汽車零部件智能物流與生產(chǎn)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

東風(fēng)模具沖壓技術(shù)有限公司 / 劉壽明 戰(zhàn)衛(wèi)紅 常偉

沈陽(yáng)沈飛電子科技發(fā)展有限公司 / 梅林

汽車零部件智能物流與生產(chǎn)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

東風(fēng)模具沖壓技術(shù)有限公司 / 劉壽明 戰(zhàn)衛(wèi)紅 常偉

沈陽(yáng)沈飛電子科技發(fā)展有限公司 / 梅林

本文針對(duì)東風(fēng)模具沖壓技術(shù)有限公司新建二層焊接廠房生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流的特殊需求，開(kāi)發(fā)了由提升機(jī)、AGV、RFID等多種硬件設(shè)備和應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成的汽車零部件生產(chǎn)智能化物流系統(tǒng)——“倉(cāng)儲(chǔ)物流管控一體化系統(tǒng)”。經(jīng)過(guò)近兩年的生產(chǎn)檢驗(yàn)，證明該系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，準(zhǔn)點(diǎn)高效，具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

汽車零部件、智能化、物流系統(tǒng)、管控一體化

2013年?yáng)|風(fēng)模具沖壓技術(shù)有限公司為滿足生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)需要啟動(dòng)新建焊裝車間，廠房一樓為高位倉(cāng)庫(kù)（標(biāo)高8m），二樓為焊接生產(chǎn)陣地（標(biāo)高6m），總面積為9870m2，樓層間通過(guò)升降機(jī)運(yùn)輸，物流系統(tǒng)納入同步工程設(shè)計(jì)。其中二樓焊接車間設(shè)計(jì)共有點(diǎn)焊機(jī)器人70臺(tái)，固定點(diǎn)焊機(jī)28臺(tái)，以及其它輔助設(shè)備，預(yù)計(jì)生產(chǎn)轎車零部件250多個(gè)品種。一樓高位倉(cāng)庫(kù)有貨架59架，每列高6層，庫(kù)位6957個(gè)，主要用于轎車零部件成品、半成品的儲(chǔ)存及運(yùn)輸?？紤]到零件品種繁多、承載和造價(jià)等因素，設(shè)計(jì)沒(méi)有采用立體倉(cāng)庫(kù)方式，引入高位貨架配套高位叉車的智能貨位指示存取系統(tǒng)進(jìn)行存取零件。

出入庫(kù)零部件品種預(yù)計(jì)有500余種/天，面對(duì)如此多的零件品種，如何對(duì)應(yīng)上6957個(gè)庫(kù)位，并且還要確保庫(kù)位利用率大、效率高，僅僅依靠人工管理顯然難度極大，需要借助智能化物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效精準(zhǔn)的管理。

一、前提條件

1.工作班次：白班+夜班。

2.周轉(zhuǎn)方式：所有零件規(guī)定由一定規(guī)格的容器裝箱后搬運(yùn)周轉(zhuǎn)。

3.每天周轉(zhuǎn)需求：入庫(kù)≥500箱，出庫(kù)≥650箱。

4.容器規(guī)格有近140多個(gè)，從 780mm×570mm×470mm至2300mm×1600mm×1050mm不等。材料為金屬瓦楞板或金屬網(wǎng)和型鋼構(gòu)成，85%的容器為通用容器，零件箱粘貼有二維碼標(biāo)簽。

5.生產(chǎn)品種主要為轎車汽車零部件，以轎車側(cè)圍類、地板類零件為主。

6.最長(zhǎng)的梁類零件長(zhǎng)度有2180mm， 單件 凈 重20kg左右；最寬的后地板后部零件尺寸1100×900mm，單件凈重10kg左右；最小零件的尺寸為40×50mm。

該廠房的第一、二樓間的物流搬運(yùn)采用7臺(tái)升降機(jī)完成，二樓生產(chǎn)陣地物流采用AGV完成。一般企業(yè)的AGV在固定的路徑轉(zhuǎn)運(yùn)固定的產(chǎn)品，而該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)一個(gè)AGV回路有近50多個(gè)工位，涉及到6個(gè)車型的成品、半成品近200多個(gè)品種。如何保證車間每一平方米、每一個(gè)人、每一個(gè)物料都安全、精準(zhǔn)，需要重點(diǎn)考慮解決。

