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科技發達的今天, 信息化已經高度集成, PLC、傳感器、控制器被廣泛應用, 智能化的思路、發展方向已深入到每個企業管理者的大腦, 從精益生產、持續改進到簡化、優化、數據化、信息化、智能化, 已經開始在各行各業、各個制程環節被廣泛研究。本文探討的是鋁合金型材加工行業中, 成品倉儲智能化運行管理的設計與應用。

回顧行業現狀, 成品儲存的方式都很多, 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, 其堆放式管理又細分為兩種形式: (1) 原始的在地面按產品或客戶堆放; (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, 其托盤式管理細分為: (1) 有貨架式的托盤管理, 又可細分為巷道車和移動叉車兩種; (2) 無貨架式的托盤疊加式管理。第二大類最大的優點是可實現數據化、信息化、智能化。不同類型存儲形式對比分析列表見表1。

表1 不同類型存儲形式對比表     下載原表

當今現實情況, 由企業主導客戶消費的時代慢慢在終結, 滿足客戶的需求已經逐漸成為每個企業的宗旨, 因此客戶的需求基本上是定制化的訂單, 企業生產過程也是圍繞客戶交單組織生產, 因此每個企業對客戶的產品需求基本上是按照訂單組織生產、訂單管理的方式。從表1可以看出, 在訂單管理的當下, 第5種儲存的倉庫管理模式具有一定的優勢, 這種型式的倉庫儲存管理模式將大有可為。

疊加托盤式儲存對廠房有一定的要求, 高度滿足疊加托盤高度和機械手的安全運行空間。以標準的托盤高度為基礎, 廠房行車梁標高一般可達5.5m, 縱向每跨寬度根據型材長度6m和排數量 (按2排運行效率較高) 的乘積基礎上增加3~4m, 可以多跨。廠房橫向總長度一般控制在200m以內, 每跨機械手數量可按每90~100m配置一臺機械手。

混凝土地面需要做水平一致性的調整, 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到, 因此一般采用100的槽鋼或工字鋼二次調水平, 水平控制的目的是便于機械手在抓取托盤時能準確定位。每個企業可根據自己的發貨點需要, 規劃出貨通道。通道采用固定在地面可調節高度的帶滾輪式的鏈條輸送滾道, 一般每40m設計一條輸送滾道。同時規劃入庫位置, 通過橫向的輸送鏈條與縱向的輸送滾道駁接, 打通橫向入庫點到倉庫的縱向出貨的輸送通道, 回庫輸送滾道根據企業的需要是否布局做設計。每跨區域庫位設計, 橫向根據機械手運行安全空間, 通過軟件系統控制橫向擺放托盤的間距?？v向疊加托盤, 托盤疊加最大層數可以通過軟件系統設置, 根據效率思想的設計, 有可能需要不出貨的托盤移動到另外一個位置, 因此最大層數設置為六層。

倉儲平面的布局規劃通過軟件系統將針對倉庫存儲的庫位、輸送滾道自動設計, 并完全展示到電腦屏幕上, 類似于倉庫的工藝平面布局圖。電腦屏幕顯示的布局圖通過瀏覽器直觀可視、可拖動。因此每個企業倉庫廠房的規格有差異。這種系統的開發可以說是私人定制式的, 但內部邏輯、系統算法是一致的。

托盤是產品和機械手的橋梁, 托盤的設計必須根據機械手運行小車的掛鉤、起升高度來定制。托盤在設計時需要重點關注的尺寸有:托盤橫向掛槽的長度、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

入庫點、輸送滾道所有機械手抓取點、松開點都設置電感式接近開關和機械限位, 通過接近開關反饋信號控制托盤前進的減速、停止動作。機械定位采用氣缸和機械裝置卡槽、導向槽來實現。機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測距定位, 確保大車抓取托盤的準確性。

系統采用PLC編程與位置編程數據庫結合的模式, 利用驅動與服務器, 以及集成數據庫管理服務, 對面向PLC的通訊進行管理, 通過這些軟件包和PLC中的軟件系統, 實現數據指令與機械運行動作的互動。

有品牌并具一定規模化的企業實施了企業資源管理系統ERP, 產品的信息化數據在ERP系統里有完整的訂單、生產的數據流, 信息化數據均儲存在了ERP數據庫。一般情況下, 是ERP把數據流寫入到倉庫儲存指定的數據表里, 儲存數據完整與ERP對接。

