Taki stan rzeczy powoduje, że eksploatujący regały nie zdają sobie często sprawy z tego jak wielkie niebezpieczeństwa stwarzają nawet niewielkie uszkodzenia słupów nośnych, poprzeczek czy też stężeń usztywniających konstrukcję. Jedynym w zasadzie obowiązującym zapisem ustawodawczym, na który można powołać się w aspekcie bezpieczeństwa wynikającego ze stanu technicznego instalacji regałowych jest Dział 10 Kodeksu Pracy, w którym przedstawione są określone obowiązki pracodawcy w aspekcie BHP. Zgodnie z art. 207 rozdziału I w tym dziale, Pracodawca jest obowiązany chronić zdrowie i życie pracowników poprzez zapewnienie bezpiecznych i higienicznych warunków pracy przy odpowiednim wykorzystaniu osiągnięć nauki i techniki. Powołując się na ten zapis, firmy produkujące i montujące instalacje regałowe starają się nakłaniać eksploatujących do kontroli stanu technicznego użytkowanych urządzeń.

Istotną rolę w podnoszeniu świadomości zagrożeń jakie niesie za sobą eksploatowanie regałów ma wprowadzana w ostatnich latach seria norm europejskich (wzorowanych na dyrektywach FEM) porządkujących teoretyczną oraz praktyczną wiedzą na temat szerokiego spektrum funkcjonowania statycznych instalacji regałowych. Podstawowe opracowania normatywne, które podejmują tę tematykę sprowadzają się w praktyce do trzech pozycji:

• EN 15620 (2008 r.) Steel static storage systems - Adjustable pallet racking - Tolerances, deformations and clearances (informacje na temat dopuszczalnych luzów, odchyłek montażowych i odkształceń);
• EN 15512 (2009 r.) Steel static storage systems - Adjustable pallet racking systems - Principles for structural design (wytyczne do obliczeń konstrukcyjnych instalacji);
• EN 15635 (2008 r.) Steel static storage systems - Application and maintenance of storage equipment (aspekty bezpieczeństwa przy eksploatacji regałów).

Na podstawie wytycznych zawartych w wymienionych normach można pokusić się o identyfikację elementów bezpieczeństwa czynnego i biernego podczas eksploatacji regałów. W tym miejscu należałoby nieco przybliżyć kwestię terminologiczną i znaczenie w kontekście regałów terminów charakteryzujących poszczególne rodzaje działań zabezpieczających. W ujęciu klasycznym bezpieczeństwo czynne określane jest jako zespół czynników, które wpływają na zmniejszenie ryzyka zaistnienia sytuacji niebezpiecznej podczas eksploatacji instalacji regałowej. W praktyce będzie się to odnosiło do wielu aspektów użytkowania regałów, od wykonawstwa projektu z uwzględnieniem np. właściwych luzów w gniazdach, warunków stateczności i dynamiki oddziaływania wózka na regał podczas pracy, poprzez właściwy montaż, zgodny z dopuszczalnymi odchyłkami po samą eksploatację wraz z przeprowadzaniem systematycznych kontroli stanu technicznego. Bezpieczeństwem biernym określa się natomiast grupę czynników, które minimalizować będą skutki zaistniałej już sytuacji niebezpiecznej (np. uderzenia przez wózek). W tym przypadku należy wziąć pod uwagę przede wszystkim te elementy konstrukcyjne regału, które zostały przewidziane przez projektanta na ewentualność wystąpienia określonego zagrożenia podczas jego użytkowania (np. odbojnice chroniące słupy nośne przed uderzeniami wózków).

W przypadku instalacji statycznych determinującą rolę w bezpieczeństwie eksploatacji regałów odgrywają elementy bezpieczeństwa czynnego, które właściwie scharakteryzowane i interpretowane mogą okazać się kluczowe dla efektywnego funkcjonowania strefy składowania magazynu. W dalszej części tekstu przedstawione zostaną wybrane, ale w ocenie Autora należące do najważniejszych, czynniki wpływające na bezpieczeństwo czynne regałów.