通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)先進(jìn)的汽車零部件公司，發(fā)現(xiàn)尚未有類似倉(cāng)庫(kù)的管理經(jīng)驗(yàn)可借鑒。目前國(guó)內(nèi)類似倉(cāng)庫(kù)的管理通常是：零件箱與庫(kù)位采用一一對(duì)應(yīng)的固定式管理，在每個(gè)貨架前掛一對(duì)應(yīng)的零件品種布置圖及相應(yīng)的庫(kù)位零件品種、數(shù)量卡片，再配一個(gè)簡(jiǎn)單的管理軟件，作業(yè)人員通過(guò)軟件查找，或通過(guò)記憶零件存放的具體位置，辦理物料出入庫(kù)，再將卡片放上或拿走。這樣的話，庫(kù)位利用率低，操作慢，適用于庫(kù)存量少、周轉(zhuǎn)量小的倉(cāng)庫(kù)。

>> 圖1 智能物流系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

二、整體物流方案設(shè)計(jì)

1.方案總體思路

（1）整個(gè)物流路線上以料車作為運(yùn)送單元，所有物料（白件、成品、空箱）放在料車上輸送，料車設(shè)四個(gè)萬(wàn)向輪，規(guī)格一致（能夠用于AGV搬運(yùn)）。

（2）以AGV、提升機(jī)、自動(dòng)輸送裝置和叉車作為物流工具，除一層分揀料、備料需人工操作外，其他物流為無(wú)人作業(yè)。

（3）以生產(chǎn)計(jì)劃為導(dǎo)向建立物流配送系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物流的自動(dòng)配送和物料管理。

（4）按照最短物流路線原則，采用物料存放與生產(chǎn)相對(duì)應(yīng)進(jìn)行區(qū)域劃分。

>> 圖2 智能物流系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)布局

（5）白件半成品或成品空箱由叉車從相應(yīng)存放點(diǎn)取下，放到A點(diǎn)料車上，依次推到提升機(jī)入口自動(dòng)輸送線前，自動(dòng)輸送線可預(yù)備5～6箱等待，貨物從入口自動(dòng)進(jìn)入提升機(jī)；到位后，提升機(jī)自動(dòng)上行到二層，由AGV送到需求工位。

（6）當(dāng)某一個(gè)工位有成品或半成品空箱發(fā)送需求時(shí)，該工位操作人員先將貨物或空箱推送到AGV站點(diǎn)，由AGV將貨物運(yùn)送到相對(duì)應(yīng)提升機(jī)入口點(diǎn)；當(dāng)貨物進(jìn)入提升機(jī)到位后，提升機(jī)開(kāi)始下行到一層，到位后提升機(jī)自動(dòng)將貨物送到輸送鏈板上，約預(yù)備5、6箱等待自動(dòng)前行、下貨、分揀；空箱由人工分配到相應(yīng)空箱區(qū)，成品由叉車存放到成品區(qū)。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)物流管理的載體在于“物流”，如果無(wú)物可流的話，現(xiàn)場(chǎng)非常好管理，但最怕的是有物難流，這樣就容易產(chǎn)生“亂流”，進(jìn)而出現(xiàn)各種無(wú)效的工作和救火式的管理，現(xiàn)場(chǎng)日漸混亂。因此，首先要理順現(xiàn)場(chǎng)的邏輯關(guān)系，做到“物道自然”，那么現(xiàn)場(chǎng)就不會(huì)有過(guò)多在制品、容器具，人員、物料也不會(huì)到處都是，因?yàn)槊恳黄椒矫?、每一個(gè)人、每一個(gè)物料都在自然流淌。

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃、車間作業(yè)、升降機(jī)、AGV、叉車等各環(huán)節(jié)間的作業(yè)分析，一、二層焊接車間整體物流要順暢，存在難點(diǎn)如下：

