自動(dòng)裝卸系統(tǒng)在汽車行業(yè)的規(guī)劃與應(yīng)用

文/ 本刊記者 江 宏

上汽變速器煙臺(tái)基地引入大量物流自動(dòng)化先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了物料裝卸自動(dòng)化、物料輸送自動(dòng)化、物料倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化、物料揀選上線自動(dòng)化、總成下線裝卸自動(dòng)化、空箱返回自動(dòng)化等入廠物流全過程自動(dòng)化的智慧工廠。自動(dòng)裝卸系統(tǒng)作為整個(gè)工廠智能化物流系統(tǒng)的重要組成部分，從滿箱卸車到空箱裝車，可以在5分鐘內(nèi)全部完成，完全替代了叉車作業(yè)，大幅提高了物流效率。

上海汽車變速器有限公司煙臺(tái)基地（簡(jiǎn)稱“上汽變速器煙臺(tái)基地”）上汽變速器煙臺(tái)基地由世界500強(qiáng)企業(yè)上汽集團(tuán)下屬的上海汽車變速器有限公司投資興建，2004年落戶煙臺(tái)，主要從事汽車變速器系統(tǒng)的生產(chǎn)和銷售，目前已成為全國(guó)第二大汽車變速器生產(chǎn)基地。

上汽變速器煙臺(tái)基地作為上汽集團(tuán)工業(yè)4.0智能制造的試點(diǎn)單位，2018年11月，在公司總經(jīng)理錢向陽(yáng)的帶領(lǐng)下，成立了物流自動(dòng)化項(xiàng)目實(shí)施小組。由公司副總經(jīng)理高毅華擔(dān)任組長(zhǎng)，由物流部執(zhí)行總監(jiān)劉盛東擔(dān)任項(xiàng)目總監(jiān)、物流工程科高級(jí)經(jīng)理陳煒峰擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理，在上汽變速器煙臺(tái)基地實(shí)施物流入廠全自動(dòng)化的項(xiàng)目。

2019年6月，全新規(guī)劃建成的上汽變速器煙臺(tái)基地CVT（無級(jí)變速器）項(xiàng)目，從智能生產(chǎn)、智能維修、智能物流、智能質(zhì)量四個(gè)方面打造了業(yè)內(nèi)綠色智能制造示范工廠。在智能物流方面，通過AS/RS立體庫(kù)、拆垛機(jī)械手、自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、智能輸送系統(tǒng)和AGV等自動(dòng)化設(shè)備，將倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)與生產(chǎn)線無縫連接，實(shí)現(xiàn)了物流作業(yè)的高度自動(dòng)化與智能化。本文重點(diǎn)介紹該項(xiàng)目一大亮點(diǎn)—自動(dòng)裝卸系統(tǒng)的規(guī)劃與應(yīng)用。

項(xiàng)目概況

據(jù)悉，上汽變速器煙臺(tái)基地CVT項(xiàng)目總投資4.9億元，包括CVT180及CVT250兩個(gè)項(xiàng)目。其中，TS11（CVT180）產(chǎn)品由上汽乘用車技術(shù)中心負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研發(fā)，上汽變速器負(fù)責(zé)產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。

由因格智能規(guī)劃建設(shè)的TS11廠內(nèi)物流自動(dòng)化系統(tǒng)項(xiàng)目是一個(gè)全廠自動(dòng)化整體實(shí)施項(xiàng)目，參見圖1。該項(xiàng)目施工區(qū)域10810m2，涉及鋪設(shè)自動(dòng)化輸送線310m，AGV運(yùn)行路線750m，收容物料SKU合計(jì)160種，日均物料周轉(zhuǎn)數(shù)量合計(jì)約1650箱，成品日均周轉(zhuǎn)110托，機(jī)器人快速揀選系統(tǒng)庫(kù)位3100個(gè)，自動(dòng)化立體庫(kù)儲(chǔ)位448個(gè)。TS11項(xiàng)目最終實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)作業(yè)完全自動(dòng)化、物料輸送完全自動(dòng)化、倉(cāng)儲(chǔ)完全自動(dòng)化的智慧工廠智能生產(chǎn)目標(biāo)。而以自動(dòng)裝卸系統(tǒng)為主的智能化出庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了成品裝配后自動(dòng)高效的出庫(kù)裝車，大幅提高了物流效率。

