案例 | 大型炼化聚烯烃立体库技改效率提升的探索与实践

随着国内炼化一体化基地产能持续释放，聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃产品年产量逐年攀升，工业装置大批量、多牌号的连续生产模式对后路包装及仓储提出了更高的要求，自动化立体库由于其信息化协同、土地利用率高、运营成本低、人机交互更安全等优点，成为近年来各大型炼化企业聚烯烃成品仓储的首选。

早在 2016 年 5 月，A 公司就建成投用国内首个聚烯烃全自动立体库——1 号立体库，随着近年来 RGV 穿梭车、自动装车机、RFID 射频电子标签等设备的普及，与物联网技术应用发展，聚烯烃立体库在实际应用中的入库效率、存储稳定性、出库装车时效性获得极大提升。2022 年初，A 公司投用新建的聚烯烃 2 号立体库，当时作为国内首个 3.9 万吨级的聚烯烃立体库，其库容、设备自动化率、出入库效率等方面都在行业前列。

然而，早期建设的聚烯烃自动化立体库存在设备老旧、输送系统卡顿、货位分配粗放、堆垛机作业效率低、无法匹配新增包装线产能等问题。生产高峰期容易出现入库拥堵、装车排队、设备频繁停机、错批次发货等问题，严重制约着整体产能释放。因此，对老旧聚烯烃立体仓库进行系统性硬件改造、调度优化、软件升级，成为炼化企业降本增效、稳产保供、实现智能仓储升级的必要工程手段。此外，在新建聚烯烃立体库的使用中，也存在进一步优化、提升出入库效能的空间。

1 号立体库外观

A 公司原 1 号立体库作为国内石化行业首个全封闭、全自动无人化大型聚烯烃立体库，配备有 32 列单深位立体货架，共有 25032 个货位，16 台堆垛机，采用传统链板输送机直线输送，适用的托盘规格为 1200mm×1000mm（未配备 RFID 射频识别设备），实物料单托载重 1.0 吨（40 袋，每袋 25 千克），不适配聚烯烃大包装、子母托产品入库，特殊包装的产品只能存储进平面库。原 1 号立体库最大入库能力为每小时 130 吨，最大出库能力为每小时 200 吨。在实际应用中，设备月平均故障率偏高，常出现链板跑偏、卡袋频繁等问题，在出入库高峰期易堵线，进而导致包装线被迫降负荷、装车排长队等现象。

1. 老旧立体库改造

（1）输送系统全替换

A 公司原 1 号立体库的聚烯烃产品输送系统采用固定式直线链板配合链辊输送机的形式，运行速度为 0.25～0.30m/s，在转角位置容易卡顿。在改造中，拆除全程近 1000m 的传统链板输送机直线输送，全线更换为闭环环形 RGV 穿梭车输送系统（700m/250m 的进出库两套环穿），RGV 小车空载运行速度可达 1.8～2.0m/s，满载运行速度可达 1.5m/s，输送效率提升 6 倍以上，成功打通“包装下线—入库—仓储—出库—月台装车”全闭环输送链路。

1 号立体库改造后产品入库

（2）货架 + 堆垛机升级（承载扩容）

前期 1 号立体库局部货架已经出现歪斜，影响现场安全运行，且原始设计单货位载重仅为 1 吨，近年来新建聚烯烃立体库已经实现每货位载重 1.5 吨，适配聚烯烃公路发运整车整托满载发货。改造拆除了原有 32 列高位货架，并经设计核验，保留主体框架，新建同等数量货架，货架底座预埋板加固、膨胀螺栓加密固定。同时，重新优化货位排布，挑高单货位高度，加固立柱及升级横梁，实现单货位可安全放置 1.5 吨产品的需求，进而提升单库存储能力。对老旧堆垛机同样全部进行替换，重新校准行走轨道水平度，以匹配新堆垛机行走精度，完成机械、行走、升降机构国产化升级，配套物联网技术及 RFID 读取，实现共享托盘落地、系统升级需求。

（3）全栈智能化软件系统升级

全面匹配最新聚烯烃立体库高效调度、全自动数据流需求，更换新版仓储管理系统 (WMS)、设备调度系统 (WCS)，搭建 3D 仓储可视化监控平台，嵌入智能货位分配算法模块，避免堆垛机空载行程多、复合作业少、路径冗余大的低效问题；打通 ERP+MES+TMS+装车管理系统数据接口，生产下线数据自动入仓、产销存数据实时同步；全托盘加装 RFID 电子标签，实现单品批次全链路溯源、自动盘点、先进先出机制，有效杜绝混批次、错发问题；配套车辆预约排队、月台智能分配系统，司机自助叫号、大屏实时显示装车进度。