（1）何時(shí)、送何種產(chǎn)品、到何工位？

（2）升降機(jī)與二樓AGV如何銜接？

（3）二樓AGV與生產(chǎn)工位如何銜接？

（4）升降機(jī)與叉車如何銜接？

（5）入庫(kù)零件信息的快速識(shí)別。

（6）出庫(kù)零件信息的快速傳遞。

（7）庫(kù)位的自動(dòng)分配與防錯(cuò)。

>> 圖3 智能物流系統(tǒng)示意圖

3.方案分析及方案制定

整個(gè)焊接車間智能物流系統(tǒng)由高位叉車、升降機(jī)、AGV、高位貨架等設(shè)備以及協(xié)調(diào)控制各設(shè)備工作的物流控制系統(tǒng)組成，其功能如下：

a.物流環(huán)節(jié)包括：入庫(kù)、上貨架、出庫(kù)、上樓、到工位、工位發(fā)貨、下樓；

b.高位貨架：儲(chǔ)存放置物料箱，確保物、位一一對(duì)應(yīng)，便于管理；

c.升降機(jī)：垂直輸送車間與倉(cāng)庫(kù)物料；

d.高位叉車：升降機(jī)與高位貨架間的物料搬運(yùn)；

e.AGV：焊接車間工位間物料搬運(yùn)；

f.物流控制系統(tǒng)：精確指揮協(xié)調(diào)各設(shè)施間的工作和物料數(shù)據(jù)管理。

>> 圖4 升降機(jī)、高位叉車、高位貨架

（1）物流控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖6）

（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

>> 圖5 智能物流AGV

整體物流系統(tǒng)是由多種硬件設(shè)備和多個(gè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)組成的一個(gè)協(xié)同工作的綜合系統(tǒng)。采用三層結(jié)構(gòu)，即任務(wù)和數(shù)據(jù)管理（管理層）、集中監(jiān)控和設(shè)備調(diào)度（監(jiān)控調(diào)度層）、多種任務(wù)執(zhí)行設(shè)備（設(shè)備控制層）。

>> 圖6 新型物流控制系統(tǒng)硬件配置

其中管理層負(fù)責(zé)統(tǒng)一協(xié)調(diào)全系統(tǒng)的運(yùn)行，是管理與指揮中心。通過(guò)接收并分解企業(yè)MES下達(dá)的作業(yè)計(jì)劃，將作業(yè)計(jì)劃分解為作業(yè)指令下達(dá)給調(diào)度監(jiān)控層，實(shí)現(xiàn)作業(yè)管理與倉(cāng)儲(chǔ)管理；

監(jiān)控調(diào)度層，是連接物流管理層及設(shè)備執(zhí)行層的樞紐。上接管理層，接收作業(yè)指令，優(yōu)化調(diào)度分解作業(yè)指令，將執(zhí)行命令下達(dá)給控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況及故障信息，提供動(dòng)態(tài)仿真畫(huà)面與人機(jī)交互界面。

設(shè)備執(zhí)行層控制系統(tǒng)接收監(jiān)控調(diào)度層下達(dá)的執(zhí)行命令，主要由現(xiàn)場(chǎng)操作終端、變頻器以及AGV、升降裝置系統(tǒng)等設(shè)備組成。PLC基于工業(yè)以太網(wǎng)的總線方式控制設(shè)備運(yùn)行。

>> 圖7 新型物流系統(tǒng)流程圖

（3）設(shè)施選型方案

要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案，必須對(duì)系統(tǒng)涉及的設(shè)備有一定的結(jié)構(gòu)要求。選型原則：快速采集物料信息，快速信息傳遞；保證高位庫(kù)的利用率最大；保證出入庫(kù)效率最高。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，滿足各類工況使用的物流設(shè)備大量涌現(xiàn)，如何選擇適用現(xiàn)場(chǎng)物流方案的設(shè)備，是該項(xiàng)目實(shí)施前要考慮的一大問(wèn)題。而整個(gè)物流系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都與物料信息相關(guān)，系統(tǒng)如何快速獲得物料信息是整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵。

>> 圖8 RFID電子標(biāo)簽

①射頻識(shí)別技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用

根據(jù)RFID（射頻識(shí)別技術(shù)）和二維碼的技術(shù)特點(diǎn)，考慮到現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)使用環(huán)境：a.電子標(biāo)簽可重復(fù)使用，因?yàn)槿萜鞔蟛糠质峭ㄓ萌萜?；b.可遠(yuǎn)程識(shí)別，因?yàn)橐焖僮R(shí)別信息就要做到叉車司機(jī)無(wú)需下車就可獲得零件信息；物料一上樓，系統(tǒng)就可獲得信息等一系列實(shí)際作業(yè)情況。