方案設(shè)計(jì)與系統(tǒng)組成

變速器總成物料分為零部件和成品兩大類。零部件中的大件采用卡板箱、小件用川字托盤進(jìn)行裝載。小件先放置在周轉(zhuǎn)箱中，并統(tǒng)一碼放在川字托盤上。周轉(zhuǎn)箱共有四種規(guī)格形式，最大質(zhì)量15kg。具體數(shù)據(jù)見表1、表2。

作為整個(gè)工廠物流自動(dòng)化、智能化的重要組成部分，自動(dòng)裝卸系統(tǒng)是因格智能根據(jù)TS11項(xiàng)目的物料特點(diǎn)和載重進(jìn)行自主研發(fā)的。自動(dòng)裝卸系統(tǒng)構(gòu)成如下：3臺(tái)自動(dòng)裝卸平臺(tái)+3臺(tái)空料箱回收線+2臺(tái)自動(dòng)裝卸車+4臺(tái)AGV+輥筒料車，總投資額300萬元，投資回報(bào)期1年。其中，自動(dòng)裝卸車的線體規(guī)格為9100mm×2300mm（不含驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)度），線體厚度95mm（提升）/ 78mm（下降），額定載重30噸，額定輸送速度約9m/min。

自動(dòng)裝卸系統(tǒng)兼容兩種箱型（托盤和卡板箱），承載使用滑鏈+氣囊方式，確保了重箱物料輸送的穩(wěn)定性和可靠性；裝卸平臺(tái)使用移動(dòng)雙平臺(tái)，卸貨至A平臺(tái)后，緩存空箱的B平臺(tái)可以自動(dòng)平移與卡車對(duì)接進(jìn)行空箱裝車，大大提高了裝卸車效率。

值得一提的是，該項(xiàng)目技術(shù)難點(diǎn)頗多，如，成品自動(dòng)下線后對(duì)成品料架的堆碼要求精度很高（4個(gè)錐孔對(duì)接）。因格智能設(shè)計(jì)研發(fā)的自動(dòng)堆碼設(shè)備保證了堆碼精度，同時(shí)料架條碼掃描后自動(dòng)與MES系統(tǒng)對(duì)接進(jìn)行報(bào)交過賬；料架在輸送線上緩存滿之后，使用自動(dòng)裝卸系統(tǒng)將滿料架全部一次性裝車，整個(gè)裝車可以在2分鐘內(nèi)完成，效率非常高。

自動(dòng)裝卸作業(yè)流程

1.滿載車輛對(duì)接

裝貨平臺(tái)正常運(yùn)行（綠色信號(hào)燈顯示）情況下，裝有CYSC雙層車載裝卸系統(tǒng)的卸貨車輛可以倒車與裝卸垛口進(jìn)行對(duì)接。

2．自動(dòng)卸車

圖2 成品自動(dòng)卸車與空容器自動(dòng)裝車流程

表1 零部件數(shù)據(jù)

表2 成品貨物數(shù)據(jù)