Najważniejszym aspektem tego zagadnienia jest bez wątpienia projekt instalacji, który powinien zostać wykonany zgodnie zapisami norm EN 15620 i EN 15512, będącymi najbardziej aktualnymi współcześnie publikacjami na temat projektowania regałów. Już na etapie projektu musi zostać przewidziane wzajemne oddziaływanie pomiędzy regałem a środkiem transportu wewnętrznego zastosowanym do jego obsługi. Do podstawowych aspektów tego zagadnienia należy zaliczyć zastosowanie odpowiednich luzów manipulacyjnych w gniazdach regałowych, których wielkość bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo manipulowania ładunkiem w obrębie regału. Ze względu na duże zróżnicowanie konstrukcyjne wózków i układnic stosowanych w gospodarce magazynowej, statyczne regały paletowe dzieli się na pięć podstawowych klas:

• klasa 100 - regały obsługiwane przez zautomatyzowane układnice bez wyposażenia wspomagającego wkładanie/wyciąganie ładunków z gniazd regałów oraz ich pozycjonowanie;
• klasa 200 - regały obsługiwane przez zautomatyzowane układnice z wyposażeniem wspomagającym wkładanie/wyciąganie ładunków z gniazd regałów oraz ich pozycjonowanie;
• klasa 300A - regały obsługiwane przez wózki podnośnikowe obustronne i czołowo-boczne, w których operator jest podnoszony i opuszczany wraz z ładunkiem (wózki zaliczanych do grupy tzw. wózków VNA - czyli wózków do pracy w wąskich korytarzach - od ang. Very Narrow Aisle);
• klasa 300B - regały obsługiwane przez wózki podnośnikowe obustronne i czołowo-boczne (te wózki także zalicza się do grupy VNA), w których operator nie jest podnoszony i opuszczany wraz z ładunkiem. Wózki nie są też wyposażone w systemy telewizyjne wspomagające pracę. Wymaga się natomiast zastosowania gniazd zdawczo-odbiorczych w regale, ułatwiających pracę operatorowi;
• klasa 400 - regały obsługiwane przez wózki podnośnikowe czołowe lub wózki podnośnikowe z masztem wewnętrznym wysuwanym.

Od tego, do jakiej klasy zaliczana jest dana instalacja regałowa, a więc de facto od tego jakim środkiem transportu jest ona obsługiwana, zależy wielkość luzów manipulacyjnych koniecznych do zastosowania dla bezpiecznego obsługiwania gniazda. To zagadnienie musi obejmować także inny, bardzo praktyczny aspekt eksploatacyjny – odkształcenia poprzeczek nośnych jakie powstają podczas obciążania regału i ich wpływ na wartości założonych luzów manipulacyjnych. Dla każdej z klas regałowych przewidziano (w normie EN 15620) dopuszczalne wartości ugięcia poprzeczki nośnej w płaszczyźnie pionowej (zgodnie z zasadami przyjętymi w tej normie jest to kierunek Y). Na rys. 1 sprecyzowano, dla których spośród luzów stosowanych do określenia wymiarów gniazda istnieje niebezpieczeństwo zmiany wartości w wyniku odkształcenia poprzeczki. Natomiast w tab. 1 zestawiono wyjściowe wartości luzów poziomych i pionowych dla regałów ramowych klasy 400, 300A i 300B, a więc klas obsługiwanych wózkami. W tab. 1 nie zestawiono wartości luzów dla klas 100 i 200 (a więc klas obsługiwanych układnicami), ponieważ nie są one sprecyzowane w normie EN 15620. Wartości te wraz z dokładną ich charakterystyką znaleźć można w dyrektywie FEM 9.831 „Calculation principles of storage and retrieval machines - Tolerances, deformations and clearances in high-bay warehouses”.

Rys. 1. Luzy poziome i pionowe w kierunku wzdłużnym do korytarza roboczego dla gniazda regału ramowego [na podst. EN 15620].

Jak można zaobserwować na rys. 1 w analizie luzów pojawiają się dwie dodatkowe wielkości, tj. Y5 czyli luz pomiędzy górną powierzchnią jednostki ładunkowej a spodem poprzeczki nośnej podczas odkładania ładunku oraz Y6 czyli luz pomiędzy spodem palety a górną powierzchnią poprzeczki nośnej podczas odkładania ładunku. Luzy te po zsumowaniu odpowiadają wielkości Y3 a ich wartość zależy od takich czynników jak: wartość tegoż luzu Y3 oraz kinematyka i dynamika ruchów elementów podnośnikowych urządzeń transportu wewnętrznego obsługujących określone gniazdo regałowe.