1 号立体库改造后产品出库

2. 改造效果

1 号立体库改造项目从清库交出检修开始，仅用 37 天就完成设备的拆除，2 个月完成新设备的全部安装，1 个月完成设备的单试、系统联锁的调试，以创造了行业内 2.5 万吨级立体库建设投用最快的新纪录。

表 1 1 号立体库改造前后数据对比

1 号立体库改造前后数据对比，见表 1。1 号立体库改造后，经压力测试单日出库实现 12 小时出货 4230 吨，超设计能力 6.8%。改造后的立体库整体周转效率提升近一倍，彻底解决了包装线憋压降负荷问题，并消除了装车拥堵、车辆滞留问题，减少平面库搬卸人员近 30 人，为企业降本增效注入新动能。

2 号立体库是基地一期三套聚烯烃装置的辅助配套设施，用于聚烯烃产品的存储，采用自动化立体存储方式及智能化管理控制系统，集自动入库、智能化存储管理和自动化出库于一体。2 号立体库共有货位 26139 个，库容量为 36958.5 吨（已扣除 1500 个空托盘缓存位），设计实物料入库能力为每小时 240 托，实物料出库能力为每小时 300 托，实际运行中单日出库量最高可达 5200 吨，年吞吐量约为 180 万吨。在实际使用中，结合进一步自动化、智能化需求，减少基层工作量，2 号立体库持续开展技措技改项目。

1. 包装及入库段优化

（1）包装机头优化

聚烯烃立体库往往高度集成前端全自动小包装线，常见的小包装工段流程是 FFS 全自动包装机→压平整形机→金属检测→重量复检→自动喷码→码垛→套膜，之后成垛产品运输至立体库输送工段。在包装机出口，偶发性出现空袋输送的问题，如未及时发现，空袋较轻，可能输送至码垛，导致码垛缺包问题。在实际使用中，简单地引入一路工厂风，可以吹出空袋，有效解决以上问题。

立体库货架及堆垛机

近年来，在包装物的选择上，越来越多的厂家选择厚度更薄的 FFS 重包装膜进行包装。以 A 公司 2 号立体库为例，根据计算，FFS 重包装膜每减薄 0.02mm（厚度从 0.14mm 到 0.12mm），每吨聚烯烃包装降本 2.56 元，年度降本可达 230 万元。然而，使用减薄膜卷中也会出现一系列问题，如料包上的手爪抓痕相对明显；膜卷自身吸附性较强，较难开袋，弃袋数量增加；夏季高温，膜卷挺度不佳更容易撒料等。针对以上问题，对包装工包装膜卷更换技巧进行培训，在膜卷接口时适当打入部分空气，减少膜卷静电吸附。同时，对包装机部件进行优化，如压袋拍软包、调整吸盘安装角度；优化破包光电选型和灵敏度；膜卷季节性配方调整等方式，从而有效解决了以上膜卷使用问题。

2 号立体库外观

（2）新增视觉识别系统

在包装过程中，破包、破膜已经全部采用光电检测，并自动关联输送设备，实现异常自动停机功能，但产品包装喷码依旧依赖于人工目视。聚烯烃包装侧面需要喷印产品牌号、批次、包装时间、班组号、企标、二维码（电子合格证）等内容，包装喷码过程的信息核对完全依靠操作工定期检查。在人工盯守的过程中，目视检查过程是间断的，存在喷码缺陷、模糊的漏检风险。一旦出现持续喷码异常，极易导致大量产品返工，造成包装物浪费和产品延期交付。而喷码视觉识别系统可以关联上位机系统和现场喷码机，自动获取喷码设置信息，通过高速相机结合智能图像处理算法，实时捕捉喷码信息，实现对喷码信息的自动设置和产品喷码后的精准识别和比对。视觉识别系统准确率可达 98% 以上，有效杜绝人为误操作和漏检问题，从源头上防范缺陷包装产品外流，筑牢聚烯烃包装质量防线。

（3）共享托盘筛选

带 RFID 芯片的共享托盘作为聚烯烃智能仓储媒介，在产品信息的写入、读取、流转中至关重要。共享托盘在工业应用上的设备一次读取率约为 94%，在包装过程中，读码异常的托盘报错后停留在码垛位置，影响包装效率。针对该问题，提供两种优化思路：

一是源头删选，即在共享托盘收库前进行一次信号确认，在入库位置安装 RFID 读头，并增加计数光电辅助，一方面扫描擦除原本托盘芯片内数据，另一方面确认扫描数量与实际数量是否匹配，如不匹配，则认为其中含故障托盘（一次读取异常），对该组托盘（一般是 8 个）进行退库。以此确保入库托盘都是读取正常的。

