歐高峰

（湖南振綱鋁材有限公司，湖南 岳陽(yáng) 410000）

鋁型材智能倉(cāng)儲(chǔ)的應(yīng)用

歐高峰

（湖南振綱鋁材有限公司，湖南 岳陽(yáng) 410000）

鋁合金型材成品儲(chǔ)存是每個(gè)加工企業(yè)必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，成品倉(cāng)庫(kù)的型式、數(shù)據(jù)管理的信息化程度直接決定了倉(cāng)庫(kù)管理運(yùn)行效率和成本。在對(duì)鋁合金成品儲(chǔ)存的方式進(jìn)行對(duì)比的基礎(chǔ)上，研究并闡述了托盤疊加式的管理設(shè)計(jì)模型、智能化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

鋁合金；智能化；儲(chǔ)存

0 前言

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(kāi)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。

1 不同型式的倉(cāng)儲(chǔ)比較

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(wú)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(wú)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(jiàn)表1。

表1 不同類型存儲(chǔ)形式對(duì)比表

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(guò)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。

2 智能化倉(cāng)儲(chǔ)的模型設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)與布局

2.1.1 廠房的布局設(shè)計(jì)

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。

2.1.2 庫(kù)位的布局設(shè)計(jì)

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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)發(fā)可以說(shuō)是私人定制式的，但內(nèi)部邏輯、系統(tǒng)算法是一致的。

2.1.3 托盤的設(shè)計(jì)

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(lái)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(jiàn)圖1。

2.1.4 定位的設(shè)計(jì)思想

入庫(kù)點(diǎn)、輸送滾道所有機(jī)械手抓取點(diǎn)、松開(kāi)點(diǎn)都設(shè)置電感式接近開(kāi)關(guān)和機(jī)械限位，通過(guò)接近開(kāi)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(lái)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。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行的模式

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(guò)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)。

2.3 功能模塊設(shè)計(jì)

2.3.1 儲(chǔ)存產(chǎn)品數(shù)據(jù)對(duì)接方式

2.3.1.1有ERP系統(tǒng)企業(yè)的數(shù)據(jù)對(duì)接

有品牌并具一定規(guī)?；钠髽I(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。

2.3.1.2無(wú)ERP系統(tǒng)企業(yè)的數(shù)據(jù)對(duì)接

無(wú)ERP系統(tǒng)的企業(yè)，倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存系統(tǒng)需要開(kāi)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(kāi)發(fā)人工錄入數(shù)據(jù)界面時(shí)，通過(guò)訪問(wèn)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。

2.3.2 入庫(kù)模塊設(shè)計(jì)

有些企業(yè)沒(méi)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(kāi)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(guò)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(guò)算法計(jì)算出托盤里產(chǎn)品的總重量，然后通過(guò)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(guò)程。

經(jīng)過(guò)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(guò)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。

2.3.3 出庫(kù)模塊

出庫(kù)的指令來(lái)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(guò)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(kāi)展批量作業(yè)；二是通過(guò)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(wú)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(guò)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(wú)線方式傳輸數(shù)據(jù)。沒(méi)有注冊(cè)的空托盤，通過(guò)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(guò)的托盤，可以通過(guò)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)?；貛?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)。

2.3.4 優(yōu)先模式

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?？蛻艨梢愿鶕?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。

2.3.5 故障描述

系統(tǒng)半自動(dòng)、全自動(dòng)運(yùn)行過(guò)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)。

3 運(yùn)行效果

3.1 運(yùn)行效率

（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。

3.2 運(yùn)行成本

（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(wú)人化作業(yè)，設(shè)備可以在黑暗的夜晚安靜運(yùn)行。

Application of Intelligent Warehousing for Aluminum Profiles

OU Gao-feng
（Hunan Zhengang Aluminum Material Co.,Ltd.,Yueyang 41000,China）

The finished product storage for aluminum alloy profile is the necessary link.The type of finished warehouse and the informatization degree of data management directly determine the operation efficiency and the cost of warehouse management.The storage methods for finished aluminum alloy were compared,and the management design mode of pallet stack and the application of intelligent storage system were expounded in the paper.

aluminum alloy;intelligentization;storage

TG292

B

1005-4898（2017）06-0009-04

10.3969/j.issn.1005-4898.2017.06.02

歐高峰（1975-），男，湖南長(zhǎng)沙人，本科，首席技術(shù)師。

2017-06-28