Ogólne założenia związane z ugięciem poprzeczek nośnych wskazują na to, żeby maksymalne odkształcenie poprzeczek pod obciążeniem nie powinno przekraczać zdolności obsługowej regału. Dla regałów klasy 400 (czyli tych obsługiwanych przez wózki podnośnikowe czołowe lub wózki podnośnikowe z masztem wewnętrznym wysuwanym), jeżeli nie ma żadnych wymagań specyfikujących konkretny przypadek, to maksymalna pionowa strzałka ugięcia poprzeczki nośnej nie powinna przekraczać 1/200 długości tejże poprzeczki. Jednakże w sytuacji, gdy rozpiętość analizowanej poprzeczki jest większa niż jedno gniazdo (czyli obejmuje np. 2 lub 3 gniazda) należy wziąć pod uwagę to, że poprzeczka uginająca się pod ciężarem jednostek ładunkowych na odcinku jednego gniazda może w sąsiednim wywoływać wyginanie się do góry (także w kierunku Y). Niektóre instalacje regałów ramowych mogą być wyposażone w tzw. wspornikowe poprzeczki nośne. Terminem tym oznacza się poprzeczki, które oprócz tego, że są rozpięte pomiędzy jedno, dwa lub trzy gniazda, to na końcu rzędu wyprowadzone są poza konstrukcję instalacji. Oznacza to, że jeden koniec poprzeczki nie jest montowany do żadnego słupa nośnego, a wystaje poza obrys rzędu regałowego. Zwykle taki wystający odcinek poprzeczki nie jest zbyt długi i jest przygotowany pod jedną paletową jednostkę ładunkową. Rozwiązanie to jest charakterystyczne np. dla tzw. gniazd zdawczo-odbiorczych w instalacjach regałowych. Z uwagi na występowanie swobodnego końca takiej poprzeczki, odkształcenia dla poprzeczek wspornikowych wyglądają nieco inaczej, a ich wartości przyjmuje się na nieco innym poziomie niż dla poprzeczek klasycznych.

Tab. 1. Poziome i pionowe luzy w gnieździe dla regału ramowego klasy 400, 300A i 300B [na podst. EN 15620]

Dla regałów klasy 400, jeżeli nie ma żadnych wymagań specyfikujących konkretny przypadek, to maksymalna pionowa strzałka ugięcia takiej poprzeczki nośnej nie powinna przekraczać 1/100 długości tejże poprzeczki.

Dla regałów klasy 100, 200 oraz 300 dopuszczalne odkształcenia wspornikowych poprzeczek nośnych w płaszczyźnie pionowej zestawiono w tab. 2. Norma EN 15620 nie podaje wartości dopuszczalnych odkształceń ugięcia (czyli odkształcenia w dół w kierunku Y) dla wspornikowych poprzeczek nośnych dla klasy 300A i 300B instalacji regałowych. Graficzną interpretację procesu pionowego odkształcania wspornikowych poprzeczek nośnych (a w konsekwencji także oddziaływanie na wartości luzów X3, X4 i Y1, Y2 oraz Y3) pokazano na rys. 2.

Rys. 2. Wpływ odkształceń wspornikowej poprzeczki nośnej na wartości luzów w gnieździe regału ramowego (δc - maksymalne wygięcie poprzeczki, δd - maksymalne ugięcie poprzeczki) [na podst. EN 15620].

Odkształcenia powstające podczas eksploatacji instalacji regałowej (zarówno te wynikające z sytuacji niebezpiecznych, np. uderzenia wózkiem jak i te, które są konsekwencją długotrwałego oddziaływania założonych obciążeń) powinny być podstawowym obiektem kontroli stanu technicznego regału. Prowadzenie okresowych przeglądów konstrukcji regałów powinno odbywać się zarówno na poziomie zewnętrznym (np. raz w roku przez producenta lub dostawcę przy użyciu specjalistycznego instrumentarium) jak i wewnętrznym (np. raz w tygodniu, wzrokowa ocena np. przez kierownika magazynu). Dodatkowo norma EN 15635 proponuje wprowadzenie w każdym obiekcie eksploatującym regały funkcji/stanowiska PRSES (ang. person responsible for storage equipment safety) – czyli de facto powołanie osoby odpowiedzialnej za BHP przy eksploatacji regałów (osobą tą może być wspominany już kierownik magazynu). Eksploatator instalacji regałowej powinien zapewnić bezpieczeństwo użytkowania nie tylko samego regału, ale także urządzeń z nim współpracujących bądź go obsługujących (np. urządzenia transportu wewnętrznego). W tym celu sugeruje się przeprowadzenie analizy ryzyka operacji związanych z funkcjonowaniem regału oraz rozpatrzenie szeregu dodatkowych wytycznych związanych z tą kwestią. Do kwestii tych, obok wprowadzenia funkcji PRSES należy zaliczyć m. in.:

