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科技發(fā)達(dá)的今天, 信息化已經(jīng)高度集成, PLC、傳感器、控制器被廣泛應(yīng)用, 智能化的思路、發(fā)展方向已深入到每個(gè)企業(yè)管理者的大腦, 從精益生產(chǎn)、持續(xù)改進(jìn)到簡(jiǎn)化、優(yōu)化、數(shù)據(jù)化、信息化、智能化, 已經(jīng)開始在各行各業(yè)、各個(gè)制程環(huán)節(jié)被廣泛研究。本文探討的是鋁合金型材加工行業(yè)中, 成品倉(cāng)儲(chǔ)智能化運(yùn)行管理的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

回顧行業(yè)現(xiàn)狀, 成品儲(chǔ)存的方式都很多, 歸納一下, 主要有以下二大類存方式:第一大類是無托盤的堆放式管理, 其堆放式管理又細(xì)分為兩種形式: (1) 原始的在地面按產(chǎn)品或客戶堆放; (2) 制作貨架, 采用兩層或三層貨架, 將材料按照一定的歸類原則直接堆放到貨架上。第二大類是有托盤的定置式管理, 其托盤式管理細(xì)分為: (1) 有貨架式的托盤管理, 又可細(xì)分為巷道車和移動(dòng)叉車兩種; (2) 無貨架式的托盤疊加式管理。第二大類最大的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化、信息化、智能化。不同類型存儲(chǔ)形式對(duì)比分析列表見表1。

表1 不同類型存儲(chǔ)形式對(duì)比表     下載原表

當(dāng)今現(xiàn)實(shí)情況, 由企業(yè)主導(dǎo)客戶消費(fèi)的時(shí)代慢慢在終結(jié), 滿足客戶的需求已經(jīng)逐漸成為每個(gè)企業(yè)的宗旨, 因此客戶的需求基本上是定制化的訂單, 企業(yè)生產(chǎn)過程也是圍繞客戶交單組織生產(chǎn), 因此每個(gè)企業(yè)對(duì)客戶的產(chǎn)品需求基本上是按照訂單組織生產(chǎn)、訂單管理的方式。從表1可以看出, 在訂單管理的當(dāng)下, 第5種儲(chǔ)存的倉(cāng)庫(kù)管理模式具有一定的優(yōu)勢(shì), 這種型式的倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存管理模式將大有可為。

疊加托盤式儲(chǔ)存對(duì)廠房有一定的要求, 高度滿足疊加托盤高度和機(jī)械手的安全運(yùn)行空間。以標(biāo)準(zhǔn)的托盤高度為基礎(chǔ), 廠房行車梁標(biāo)高一般可達(dá)5.5m, 縱向每跨寬度根據(jù)型材長(zhǎng)度6m和排數(shù)量 (按2排運(yùn)行效率較高) 的乘積基礎(chǔ)上增加3~4m, 可以多跨。廠房橫向總長(zhǎng)度一般控制在200m以內(nèi), 每跨機(jī)械手?jǐn)?shù)量可按每90~100m配置一臺(tái)機(jī)械手。

混凝土地面需要做水平一致性的調(diào)整, 誤差精度3cm。為確保水平精度控制, 一次性混凝土地面難以達(dá)到, 因此一般采用100的槽鋼或工字鋼二次調(diào)水平, 水平控制的目的是便于機(jī)械手在抓取托盤時(shí)能準(zhǔn)確定位。每個(gè)企業(yè)可根據(jù)自己的發(fā)貨點(diǎn)需要, 規(guī)劃出貨通道。通道采用固定在地面可調(diào)節(jié)高度的帶滾輪式的鏈條輸送滾道, 一般每40m設(shè)計(jì)一條輸送滾道。同時(shí)規(guī)劃入庫(kù)位置, 通過橫向的輸送鏈條與縱向的輸送滾道駁接, 打通橫向入庫(kù)點(diǎn)到倉(cāng)庫(kù)的縱向出貨的輸送通道, 回庫(kù)輸送滾道根據(jù)企業(yè)的需要是否布局做設(shè)計(jì)。每跨區(qū)域庫(kù)位設(shè)計(jì), 橫向根據(jù)機(jī)械手運(yùn)行安全空間, 通過軟件系統(tǒng)控制橫向擺放托盤的間距。縱向疊加托盤, 托盤疊加最大層數(shù)可以通過軟件系統(tǒng)設(shè)置, 根據(jù)效率思想的設(shè)計(jì), 有可能需要不出貨的托盤移動(dòng)到另外一個(gè)位置, 因此最大層數(shù)設(shè)置為六層。

倉(cāng)儲(chǔ)平面的布局規(guī)劃通過軟件系統(tǒng)將針對(duì)倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的庫(kù)位、輸送滾道自動(dòng)設(shè)計(jì), 并完全展示到電腦屏幕上, 類似于倉(cāng)庫(kù)的工藝平面布局圖。電腦屏幕顯示的布局圖通過瀏覽器直觀可視、可拖動(dòng)。因此每個(gè)企業(yè)倉(cāng)庫(kù)廠房的規(guī)格有差異。這種系統(tǒng)的開發(fā)可以說是私人定制式的, 但內(nèi)部邏輯、系統(tǒng)算法是一致的。

