集中分揀碼垛系統(tǒng)在制藥行業(yè)的應(yīng)用

文/張 磊 孫志堅(jiān) 張冬梅 程健偉 鄢子麒

醫(yī)藥制造行業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，因其產(chǎn)品的特殊性，其生產(chǎn)需符合嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程的要求較高。

目前，在前端生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和制造設(shè)備被廣泛應(yīng)用，甚至可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)。而在產(chǎn)品裝箱之后的倉(cāng)儲(chǔ)物流環(huán)節(jié)，大部分企業(yè)仍采用人工揀選、人工碼垛、人工搬運(yùn)、手工記錄等傳統(tǒng)方式。

落后的物流生產(chǎn)和管理模式成為醫(yī)藥制造的一塊短板，凸顯了一系列問(wèn)題：⑴勞動(dòng)強(qiáng)度大，人工成本高昂；⑵碼垛品質(zhì)均一性差，易出現(xiàn)錯(cuò)拿錯(cuò)放；⑶難以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行追溯；等等。

新松公司推出的集中分揀碼垛系統(tǒng)，與前端生產(chǎn)線直接對(duì)接，根據(jù)線上醫(yī)藥產(chǎn)品的種類和批次，實(shí)現(xiàn)高速智能化分揀和碼垛，實(shí)現(xiàn)了全流程自動(dòng)化、信息化和智能化，代表了醫(yī)藥工業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域的國(guó)際先進(jìn)水平。目前，該系統(tǒng)在某全球領(lǐng)先的跨國(guó)醫(yī)藥制造企業(yè)已得到了成功的應(yīng)用，本文以該項(xiàng)目為背景，對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行了介紹。

圖1：系統(tǒng)布置示意圖

一、項(xiàng)目規(guī)模

系統(tǒng)按區(qū)域劃分為合流輸送區(qū)和集中分揀碼垛區(qū)兩個(gè)部分，總占地3000平方米，平均吞吐量32.19箱/分鐘以上，并預(yù)留一定的能力余量。

二、項(xiàng)目流程

1.產(chǎn)線接駁與合流輸送

生產(chǎn)車間內(nèi)，17條生產(chǎn)線末端與高速提升機(jī)接駁，下線的產(chǎn)品經(jīng)由提升機(jī)提升至架空輸送線上輸送，進(jìn)而為工作人員留出橫向行走通道。

架空輸送線由中心輸送線和分支輸送線兩部分組成。

分支輸送線用于接收并暫存提升機(jī)供給的產(chǎn)品，在中心輸送線上箱時(shí)間窗口可用的前提下，輸送至中心輸送線，在保證箱距的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的合流。

中心輸送線持續(xù)高速運(yùn)行，在匯合分支輸送線送入的產(chǎn)品后，形成連續(xù)的產(chǎn)品隊(duì)列。中心輸送線末端與分離輸送機(jī)接駁，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)分離輸送機(jī)拉開(kāi)間距后，經(jīng)過(guò)條碼掃描器和OCR視覺(jué)識(shí)別裝置讀取箱碼。

系統(tǒng)根據(jù)箱碼獲取產(chǎn)品的品規(guī)和批次信息，自動(dòng)匹配至對(duì)應(yīng)的供件輸送線下件口；如果箱碼讀取失敗，產(chǎn)品則自動(dòng)分配至異常剔除緩存線。

2.產(chǎn)品的分揀與供給

產(chǎn)品通過(guò)三條模塊帶分揀機(jī)實(shí)現(xiàn)高速分揀。兩條主模塊帶分揀機(jī)負(fù)責(zé)各自一側(cè)的產(chǎn)品分揀和供件。一條子模塊帶分揀機(jī)根據(jù)目標(biāo)下件口區(qū)域，負(fù)責(zé)向兩條主模塊帶分揀機(jī)供件。

當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入匹配的供件輸送線下件口時(shí)，分揀機(jī)將產(chǎn)品送入供件輸送線。當(dāng)遇到目標(biāo)供件輸送線緩存滿、目標(biāo)輸送線或機(jī)器人故障、箱碼掃描失敗等異常時(shí)，分揀機(jī)將產(chǎn)品送入異常剔除緩存線。

供件輸送線上配置條碼掃描器用于產(chǎn)品品規(guī)和供件方向的校驗(yàn)。供件輸送線將產(chǎn)品送至機(jī)器人抓取工位，供機(jī)器人取件。

