提高自動(dòng)裝箱機(jī)器人在智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)移庫(kù)作業(yè)中的工作效率

姚俊峰，侯鵬鑫

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司計(jì)量中心，山西 太原 030032）

0 引言

省級(jí)計(jì)量中心是按照國(guó)家電網(wǎng)公司“深化“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”、加快“一強(qiáng)三優(yōu)”現(xiàn)代公司，構(gòu)建“三集五大”管理體系的要求，以客戶和市場(chǎng)為中心，以集約化、專業(yè)化、扁平化為主線，立足“客戶導(dǎo)向型、業(yè)務(wù)集約化、管理專業(yè)化、機(jī)構(gòu)扁平化、管控實(shí)時(shí)化、服務(wù)協(xié)同化”的“一型五化”大營(yíng)銷體系而組建的[1]。

作為大營(yíng)銷體系的重要組成部分，省級(jí)計(jì)量中心成為電力營(yíng)銷體系的“計(jì)量檢定中心、資產(chǎn)管理中心、技術(shù)支持中心”，致力于實(shí)現(xiàn)“整體式授權(quán)、自動(dòng)化檢定、智能化倉(cāng)儲(chǔ)、物流化配送”的管理目標(biāo)，主要承擔(dān)電能計(jì)量表計(jì)的統(tǒng)一集中檢定、存儲(chǔ)、配送及二級(jí)庫(kù)房的管理。省級(jí)計(jì)量中心建設(shè)的電能計(jì)量裝置智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，接受計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)[2-3]的統(tǒng)一調(diào)度和指揮，已成為網(wǎng)省公司區(qū)域內(nèi)進(jìn)行計(jì)量檢定倉(cāng)儲(chǔ)配送的重要組成部分。

智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是計(jì)量生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的核心設(shè)備[4]，代表了網(wǎng)省級(jí)區(qū)域計(jì)量專業(yè)自動(dòng)化檢定的先進(jìn)性。隨著計(jì)量中心智能倉(cāng)儲(chǔ)及輸送系統(tǒng)建設(shè)工作的不斷細(xì)化，各單機(jī)設(shè)備和系統(tǒng)綜合效率的不斷提高，解決自動(dòng)裝箱機(jī)器人移庫(kù)作業(yè)中穩(wěn)定性差和噪聲超標(biāo)成為了當(dāng)務(wù)之急（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)庫(kù)前作業(yè)區(qū)

圖2 自動(dòng)裝箱機(jī)器人移庫(kù)作業(yè)

1 智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)移庫(kù)作業(yè)

智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)日常作業(yè)共計(jì)8項(xiàng)作業(yè)任務(wù)，分別為紙箱至周轉(zhuǎn)箱移庫(kù)作業(yè)、周轉(zhuǎn)箱至紙箱移庫(kù)作業(yè)、周轉(zhuǎn)箱配送作業(yè)、周轉(zhuǎn)箱入庫(kù)作業(yè)、周轉(zhuǎn)箱檢定出庫(kù)作業(yè)、周轉(zhuǎn)箱檢定入庫(kù)作業(yè)、紙箱入庫(kù)作業(yè)、紙箱配送作業(yè)。其中，紙箱至周轉(zhuǎn)箱移庫(kù)作業(yè)和周轉(zhuǎn)箱至紙箱移庫(kù)作業(yè)2項(xiàng)任務(wù)共同構(gòu)成智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的移庫(kù)作業(yè)。在智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)日常工作中，移庫(kù)作業(yè)是智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中占用設(shè)備和系統(tǒng)資源最多且流程最復(fù)雜的表計(jì)周轉(zhuǎn)作業(yè)。在該作業(yè)流程中，自動(dòng)裝箱機(jī)器人需要將紙箱中的計(jì)量表計(jì)抓取并放置周轉(zhuǎn)箱中，或是將周轉(zhuǎn)箱中的計(jì)量表計(jì)抓取并放置紙箱中，實(shí)現(xiàn)計(jì)量表計(jì)在紙箱和周轉(zhuǎn)箱之間的位置轉(zhuǎn)換。這是整個(gè)作業(yè)流程中最耗時(shí)間也是出現(xiàn)故障頻次最多、唯一需要人為干預(yù)的流程。所以提高自動(dòng)裝箱機(jī)器人的穩(wěn)定性和作業(yè)效率對(duì)于智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)乃至整個(gè)計(jì)量生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)順利運(yùn)行有關(guān)鍵影響作用。

圖3 智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)作業(yè)項(xiàng)目及運(yùn)行時(shí)間占比

從圖3可以看出：紙箱至周轉(zhuǎn)箱移庫(kù)作業(yè)和周轉(zhuǎn)箱至紙箱移庫(kù)作業(yè)2項(xiàng)任務(wù)在智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)整個(gè)作業(yè)任務(wù)中運(yùn)行時(shí)間占比較大，2項(xiàng)任務(wù)運(yùn)行時(shí)間占比合計(jì)達(dá)到65.74%。

從圖4可以看出：自動(dòng)裝箱機(jī)器人在紙箱至周轉(zhuǎn)箱移庫(kù)作業(yè)和周轉(zhuǎn)箱至紙箱移庫(kù)作業(yè)2項(xiàng)任務(wù)中運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)且故障率高，設(shè)備故障時(shí)間占比達(dá)到52.08%。

圖4 智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)移庫(kù)作業(yè)自動(dòng)化設(shè)備故障時(shí)間占比

