蘇州電機(jī)工廠的物流智能化升級(jí)

文/本刊記者 趙皎云

SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司成立十余年來(lái)，致力于生產(chǎn)能力和技術(shù)水平提升，目前已經(jīng)成為全球最先進(jìn)的電機(jī)制造工廠之一。其工廠因地制宜，采用棒料自動(dòng)化立體庫(kù)、箱式自動(dòng)化立體庫(kù)、RGV循環(huán)取貨系統(tǒng)和AGV輸送系統(tǒng)等物流自動(dòng)化技術(shù)，大幅提高生產(chǎn)效率，降低物流成本，為離散型制造業(yè)智能工廠建設(shè)提供了新的思路。

德國(guó)SEW-傳動(dòng)設(shè)備公司（簡(jiǎn)稱“SEW”）是專業(yè)生產(chǎn)電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)和變頻控制設(shè)備的國(guó)際集團(tuán)。自1995年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)以來(lái)，SEW憑借穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)服務(wù)迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。為了更好地服務(wù)于中國(guó)市場(chǎng)，SEW在產(chǎn)能擴(kuò)大方面進(jìn)行了持續(xù)投入，目前已在天津、蘇州、廣州、沈陽(yáng)、武漢、西安、太原建有3個(gè)制造中心、6個(gè)大型裝配工廠和1個(gè)技術(shù)服務(wù)中心，員工總數(shù)4000多人。

其中，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司為SEW在中國(guó)和亞太地區(qū)的電機(jī)制造中心，自2004年3月成立以來(lái)，不斷擴(kuò)大產(chǎn)能與提高技術(shù)水平，不僅在電機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)方面達(dá)到世界先進(jìn)水平，更在自動(dòng)化物流系統(tǒng)建設(shè)方面取得了多項(xiàng)突破性成果，樹(shù)立了制造企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的標(biāo)桿。

持續(xù)投入工廠建設(shè)

SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司現(xiàn)有員工900人，具備年產(chǎn)120萬(wàn)臺(tái)電機(jī)的制造能力。其工廠位于蘇州新加坡工業(yè)園區(qū)內(nèi)，廠區(qū)占地8.4萬(wàn)平方米，是SEW集團(tuán)在全球范圍內(nèi)僅有的三家電機(jī)制造中心之一，主要生產(chǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)，是SEW集團(tuán)投資在蘇州、面向亞太的電機(jī)制造中心。

軸鋼自動(dòng)化立體庫(kù)

軸鋼自動(dòng)化立體庫(kù)的存儲(chǔ)單元

桁架機(jī)器人

棒料出庫(kù)后由機(jī)床自動(dòng)完成不同工序的加工

2004～2017年期間，伴隨著SEW在中國(guó)市場(chǎng)的快速成長(zhǎng)，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司不斷進(jìn)行工廠擴(kuò)建升級(jí)，總計(jì)投資超過(guò)1億歐元。工廠采用了行業(yè)領(lǐng)先的電機(jī)生產(chǎn)制造技術(shù)和設(shè)備、自動(dòng)化物流系統(tǒng)及企業(yè)管理軟件SAP系統(tǒng)。

“SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司的每一次升級(jí)都是基于擴(kuò)充產(chǎn)能和提高自動(dòng)化水平的需要，在這一過(guò)程中，物流系統(tǒng)也不斷完善，更加高效。”SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司總經(jīng)理助理曹洪濤對(duì)此不無(wú)自豪。

據(jù)了解，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司于2005年建成投產(chǎn)，一期主要由辦公大樓與兩座廠房組成。

2012年，工廠啟動(dòng)二期建設(shè)項(xiàng)目，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工能力的提高，包括擴(kuò)建轉(zhuǎn)子加工、鑄件加工生產(chǎn)車(chē)間，并新建了軸鋼和鑄件兩個(gè)自動(dòng)化立體庫(kù)，該項(xiàng)目于2013年上線，大幅提升了原材料的物流管理水平。

2017年三期建設(shè)項(xiàng)目建成投產(chǎn)，主要針對(duì)定子生產(chǎn)、裝配、包裝、發(fā)運(yùn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行擴(kuò)建，新增廠房面積25000平方米。在增加生產(chǎn)設(shè)備的同時(shí)，采用箱式自動(dòng)化立體庫(kù)進(jìn)行轉(zhuǎn)子、定子等裝配零部件的自動(dòng)出/入庫(kù)及存儲(chǔ)管理，并通過(guò)AGV、RGV小車(chē)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)化輸送，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)工廠物流效率的大幅提升。

創(chuàng)新應(yīng)用現(xiàn)代物流技術(shù)