• stosowanie się do uregulowań ustawodawczych i normatywnych dotyczących obiektów, w których montowana jest instalacja regałowa (są to np. przepisy o ochronie przeciwpożarowej budynków czy też regulacje związane z wentylacją – jeśli w magazynie pracują wózki z instalacją gazową);
• uwzględnienie tzw. środowiska pracy, tj. atmosfery w jakiej pracować będą regały i urządzenia wykorzystywane do jej obsługi. Dotyczy to zwłaszcza magazynów specjalizowanych (np. mroźni czy chłodni), których kryptoklimat (temperatura, wilgotność, zanieczyszczenia itp.) wpływają nie tylko na jakość składowanych asortymentów, ale również na stan techniczny instalacji (np. powłoki lakierniczej zabezpieczające słupy lub poprzeczki przed implikacją reakcji korozyjnych);
• składowanie tylko takich jednostek ładunkowych, których ciężar i wymiary odpowiadają opracowanej na potrzeby projektu specyfikacji technicznej regału. Nośność i wymiary poszczególnych gniazd i oraz kolumn regałowych powinny być ściśle określone i umieszczone na zgodnej z normatywami tablicy znamionowej;
• zapewnienie szerokości korytarzy roboczych między rzędami regałowymi (tzw. Ast) odpowiednich dla rodzaju wózka zastosowanego do obsługi (uwzględniających niezbędny promień skrętu dla wózków czołowych lub z masztem wewnętrznym oraz zastosowanie poziomych kół prowadzących dla wózków VNA);
• wykorzystywanie dla typowych jednostek ładunkowych standardowego i w pełni sprawnego (to powinno wynikać z testów Dozoru Technicznego) osprzętu czołowego do manipulacji. W sytuacjach, w których istnieje niebezpieczeństwo rozformowywania się jednostek ładunkowych należy ten fakt mieć na uwadze przy doborze luzów podczas wymiarowania gniazda (informacje na ten temat zawarte są m. in. w Dyrektywie FEM 10.2.03 – paletowe jednostki ładunkowe o kształcie wachlarzowym lub wybrzuszonym);
• utrzymywanie porządku na powierzchni korytarzy roboczych między regałami, szczególnie w tych miejscach, w których odbywa się manipulowanie ładunkiem na dużych wysokościach (najechanie kołem wózka na dodatkową przeszkodę może wpływać na niebezpieczeństwo utraty stateczności podczas czynności manipulacyjnych);
• nie zmienianie konfiguracji elementów składowych regału, ponieważ może to prowadzić do zmian właściwości wytrzymałościowych konstrukcji (chyba że specyfikacja techniczna dopuszcza takie zmiany – w takiej sytuacji należy trzymać się dopuszczalnego zakresu ingerencji „własnej” w konfigurację słupów i poprzeczek – co powinno zostać w specyfikacji wyraźnie określone). Aspekt konfiguracyjny jest szczególnie ważny dla tych regałów, w których pierwszy poziom składowania realizowany jest na posadzce magazynu. Gniazda na tym poziomie są zwykle najwyższe, a zatem również odcinki słupów nośnych je tworzących są najdłuższe. W konsekwencji to właśnie w tym miejscu słupy są najbardziej narażone na wyboczenie i nawet niewielkie podniesienie pierwszej poprzeczki nośnej spowoduje spadek odporności na wyboczenie tego odcinka słupa;
• w przypadku regałów wsporczych, odpowiedzialnych także za nośność obiekty magazynowego, uwzględnienie oddziaływań atmosferycznych na całą konstrukcję. W przypadku stref klimatycznych odpowiadających szerokościom geograficznym charakterystycznym dla Polski chodzi tutaj np. o uwzględnienie nacisku pokrywy śniegowej zalegającej na dachu magazynu czy też nacisku wiatru bezpośrednio na ściany magazynu, a poprzez nie na regały wsporcze (wytyczne co do tej kwestii podjęte zostały w EN 15620);
• zapewnienie odpowiedniego oświetlenie i temperatury (chyba że jest to magazyn specjalizowany do pracy w określonym kryptoklimacie) właściwych do pracy wykonywanej przez personel magazynu. Wytyczne na ten temat uregulowane są zarówno ustawodawczo (np. w Kodeksie Pracy) jak i normatywnie (np. PN-EN 12464-1 nt. oświetlenia wewnątrz obiektów magazynowych).

