自動(dòng)化物流系統(tǒng)在鑄造企業(yè)中的應(yīng)用與實(shí)踐

文/王紹剛

在鑄造行業(yè)，由于離散型生產(chǎn)、工序標(biāo)準(zhǔn)化差等因素影響，在智能制造方面始終無(wú)大的突破。共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司結(jié)合多年鑄造行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，積極投入大量人力物力在鑄造生產(chǎn)自動(dòng)化方面進(jìn)行實(shí)踐研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化工廠的建設(shè)投產(chǎn)，在鑄造行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的道路上踏出了堅(jiān)實(shí)的一步。

一、自動(dòng)物流系統(tǒng)簡(jiǎn)介

自動(dòng)物流系統(tǒng)是指物流作業(yè)過(guò)程的設(shè)備和設(shè)施自動(dòng)化，包括傳輸、裝卸、識(shí)別等作業(yè)過(guò)程，比如自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)存取系統(tǒng)、自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)等。

物流自動(dòng)化是充分利用各種機(jī)械和運(yùn)輸設(shè)備、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和綜合作業(yè)協(xié)調(diào)等技術(shù)手段，通過(guò)對(duì)物流系統(tǒng)的整體規(guī)劃及技術(shù)應(yīng)用，使物流的相關(guān)作業(yè)和內(nèi)容省力化、效率化、合理化，快速、精準(zhǔn)、可靠地完成物流的過(guò)程。

物流自動(dòng)化在物流管理各個(gè)層次中發(fā)揮重要的作用。它包括物流規(guī)劃、物流信息技術(shù)及自動(dòng)物流系統(tǒng)等各種軟技術(shù)和硬技術(shù)，其主要硬件內(nèi)容包括RGV、AGV、輥道線、堆垛機(jī)、立體庫(kù)等。

二、全自動(dòng)物流系統(tǒng)在共享集團(tuán)智能工廠項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用

在自動(dòng)化工廠現(xiàn)場(chǎng)，采用RGV+輥道線+立體庫(kù)+工作緩存工位+智能單元控制系統(tǒng)組成全自動(dòng)物流系統(tǒng)。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低在轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)受傷的風(fēng)險(xiǎn)、提升工作效率、完成自動(dòng)化工廠建設(shè)運(yùn)行的目標(biāo)，全自動(dòng)RGV設(shè)備以及與其搭載的相關(guān)智能化系統(tǒng)與平臺(tái)被應(yīng)用到工廠中，代替之前的叉車、天車等需要人工操作的轉(zhuǎn)運(yùn)工具進(jìn)行工作物流工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化目標(biāo)。

1.大件造型：100t重載RGV車從搭建組芯處承載托盤，經(jīng)過(guò)鋪底砂、下芯、合箱、加圍砂等工序，運(yùn)送至等待澆鑄工位，澆鑄后運(yùn)輸至緩存工位等待冷箱，可開(kāi)箱砂箱運(yùn)輸至開(kāi)箱工位進(jìn)行開(kāi)箱，空箱運(yùn)輸至緩存工位，等待下一次流程。

2.砂箱運(yùn)輸：RGV穿梭車將滿箱砂箱從3D打印機(jī)運(yùn)輸至滿箱緩存線，清砂站滿箱呼叫后，RGV穿梭車將滿箱砂箱運(yùn)輸至清砂站，空箱由RGV穿梭車運(yùn)輸至緩存線或3D打印機(jī)。

3.小件砂型運(yùn)輸：立體庫(kù)將小件砂芯運(yùn)輸至轉(zhuǎn)運(yùn)RGV上，由轉(zhuǎn)運(yùn)RGV車轉(zhuǎn)運(yùn)至人工組芯臺(tái)，人工組芯完成后，由轉(zhuǎn)運(yùn)RGV運(yùn)輸至緩存線，再由運(yùn)輸砂型的RGV運(yùn)輸至小件合箱處合箱。

