015 倉儲物流設備的節能降耗技術盤點

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剛剛手機收到一條公益簡訊：本周是2018年節能宣傳周，主題是「節能降耗，保衛藍天」。讓我們積極行動起來，建設美麗中國，共享碧水藍天。工業和信息化部、國家發展改革委。

近年來，「節能降耗」成為我國自動化技術發展中備受關注的辭彙之一，其意義十分重大。「節能減排、科學發展」已成為我國經濟發展的戰略指導思想。

據測算，我國每創造1美元GDP所消耗的能源是美國的4.3倍，是日本的11.5倍，我國的能源利用率僅為美國的26.9%、日本的11.5%。由此可見，在我國企業的產品成本中，能源消耗的成本比較大，同時也說明，我國企業節能的空間十分巨大，完全可以通過節能降耗來增加產品的競爭力。

為了響應號召，我們也可以梳理一下倉儲物流自動化系統里有哪些方面可以做到「節能降耗」。

1. 項目規劃期的節能考量

任何行業的工程項目建設都離不開前期的整體系統規劃。一個完整並且全面的前期系統規劃會給整個項目從施工到運營帶來極大的好處。同時，一個合理的系統規劃，對於整個倉儲物流自動化中心的運行設備的整體功耗也影響巨大。

• 合理的整體規劃會使每天到達物流中心的車輛行駛里程總量最小，油耗量最低；
• 合理的整體規劃會使每天在物流中心力的設備運行總時間最短，耗電量最低；
• 合理的整體規劃會使搬運設備每天行走的路徑最短，卻完成最多的搬運量；
• 合理的整體規劃會使物流中心操作員的工作輕鬆，事半功倍；
• 合理的整體規劃會使物流中心裡的各個設備達到最佳的配合和對接；
• 合理的整體規劃會使物流中心採用最少的設備卻完成最大的貨物吞吐量；
• 合理的整體規劃會使物流中心的系統和設備消耗率和折舊率最低，永葆青春；
• 合理的整體規劃會使物流設備與其它周邊系統或人整體功耗達到最優；

2. 單機設備的降功耗

先進的倉儲物流中心裡有大量的自動化設備，如果每台設備都能自身做到最小的功耗，那累計起來的每年整體物流中心的節能指標是非常客觀的。

• 每台單機設備的電機功率選型要根據負載做合理的選型。根據負載情況可以計算得知本台物流設備最佳的電機配置是多少KW，而不是盲目選用大功率電機。採用不合理的大功率電機當然會使在同樣時間段內作業消耗更多的電能造成不惜要的系統能耗浪費。

• 很多設備在執行工作時會伴隨著能量變化和能量釋放，比如搬運設備在前後運動時會有減速動作，這個過程中設備的動能會釋放成熱能或者其它形式的能力，再比如提升機從高處下降的過程中，伴隨著勢能的釋放轉換為熱能或者其它的形式等，如果將這些能力收集起來或者直接回饋到電網中，也是一種非常良好的能量利用理念。

• 很多設備在工作過程中都有個速度變化的過程，而控制速度通常有兩種方式，一種是通過機械的方式，另外一種更加節能的方式就是採用變頻技術來控制設備的運行速度。變頻器在工業現場里運營的越來越成熟，而且變頻器本身也越來越高級和智能，能達到非常良好的速度控制的同時也極大的優化了能量的利用。

• 眾所周知，在自動化倉儲物流中心的驅動單元最多的就是電機。而電機每次啟動時的電流會在很短的時間內升到很高，此時會對電網照成強烈的衝擊的同時由於大電流造成的短時大功耗。而很多設備的啟動停止是非常頻繁的，在沒必要採用變頻器的情況下，可以給設備的電機配置軟啟動器，減少每次電機啟動時造成的能源浪費。

3. 控制系統的優化

一套完整的倉儲物流自動化系統里除了設備還有背後指揮這些設備做出合理動作的控制系統。控制系統的設計是否可以，也與整個系統的能耗有著巨大的聯繫。

• 合理的啟停控制

不論是在工廠里還是專門的倉儲物流中心，經常能看到很長的輸送皮帶或者滾筒線，也經常能看到輸送線上任何貨物都沒有，整條輸送機卻在一直運轉。不得不說這得浪費多少能源！在我們身邊其實也能看到比如在機場的行李轉盤處，經常也能看到每一個行李，整個轉盤一直在空轉。也許行李轉盤空轉有特殊的原因，不過從耗能的角度來看，確實浪費了不少電能。

輸送機的控制系統里增加一些光電感測器和一些邏輯判斷，可以一定程度上減少這種空轉引起的能量白白浪費。

• 合理的搬運路徑

最近考察幾個設備供應商，很有感慨。設備廠家硬體設備做的不錯，可是控制系統做的真的不理想，經常看到在軌道上跑的搬運車跑到無效的站台或者繞遠走一圈才運行到正確的位置。這種情況除了帶來整體搬運效率上的低下，同時也造成了能量的白白消耗。所以優化的控制系統如果能使搬運設備智能的走正確路徑，也能在很大程度上節能降耗。

• 合理的節拍控制

由於控制系統在物流自動化系統里由很大一部分功能是讓各個設備之間互相配合從而完成所有物料的搬運存儲作業。因此，各個設備之間的節拍控制就非常重要。設備時間的節拍控制的好，會使搬運效率成倍的提高，這樣在同樣的貨物量吞吐量要求的前提下，系統運行的時間就斷，消耗的能源自然也少。如果節拍控制的不理想，經常會有設備需要standy by的狀態，在這種狀態下就自然會產生無效的能源消耗，同時系統的整體效率也會受到影響。

4. 上位管理軟體的優化

也許有人會覺得，上位管理軟體距離現場那種380V電機驅動的設備之間沒有直接的關係，不會影響到多少能源的節省或者浪費，也許會覺得要非要說消耗的能源的話，也就是那幾台電腦等IT設備消耗的一點點電能。其實不然，上位機的管理引起的能源消耗量甚至要比設備本身引起的能源消耗量還要大，甚至到成倍的差距，為什麼呢？

這個跟社會學的管理學一樣，上層建築的一個管理指令會引起底層社會的巨大的波瀾。上位機其實就很像這個上層建築發出的指令，而設備層就好像底層設備的響應。

舉個簡單的例子，在一個倉庫里如果要執行一個出庫任務，首先需要從上位機管理系統里選取一個合適的貨架位置，然後再由搬運設備從這個貨架位置把這個貨物搬出倉庫來，完成出庫作業。這是設想一下，上位機管理軟體指定的第一排第一層的貨物跟第50排第10層的貨物，對於搬運設備來說，要做的工作是天差地別的。一個倉儲物流中心一天要執行多少的出入庫作業不言而喻，一年的量更是壯觀，那背後的上位管理軟體如果管理不合理的話會造成多少的能源消耗我想也是不可想像的了吧。

上位管理軟體可以說是牽一髮而動全身，所以它的合理指揮和管理會成百倍或者成千百的影響著底層的設備能源消耗。

5. 後期維護

設備的正常運轉保證了整個系統的高效執行和物流搬運和物料存儲的正確作業。如果系統出現故障，從硬體的角度上來說，會發生機械卡死等引起的短暫電流上升造成的異常電力消耗，因此需要經常對設備進行潤滑等常規維保工作；從系統的整體性上來說，設備的故障發生造成系統癱瘓，大部分的設備需要standy by，白白的耗費能源而無法形成實際物流動作。