Wymienione działania mają charakter stricte zapobiegawczy w stosunku do możliwości zaistnienia sytuacji niebezpiecznych, dlatego należy je zaliczyć do szerokiego wachlarza elementów bezpieczeństwa czynnego podczas eksploatacji regałów. Istnieją także możliwości zabezpieczeń biernych, minimalizujących skutki zaistniałych ewentualnie sytuacji niebezpiecznych. Najpowszechniejszą z nich jest otarcie lub uderzenie wózkiem widłowym bądź przewożonym przezeń ładunkiem w słup nośny regału. Przy niewielkiej dynamice tego zdarzenia słup można zabezpieczyć przed odkształceniami montując odbojniki chroniące je przed bezpośrednim uderzeniem. Należy zwrócić szczególną uwagę na sposób montażu odbojników – powinny swoim zasięgiem obejmować zagrożone powierzchnie słupa, być kotwione do posadzki ale w żadnym przypadku nie być łączone ze słupem (tym sposobem słup nie przenosi obciążenia od uderzenia w odbojnik – chyba, że jest na tyle mocne, że prowadzi do uszkodzenia odbojnika). Inną istotną kwestią jest tutaj zapewnienie odpowiednich parametrów technicznych odbojników, które uszczegółowione zostały w normie EN 15512. Zgodnie z zapisami tej normy, odbojniki powinny być montowane na słupach we wszystkich kluczowych miejscach strefy instalacji regałów, takich jak skrzyżowania korytarzy roboczych i przejść czy też wjazdy i wyjazdy z korytarzy. Każdy odbojnik powinien mieć wysokość nie mniejszą niż 400 mm oraz jednocześnie odznaczać się pochłanianiem energii uderzenia rzędu 400 Nm w każdym kierunku i w przedziale wysokości pomiędzy 100 a 400 mm. Ponadto kształt odbojników powinien minimalizować ryzyko uderzenia przez wózek w taki sposób aby raczej otarł się i prześlizgnął po powierzchni odbojnika niż powodował jego odkształcenie i pośrednie uderzenie w słup – stąd profile odbojników nie są raczej proste a mają wielokątny kształt (dzięki skośnym ściankom przynajmniej teoretycznie łatwiej o ześlizgniecie się uderzającego elementu wózka po powierzchni odbojnika).

Innym przykładem prostych urządzeń bezpieczeństwa biernego w regałach ramowych mogą być sworznie zabezpieczające poprzeczki przed przypadkowym wypięciem z perforacji słupa. Powszechnie stosowane współcześnie hakowe elementy łączące poprzeczki do słupów nośnych, obok swoich szeregu zalet odznaczają się także pewnymi wadami. Najpoważniejsza z nich dotyczy możliwości stosunkowo łatwego wypięcia takiej poprzeczki przy podnoszeniu jednostki ładunkowej z gniazda znajdującego poniżej rozpatrywanej poprzeczki. Jeżeli operator wózka nie zachowa należytej ostrożności i zbyt wysoko podniesie jednostkę ładunkową, może doprowadzić do uniesienia poprzeczki, która jest powyżej i jej wyczepienia z perforowanego otworu słupa nośnego, w którym osadzony był hak łączący te elementy. W konsekwencji może dojść do natychmiastowego lub opóźnionego (jeżeli poprzeczka nie była obciążona) poprzeczki. Urządzeniem zapobiegającym mogą być tutaj proste sworznie, umiejscawiane z tyłu poprzeczki, wzdłużnie do korytarza roboczego i łącząc ją ze słupem w kierunku prostopadłym do połączenia hakowego. Kompletność sworzni zabezpieczających oraz stan techniczny odbojników powinien być jednym z podstawowych zadań jakie osoba pełniąca rolę PRSES w magazynie powinna zrealizować podczas cotygodniowej kontroli (obok oczywiście wzrokowej oceny stanu podstawowych elementów konstrukcyjnych regału: słupów, stężeń, poprzeczek oraz ich połączeń).

Bardzo ważnym aspektem bezpieczeństwa przy eksploatacji instalacji regałowych jest także uświadomienie personelowi magazynowemu (szczególnie operatorom wózków) istotność zagrożeń jakie niosą za sobą uszkodzenia wszelkich elementów konstrukcyjnych regałów. Personel powinien zdawać sobie sprawę z tych zagrożeń, tak ażeby do minimum ograniczyć niebezpieczeństwo nie poinformowania odpowiedzialnej osoby za ocenę stanu technicznego regału o uszkodzeniach powstałych np. podczas manipulowania wózkiem. Uzyskanie takiej informacji powinno prowadzić do oszacowania stopnia zagrożenia, które generuje powstałe uszkodzenie (EN 15635 przewiduje tutaj 3 poziomy istotności uszkodzenia: zielony, żółty i czerwony) i podjęcia odpowiednich kroków (np. wyłączenia określonego gniazda lub kolumny z eksploatacji).

dr inż. Łukasz Wojciechowski

Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska