周艷彬 王曉彬 周 鍇

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海519070）

0 引言

隨著“中國制造2025”的提出，再加上德國工業(yè)4.0的啟示，工廠自動化、無人化等智能制造生產(chǎn)已成為制造業(yè)發(fā)展的潮流和趨勢。格力電器的“立體智能物流配送系統(tǒng)”項目正是在這種背景下于2015年進行總體規(guī)劃設(shè)計，并于2017年在長沙格力全面投用。

1 系統(tǒng)簡介

格力電器的“立體智能物流配送系統(tǒng)”（圖1），是以空調(diào)總裝車間為核心，以空中環(huán)線為生命線，實現(xiàn)配套與總裝車間的實物流和信息流互聯(lián)互通的物流配送系統(tǒng)，其具體結(jié)構(gòu)組成如圖1～圖4所示，主要功能描述如表1所示。

圖1 智能物流配送系統(tǒng)總覽圖

圖2 提升機

圖3 輸送機

2 規(guī)劃總結(jié)

2.1 安全方面

2.1.1 貨物的提升安全

所有配送的工裝車輛在進入反復(fù)式提升機時100%進行貨形尺寸檢驗，檢測合格后還要進行噸位檢測，確保不超尺寸和不超載。

2.1.2 運載小車的安全

圖4 信息看板

表1 立體智能物流配送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和主要功能描述

所有運載小車聯(lián)網(wǎng)運行，相互之間采用WiFi通信，通過電子尺標簽判定在空中環(huán)線上運行的絕對地址（精度±2 mm）；相鄰運載小車配有防撞系統(tǒng)識別，最小防碰撞距離為20 cm；運載小車在轉(zhuǎn)彎時會按程序自動降速；實載小車和空載小車設(shè)定了不同的最大直線允許速度，分別為10 km/h和12 km/h。

2.1.3 人機分流的安全

空中環(huán)線運行的區(qū)域是嚴格封閉的，沿途有護欄和門機聯(lián)鎖裝置，人的巡視通道和設(shè)備的檢修通道也進行了隔離。

2.2 工藝方面

2.2.1 物流載具的選擇

各個配套車間零部件的尺寸和配送方式大不相同，物流載具需要依據(jù)空中環(huán)線運載小車的臺面大小、反復(fù)式提升機最大搬運尺寸等綜合確定。

物流載具（圖5）的底座尺寸需進行標準化設(shè)計（包括底座長寬，底座上4個腳輪的大小和相對位置以及底座高度等），在此基礎(chǔ)上結(jié)合擺放零部件的具體需求進行針對性設(shè)計，但總體原則是工裝車最大輪廓尺寸比反復(fù)式提升機最大搬運尺寸至少單邊小50 mm，確保工裝車滿足提升機內(nèi)貨形檢測的需要。

2.2.2 物流數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

圖5 物流載具

依據(jù)總裝線體需求，描述各配套到總裝物流接收口的配送頻次，而空車按沿原路返回到實車投入口方式進行核算。先統(tǒng)計出每個提升機料口的吞吐量來核算提升機的往復(fù)能力，再根據(jù)所有提升機的吞吐總量、物流的配送頻次和物流口的相對位置等，借用物流仿真軟件來核算空中環(huán)線上的總體運力。

2.3 設(shè)備方面

2.3.1 反復(fù)式提升機的載荷

按照最重的物流載具和物料來進行設(shè)計，比如家用空調(diào)整板配送最大重量為壓縮機或者鈑金件等的提升機口可以按1 200 kg進行設(shè)計，其余可以按800 kg進行設(shè)計。

2.3.2 空中環(huán)線的運載小車數(shù)量

運載小車數(shù)量可以按80%～90%的利用率進行核算，預(yù)留部分設(shè)備能力抵消運載小車設(shè)備故障。運載小車數(shù)量可以依據(jù)總裝線體分期投入情況同步進行分批投入。