鑒于RFID電子標(biāo)簽具有諸多優(yōu)點(diǎn)：a.抗金屬標(biāo)簽?zāi)軌虼┻^(guò)任意材料的物品而不降低它的讀取距離；b.標(biāo)簽有不同的封裝形式；c.該頻率的磁場(chǎng)區(qū)域能夠產(chǎn)生相對(duì)均勻的讀寫(xiě)區(qū)域；d.大容量存儲(chǔ)，可以把物品信息數(shù)據(jù)、重復(fù)寫(xiě)入標(biāo)簽中等，決定采用RFID電子標(biāo)簽。這樣，每一個(gè)裝了電子標(biāo)簽的物料在整個(gè)生產(chǎn)物流環(huán)節(jié)，在一定范圍內(nèi)（約25m）信息都盡在掌握中。

>> 圖9 新型物流系統(tǒng)讀寫(xiě)器布置

②讀寫(xiě)器的布置

閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫(xiě)裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過(guò)耦合給無(wú)源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過(guò)Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。

>> 圖10 新型物流系統(tǒng)標(biāo)簽信息讀取

③RFID配置

將電子標(biāo)簽通過(guò)紅色繩子固定在容器箱上，因入庫(kù)零件箱上已粘貼二維碼信息，所以系統(tǒng)將RFID與零件箱二維碼信息綁定即可。零件信息包含：零件號(hào)、零件名稱、零件數(shù)量、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)批次。運(yùn)行數(shù)據(jù)全程保存，可實(shí)現(xiàn)全過(guò)程信息采集、跟蹤，并保證可追溯。

為了能夠方便叉車人員迅速找到需要存取物料的貨位，在高位叉車上配置車載終端電腦、閱讀器、天線。車載終端系統(tǒng)與物流管理系統(tǒng)緊密連接，接收存取任務(wù)，合理調(diào)度各個(gè)叉車進(jìn)行有序工作，為叉車操作人員進(jìn)行路線導(dǎo)航。提高現(xiàn)場(chǎng)出入庫(kù)效率。

>> 圖11 新型物流系統(tǒng)用手持終端

在升降機(jī)出口處安裝天線、讀寫(xiě)器。物料上樓、出升降機(jī)門(mén)，系統(tǒng)出口處的天線感應(yīng)料箱電子標(biāo)簽，讀寫(xiě)器將信息反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)將作業(yè)信息發(fā)送給AGV控制系統(tǒng)；作業(yè)信息指示最近AGV小車將料箱拉到相應(yīng)物料需求工位。

④手持終端

采用具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及計(jì)算能力的智能手持終端，根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行二次編程開(kāi)發(fā)，借助無(wú)線AP交換機(jī)聯(lián)接入局域網(wǎng)中，通過(guò)SOCKET方式或直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方式與條碼系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與業(yè)務(wù)流程銜接。

>> 圖12 新型物流系統(tǒng)流程圖

⑤工位呼叫裝置

在二樓焊接車間每個(gè)生產(chǎn)工位安裝有4個(gè)需求按鈕，分別代表成品發(fā)交、空箱發(fā)交、半成品需求和空箱需求。工人每次按需求通過(guò)幾個(gè)按鈕來(lái)拉動(dòng)生產(chǎn)。

⑥貨位防錯(cuò)功能設(shè)置

在每個(gè)貨位上安裝一電子標(biāo)簽，貨位電子標(biāo)簽與貨位零件箱信息綁定。這樣叉車放、取零件時(shí)可校驗(yàn)零件箱的正確與否。

在位于高位庫(kù)巷道兩邊安裝貨架指示燈，同時(shí)在每列貨架的立柱上也安裝指示燈。將入架的零件箱貨位與指示燈進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，根據(jù)所接信息，點(diǎn)亮貨架指示燈，直到操作者確認(rèn)取出（送入）為止即結(jié)束（指示燈熄滅）。