2 表計(jì)移庫(kù)作業(yè)故障分析

由表1的表計(jì)移庫(kù)作業(yè)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)可以看出，在單相表移庫(kù)作業(yè)中，紙箱卡塞計(jì)量器具，導(dǎo)致機(jī)器人抓取表計(jì)時(shí)帶出紙托引起的故障在總故障中占比達(dá)到了50.36%，在總故障類型中占比達(dá)到了第一。機(jī)器人吸盤吸力不足引起的故障在總故障中占比達(dá)到了37.51%，在總故障類型中占比達(dá)到了第二。采用有效的措施解決機(jī)器人吸盤吸力不足和紙箱卡塞計(jì)量器具兩種故障對(duì)于改善自動(dòng)裝箱機(jī)器人運(yùn)行有著重要的意義。

表1 2016年1月—6月3種表計(jì)移庫(kù)作業(yè)故障次數(shù)

3 故障處理措施（見(jiàn)表2）

表2 故障處理措施對(duì)比分析

3.1 改善自動(dòng)裝箱機(jī)器人排氣性能

為了解決自動(dòng)裝箱機(jī)器人吸盤抓手吸力不足引起的設(shè)備故障，通過(guò)改善機(jī)器人排氣閥性能來(lái)降低故障發(fā)生。自動(dòng)裝箱機(jī)器人配置的傳統(tǒng)鐵錳合金排氣閥由于容易被灰塵阻塞，使用效果不好，考慮研制新型塑料排氣閥改善自動(dòng)裝箱機(jī)器人排氣性能，從而減少故障發(fā)生。塑料排氣閥的內(nèi)體容積較大，表面排氣微孔數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于小型鐵錳合金排氣閥，其排氣能力強(qiáng)且不易被灰塵阻塞，同時(shí)消音棉的使用在一定程度上能改善自動(dòng)裝箱機(jī)器人運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪聲（見(jiàn)圖5、圖6）。

圖5 新式塑料排氣閥

圖6 排氣閥更換完成后的機(jī)器人

3.2 優(yōu)化自動(dòng)裝箱機(jī)器人抓表方式

為了解決紙箱卡塞計(jì)量器具引起的設(shè)備故障，通過(guò)優(yōu)化自動(dòng)裝箱機(jī)器人抓表方式來(lái)降低故障發(fā)生，將自動(dòng)裝箱機(jī)器人順序式抓表方式改成往復(fù)式抓表方式。傳統(tǒng)順序式抓表方式由紙質(zhì)周轉(zhuǎn)箱一側(cè)開(kāi)始順序抓取表計(jì)，造成受力不均容易帶出紙質(zhì)周轉(zhuǎn)箱內(nèi)殼，表計(jì)被卡在紙質(zhì)周轉(zhuǎn)箱內(nèi)。往復(fù)式抓表方式由紙質(zhì)周轉(zhuǎn)箱一側(cè)開(kāi)始采取對(duì)稱方式抓取，紙質(zhì)周轉(zhuǎn)箱內(nèi)殼受力均衡，不易帶出紙箱（見(jiàn)圖7、圖8）。

圖7 順序式抓表方式圖

圖8 往復(fù)式抓表方式

4 實(shí)施成效

4.1 生產(chǎn)效能分析

實(shí)施前后移庫(kù)作業(yè)故障概率占比和故障處理時(shí)間占比對(duì)比如表3所示。吸盤吸力不足和紙箱卡塞計(jì)量器具導(dǎo)致的兩種故障的概率和處理占比時(shí)間大大降低了，總的故障概率從原來(lái)的1.13%降低到0.31%，故障處理時(shí)間占比由15.09%降低到4.96%。

表3 生產(chǎn)效能分對(duì)比分析

4.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

以2016年上半年數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益。

4.2.1 節(jié)省運(yùn)維時(shí)間費(fèi)用

計(jì)量中心智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)維人員工作時(shí)間降低，節(jié)省時(shí)間為702×（15.1%-4.96%） ×2=142.4 h，按照運(yùn)維費(fèi)用每天160元計(jì)算，半年節(jié)省運(yùn)維人員費(fèi)用142.4×160/8=2848元，全年節(jié)省運(yùn)維人員費(fèi)用2×2848=5696元。

4.2.2 節(jié)省備品備件費(fèi)用

由于掉表故障減少，機(jī)械手吸附海綿（單價(jià)1200元） 損壞速度降低，更換周期由3個(gè)月增加到6個(gè)月，每半年4個(gè)機(jī)械手節(jié)省4個(gè)吸附海綿，半年節(jié)省金額為4×1200=4800元，全年節(jié)省金額為9600元。

4.2.3 節(jié)省機(jī)器人運(yùn)維費(fèi)用

自動(dòng)裝箱機(jī)器人故障率降低，運(yùn)行維護(hù)周期由季度保養(yǎng)變?yōu)榘肽甓缺ｐB(yǎng)，單次保養(yǎng)費(fèi)用為1.3萬(wàn)，全年共節(jié)省保養(yǎng)費(fèi)用：1.3×2=2.6萬(wàn)元。

全年共可節(jié)省費(fèi)用5696+9600+24828+26000=66124元。

4.3 環(huán)境效益分析

新型塑料排氣閥應(yīng)用降低了自動(dòng)裝箱機(jī)器人故障率，將系統(tǒng)運(yùn)行噪聲降低到65 dB以下，滿足了國(guó)網(wǎng)技術(shù)規(guī)范[5]的運(yùn)行要求，改善了運(yùn)行人員的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“小創(chuàng)新改變大庫(kù)房”運(yùn)維理念。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的作業(yè)流程和自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行分析，找出自動(dòng)裝箱機(jī)器人影響智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行效率的因素。分析故障處理時(shí)間消耗最長(zhǎng)的故障類型，采取有效措施降低自動(dòng)裝箱機(jī)器人故障處理時(shí)間占比，提高了智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)移庫(kù)工作效率，實(shí)現(xiàn)了智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)高效調(diào)度和自動(dòng)化設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。