托盤是產(chǎn)品和機(jī)械手的橋梁, 托盤的設(shè)計(jì)必須根據(jù)機(jī)械手運(yùn)行小車的掛鉤、起升高度來定制。托盤在設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注的尺寸有:托盤橫向掛槽的長(zhǎng)度、縱向掛槽的寬度以及豎向掛槽的高度。托盤示意圖見圖1。

圖1 托盤示意圖   下載原圖

入庫(kù)點(diǎn)、輸送滾道所有機(jī)械手抓取點(diǎn)、松開點(diǎn)都設(shè)置電感式接近開關(guān)和機(jī)械限位, 通過接近開關(guān)反饋信號(hào)控制托盤前進(jìn)的減速、停止動(dòng)作。機(jī)械定位采用氣缸和機(jī)械裝置卡槽、導(dǎo)向槽來實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手的小車定位也是相同的, 大車定位采用光反射反饋信號(hào)測(cè)距定位, 確保大車抓取托盤的準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)采用PLC編程與位置編程數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合的模式, 利用驅(qū)動(dòng)與服務(wù)器, 以及集成數(shù)據(jù)庫(kù)管理服務(wù), 對(duì)面向PLC的通訊進(jìn)行管理, 通過這些軟件包和PLC中的軟件系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)指令與機(jī)械運(yùn)行動(dòng)作的互動(dòng)。

有品牌并具一定規(guī)模化的企業(yè)實(shí)施了企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP, 產(chǎn)品的信息化數(shù)據(jù)在ERP系統(tǒng)里有完整的訂單、生產(chǎn)的數(shù)據(jù)流, 信息化數(shù)據(jù)均儲(chǔ)存在了ERP數(shù)據(jù)庫(kù)。一般情況下, 是ERP把數(shù)據(jù)流寫入到倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存指定的數(shù)據(jù)表里, 儲(chǔ)存數(shù)據(jù)完整與ERP對(duì)接。

無ERP系統(tǒng)的企業(yè), 倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存系統(tǒng)需要開通人工錄入的數(shù)據(jù)界面。由于錄入的信息較多, 具備部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息化的企業(yè), 在開發(fā)人工錄入數(shù)據(jù)界面時(shí), 通過訪問生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息化儲(chǔ)存的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù), 實(shí)現(xiàn)大部分的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ), 大大減少數(shù)據(jù)的錄入量。為防止出錯(cuò), 錄入端口設(shè)置在成品包裝點(diǎn), 輸出具有托盤號(hào)、訂單、生產(chǎn)信息的完整入庫(kù)數(shù)據(jù)單, 以便倉(cāng)庫(kù)管理人員核對(duì)確認(rèn)。核對(duì)出錯(cuò)誤信息, 既可以返回到前端錄入點(diǎn)進(jìn)行修改, 也可以在倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)系統(tǒng)直接修正。

有些企業(yè)沒有實(shí)施包裝后的計(jì)量, 需要入庫(kù)前實(shí)施稱重計(jì)量, 稱重的基礎(chǔ)需要有托盤的注冊(cè)登記。系統(tǒng)可預(yù)先建立好托盤的編號(hào)及對(duì)應(yīng)的凈重, 稱重信息化是另外一個(gè)系統(tǒng)。倉(cāng)庫(kù)軟件系統(tǒng)服務(wù)器開通一級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)以便對(duì)接托盤注冊(cè)數(shù)據(jù), 針對(duì)需要在產(chǎn)品入庫(kù)前計(jì)量的情況, 入庫(kù)點(diǎn)需要設(shè)置滿托盤 (含產(chǎn)品) 的稱重計(jì)量, 通過托盤掃描獲取托盤編號(hào)。稱重獲取的數(shù)據(jù), 經(jīng)人工確認(rèn)后, 系統(tǒng)自動(dòng)通過算法計(jì)算出托盤里產(chǎn)品的總重量, 然后通過具體某個(gè)斷面理論重量在占總理論重量的比例, 分解實(shí)際總重量, 存取到某一托盤下某個(gè)斷面的重量, 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品計(jì)量的過程。

經(jīng)過計(jì)量的托盤放到入庫(kù)輸送帶, 作業(yè)人員發(fā)送入庫(kù)指令, 服務(wù)器把入庫(kù)指令發(fā)送到PLC控制器, 系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算, 按就近優(yōu)先的原則分配庫(kù)位, 輸送帶將托盤送到服務(wù)器分配的指定位置對(duì)應(yīng)的點(diǎn), 然后機(jī)械手按指令將托盤拾取、存放到指定位置。

通過系統(tǒng)控制, 可鎖定或解鎖存放區(qū)域、修改疊加層數(shù), 還可以實(shí)現(xiàn)入庫(kù)的訂單化管理模式, 將訂單號(hào)相同的托盤疊加到同一區(qū)域, 這種模式將大幅度提高出貨效率, 但倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)容減小。因此企業(yè)要根據(jù)自己的倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)劃, 在確保運(yùn)行效率的同時(shí), 盡可能高效利用倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)容。

出庫(kù)的指令來源有兩種方式, 一是對(duì)接有ERP發(fā)貨指令, 客戶名作為總指令, 訂單號(hào)作為二級(jí)指令。當(dāng)ERP系統(tǒng)發(fā)送指令后, 倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)通過優(yōu)化計(jì)算, 找出客戶名、訂單號(hào)下的全部托盤編號(hào), 系統(tǒng)自動(dòng)生成一個(gè)出貨列表。當(dāng)系統(tǒng)同時(shí)接受多個(gè)托盤出庫(kù)指令時(shí), 系統(tǒng)指揮機(jī)械手以排隊(duì)流程方式開展批量作業(yè);二是通過系統(tǒng)查詢客戶發(fā)貨訂單編號(hào), 找到對(duì)應(yīng)的托盤號(hào), 人工輸入托盤出庫(kù)指令完成發(fā)貨動(dòng)作。無論是哪種發(fā)貨指令, 都會(huì)按照訂單編號(hào)打印出庫(kù)指令單, 供發(fā)貨點(diǎn)作業(yè)人員確認(rèn)。

系統(tǒng)指令輸入確認(rèn)即生效, 可以通過刪除未執(zhí)行的指令結(jié)束任務(wù)。在入庫(kù)點(diǎn)、出庫(kù)點(diǎn)均設(shè)置計(jì)算機(jī), 并網(wǎng), 均可實(shí)現(xiàn)輸入、刪除出庫(kù)指令控制, 靈活方便。

出庫(kù)計(jì)量的設(shè)計(jì)是在條碼掃描和稱重確認(rèn)后才會(huì)以無線方式傳輸數(shù)據(jù)。沒有注冊(cè)的空托盤, 通過一次掃描、稱重確認(rèn)動(dòng)作即就完成托盤注冊(cè)。若已經(jīng)是注冊(cè)過的托盤, 可以通過稱重的新數(shù)據(jù)與原注冊(cè)的凈重?cái)?shù)據(jù)比較, 根據(jù)數(shù)據(jù)差異的標(biāo)準(zhǔn)值系統(tǒng)自動(dòng)判斷決定是否更新服務(wù)器的數(shù)據(jù)。

出庫(kù)重量的核對(duì), 盡管托盤在入庫(kù)時(shí)記錄了實(shí)際重量數(shù)據(jù), 往往我們還在發(fā)貨時(shí)進(jìn)行一次發(fā)貨稱重。發(fā)貨稱重可能存在兩種情況:一種是托盤里的產(chǎn)品一次性發(fā)完;另一種是產(chǎn)品發(fā)一部分, 另一部分需要回庫(kù)。回庫(kù)的重量根據(jù)原重量和發(fā)貨部分實(shí)際稱出的實(shí)際重量進(jìn)行計(jì)算, 回庫(kù)產(chǎn)品的重量明細(xì)按照入庫(kù)總重分解算法計(jì)算成回庫(kù)產(chǎn)品某個(gè)斷面的總重量。訂單發(fā)貨完畢, 反饋發(fā)貨清單表, 清單表里累計(jì)發(fā)貨總重量, 以供核對(duì)、確認(rèn)。

機(jī)械手作業(yè)方式就兩種:一種是入庫(kù)模式, 另一種是出庫(kù)模式。客戶可以根據(jù)工作的輕重緩急, 隨時(shí)切換優(yōu)先模式。鋁型材行業(yè)的特點(diǎn), 例如, 夜晚一般不會(huì)發(fā)貨, 夜晚某些時(shí)段可以切換到入庫(kù)優(yōu)先模式。

系統(tǒng)半自動(dòng)、全自動(dòng)運(yùn)行過程, 全程記錄出現(xiàn)故障的信息記錄, 便于管理者查看、改進(jìn)。

(1) 排隊(duì)作業(yè)運(yùn)行的功能, 運(yùn)行效率大幅度提高, 尤其是訂單化管理的產(chǎn)品。

(2) 回庫(kù)功能的設(shè)計(jì), 使系統(tǒng)不但更加適用于訂單化管理的產(chǎn)品, 同樣也適用于非訂單式管理的產(chǎn)品。

(3) 優(yōu)先模式的設(shè)計(jì), 使作業(yè)設(shè)置靈活;而精準(zhǔn)定位裝置的設(shè)計(jì)讓運(yùn)行更加可靠。

(1) 托盤疊加式的智能化倉(cāng)儲(chǔ)模式, 廠房投入小, 庫(kù)容量大。

(2) 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部無人化作業(yè), 設(shè)備可以在黑暗的夜晚安靜運(yùn)行。