Wymagania dotyczące przestrzeni magazynowej dla konwencjonalnych regałów paletowych: pełny przewodnik

Konwencjonalne regały paletowe — zwane także regałami selektywnymi — pozostają najczęściej instalowanym systemem magazynowania na świecie i stanowią ponad 60% wszystkich zainstalowanych pozycji regałów. Jego atrakcyjność jest dobrze ugruntowana: bezpośredni dostęp do każdej palety, kompatybilność ze standardowymi wózkami widłowymi z przeciwwagą i niski koszt w przeliczeniu na miejsce przechowywania. Jednak wydajność systemu zależy całkowicie od tego, jak dobrze instalacja jest dopasowana do fizycznych ograniczeń budynku. Szafa określona bez odniesienia do wysokości sufitu, szerokości korytarza i wymaganych prześwitów albo nie wykorzysta dostępnej kostki, albo stworzy problemy z bezpieczeństwem i zgodnością, których naprawienie będzie kosztowne. W tym przewodniku przedstawiono pełny zestaw parametrów dotyczących wymaganej przestrzeni potrzebnych do zaplanowania instalacji konwencjonalnych regałów paletowych — od wymiarów ramy, poprzez szerokość korytarzy, prześwity konstrukcyjne, zgodność z przepisami przeciwpożarowymi i obliczenie powierzchni użytkowej. Przegląd operacyjny działania konwencjonalnych regałów w różnych scenariuszach magazynowania można znaleźć w naszym artykule Kompletny przewodnik po regałach konwencjonalnych .

Dlaczego planowanie przestrzeni poprzedza wybór szafy?

Prawidłowa kolejność projektu regałów paletowych jest następująca: najpierw zmierz budynek, a następnie wybierz wymiary regału – nie odwrotnie. Ma to znaczenie, ponieważ ten sam system regałów może zapewniać radykalnie różne pojemności magazynowe w zależności od wysokości sufitu, rozmieszczenia kolumn, położenia drzwi doków i używanego już wyposażenia wózka widłowego. Obiekt z 7-metrową wysokością w świetle i flotą wózków wysokiego składowania ma zasadniczo inne wymagania przestrzenne niż obiekt z 5-metrowym sufitem i wózkami widłowymi z przeciwwagą, nawet jeśli w obu zakładach przechowywane są identyczne palety.

Sekwencja planowania, która pozwala uniknąć kosztownych przeprojektowań, jest następująca: ustalenie powierzchni użytkowej budynku (wysokość w świetle, powierzchnia użytkowa po wykluczeniu), określenie rozmiaru palety i maksymalnego ciężaru ładunku, wybranie głębokości ramy odpowiadającej głębokości palety, wybranie długości belki odpowiadającej szerokości palety i liczbie pól na przęsła, obliczenie rozstawu poziomów belek w celu dopasowania wysokości ładunku plus prześwit, określenie liczby poziomów mieszczących się w obwiedni wysokości, potwierdzenie szerokości korytarza zgodnie ze specyfikacją wózka widłowego, a następnie sprawdzenie wszystkich prześwitów pod kątem obowiązujących norm. Każdy krok zasila następny. Pomijanie wyboru szafy przed zakończeniem oceny budynku jest najczęstszą przyczyną niedostatecznie określonych lub niezgodnych instalacji.

Wymiary standardowych ram regałów paletowych

Rama pionowa składa się z dwóch pionowych słupów połączonych stężeniem ukośnym i poziomym. Jego dwa krytyczne wymiary to głębokość (pomiar od przodu do tyłu) i wysokość.

Głębokość ramy

Głębokość ramy jest określana na podstawie głębokości palety, przy standardowym naddatku zwisu wynoszącym 3 cale zarówno z przodu, jak i z tyłu ramy. Dla najpowszechniejszego wymiaru palety o głębokości 48 cali obliczenia są następujące: 48 cali minus 3 cale zwisu przedniego minus 3 cale zwisu tylnego równa się 42 cali wymaganej głębokości ramy. Dzięki temu rama o głębokości 42 cali stanowi światowy standard w przypadku konwencjonalnych regałów paletowych obsługujących palety o średnicy 48 cali. W przypadku palet o głębokości 40 cali odpowiednia jest rama o wysokości 36 cali. W przypadku palet ponadgabarytowych lub niestandardowych należy zastosować tę samą formułę.

Obliczanie wysokości ramy i sufitu w świetle

Wysokość ramy oblicza się na podstawie wysokości sufitu w świetle budynku — odległości od wykończonej podłogi do najniższej przeszkody napowietrznej, którą może być więźba dachowa, kanał HVAC, rura tryskaczowa lub belka konstrukcyjna. Maksymalne wzniesienie belki (wysokość, na której ustawiony jest górny poziom belki) oblicza się w następujący sposób:

Maksymalne wzniesienie belki = Wysokość sufitu w świetle − Prześwit tryskacza (minimum 18 cali / 457 mm zgodnie z OSHA i NFPA 13) − Wysokość ładunku od góry – Prześwit od górnego ładunku do sufitu (minimum 10 cali / 254 mm)

Przykład: obiekt z czystym sufitem o wysokości 24 stóp (7,3 m), w którym przechowywane są palety o maksymalnej wysokości ładunku wynoszącej 60 cali, wymaga: 288 cali minus 18 cali (tryskacz) minus 60 cali (ładunek) minus 10 cali (prześwit) równa się maksymalnej wysokości górnej belki wynoszącej 200 cali (16 stóp, 8 cali). Całkowitą wysokość ramy należy wybrać tak, aby odpowiadała lub nieznacznie przekraczała wysokość belki — zwykle w przypadku tego zakresu wysokości sufitu są to ramy o wysokości 20 lub 24 stóp.

Długość belki i miejsce na paletę

Długość belki określa, ile palet jest składowanych obok siebie na każdym poziomie w ramach jednej półki. Obliczenia muszą uwzględniać szerokość palety, liczbę palet na poziomie oraz minimalny odstęp ładunku od słupa na każdym końcu.

Standardowy minimalny prześwit pomiędzy krawędzią palety a wewnętrzną powierzchnią ramy pionowej wynosi 3 cale (75 mm) z każdej strony. Pomiędzy sąsiadującymi paletami na tym samym poziomie wymagana jest dodatkowa minimalna szczelina wynosząca co najmniej 3 cale (75 mm). Te prześwity umożliwiają ustawienie zębów wózka widłowego bez uderzania w ramę lub sąsiadujący ładunek.

Belka o długości 8 stóp (2300 mm), mieszcząca dwie standardowe palety na każdym poziomie, jest najczęstszą konfiguracją w magazynowaniu ogólnym. Belka o długości 12 stóp (3600 mm) mieszcząca trzy palety na każdym poziomie jest stosowana w obiektach o dużej przepustowości, gdzie priorytetem jest efektywność wykorzystania wózka widłowego na przejście korytarza. Nigdy nie należy określać belek krótszych niż obliczone minimum — niewystarczający prześwit między ładunkiem a słupkiem jest główną przyczyną uszkodzeń ramy podczas umieszczania palet.

Wymagania dotyczące szerokości korytarza według typu urządzenia

Szerokość korytarza jest najważniejszym wyznacznikiem wydajności powierzchni w konwencjonalnym układzie regałów. Szersze korytarze oznaczają bezpieczniejszą i szybszą obsługę wózków widłowych, ale zajmują proporcjonalnie więcej dostępnej powierzchni jako przestrzeń inna niż magazynowa. Wymagana szerokość korytarza jest ustalana na podstawie promienia skrętu wózka podnośnikowego używanego do obsługi regału — w szczególności odległości, jaką wózek musi pokonać do korytarza, aby skręcić prostopadle i dotrzeć do pozycji paletowej.

W przypadku obiektów korzystających z wózków widłowych z przeciwwagą – najpowszechniejszego typu sprzętu w konwencjonalnych operacjach składowania – korytarz roboczy o długości 3,5 metra (około 11,5 stopy) jest praktycznym standardem dla ruchu jednokierunkowego. Ruch dwukierunkowy w tym samym korytarzu wymaga dodatkowej szerokości określonej przez producenta wózka podnośnikowego. Główne korytarze poprzeczne używane do jazdy pojazdów ciężarowych i zmiany kierunku muszą spełniać minimalne zalecenia producenta wózka widłowego dotyczące skrętu oraz wymagania OSHA dotyczące wystarczających bezpiecznych odstępów dla mechanicznych urządzeń do transportu bliskiego.

Zamiana wózka widłowego z przeciwwagą na wózek wysokiego składowania może zmniejszyć szerokość korytarza z 3,5 m do 2,7 m, co oznacza oszczędność 0,8 m na korytarz. W układzie z dziesięcioma korytarzami roboczymi oznacza to 8 metrów odzyskanej głębokości podłogi, którą można przekształcić w dodatkowe rzędy regałów lub obszar operacyjny.

Wymagane zezwolenia: obciążenia, budynek i przepisy przeciwpożarowe

Oprócz szerokości korytarza zgodna i bezpieczna instalacja konwencjonalnych regałów wymaga określonych odstępów w wielu punktach systemu. Każde zezwolenie pełni odrębną funkcję bezpieczeństwa i podlega przepisom OSHA, ANSI/RMI MH16.1 (Ameryka Północna), EN 15512 (Europa) i lokalnym przepisom przeciwpożarowym.

Prześwit ładunku do kolumny pionowej

Należy zachować odstęp co najmniej 3 cali (75 mm) pomiędzy krawędzią przechowywanego ładunku a wewnętrzną powierzchnią sąsiadującej ramy pionowej. Ten prześwit umożliwia pozycjonowanie i wyjmowanie zębów wózka widłowego bez uderzania w kolumnę. Na poziomach górnych belek, gdzie widoczność operatora jest ograniczona, zaleca się zwiększenie tego prześwitu do 4–5 cali.

Prześwit między ładunkami (przestrzeń spalin)

Pomiędzy paletami składowanymi w sąsiednich rzędach ustawionych tyłem do siebie należy zachować co najmniej 4 cale (100 mm) przestrzeni wzdłużnej przewodu kominowego. Ta przestrzeń kominowa to nie tylko prześwit dla wygody – to wymóg ochrony przeciwpożarowej. Norma NFPA 13 określa, że ​​przestrzenie kominowe umożliwiają przedostawanie się wody z tryskaczy w dół przez regały magazynowe i tłumienie pożaru na niższych poziomach. Zatykanie przestrzeni kominowej akcesoriami do regałów, zwisami ładunku lub folią paletową może unieważnić konstrukcję przeciwpożarową budynku. Rozpórki rzędowe instalowane pomiędzy ramami ustawionymi tyłem do siebie są standardową metodą utrzymywania stałej przestrzeni kominowej.

Prześwit od przeszkód od góry do góry

Należy zachować odstęp co najmniej 10 cali (254 mm) pomiędzy szczytem najwyższego składowanego ładunku a najniższą przeszkodą nad głową – niezależnie od tego, czy przeszkodą jest więźba dachowa, kanał, oprawa oświetleniowa czy rura tryskaczowa. Prześwit ten pozwala operatorom wózków widłowych ustawiać i podnosić palety na najwyższy poziom belki bez ryzyka kontaktu z elementami napowietrznymi. W przypadku ładunków o zmiennej wysokości przy obliczaniu prześwitu należy uwzględnić maksymalną przewidywaną wysokość ładunku, a nie średnią.

Prześwit układu zraszającego

Normy OSHA i NFPA 13 wymagają minimalnego prześwitu wynoszącego 18 cali (457 mm) pomiędzy górą zmagazynowanego ładunku a płytą odchylającą najbliższej głowicy zraszacza górnego. Jest to najbardziej restrykcyjny wymóg dotyczący prześwitu nad głową i zazwyczaj określa maksymalne praktyczne wzniesienie belki w danym obiekcie. Obiekty przechowujące towary sklasyfikowane jako towary wysokiego ryzyka zgodnie z NFPA mogą podlegać dodatkowym wymogom dotyczącym tryskaczy w regałach, które wpływają na projekt korytarzy i belek niezależnie od prześwitu na tryskacze sufitowe.

Prześwit między regałami a konstrukcją budynku

Ramy regałów paletowych nie mogą być konstrukcyjnie połączone z budynkiem. Aby zapobiec kontaktowi podczas wstrząsów sejsmicznych lub wibracji roboczych, obecne normy wymagają następującej minimalnej odległości między regałami a stałymi elementami budynku:

• Kierunek w dół korytarza (równolegle do rzędów regałów): 5% całkowitej wysokości stojaka. W przypadku regału o wysokości górnej belki wynoszącej 5 metrów odpowiada to minimalnemu prześwitowi od ścian lub kolumn wynoszącemu 250 mm w kierunku korytarza.
• Kierunek poprzeczny (prostopadle do rzędów regałów): 2% całkowitej wysokości stojaka. W przypadku tego samego 5-metrowego stojaka odpowiada to minimalnemu odstępowi od ścian lub kolumn wynoszącym 100 mm w kierunku poprzecznym.

Kolumny budowlane umieszczone pomiędzy rzędami regałów muszą zachować te odstępy od obu sąsiednich rzędów, a położenie kolumn należy uwzględnić przy planowaniu układu przęsła — kolumny wpadające w połowie przęsła wymagają dostosowania szerokości przęsła, aby zachować wymagane prześwity pod obciążeniem po obu stronach lica słupa.

Obliczanie powierzchni użytkowej

Po ustaleniu wszystkich parametrów wymiarowych i prześwitów można obliczyć efektywność wykorzystania przestrzeni na podłodze w przypadku konwencjonalnego układu regałów. Liczba ta — stosunek rzeczywistej powierzchni składowania palet do całkowitej powierzchni budynku — jest najbardziej przydatnym miernikiem do porównywania opcji układu i uzasadniania decyzji inwestycyjnych w zakresie składowania.