電機(jī)制造屬于典型的離散型制造行業(yè)，通常采用多品種、小批量的生產(chǎn)方式，工序復(fù)雜，對(duì)生產(chǎn)物流管理提出了較高要求。而電機(jī)制造企業(yè)的生產(chǎn)物流管理水平直接關(guān)系到其產(chǎn)品品質(zhì)、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本控制，重要程度不言而喻，因而伴隨工廠的產(chǎn)能擴(kuò)大，生產(chǎn)物流系統(tǒng)也不斷升級(jí)優(yōu)化。

據(jù)曹洪濤介紹，電機(jī)主要由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、制動(dòng)器、風(fēng)扇風(fēng)罩等幾大部分組成。其中，定子、轉(zhuǎn)子是電機(jī)的“心臟”，其質(zhì)量好壞直接影響了電機(jī)的可靠性。作為生產(chǎn)轉(zhuǎn)子的主要原材料，軸鋼的使用量非常大，同時(shí)具有較長(zhǎng)長(zhǎng)度（7500mm）、較重重量（每根棒料300KG）的特點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)只能采用傳統(tǒng)地面棒料架存儲(chǔ)方式，不僅占用大量面積，而且不便于搬運(yùn)與管理。為了解決這一難題，2012年，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司與沈陽(yáng)飛機(jī)工業(yè)集團(tuán)物流裝備有限公司合作，設(shè)計(jì)建設(shè)了一座用于電機(jī)轉(zhuǎn)子生產(chǎn)的軸鋼自動(dòng)化立體庫(kù)，該項(xiàng)目不僅是國(guó)內(nèi)建成的首個(gè)棒料類(lèi)自動(dòng)化立體庫(kù)，而且在世界范圍內(nèi)均處于技術(shù)領(lǐng)先地位。

SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司軸鋼自動(dòng)化立體庫(kù)由6個(gè)巷道和1臺(tái)堆垛機(jī)組成，共222個(gè)貨位，單個(gè)存儲(chǔ)單元的規(guī)格是7500＊736＊395mm，其承載量達(dá)到5噸；整個(gè)庫(kù)體可存儲(chǔ)超長(zhǎng)棒材1100噸，設(shè)置3個(gè)出入貨口，極大地提高了出入庫(kù)效率。

與普通的自動(dòng)化立體庫(kù)相比，軸鋼自動(dòng)化立體庫(kù)上線后應(yīng)用效果明顯，帶來(lái)的具體改善體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

●實(shí)現(xiàn)了密集存儲(chǔ)，節(jié)省占地面積，與傳統(tǒng)地面棒料架存儲(chǔ)方式相比節(jié)約用地80%；

●物料管理水平顯著提升，場(chǎng)地整齊、清潔；

●實(shí)現(xiàn)物料先進(jìn)先出，防止下層物料由于積壓、長(zhǎng)期存放生銹情況的出現(xiàn)，降低了廢品造成的損失，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量；

●WMS與ERP系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的定時(shí)傳送，棒料儲(chǔ)存數(shù)據(jù)在ERP系統(tǒng)中自動(dòng)準(zhǔn)確反映；

●棒料出庫(kù)后由桁架機(jī)器人自動(dòng)抓取并自動(dòng)移動(dòng)到不同機(jī)床來(lái)完成不同工序的加工，減少中間周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化和連貫性，提高生產(chǎn)效率。

三期項(xiàng)目中的大型箱式自動(dòng)化立體庫(kù)的出庫(kù)作業(yè)

自動(dòng)化立體庫(kù)出入庫(kù)系統(tǒng)的減速電機(jī)應(yīng)用了具有變頻器的MOVIMOT 減速電機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)分散控制技術(shù)

轉(zhuǎn)子包等裝配物料的存儲(chǔ)及輸送統(tǒng)一由立體庫(kù)協(xié)調(diào)完成

鑄件自動(dòng)化立體庫(kù)

物流系統(tǒng)全面升級(jí)

在實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)子生產(chǎn)自動(dòng)化水平和生產(chǎn)能力提升的基礎(chǔ)上，隨著《中國(guó)制造2025》戰(zhàn)略的推進(jìn)，2016年，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司啟動(dòng)了規(guī)模更大的工廠建設(shè)三期項(xiàng)目，在探索智能制造的同時(shí)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工廠物流系統(tǒng)的全面升級(jí)。

據(jù)了解，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司工廠地形特殊，機(jī)械加工車(chē)間（二期）和電機(jī)生產(chǎn)車(chē)間（一期）分別位于一條河的東西兩岸，過(guò)去裝配物料需要使用叉車(chē)和平板電瓶車(chē)進(jìn)行室外運(yùn)輸，效率較低，并且容易受到天氣影響。同時(shí)，一期的電機(jī)生產(chǎn)車(chē)間為三層廠房，不同樓層的貨物需要通過(guò)電梯輸送，效率較低。

為了解決上述問(wèn)題，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司三期項(xiàng)目建設(shè)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)周密討論和詳細(xì)分析，決定將三期廠房建在一期廠房東側(cè)，并與北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院合作，在新廠房?jī)?nèi)設(shè)計(jì)建設(shè)了一座大型箱式自動(dòng)化立體庫(kù)，用于裝配物料的存儲(chǔ)及輸送。

三期項(xiàng)目設(shè)備總投資1億元人民幣，主要系統(tǒng)構(gòu)成包括：RGV循環(huán)取貨系統(tǒng)、箱式自動(dòng)化立體庫(kù)系統(tǒng)和AGV輸送系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子包等裝配物料的存儲(chǔ)及輸送統(tǒng)一由立體庫(kù)協(xié)調(diào)完成，訂單在ERP系統(tǒng)中生成后，會(huì)自動(dòng)傳送給WMS系統(tǒng)生成出庫(kù)信息。物料分揀由WMS系統(tǒng)自動(dòng)分配巷道堆垛機(jī)和輸送機(jī)發(fā)送到相應(yīng)出庫(kù)口，方便人工揀選；外發(fā)的零部件則通過(guò)AGV小車(chē)自動(dòng)從立體庫(kù)出庫(kù)口輸送到包裝發(fā)運(yùn)區(qū)。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，三期廠房的東側(cè)通過(guò)空中走廊實(shí)現(xiàn)與二期廠房的連接，采用RGV循環(huán)取貨系統(tǒng)進(jìn)行裝配物料的自動(dòng)入庫(kù)；西側(cè)與一期廠房連接，每一層都可以進(jìn)行裝配物料的出庫(kù)操作，并采用AGV小車(chē)自動(dòng)送至組裝工位進(jìn)行裝配，或送至包裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行包裝發(fā)運(yùn)。

“該項(xiàng)目的建成實(shí)現(xiàn)了工廠物流流程的優(yōu)化和自動(dòng)化水平的全面提升，對(duì)擴(kuò)大產(chǎn)能和提高生產(chǎn)效率大有裨益?！辈芎闈f(shuō)。

關(guān)鍵技術(shù)賦能

經(jīng)過(guò)三期優(yōu)化建設(shè)，目前SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司打造了一套極具創(chuàng)新性、先進(jìn)性、獨(dú)特性的工廠自動(dòng)化生產(chǎn)物流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了軸鋼進(jìn)廠——轉(zhuǎn)子加工——裝配/包裝發(fā)運(yùn)等生產(chǎn)工藝流程的高度自動(dòng)化。值得一提的是，SEW自主研發(fā)的MOVIMOT減速電機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)分散控制、波導(dǎo)通訊、無(wú)接觸供電、無(wú)人搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)(AGVS)等先進(jìn)技術(shù)在整個(gè)項(xiàng)目中發(fā)揮了重要作用。

1．MOVIMOT減速電機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)分散控制技術(shù)

SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司工廠中的3座自動(dòng)化立體庫(kù)出入庫(kù)系統(tǒng)的減速電機(jī)均應(yīng)用了具有變頻器的MOVIMOT減速電機(jī)及現(xiàn)場(chǎng)分散控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)和減速機(jī)的分散安裝方案，省去了配備控制室、電控柜等相關(guān)設(shè)施，節(jié)省了電纜用量，減少了安裝調(diào)試時(shí)間，使用維護(hù)方便，也便于線路的延伸和拓展，同時(shí)節(jié)省了占地面積。

2．波導(dǎo)通訊技術(shù)

SEW自2010年開(kāi)始研發(fā)波導(dǎo)通訊技術(shù)，該技術(shù)與傳統(tǒng)通訊相比具有抗干擾能力超強(qiáng)、信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定、帶寬高等特點(diǎn)。SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司工廠三期項(xiàng)目中的RGV循環(huán)取貨系統(tǒng)就應(yīng)用了該技術(shù)，實(shí)現(xiàn)3臺(tái)RGV小車(chē)的任務(wù)接收和實(shí)時(shí)定位。

3. 無(wú)接觸供電技術(shù)

SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司工廠的RGV循環(huán)取貨系統(tǒng)和無(wú)人搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)AGVS均是采用無(wú)接觸供電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輸電線路對(duì)負(fù)載設(shè)備的電能傳輸，具有元件無(wú)磨損且免維護(hù)、無(wú)破損碎屑污染、無(wú)噪音、規(guī)劃靈活、易實(shí)施等突出特點(diǎn)。據(jù)悉，SEW也是目前全球屈指可數(shù)的工業(yè)無(wú)接觸供電技術(shù)提供商，其無(wú)接觸供電TPS模塊的能量管理功能是市場(chǎng)上其它無(wú)接觸供電系統(tǒng)供應(yīng)商所沒(méi)有的。當(dāng)設(shè)備處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)（如中午休息時(shí)間），無(wú)接觸供電系統(tǒng)可以降低TPS的設(shè)定點(diǎn)電流，足以保證設(shè)備通訊的正常運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，并幫助企業(yè)節(jié)約成本。

4. 無(wú)人搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)(AGV)

SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司工廠的無(wú)人搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)共應(yīng)用了10臺(tái)AGV小車(chē)，每臺(tái)AGV小車(chē)的設(shè)計(jì)承重量為1.2噸（與自動(dòng)化立體庫(kù)的每個(gè)貨位承重量一致）。該系統(tǒng)自動(dòng)接收WMS系統(tǒng)的出庫(kù)指令，將自動(dòng)化立體庫(kù)中的裝配物料自動(dòng)送至組裝工位或包裝現(xiàn)場(chǎng)。

AGV技術(shù)創(chuàng)新及特點(diǎn)：

（1）供電技術(shù)

RGV小車(chē)

每臺(tái)AGV小車(chē)自動(dòng)接收WMS系統(tǒng)的出庫(kù)指令，將自動(dòng)化立體庫(kù)中的裝配物料自動(dòng)送至組裝工位或包裝現(xiàn)場(chǎng)

SEW蘇州工廠的無(wú)人搬運(yùn)車(chē)系統(tǒng)共應(yīng)用了10臺(tái)AGV小車(chē)

車(chē)間內(nèi)井然有序的物料擺放

該系統(tǒng)采用了SEW最先進(jìn)的混合動(dòng)力供電技術(shù)，即Movitrans無(wú)接觸供電+超級(jí)電容供電。無(wú)接觸供電提供AGV布局圖主線路供電，及在線無(wú)接觸實(shí)時(shí)充電。超級(jí)電容為AGV提供在復(fù)雜多變線路區(qū)域的供電。兩種技術(shù)的完美結(jié)合為物流行業(yè)AGV智能輸送提供了創(chuàng)新的智能供電技術(shù)。其應(yīng)用特點(diǎn)體現(xiàn)在三個(gè)方面：首先，免維護(hù)，超級(jí)電容有效壽命十年以上，可滿足100萬(wàn)次以上的充電應(yīng)用。而電池供電技術(shù)一般三年左右就需要更換，周期性維護(hù)成本高昂；其次，充電快，僅需要10秒左右充滿，可滿足高效物流輸送應(yīng)用場(chǎng)合的需求。第三，電能利用率高，超級(jí)電容不存在電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化損耗,電能利用率超過(guò)90%。

（2）導(dǎo)航技術(shù)

SEW結(jié)合混合動(dòng)力供電的特點(diǎn)，采用了“電磁導(dǎo)航+視覺(jué)導(dǎo)航”的混合導(dǎo)航技術(shù)。該技術(shù)可靠，穩(wěn)定，是混合動(dòng)力供電的完美組合。

（3）調(diào)度系統(tǒng)

該項(xiàng)目采用了SEW智能上位調(diào)度管理系統(tǒng)，AGV調(diào)度系統(tǒng)控制器為Moviplc Power，直接和自動(dòng)化立體庫(kù)的WMS系統(tǒng)進(jìn)行物流調(diào)派信息的交換，對(duì)AGV車(chē)輛進(jìn)行智能調(diào)度及管理，充分展示了SEW在智能輸送領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和創(chuàng)新能力。

明確發(fā)展方向

采訪過(guò)程中，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司工廠安靜、整潔的恒溫車(chē)間，以及車(chē)間內(nèi)井然有序的物料擺放和有條不紊的生產(chǎn)秩序，給記者帶來(lái)了有別于其他制造工廠的舒適感覺(jué)，令人印象深刻。相信SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司對(duì)工廠建設(shè)的持續(xù)升級(jí)及其對(duì)先進(jìn)物流技術(shù)設(shè)備的種種應(yīng)用，將為眾多離散型制造企業(yè)帶來(lái)啟發(fā)。

對(duì)于未來(lái)公司的發(fā)展，曹洪濤表示，物流信息化、自動(dòng)化、智能化是離散型制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)向智能制造轉(zhuǎn)型的必備因素。同時(shí)，智能制造涉及到方方面面的技術(shù)，比如生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化，這也是SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司工廠目前重點(diǎn)考慮的工作之一。未來(lái)，SEW-電機(jī)（蘇州）有限公司工廠將按照智能生產(chǎn)線、數(shù)字化車(chē)間、智能工廠分步建設(shè)的思路,進(jìn)一步整合資源，探索智能制造之路，并將繼續(xù)致力于生產(chǎn)物流系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)。