4.立體庫(kù)：堆垛機(jī)將托盤從入庫(kù)位置運(yùn)輸至立體庫(kù)內(nèi)指定位置，再將空托盤轉(zhuǎn)運(yùn)至出庫(kù)位置。

5.工作緩存工位：在標(biāo)準(zhǔn)工序之間或標(biāo)準(zhǔn)工序位置上，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)砂箱或標(biāo)準(zhǔn)托盤為載體，通過(guò)RGV運(yùn)輸，送達(dá)指定坐標(biāo)點(diǎn)位。

共享智能鑄造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心有限公司優(yōu)化采用AGV+RGV+輥道線+立體庫(kù)+智能單元控制的方案，實(shí)現(xiàn)從3D打印設(shè)備到緩存工位，緩存工位到清砂工位，以及最終入立體庫(kù)儲(chǔ)存的全自動(dòng)控制應(yīng)用，物流效率質(zhì)量均得到大幅的提升。

三、全自動(dòng)物流系統(tǒng)及RGV/AGV在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)

一個(gè)好的系統(tǒng)，具有穩(wěn)定、高效的特點(diǎn)，而要保證這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在建設(shè)和使用過(guò)程中，要抓住其中的一些關(guān)鍵點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注。

1.可靠的網(wǎng)絡(luò)及檢測(cè)反饋系統(tǒng)

有別于傳統(tǒng)的物流系統(tǒng)采用固定限位或人的跟蹤控制，自動(dòng)物流系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)位置的檢測(cè)反饋，來(lái)控制動(dòng)作的運(yùn)行和到位與否。檢測(cè)信號(hào)不穩(wěn)定，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)判斷不能運(yùn)行，或者更嚴(yán)重的物流不受系統(tǒng)控制的運(yùn)行，以致嚴(yán)重的設(shè)備安全事故發(fā)生。以下兩方面的工作要求必須要做好：

一方面，工廠現(xiàn)場(chǎng)及整個(gè)檢測(cè)反饋系統(tǒng)，尤其是安裝在現(xiàn)場(chǎng)的系統(tǒng)，必須得到很好的現(xiàn)場(chǎng)檢查維護(hù)清潔工作。也就是現(xiàn)場(chǎng)的6S工作標(biāo)準(zhǔn)，智能工廠比普通工廠應(yīng)該執(zhí)行更嚴(yán)格的要求。尤其是在物流系統(tǒng)，其大部分是運(yùn)動(dòng)部件，異常往往會(huì)導(dǎo)致很大的損失。

另一方面，以物流線的運(yùn)行要求，反推上線設(shè)計(jì)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)非標(biāo)、超標(biāo)的情況，一定要在設(shè)計(jì)階段解決問(wèn)題，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

2.合理優(yōu)化的系統(tǒng)自運(yùn)算邏輯設(shè)計(jì)

有別于傳統(tǒng)剛性生產(chǎn)線或成熟汽車行業(yè)生產(chǎn)線的要求，鑄造行業(yè)運(yùn)行的要求是柔性化的，在工藝流程、合格標(biāo)準(zhǔn)、處理的方法等要求上，都有更多的選擇和工況，這就決定了柔性自動(dòng)生產(chǎn)線面對(duì)更多的選擇和更多的工況，就要設(shè)計(jì)更多、更合理的系統(tǒng)自運(yùn)算邏輯，當(dāng)邏輯覆蓋不全或判斷不合適，都會(huì)造成系統(tǒng)計(jì)算錯(cuò)誤或進(jìn)入死循環(huán)，導(dǎo)致整個(gè)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的停止。

3.持續(xù)穩(wěn)定的應(yīng)用更考驗(yàn)綜合保障能力

有別于傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)組織方式，各個(gè)工序職責(zé)明確，包括生產(chǎn)準(zhǔn)備、檢驗(yàn)、報(bào)工等輔助配合工作。而自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，則需要以自動(dòng)線為核心，拉動(dòng)相關(guān)工作按時(shí)完成，甚至超前完成。