通過(guò)專用控制器對(duì)貨架進(jìn)行管理，可構(gòu)筑獨(dú)立的系統(tǒng)。使用較少配線的機(jī)器，對(duì)貨架更改少，安裝更方便。在起到防錯(cuò)功能的同時(shí)還為叉車操作人員進(jìn)行路線導(dǎo)航。

4.升降機(jī)方案設(shè)計(jì)

升降機(jī)為鏈?zhǔn)剿闹Y(jié)構(gòu)，減速電機(jī)帶動(dòng)鏈傳動(dòng)線體傳動(dòng)。升降車載重1噸，設(shè)置有通過(guò)式對(duì)開(kāi)門(mén)洞，即一邊進(jìn)物料，另一邊出物料。升降機(jī)結(jié)構(gòu)由三部分組成：往復(fù)式升降裝置、與往復(fù)式升降裝置對(duì)接的地面輸送裝置和安裝在往復(fù)式升降裝置內(nèi)的接送料箱的雙向叉式移栽裝置（貨叉）。升降機(jī)一層進(jìn)出口設(shè)置地面垂直鏈或鏈板式輸送鏈，可存放4個(gè)緩存料箱。料箱按“一”字型排列，自動(dòng)依次往前行進(jìn)，直至雙向貨叉將料箱叉入升降裝置。一層升降裝置物料出口亦如進(jìn)口處，自動(dòng)出一個(gè)，前進(jìn)一個(gè)，按“一”字型排列存放4個(gè)料箱，直至人工轉(zhuǎn)移走。這樣可緩解進(jìn)出口物料堆積。升降機(jī)控制系統(tǒng)具有與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Α?/p>

>> 圖13 新型物流系統(tǒng)貨位防差錯(cuò)

>> 圖14 新型物流系統(tǒng)升降機(jī)

5.AGv方案設(shè)計(jì)

為了提高自動(dòng)化水平，減少用工及降低成本，近幾年來(lái)汽車廠普遍應(yīng)用AGV物流技術(shù)。由于多品種生產(chǎn)的需要，現(xiàn)場(chǎng)使用零件箱種類較多，零件箱的結(jié)構(gòu)受零件結(jié)構(gòu)和客戶要求限制，難以做到規(guī)格大小標(biāo)準(zhǔn)化。此外，考慮到物流周轉(zhuǎn)的方向性、升降機(jī)進(jìn)出口的定位等因素，決定采用單向、潛入拖拉型的潛伏式AGV。運(yùn)行方式：將所有零件箱分別放置在一四輪托盤(pán)小車上，AGV從料車底部進(jìn)入，檢測(cè)到位后，升起牽引銷，帶動(dòng)料車行走。

>> 圖15 新型物流系統(tǒng)料箱圖

>> 圖16 新型物流系統(tǒng)AGV路徑設(shè)計(jì)

（1）料箱托盤(pán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

作為料箱與AGV之間的介子料箱托盤(pán)，既要滿足AGV牽引尺寸的要求，又要滿足升降機(jī)二樓進(jìn)出口定位的要求，所以，還要設(shè)有兩個(gè)AGV嵌入口，因?yàn)橹挥羞@樣才可保證料車不受方向限制。而容器規(guī)格繁多，要適合所有料箱的尺寸要求，只有考慮單邊尺寸合適，另一邊的單向兩邊可超出托盤(pán)部分，小的按放2箱設(shè)計(jì)的原則。

鑒于零件箱最大尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：2300mm×1600mm× 1500mm， 到 800mm×600mm× 640mm規(guī)格不等，確定料箱托盤(pán)尺寸（長(zhǎng)×寬）：1600mm× 1200mm，考慮AGV的穿入高度（高度應(yīng)≤340mm）；料車托盤(pán)的4個(gè)輪子均采用萬(wàn)向輪，這樣可不受方向限制?？紤]定位牽引方式及升降裝置中叉子的位置，料車運(yùn)行方向兩端均可以作為牽引方向，即兩端各有一套定位牽引裝置；適用所有零件箱運(yùn)輸。

>> 圖17 新型物流系統(tǒng)指令設(shè)計(jì)

（2）AGV路徑設(shè)計(jì)