3.碼垛機(jī)器人的自動(dòng)碼垛

一臺(tái)碼垛機(jī)器人對(duì)應(yīng)三條供件輸送線和三個(gè)碼垛工位。碼垛機(jī)器人確認(rèn)產(chǎn)品的品規(guī)批號(hào)后，從抓取工位上抓取產(chǎn)品。按照產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的垛型，碼放在碼垛工位的空托盤上。根據(jù)垛型需要，機(jī)器人自動(dòng)在垛層間碼放墊紙，完成碼垛作業(yè)。

4.托盤和產(chǎn)品垛的搬運(yùn)

3個(gè)空托盤拆盤機(jī)用于不同尺寸空托盤垛的拆盤，拆盤后的空托盤，經(jīng)由提升式穿梭車供給至17個(gè)碼垛工位。

墊紙托盤供給線送入的墊紙托盤，經(jīng)由提升式穿梭車供給至6個(gè)墊紙供給工位。

墊紙托盤的墊紙被碼垛機(jī)器人取空后，空托盤經(jīng)提升式穿梭車經(jīng)由空墊紙托盤回收線送出。

碼垛工位碼垛完成后，產(chǎn)品垛經(jīng)輸送線送出，經(jīng)叉車或叉車式AGV搬運(yùn)至庫(kù)區(qū)儲(chǔ)存。

三、關(guān)鍵技術(shù)

⒈智能碼垛機(jī)器人

醫(yī)藥制造生產(chǎn)線具有產(chǎn)品種類多、生產(chǎn)節(jié)拍高的特點(diǎn)。為提高適應(yīng)性，并實(shí)現(xiàn)性價(jià)比最大化，一臺(tái)碼垛機(jī)器人對(duì)應(yīng)三條供件輸送線（圖2），對(duì)應(yīng)近二十種產(chǎn)品的碼垛，碼垛效率可達(dá)1200件/小時(shí)。

碼垛機(jī)器人在抓取產(chǎn)品前，可智能識(shí)別并校驗(yàn)產(chǎn)品的品規(guī)批號(hào)，以防止誤抓導(dǎo)致產(chǎn)品損壞。

碼垛機(jī)器人可自主決策單次抓取的箱數(shù)，既保證了碼垛效率，又兼顧了碼放不同垛型的靈活性。

碼垛機(jī)器人配置了激光測(cè)距裝置，在每碼放完一層產(chǎn)品后，自動(dòng)測(cè)量碼垛面實(shí)際高度，補(bǔ)償因產(chǎn)品、墊紙高度偏差引起的累積誤差。

碼垛機(jī)器人自動(dòng)根據(jù)墊紙供料托盤上的墊紙高度，調(diào)整墊紙抓取高度，抓取墊紙的同時(shí)附加墊紙分離動(dòng)作，防止墊紙吸附粘連。

圖2：智能碼垛機(jī)器人

⒉模塊帶分揀機(jī)

模塊帶分揀機(jī)（如圖3）是分揀的核心設(shè)備，可對(duì)連續(xù)輸送的產(chǎn)品進(jìn)行隊(duì)列、同時(shí)高速分揀。分揀后，產(chǎn)品方向不發(fā)生改變。相較于傳統(tǒng)使用的斜輪分揀機(jī)或頂升移載機(jī)，具有極大的優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品分揀效率高達(dá)2100件/小時(shí)。

圖3： 模塊帶分揀機(jī)

⒊提升式穿梭車

提升式穿梭車負(fù)責(zé)17個(gè)碼垛工位、6個(gè)墊紙供給工位、3條空托盤拆垛線、1條墊紙托盤供給線、1條空墊紙托盤回收線的移載搬運(yùn)。其中，墊紙供給工位位于空托盤供給線上方，設(shè)備布置緊湊，空間利用率高。提升式穿梭車具備行走、提升、移載三個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)能力，采用絕對(duì)認(rèn)址方式，行走速度120米/分鐘，提升速度40米/分鐘，滿足碼垛托盤供給、墊紙托盤供給、空墊紙托盤回收的需要。

四、結(jié)論

新松公司推出的集中分揀碼垛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)藥制造從成品搬運(yùn)、信息識(shí)別、智能分揀、智能碼垛的全流程自動(dòng)化，信息化和智能化，大大提高了物流作業(yè)效率和質(zhì)量，大幅減少了人工成本，解決了長(zhǎng)期困擾醫(yī)藥制造行業(yè)的難點(diǎn)痛點(diǎn)。后端結(jié)合新松公司成熟的AGV、智能化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，為醫(yī)藥制造行業(yè)提供了完美的倉(cāng)儲(chǔ)物流一體化解決方案。