車輛倒車到位后，卷簾門自動(dòng)開啟，司機(jī)下車后檢查裝卸系統(tǒng)狀態(tài)是否正常，車輛與垛口之間的位置是否準(zhǔn)確，對(duì)接裝置是否牢靠鎖定，確認(rèn)無誤后，即可連接車輛與垛口設(shè)備的連接動(dòng)力線纜和信號(hào)線纜；此時(shí)司機(jī)可以按下卸貨按鈕。如果CYSC雙層滑鏈集貨線上仍有貨物沒有卸貨完畢，車輛進(jìn)入等待狀態(tài)，必須等雙層滑鏈集貨線上全空情況下系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)卸貨流程。卸貨程序啟動(dòng)前，軌道導(dǎo)引臺(tái)車首先根據(jù)指令到達(dá)預(yù)定位置，然后入庫(kù)口處的安全阻擋器下降到位，車內(nèi)滑鏈線、鏈條過渡線和CYSC雙層滑鏈集貨線同時(shí)啟動(dòng)，將車內(nèi)的托盤和卡板箱同步輸送到雙層集貨線上。輸送過程中，操作人員需要觀察貨物卸車情況，如果出現(xiàn)異常情況可隨時(shí)拍下急停按鈕終止作業(yè)。等待貨物全部卸車完畢后，輸送系統(tǒng)自動(dòng)停止輸送，貨物安全阻擋裝置自動(dòng)起升到位，人機(jī)界面給出卸車完畢提示，并給出等待裝車提示，平臺(tái)自動(dòng)進(jìn)入等待裝車狀態(tài)。

3.空容器（托盤和卡板箱）自動(dòng)積放

設(shè)備啟動(dòng)后即進(jìn)入空容器自動(dòng)積放過程。自檢正常后，軌道導(dǎo)引臺(tái)車確認(rèn)其停靠位置為預(yù)定位置，然后整機(jī)向前端設(shè)備發(fā)出等待積放信息。前端線體收到該信息后，方可啟動(dòng)輸送線往鏈?zhǔn)娇杖萜骷浘€上送貨。送往空容器集貨線的貨物必須達(dá)到的要求為：托盤上料箱疊盤整齊，不超出托盤邊緣，位置誤差不超過±10mm，輸送速度必須與雙層空容器集貨線輸送速度一致（約9m/min），雙層的輸送面高度均必須與集貨線輸送面高度一致，空容器放置規(guī)整，不可出現(xiàn)歪斜的狀況。

當(dāng)雙層鏈?zhǔn)郊浘€檢測(cè)到貨物從前端線體進(jìn)入輸送區(qū)域后立即啟動(dòng)進(jìn)行貨物輸送，當(dāng)貨物完全輸送到集貨線上后輸送停止，進(jìn)入等待狀態(tài)。

4.空容器自動(dòng)裝車

車輛卸貨完畢后，系統(tǒng)隨即進(jìn)入自動(dòng)裝車狀態(tài)。首先，系統(tǒng)確認(rèn)全部卸貨貨物均已進(jìn)入CYSC雙層滑鏈集貨線上，并且系統(tǒng)同時(shí)確認(rèn)雙層鏈?zhǔn)娇杖萜骷浘€已經(jīng)裝滿空容器；然后系統(tǒng)控制軌道導(dǎo)引臺(tái)車移動(dòng)到裝車位，并開始裝車操作。通常在按下按鈕后，卸車作業(yè)和裝車作業(yè)將在10～15分鐘內(nèi)完成。操作人員需要保持觀察卸車和裝車狀態(tài)，如果出現(xiàn)物料剮蹭車廂門框等問題，必須及時(shí)終止作業(yè)，將歪斜的物料或者容器進(jìn)行異常處理后方可繼續(xù)裝卸程序。

圖3 卡車對(duì)接全自動(dòng)裝卸平臺(tái)

圖4 物料從雙層卡車自動(dòng)卸貨到緩存輸送線

圖5 成品堆碼

圖6 成品自動(dòng)裝車

5.車輛解鎖

司機(jī)收到確認(rèn)裝卸完畢的信號(hào)以及觀察到卷簾門正常關(guān)閉后，即可斷開車輛與垛口設(shè)備的連接線纜，并關(guān)閉車尾的控制柜門，確保CYSC車載裝卸系統(tǒng)可升降重載輥輪組及尾段滑鏈輸送系統(tǒng)全部下降到底，同時(shí)車尾的安全阻擋器已經(jīng)升起；等待20秒并確認(rèn)放氣完成后，方可解鎖車輛對(duì)接系統(tǒng)的鎖定裝置，解鎖車輛后車輛方可駛離垛口，并注意往前駛出一段距離后需要停車關(guān)閉車門后安全駛離。