根據(jù)二樓焊接車間生產(chǎn)工位（A01….A11，B01….B11）的布置，設(shè)計(jì)了AGV運(yùn)行環(huán)線及?？空军c(diǎn)的位置。圍繞2臺(tái)升降機(jī)，分別設(shè)計(jì)2個(gè)回路，左邊為一號(hào)升降機(jī)回路，右邊為二號(hào)升降機(jī)回路，參見(jiàn)圖16。

6.高位庫(kù)區(qū)域設(shè)計(jì)

根據(jù)二樓焊接車間生產(chǎn)陣地布置情況，以及升降機(jī)周轉(zhuǎn)就近原則，將一樓高位貨架存放零件品種與二樓生產(chǎn)車型一一對(duì)應(yīng)。這樣可確保物流周轉(zhuǎn)路徑最短。

>> 圖18 新型物流調(diào)度系統(tǒng)指令

>> 圖19 新型物流系統(tǒng)半成品入庫(kù)掃碼

根據(jù)容器型號(hào)大小和數(shù)量，同時(shí)盡量減少貨架類型，增加容器通用性，容器按尺寸大小進(jìn)行分類：1000mm以下的為一類；1000mm至1400mm為一類；1400mm以上為一類。

貨位的分配原則：

（1）大件容器、托盤(pán)容器放在貨架的低層，如第一、二層；

（2）中型容器、小型容器、好操作的容器放在貨架的高層；

（3）周轉(zhuǎn)頻次高的貨物放在距離升降機(jī)最近的位置；

（4）同區(qū)域、同類容器零件共用同一類貨位，同類貨位通用。

這樣基于成本和效率的貨位分配策略，使得貨位的利用率最大，物流的路徑最短。

三、方案實(shí)施

焊接車間物流管控一體化項(xiàng)目，硬件部分包含：一套升降機(jī)系統(tǒng)、一套AGV輸送系統(tǒng)、高位貨架庫(kù)、一套指示燈庫(kù)房揀選系統(tǒng)、一套無(wú)線呼叫系統(tǒng)、一套高位叉車系統(tǒng)（高位叉車與車載智能設(shè)備）；軟件部分包含：一套自主研發(fā)的物流管理系統(tǒng)、一套條碼規(guī)范、一套WMCS物流管控系統(tǒng)（包含運(yùn)行于PC系統(tǒng)的物流管控軟件WMCS、手持終端及手持系統(tǒng)、車載終端及車載系統(tǒng)、LED任務(wù)指示系統(tǒng)），以及用于PC-PLC、PC-設(shè)備間通訊的若干網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，RFID標(biāo)簽與制簽設(shè)備等。

>> 圖20 新型物流系統(tǒng)半成品入庫(kù)

1.新型物流系統(tǒng)構(gòu)成

（1）存儲(chǔ)系統(tǒng)

貨架、指示燈系統(tǒng)與叉車系統(tǒng)，輔以若干手持設(shè)備，組成了本系統(tǒng)的核心物流存儲(chǔ)體系。該系統(tǒng)使用的條碼規(guī)則，為東風(fēng)模具沖壓技術(shù)有限公司唯一條碼規(guī)則，規(guī)定了貨架存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)（也包括部分平面堆場(chǎng)）的所有物料、物資均符合該條碼規(guī)則。貨架區(qū)使用RFID技術(shù)進(jìn)行貨位認(rèn)址。高位叉車系統(tǒng)接收任務(wù)指令，同時(shí)指示燈系統(tǒng)與叉車車載終端均對(duì)任務(wù)位置與任務(wù)類型等信息做出指示，使用高位叉車上的RFID設(shè)備進(jìn)行貨物、貨位識(shí)別，即可進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)。整個(gè)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程，均由系統(tǒng)發(fā)出指令，無(wú)需人工判斷。

（2）物流調(diào)度系統(tǒng)