無ERP系統的企業, 倉庫儲存系統需要開通人工錄入的數據界面。由于錄入的信息較多, 具備部分生產數據信息化的企業, 在開發人工錄入數據界面時, 通過訪問生產數據信息化儲存的服務器數據庫, 實現大部分的數據轉換存儲, 大大減少數據的錄入量。為防止出錯, 錄入端口設置在成品包裝點, 輸出具有托盤號、訂單、生產信息的完整入庫數據單, 以便倉庫管理人員核對確認。核對出錯誤信息, 既可以返回到前端錄入點進行修改, 也可以在倉庫存儲系統直接修正。

有些企業沒有實施包裝后的計量, 需要入庫前實施稱重計量, 稱重的基礎需要有托盤的注冊登記。系統可預先建立好托盤的編號及對應的凈重, 稱重信息化是另外一個系統。倉庫軟件系統服務器開通一級數據庫以便對接托盤注冊數據, 針對需要在產品入庫前計量的情況, 入庫點需要設置滿托盤 (含產品) 的稱重計量, 通過托盤掃描獲取托盤編號。稱重獲取的數據, 經人工確認后, 系統自動通過算法計算出托盤里產品的總重量, 然后通過具體某個斷面理論重量在占總理論重量的比例, 分解實際總重量, 存取到某一托盤下某個斷面的重量, 實現產品計量的過程。

經過計量的托盤放到入庫輸送帶, 作業人員發送入庫指令, 服務器把入庫指令發送到PLC控制器, 系統優化計算, 按就近優先的原則分配庫位, 輸送帶將托盤送到服務器分配的指定位置對應的點, 然后機械手按指令將托盤拾取、存放到指定位置。

通過系統控制, 可鎖定或解鎖存放區域、修改疊加層數, 還可以實現入庫的訂單化管理模式, 將訂單號相同的托盤疊加到同一區域, 這種模式將大幅度提高出貨效率, 但倉庫的庫容減小。因此企業要根據自己的倉儲規劃, 在確保運行效率的同時, 盡可能高效利用倉庫的庫容。

出庫的指令來源有兩種方式, 一是對接有ERP發貨指令, 客戶名作為總指令, 訂單號作為二級指令。當ERP系統發送指令后, 倉儲系統通過優化計算, 找出客戶名、訂單號下的全部托盤編號, 系統自動生成一個出貨列表。當系統同時接受多個托盤出庫指令時, 系統指揮機械手以排隊流程方式開展批量作業;二是通過系統查詢客戶發貨訂單編號, 找到對應的托盤號, 人工輸入托盤出庫指令完成發貨動作。無論是哪種發貨指令, 都會按照訂單編號打印出庫指令單, 供發貨點作業人員確認。

系統指令輸入確認即生效, 可以通過刪除未執行的指令結束任務。在入庫點、出庫點均設置計算機, 并網, 均可實現輸入、刪除出庫指令控制, 靈活方便。

出庫計量的設計是在條碼掃描和稱重確認后才會以無線方式傳輸數據。沒有注冊的空托盤, 通過一次掃描、稱重確認動作即就完成托盤注冊。若已經是注冊過的托盤, 可以通過稱重的新數據與原注冊的凈重數據比較, 根據數據差異的標準值系統自動判斷決定是否更新服務器的數據。

出庫重量的核對, 盡管托盤在入庫時記錄了實際重量數據, 往往我們還在發貨時進行一次發貨稱重。發貨稱重可能存在兩種情況:一種是托盤里的產品一次性發完;另一種是產品發一部分, 另一部分需要回庫。回庫的重量根據原重量和發貨部分實際稱出的實際重量進行計算, 回庫產品的重量明細按照入庫總重分解算法計算成回庫產品某個斷面的總重量。訂單發貨完畢, 反饋發貨清單表, 清單表里累計發貨總重量, 以供核對、確認。

機械手作業方式就兩種:一種是入庫模式, 另一種是出庫模式。客戶可以根據工作的輕重緩急, 隨時切換優先模式。鋁型材行業的特點, 例如, 夜晚一般不會發貨, 夜晚某些時段可以切換到入庫優先模式。

系統半自動、全自動運行過程, 全程記錄出現故障的信息記錄, 便于管理者查看、改進。

(1) 排隊作業運行的功能, 運行效率大幅度提高, 尤其是訂單化管理的產品。

(2) 回庫功能的設計, 使系統不但更加適用于訂單化管理的產品, 同樣也適用于非訂單式管理的產品。

(3) 優先模式的設計, 使作業設置靈活;而精準定位裝置的設計讓運行更加可靠。

(1) 托盤疊加式的智能化倉儲模式, 廠房投入小, 庫容量大。

(2) 實現內部無人化作業, 設備可以在黑暗的夜晚安靜運行。