2.3.3 設(shè)備的配電設(shè)計

空中環(huán)線通?？缭秸麄€廠區(qū)，對于部分廠區(qū)可能會存在不同配電房供電，而任何一個配電房配電異常，會造成整個環(huán)線喪失運作能力；空中環(huán)形上的運載小車為直流碳刷滑觸線供電方式，如果兩個以上配電房供電會存在電源相位角，造成用電安全風(fēng)險。因此，空中環(huán)線設(shè)備的配電必須按單一電源運行、雙電源快切設(shè)計。

2.3.4 空中環(huán)線軌道的平面度和伸縮縫

空中環(huán)線通?？缭秸麄€廠區(qū)，而不同車間是分不同建筑單體進行設(shè)計和建造的，為確保運載小車的平穩(wěn)運行，需要控制各樓面上軌道的平面度在±5 mm之內(nèi)。同時，不同車間的搭口存在伸縮縫，在夏季和冬季時熱脹冷縮特別明顯，在設(shè)計空中環(huán)線軌道時要考慮合適的搭縫結(jié)構(gòu)，比如長斜三角或凹凸結(jié)構(gòu)。或者對軌道布置區(qū)域的環(huán)境溫度進行統(tǒng)一保溫或降溫等調(diào)節(jié)處理，降低溫差對環(huán)形軌道的影響。

2.3.5 空中環(huán)線單環(huán)與雙環(huán)的選擇

由于空中環(huán)形跨越所有配套車間，環(huán)線路程長達600 m且為單向單車道設(shè)計，物料在站點?？亢笊舷仑洉r間長，停靠站點多，空車與實車共用一條線路，必然會對配送效率產(chǎn)生較大影響（變向增加了運載小車的數(shù)量，增大了設(shè)備投資）。

改進方案一（圖6）：在大環(huán)中間增加一條直通路徑，將大單向單環(huán)改為單向三環(huán)，空車和實車仍然共用環(huán)軌，運載小車可以根據(jù)最短路徑進行配送。

改進方案二（圖7）：將空車和實車完全分開，將單環(huán)線設(shè)計為內(nèi)外雙環(huán)，外環(huán)跑實車進行物料投送，內(nèi)環(huán)跑空車進行逆向回收，中間利用輸送機連接。

圖6 單軌單向三環(huán)示意圖

圖7 雙軌單向雙環(huán)示意圖

以上方案都可以減少運載小車的數(shù)量，節(jié)約設(shè)備投資，提升空中環(huán)線的配送效率。

2.4 智能物流方面

2.4.1 智能條碼管理

每個工裝車都有獨立條碼標識，并按不同的車間設(shè)置不同的條碼段識別管理，用于容器與物流系統(tǒng)的捆綁識別，條碼主要包含容器的種類和使用地點，以便系統(tǒng)確定實車和空車的起始點和返回路徑。

2.4.2 按需拉動配送

系統(tǒng)能與公司的MES和WMS系統(tǒng)進行無縫銜接，能依據(jù)生產(chǎn)線進度實時觸發(fā)總裝需求，做到按需拉動，沒有觸發(fā)需求的物流無法配送進入提升機口。

2.4.3 實時動態(tài)管理

智能物流管理平臺能查看輸送小車、提升機和輸送線的運行狀態(tài)信息，包括設(shè)備的任務(wù)信息、當前位置、故障報警以及運行狀況分析等，便于日常管理和應(yīng)急故障及時排除。

2.5 投資回報方面

設(shè)備總體投入約為2 860萬元，實現(xiàn)直接減員60人，折合收益為360萬元，可減少物流車輛折合效益212萬元，總體直接經(jīng)濟效益共572萬元，投資回收期約為2 860/572=5年。

3 結(jié)語

格力電器的“立體智能物流配送系統(tǒng)”是將自動化、信息技術(shù)與物流運輸相結(jié)合的新型智能運輸系統(tǒng)，能夠減少甚至根本消除地面物流的安全和現(xiàn)場管理壓力，從而大幅提高公司物流配送的效率和精準度，減少配送作業(yè)人員和裝備的投入，是格力電器引領(lǐng)“智能制造”，踐行“精益工廠”和“智能工廠”的具體成果。

目前該項目已在長沙格力率先成功應(yīng)用，并已同步推廣至在建的杭州格力等空調(diào)基地，有較好的示范意義，可供同行業(yè)或類似項目參考應(yīng)用。