升降機(jī)、AGV、呼叫系統(tǒng)組成了物流調(diào)度系統(tǒng)：焊接工位的操作人，使用手持終端進(jìn)行半成品要貨，該信息由WMCS系統(tǒng)處理后，分發(fā)到庫(kù)房倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)執(zhí)行，所需物料到達(dá)升降機(jī)入口后，由控制系統(tǒng)接管，通過(guò)物料容器上的RFID標(biāo)簽，系統(tǒng)判斷調(diào)度路徑，經(jīng)由升降機(jī)、AGV運(yùn)輸，到達(dá)指定工位卸貨處（貨到人運(yùn)輸）任務(wù)完成。整體調(diào)度過(guò)程，除手持掃碼外，無(wú)其他人工操作，主要依靠系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的啟動(dòng)、停止、運(yùn)輸路徑進(jìn)行操控。同時(shí)為保證運(yùn)輸?shù)男剩到y(tǒng)對(duì)AGV、升降機(jī)進(jìn)行了交通管控，保障了運(yùn)輸路徑的暢通與物流現(xiàn)場(chǎng)的安全。

2.物流管控系統(tǒng)功能

（1）軟件系統(tǒng)具有角色、用戶權(quán)限分配管理功能，定義不同角色和權(quán)限，并對(duì)系統(tǒng)的操作進(jìn)行動(dòng)態(tài)日志跟蹤管理；

（2）系統(tǒng)可提供多種報(bào)表，包含日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表，提供靈活的報(bào)表平臺(tái)，作業(yè)人員可以通過(guò)設(shè)置工具進(jìn)行報(bào)表的自動(dòng)調(diào)整，報(bào)表數(shù)據(jù)可導(dǎo)出為常用的電子表格形式。

>> 圖21 新型物流系統(tǒng)半成品出庫(kù)

3.物流管控

（1）半成品入庫(kù)

半成品掛簽——先入高位庫(kù)規(guī)定的所屬暫存區(qū)，由保管員通過(guò)手持終端掃零件箱二維碼與電子標(biāo)簽綁定（見(jiàn)圖19）。

入庫(kù)——高位叉車叉取貨物，系統(tǒng)通過(guò)車載讀寫(xiě)器讀取該零件箱，并在叉車顯示屏上提醒所對(duì)應(yīng)的庫(kù)位編碼，同時(shí)相應(yīng)貨架信號(hào)燈、庫(kù)位信號(hào)燈亮起提醒。將零件箱對(duì)號(hào)入座至相應(yīng)庫(kù)位，核對(duì)庫(kù)位標(biāo)簽與系統(tǒng)顯示庫(kù)位一致時(shí)，放下零件、確認(rèn)、系統(tǒng)自動(dòng)入庫(kù)、上賬，庫(kù)位信號(hào)燈、巷道信號(hào)燈熄滅。

（2）半成品出庫(kù)

車間半成品需求——車間生產(chǎn)線班長(zhǎng)根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃需求，通過(guò)手持掃二維碼冊(cè)、輸入出庫(kù)數(shù)量（系統(tǒng)自動(dòng)折算零件箱數(shù)量）、輸入零件?？空军c(diǎn)號(hào)、確認(rèn)所有零件品種。

叉車出庫(kù)——系統(tǒng)通過(guò)車載顯示屏通知高位叉車具體庫(kù)位，同時(shí)相應(yīng)庫(kù)位貨架信號(hào)燈、庫(kù)位信號(hào)燈亮起提醒。高位叉車取下貨物放到規(guī)定的升降機(jī)入庫(kù)備貨區(qū)后確認(rèn)，系統(tǒng)自動(dòng)出庫(kù)下賬。

（3）半成品上樓

物料放進(jìn)升降機(jī)進(jìn)口輸送鏈上自動(dòng)前行，到入口位置升降機(jī)貨叉自動(dòng)取貨上升；當(dāng)物料由升降機(jī)輸送到二層出口時(shí)，貨叉自動(dòng)送到出口，出口處讀寫(xiě)器可獲取料箱電子標(biāo)簽信息，將信息反饋給AGV控制系統(tǒng)；AGV控制系統(tǒng)接到信息后，調(diào)度最近AGV小車將料箱運(yùn)送到相應(yīng)物料需求工位。