需要說明的是，自動(dòng)裝車系統(tǒng)在異常處理完畢或手動(dòng)調(diào)試狀態(tài)時(shí)可進(jìn)行手動(dòng)運(yùn)行，在手動(dòng)運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)觸屏提示進(jìn)行手動(dòng)操作。貨物手動(dòng)裝車流程如下：當(dāng)車輛脫離平臺(tái)進(jìn)行獨(dú)立操作時(shí)，打開車尾控制柜，將旋鈕旋轉(zhuǎn)到叉車模式即可，此時(shí)儲(chǔ)存在控制柜內(nèi)的遙控激活，操作采用遙控進(jìn)行裝卸控制。一般來說整個(gè)操作過程由司機(jī)完成，當(dāng)叉車工將貨物準(zhǔn)確放入車廂門內(nèi)后，司機(jī)需要檢查貨物放置的位置偏差在合理范圍內(nèi)，然后即可遙控控制貨物往車廂內(nèi)移動(dòng)一段距離；重復(fù)以上動(dòng)作直到完成全部貨物裝車。需要注意的是，上下兩層的滑鏈輸送控制可單獨(dú)控制，裝貨時(shí)需要把每層左右兩個(gè)貨物放入后按下遙控，此時(shí)同一層的貨物同時(shí)往車廂內(nèi)移動(dòng)，裝車的過程中不可降下車尾的貨物安全阻擋裝置，以避免操作異常而導(dǎo)致貨物滑落，造成安全事故。完成裝車后，即可斷開動(dòng)力電纜，收起遙控裝置，關(guān)閉貨箱門駛離。

應(yīng)用效果

據(jù)上海汽車變速器有限公司物流工程科高級(jí)經(jīng)理，也是本次項(xiàng)目的項(xiàng)目經(jīng)理陳煒峰介紹，TS11項(xiàng)目是公司甚至是整個(gè)汽車零部件行業(yè)的物流智能化系統(tǒng)標(biāo)桿項(xiàng)目，通過整套的智能物流解決方案，大大提升了物流信息化與智能化，有助于實(shí)現(xiàn)柔性制造。該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了多個(gè)方面的突破：

一是無人化場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目從原材料入場(chǎng)卸貨，到入庫(kù)存儲(chǔ)、物料出庫(kù)上線，一直到成品下線完全采用自動(dòng)搬運(yùn)，成品料架自動(dòng)裝車，所有環(huán)節(jié)全部實(shí)現(xiàn)了無人化操作。

二是流程簡(jiǎn)化，大大減少了人為干預(yù)造成的錯(cuò)料、貨損等。從物料到場(chǎng)到物料配送上線，全部是自動(dòng)化完成，通過智能WCS系統(tǒng)對(duì)物料全部是智能追蹤，完全不需要人員參與，減少了員工識(shí)別上的差錯(cuò)幾率，同時(shí)也大大減少了拉動(dòng)不均衡（多配送、少配送、早配送、晚配送）造成的線邊工位物料擁擠或者缺料的風(fēng)險(xiǎn)。

三是物流作業(yè)效率大大提升。特別是自動(dòng)裝卸車系統(tǒng)的應(yīng)用，從滿箱卸車到空箱裝車，都可以在5分鐘內(nèi)全部完成，整個(gè)裝卸貨過程只需司機(jī)按下按鈕，完全替代了叉車作業(yè)，省去叉車與裝卸工，減少人力，人員成本優(yōu)化70%以上；裝卸作業(yè)零貨損，安全風(fēng)險(xiǎn)低；裝卸效率大幅提升，與叉車作業(yè)相比效率提高10倍以上。此外，采用自動(dòng)裝卸系統(tǒng)還可以節(jié)省大量運(yùn)力與倉(cāng)儲(chǔ)面積，單日可節(jié)約3輛次以上的運(yùn)力，成品物料裝卸和空器具回收僅需要占用2個(gè)道口空間。