2 号库包装厂房

二是包装线异常托盘自动剔除。尽管已经对托盘进行筛选，但包装中依旧可能出现读取或写入异常，对于这样的托盘，改造电控程序，实现码垛位置自动排托，由电控控制其输送到方便叉车叉取的工位，由叉车叉下，减少人工搬运工作量，同时也避免了一旦读取故障就必须停码垛的问题。

2.出库段优化

（1）系统关联一盘棋

包装数据（如组盘信息、产品信息以及呼叫空托盘到包装的信息）通过 WebService 接口与 WMS 进行交互，实现包装产品入库实时更新库存。WMS 通过 ODS 数据库方式与企业其他系统进行交互，如企业提供合格证信息、出库单信息、出库车辆信息、司机信息；WMS 提供最终入库信息、最终出库信息、库存快照到数据库。由此，实现包装到仓储，仓储到订单信息数据全流程自动化流转。合格证信息每半小时自动抓取一次，无需人工查询手动更新，合格的批次库存数据会自动显示到物流管理系统的客户预约界面。当日出、入库数据（包括取样消耗）也可以同步更新到 MES 系统及计量管理系统，减少人工录入数据工作量。

（2）车辆自动叫号

聚烯烃出库装车期间，单日车次往往过百。为实现预约车辆有序、快速装车，参考医院叫号模式在进出厂物流系统内进一步开发自动叫号功能。车辆按照工作计划按时间段进行预约，车辆到达现场门岗距离 1000m 范围内，司机可凭微信小程序签到，签到后车辆按预约时间段开始排队，先到先入厂先装车。不同车型叫号并行，互不影响，无需人工确认。通过这种方式有效解决了以往人工叫号需要确认车型、找预约时间段等繁琐工作，也避免了同时段司机先到有时反而后进等不公平现象。智能自动叫号系统在装车站候车区显示屏实时显示各月台运行状态及车辆现场排队情况，有效避免客户错过装车时间，使各月台能够高效、有序地开展装车业务，切实改善了现场交通秩序。

自动装车机

（3）自动装车机改造

原 2 号立体库出库自动装车机共有 3 套，其中 2 套为平板车自动装车，1 套为集装箱自动装车。平板车自动装车单车仅适装 27 吨，而人工装车将产品通过横纵不同摆放方式已经实现 30 吨/车装车；集装箱自动装车采用单托进箱体方式，部分聚丙烯物料堆密度小，垛型偏胖，导致装车破包。现场通过科研项目方式，与下游自动装车设备一同开发出新型平板车自动装车与集装箱自动装车。其中平板车自动装车采用两侧各配置一个 RGV 小车方式，单侧横装 11 托物料，另一侧竖装 9 托物料，成功实现平板车 30 吨/车自动装车。集装箱自动装车采用双托入箱模式，且配备挤压整形机构，在产品入车厢前完成整体纵向压缩，解决了聚丙烯物料装车难点。随着人工机械装车方式优化及科研自动装车开发，原本的装车机因无匹配订单导致逐渐闲置。为充分激活现场自动装车闲置资产，减少月台资源浪费，从物料尺寸、车型结构和自动装车设备本身出发，研究出新型回字形装车方案，并对前端输送线进行程序改造，增加物料整形机构，改造货叉结构，成功完成旧自动装车改造升级。目前，2 号立体库现场共有 5 套自动装车设备，结构各不相同，单套自动装车最快 15 分钟可以完成装车，单日单月台最高出库可达 630 吨。

装车区

（4）半自动盖雨布

在聚烯烃产品的公路运输中，大多采用平板车。平板车装车后，为避免雨天影响产品质量，防止产品滑落，需盖雨布并捆扎紧实，该作业需要人员登高，作业风险高、效率低、人力成本高。盖雨布最主要的目的是将重达几十斤的雨布展开平铺，将起重机原理和盖雨布需求相结合，可使用简易葫芦结合长轨，搭配雨布夹具、绳索挂钩协助盖雨布。操作人员可遥控操作设备启停、上下移动和左右移动，将雨布及绳子或固定网按需求一次性覆盖到货物表面，人员只需在车辆下部进行固定操作，杜绝了人员攀爬货车进行高处作业，有效降低作业风险。采用半自动盖雨布设备后，整个盖雨布作业时间缩短至 5～10 分钟，效率可提升 66%。

半自动盖雨布设备

A 公司在大型炼化聚烯烃立体库技改方面的探索，为国内同类型老旧立体库升级改造和新建立体库持续优化提供了可复制、可推广的实践经验。可以预见，随着石化工业新质生产力的持续推进，聚烯烃立体库仓储必然会向无人化作业、智慧化管控、绿色安全运行深度发展。在立体库实际投用中持续发现问题、提出改造方向，是持续深化聚烯烃立体库发展的有效手段，有助于企业后续新建仓储降本增效，积极推动产业高质量发展。