從質(zhì)量方面，硬件的固化，更增大了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)的提高，這就是對(duì)我們過(guò)程工作質(zhì)量有了更高的要求，把最終的質(zhì)量目標(biāo)，分解到各個(gè)環(huán)節(jié)，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，整體能力提高來(lái)保證最終的質(zhì)量水平。

圖1 物流部分設(shè)備效率統(tǒng)計(jì)圖

4.緩存工位設(shè)置的必要性

柔性生產(chǎn)線，區(qū)別于剛性生產(chǎn)線的地方就在于其節(jié)拍的不平衡性，比如說(shuō)制芯序，是一個(gè)個(gè)砂芯進(jìn)行生產(chǎn)組織，但到了組芯序，就需要一組砂芯同時(shí)進(jìn)入工作位進(jìn)行操作處理，再有就是不同的產(chǎn)品節(jié)拍時(shí)間也不一樣，對(duì)于離散型生產(chǎn)方式，需要較高頻率的換產(chǎn)品，組織生產(chǎn)。這些都給實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行造成了很大的影響。

因此在關(guān)鍵工序間設(shè)置緩存工位，就可以在一定程度上緩解處理由以上因素造成的影響。

四、自動(dòng)物流系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)效率的影響

1.未使用全自動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)物流效率

現(xiàn)場(chǎng)物流效率由工人操作熟練度決定，平均每個(gè)流程時(shí)間在15分鐘以上，并且易出現(xiàn)操作失誤以及位置沖突等問(wèn)題，造成時(shí)間浪費(fèi)現(xiàn)象。

2.使用全自動(dòng)RGV/AGV的現(xiàn)場(chǎng)物流效率

如圖1可以看出：

（1）除現(xiàn)場(chǎng)多任務(wù)重疊時(shí)造成部分轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間較長(zhǎng)（4分鐘以上）外，其他時(shí)間段內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間均在2分鐘左右；

（2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，非自動(dòng)化碼垛機(jī)入庫(kù)托盤時(shí)間較長(zhǎng)，一個(gè)流程平均時(shí)間20分鐘；

（3）兩輛轉(zhuǎn)運(yùn)小車時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，相應(yīng)碼垛機(jī)運(yùn)行時(shí)間短，這由于現(xiàn)場(chǎng)存在小車等待碼垛機(jī)流程現(xiàn)象，反之也是；

（4）物流設(shè)備無(wú)停機(jī)時(shí)間，24小時(shí)運(yùn)行。

綜合以上數(shù)據(jù)，可以得出以下結(jié)論：

（1）全自動(dòng)物流系統(tǒng)大大縮短了每個(gè)流程所需要的時(shí)間；

（2）全自動(dòng)物流系統(tǒng)在使用時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)流程沖突現(xiàn)象（等待流程屬于正?，F(xiàn)象，不屬于流程沖突；流程沖突是指兩流程運(yùn)行時(shí)嚴(yán)重干涉，導(dǎo)致所有流程無(wú)法進(jìn)行的現(xiàn)象）；

（3）全自動(dòng)物流系統(tǒng)無(wú)停機(jī)時(shí)刻，全天候工作。

五、結(jié)論

全自動(dòng)物流系統(tǒng)的使用，很好地提高了現(xiàn)場(chǎng)的物流系統(tǒng)效率，對(duì)鑄造車間提質(zhì)增效的目標(biāo)起了極大的促進(jìn)作用。

以物流系統(tǒng)為橋梁，一方面連接起了各個(gè)工序，使過(guò)去傳統(tǒng)的單工序離散管理改變?yōu)楣ぷ髁魅婀芾?。另一方面以自?dòng)運(yùn)行流程為抓手，反向拉動(dòng)工序標(biāo)準(zhǔn)化、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)企業(yè)的整體實(shí)力影響深遠(yuǎn)。