mm、1200mm,适用于重货组成的滑板托盘集装单元的场合。

五、仓储设备设施高度尺寸对滑板托盘集装单元堆码高度的要求

滑板托盘集装单元在存储时一般有以下四种方式:滑板托盘集装单元直接堆垛存储(见图4a),滑板托盘集装单元放在平托盘上进行直接堆垛存储(见图4b),滑板托盘集装单元直接放搁板式货架上存储(图4c),滑板托盘集装单元放在平托盘上再在搁板式货架以外的其它类型货架上存储(见图4d)。

仓库管理系统.jpg

图4 滑板托盘单元在仓库地面存储

重货的场合,如滑板托盘在成品粮仓储物流中的应用。国家标准化技术指导文件《粮食集装化包装仓储作业技术要求》(GB/Z 37925-2019 )指出,为适应国内劳动力结构的转型和粮食物流流体载体的变化,粮食行业实行集装化运输是一种合理的方式。文件中规定了四种托盘平面尺寸,其中之一为1200mm×1000mm;且要求粮食包箱应均匀平整地摆放在托盘上,托盘单元堆垛高度不宜超过3.5m。若以堆垛3层计算,滑板托盘单元的最大堆码高度不宜超过1167mm。综合考虑粮食包装中的麻袋、小麦粉袋和面粉纸袋国家标准(GB/T 24904-2010、GB/T 24905-2010和 GB/T 28120-2011)等对包装袋耐跌落性试验均要求跌落高度为1.2m。因此可以看出,由粮食袋、箱组成的滑板托盘单元的堆码高度可在上述适用于重货的950mm~1200mm范围中选择,且依据滑板托盘承载能力在6个推荐的堆码高度系列尺寸中尽可能选择较大的值。

轻货的场合,如滑板托盘在烟草仓储物流中的应用。《卷烟联运滑托盘应用规范》(YC/T 577-2019)规定,适用于烟草行业工商企业间的卷烟联运以及卷烟企业内部联运的纸质和其它材质滑板托盘的基本尺寸为1180mm´1000 mm;并且要求件烟在滑板托盘上堆码时,底部两层件烟排列应满足标准YC/T 215的相关要求。现行《烟草行业联运通用平托盘》(YC/T 215-2007)规定,托盘包装单元不应叠加码放。换言之,由件烟组成的滑板托盘集装单元不允许堆垛直接存储。

在自动化立体仓库中存储时,滑板托盘集装化单元需要放在平托盘上再上货架存储。《烟草及烟草制品 仓库 设计规范》(YC/T 205-2017)规定,用于卷烟成品储存的九层双深位自动化立体库,每层货架货位的长宽高尺寸为2.83m×1.6m×2.25m。《托盘单元化物流系统 通用技术条件》(GB/T 37922-2019)要求,当货架横梁挂高大于9m时托盘单元货物与横梁之间需留150mm的安全间距。托盘式货架和驶入式货架行业标准WB/T 1044-2012和WB/T 1045-2012中要求的该安全间距也是150mm。而《烟草行业联运通用平托盘》(YC/T 215-2007)要求使用的平托盘外廓尺寸为1000mm×1250mm×150mm。减去托盘单元货物与横梁之间的安全间距以及托盘自身高度,留给滑板托盘集装单元高度为1950mm。可以看出,虽然烟草行业有自己的滑板托盘平面尺寸标准规定,但在立体库上使用时建议滑板托盘集装单元的堆码高度选择1950mm。

六、结论

本文从托盘单元化物流系统中实现供应链各环节托盘一贯化物流作业的角度出发,探讨了滑板托盘集装单元堆码高度问题;分别研究了货物类型和运输工具对滑板托盘集装单元堆码高度的要求,最终得出了适用于轻货和重货包装的滑板托盘集装单元堆码高度系列尺寸推荐值。

本文结合滑板托盘在粮食行业和烟草行业的仓储物流中的应用,讨论了各自适用的滑板托盘集装单元堆码高度尺寸。