>> 圖22 新型物流系統(tǒng)半成品上樓

（4）空箱上樓

焊接車間生產(chǎn)線班長(zhǎng)根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃需求，掃空箱二維碼，系統(tǒng)將信息傳輸?shù)缴禉C(jī)口LED屏顯示通知（容器型號(hào)、站點(diǎn)編號(hào)），由升降機(jī)口作業(yè)人員將寫(xiě)有相應(yīng)站點(diǎn)信息的標(biāo)簽掛到所要零件箱上，送進(jìn)升降機(jī)進(jìn)口輸送鏈上自動(dòng)前行，到入口位置升降機(jī)貨叉自動(dòng)取貨上升；當(dāng)物料由升降機(jī)輸送到二層出口時(shí)，貨叉自動(dòng)送到出口，出口處讀寫(xiě)器可獲取料箱電子標(biāo)簽信息，將信息反饋給AGV控制系統(tǒng)；AGV控制系統(tǒng)接到信息調(diào)度最近AGV小車將料箱運(yùn)送到相應(yīng)物料需求工位。

（5）物料下樓

焊接車間工位成品完工需要下樓時(shí)，工位操作工將物料到線邊物料站點(diǎn)，啟動(dòng)發(fā)貨按鈕，系統(tǒng)指示最近AGV小車將物料送到升降機(jī)入口處時(shí)，觸碰控制開(kāi)關(guān)；AGV離開(kāi)，升降機(jī)貨叉取料箱進(jìn)入、下一樓，系統(tǒng)通知相應(yīng)庫(kù)位區(qū)域高位叉車取成品入庫(kù)?？障湎聵桥c此相同。

>> 圖23 新型物流系統(tǒng)與現(xiàn)行物流的銜接

（6）與現(xiàn)行物流系統(tǒng)接口

物料下樓向物流系統(tǒng)反饋半成品出庫(kù)、半成品入庫(kù)數(shù)據(jù)。

①半成品入庫(kù)反饋（給物流系統(tǒng)）：每小時(shí)或每2小時(shí)一次，定期按單位編碼、零件號(hào)、批次匯總半成品入庫(kù)數(shù)據(jù)后，通過(guò)鏈接服務(wù)器反饋給物流系統(tǒng)。

②半成品出庫(kù)反饋（給物流系統(tǒng)）：每小時(shí)或每2小時(shí)一次，定期按單位編碼、零件號(hào)、批次匯總半成品出庫(kù)數(shù)據(jù)后，通過(guò)鏈接服務(wù)器反饋給物流系統(tǒng)。這樣使高位庫(kù)的信息始終與公司現(xiàn)用物流系統(tǒng)信息保持一致。

四、項(xiàng)目實(shí)施成果

該項(xiàng)目與新廠房建設(shè)同步，廠房建設(shè)、產(chǎn)品工藝布局、流程的建立、物流的規(guī)劃、物流設(shè)備選型等同步實(shí)施，涉及技術(shù)部、物流部、生產(chǎn)車間、設(shè)備部、規(guī)劃部、采購(gòu)部等多個(gè)部門(mén)，相互關(guān)聯(lián)大，影響大，由于在實(shí)施過(guò)程中各團(tuán)隊(duì)的及時(shí)溝通，保持了信息的透明與流暢，使得整個(gè)項(xiàng)目分批實(shí)施，不斷完善，把人員、物料、設(shè)備、能源、場(chǎng)地和信息等生產(chǎn)要素組成了一個(gè)富有生產(chǎn)力和有效運(yùn)行的整體系統(tǒng)。

該項(xiàng)目針對(duì)新建二層樓焊接車間生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流的特殊性，建立了“倉(cāng)儲(chǔ)物流管控一體化系統(tǒng)”。該系統(tǒng)采用信息集成技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的RFID、指示燈揀選技術(shù)設(shè)施，按生產(chǎn)作業(yè)順序計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)AGV系統(tǒng)、升降機(jī)系統(tǒng)、工位呼叫系統(tǒng)等多個(gè)物流輸送設(shè)備的智能化協(xié)同調(diào)配，使整個(gè)焊接生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流管控自動(dòng)化。將信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)制造業(yè)相互滲透、深度融合，將現(xiàn)有物流設(shè)施資源效率發(fā)揮到最大化。通過(guò)RFID使得物料信息在整個(gè)物流系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)快速識(shí)別、快速傳遞；解決了升降機(jī)與AGV、AGV與工位的銜接問(wèn)題；并通過(guò)采用工位呼叫與系統(tǒng)結(jié)合，解決工位實(shí)時(shí)需求問(wèn)題；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了庫(kù)位的自動(dòng)分配和防錯(cuò)功能。