W typowym konwencjonalnym układzie regałów wykorzystującym wózki widłowe z przeciwwagą i korytarzami o długości 3,5 m, powierzchnia podłogi jest podzielona mniej więcej w następujący sposób: powierzchnia regału (rama pionowa plus głębokość ładunku po obu stronach pary rzędów ustawionych tyłem do siebie) zazwyczaj zajmuje 2,0–2,2 m całkowitej głębokości na podwójny rząd, podczas gdy korytarz roboczy zajmuje 3,5 m na korytarz. Prześwity obwodowe, przejścia poprzeczne, miejsca postoju doków i kolumny budynków zajmują dodatkowe 10–15% powierzchni brutto.

Wynikowa wydajność przechowywania netto w przypadku standardowych konwencjonalnych regałów z wózkami widłowymi z przeciwwagą jest typowa 35–45% powierzchni brutto budynku zajmowane bezpośrednio przez powierzchnię stojaka. Pozostałe 55–65% zajmują przejścia, przejścia poprzeczne, pomosty i wykluczenia obwodowe. Wartość tę można poprawić do 50–60%, przechodząc na wózki wysokiego składowania (węższe korytarze) lub konfiguracje o podwójnej głębokości (mniej korytarzy przy tej samej liczbie palet) oraz do 65–75% lub więcej w przypadku sprzętu o bardzo wąskich korytarzach.

Uproszczone oszacowanie pozycji palet na potrzeby planowania można obliczyć w następujący sposób:

Całkowita liczba pozycji palet = [(Powierzchnia brutto × Współczynnik wydajności przechowywania) ÷ Powierzchnia pojedynczej palety] × Liczba poziomów belek

Dla magazynu o powierzchni 5000 m² i efektywności składowania 40% składowanie palet o wymiarach 1,0 m × 1,2 m na 4 poziomach belek: (5000 × 0,40) ÷ (1,0 × 1,2) × 4 = około 6667 pozycji paletowych. Rysunek ten stanowi realistyczną podstawę planowania przed rozpoczęciem szczegółowego projektowania układu.

Kiedy konwencjonalne regały osiągają swoje ograniczenia przestrzenne

Konwencjonalne regały selektywne zapewniają doskonałą wydajność w przypadku operacji z różnymi mieszankami SKU, dużą częstotliwością kompletacji i standardowym wyposażeniem wózków widłowych. Jednakże w miarę wzrostu wymagań dotyczących gęstości składowania — napędzanych rosnącymi kosztami nieruchomości, powiększaniem się zapasów lub wyższym zapotrzebowaniem na przepustowość — ograniczającym ograniczeniem staje się nieodłączne wykorzystanie przestrzeni w korytarzach przez system.

Praktyczne wskaźniki wskazujące, że obiekt osiągnął pułap efektywności przestrzennej konwencjonalnych regałów, obejmują: wykorzystanie powierzchni stale powyżej 45% przy standardowym wyposażeniu (co sugeruje, że korytarzy nie można w znaczący sposób zawęzić bez zmiany wyposażenia); liczba palet na metr kwadratowy poniżej 0,8 przy obecnej wysokości sufitu (co sugeruje, że przestrzeń pionowa jest niewykorzystana); oraz zatory operacyjne w korytarzach w okresach szczytu (co sugeruje, że stosunek liczby wózków widłowych do korytarzy przekroczył praktyczną pojemność układu).

W tym momencie ramy decyzyjne zmieniają się z optymalizacji konwencjonalnych regałów na ocenę systemów alternatywnych. Regały o podwójnej głębokości zwiększają gęstość o około 30% kosztem zmniejszonej selektywności. Regały wjezdne mogą osiągnąć 60–85% wykorzystania podłogi, ale wymagają zarządzania zapasami LIFO. Zautomatyzowane systemy przechowywania i wyszukiwania (AS/RS) mogą osiągnąć wykorzystanie podłogi na poziomie 80–90% przy pełnej selektywności, przy znacznie wyższych kosztach kapitałowych. Szczegółową analizę porównania konwencjonalnych regałów z alternatywnymi rozwiązaniami o większym zagęszczeniu w przypadku obiektów obejmujących wiele obiektów można znaleźć w naszym artykule konwencjonalny system regałów i zarządzanie wieloma magazynami recenzja. W przypadku obiektów gotowych określić lub skonfigurować nową konwencjonalną instalację regałów, nasza pełna oferta magazynowe regały paletowe obejmuje standardowe konfiguracje selektywne i rozwiązania zaprojektowane na zamówienie dla niestandardowych wysokości sufitów, specyfikacji obciążenia i stref sejsmicznych.