淺談立體倉(cāng)庫(kù)在涂裝領(lǐng)域的應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)

盧一超

（江西江鈴集團(tuán)新能源汽車有限公司，南昌330000）

1 前言

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)因具備強(qiáng)大的出庫(kù)與入庫(kù)能力再加上具有非常高的空間利用率以及可采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操控而方便于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等一系列優(yōu)勢(shì)，備受廣大企業(yè)（尤其是制造類企業(yè)）的青睞，成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理當(dāng)中的不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。在我國(guó)，有很多的行業(yè)都在運(yùn)用立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行物流管理，比如物流運(yùn)輸行業(yè)、機(jī)械加工制造行業(yè)、金屬冶煉行業(yè)、食品藥品化工行業(yè)、航空航天行業(yè)、電子科技行業(yè)等[1]。

目前，在我國(guó)的汽車制造行業(yè)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)得到了廣泛的應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自2006年始，汽車制造相關(guān)廠家每年新建的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量在10～20座之間。在全國(guó)各大主機(jī)廠興建的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，沖壓領(lǐng)域、焊裝領(lǐng)域、總裝領(lǐng)域皆有廣泛應(yīng)用，涂裝領(lǐng)域的運(yùn)用目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上幾乎沒有。以江西江鈴集團(tuán)新能源汽車有限公司贛江新區(qū)涂裝項(xiàng)目為例，簡(jiǎn)述自動(dòng)化立體車庫(kù)在涂裝領(lǐng)域的應(yīng)用以及使用該存儲(chǔ)方式的一些優(yōu)勢(shì)[2]。

2 項(xiàng)目基本情況

江鈴新能源贛江新區(qū)新基地，坐落在江西省唯一的國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)特區(qū)——贛江新區(qū)內(nèi)，交通十分便利。涂裝車間主要承擔(dān)江鈴新能源A00級(jí)、A0級(jí)、A級(jí)MPV和SUV車型的車身涂裝生產(chǎn)任務(wù)，設(shè)計(jì)凈產(chǎn)能為15萬輛/年。涂裝車間立體庫(kù)在1期內(nèi)完成施工，設(shè)計(jì)單位為中國(guó)汽車工程有限公司（四院），施工單位為中汽昌興（洛陽）機(jī)電設(shè)備工程有限公司。立體庫(kù)的土建部分長(zhǎng)約72 m，寬約14 m，高約19 m，占地面積約為1 008 m2。庫(kù)位方面長(zhǎng)12排，高6層，5條巷道，共計(jì)137個(gè)庫(kù)位。庫(kù)區(qū)的白車身和橇體的存儲(chǔ)由10臺(tái)穿梭車完成。

3 涂裝車間立體庫(kù)及系統(tǒng)傳輸流程介紹

3.1 立體庫(kù)的用途介紹

立體庫(kù)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)對(duì)電泳后車身、面漆后車身、電泳滑橇橇體、面漆滑橇橇體的存取，采用在地上的6層平面移動(dòng)式停車設(shè)備，按工藝需要設(shè)置進(jìn)出。立庫(kù)的每1層都設(shè)穿梭車(帶舉升機(jī)與叉式移載機(jī)），車輛通過穿梭車與升降機(jī)相互協(xié)調(diào)完成存取車。整個(gè)立庫(kù)的每個(gè)出口和入口都設(shè)立了1部升降機(jī)。

3.2 立體庫(kù)的硬件設(shè)施

3.2.1 自動(dòng)化立體庫(kù)

本立體庫(kù)項(xiàng)目由鋼儲(chǔ)存架、提升機(jī)（帶鏈?zhǔn)揭菩袡C(jī)）、RGV（有軌制導(dǎo)車輛）穿梭機(jī)（含舉升臺(tái)、移載機(jī)）、電氣控制系統(tǒng)、倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)組成（圖1）。該立體庫(kù)可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要快速并準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)涂裝車身和涂裝生產(chǎn)相關(guān)滑橇的橇體的出庫(kù)及入庫(kù)，并自動(dòng)進(jìn)行庫(kù)存分析和管理。

圖1 涂裝車間立體車庫(kù)

3.2.2 輸送系統(tǒng)

輸送系統(tǒng)由移動(dòng)RGV穿梭機(jī)、橫移電機(jī)、橫移輥輪、移行滾床、偏心升降臺(tái)、升降機(jī)、堆垛機(jī)和拆垛機(jī)、移載機(jī)、橇體定位裝置、輔助升降臺(tái)等一系列部件組成。這些部件在生產(chǎn)過程中互相配合，以達(dá)到涂裝車身上下線、車身識(shí)別與調(diào)度等功能。

3.2.3 控制系統(tǒng)

本立體庫(kù)項(xiàng)目的系統(tǒng)主要由WMS（倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)）管理系統(tǒng)、WCS（倉(cāng)儲(chǔ)控制系統(tǒng)）調(diào)度系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備執(zhí)行層組成。系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 立體庫(kù)系統(tǒng)整體架構(gòu)

倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)包括WMS管理系統(tǒng)和WCS調(diào)度系統(tǒng)。WMS管理系統(tǒng)可與企業(yè)ERP系統(tǒng)對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理，其功能模塊介紹如表1示所示。

表1 WMS管理系統(tǒng)功能描述

WCS調(diào)度系統(tǒng)是立體車庫(kù)實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能搬運(yùn)器、升降機(jī)等設(shè)備系統(tǒng)接口的集成，對(duì)各設(shè)備系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)度和管理，協(xié)調(diào)各個(gè)設(shè)備段完成存車和取車的任務(wù)需求，在進(jìn)行調(diào)度時(shí)奉行均衡負(fù)載、最短路徑、優(yōu)先級(jí)任務(wù)、堵塞就近等原則，并對(duì)存取車任務(wù)組合實(shí)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最佳的存取車雙循環(huán)作業(yè)，最大限度的節(jié)省存取車時(shí)間；通過實(shí)時(shí)收集設(shè)備層反饋，做到對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控及對(duì)任務(wù)執(zhí)行狀況的實(shí)時(shí)跟蹤。

設(shè)備執(zhí)行層主要有升降機(jī)控制系統(tǒng)和橫移RGV穿梭機(jī)控制系統(tǒng)組成。升降機(jī)負(fù)責(zé)垂直方向的輸送，橫移RGV穿梭機(jī)負(fù)責(zé)水平方向的輸送，兩者配合實(shí)現(xiàn)出入庫(kù)動(dòng)作。RGV穿梭機(jī)與升降機(jī)控制系統(tǒng)都采用AB PLC模塊，激光測(cè)距，二維碼定位位置系統(tǒng)，AB系列變頻器等相關(guān)設(shè)備掛接于Ethernet/IP總線上，通過TCP/IP技術(shù)實(shí)現(xiàn)與WCS調(diào)度系統(tǒng)通訊，同時(shí)由中控PMC（生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)進(jìn)度控制）系統(tǒng)通過以太網(wǎng)對(duì)RGV和升降機(jī)執(zhí)行動(dòng)作的完成情況實(shí)施全方面的監(jiān)控[3-4]。

3.2.4 立庫(kù)鋼構(gòu)

立庫(kù)的鋼構(gòu)部分的全部構(gòu)件采用熱軋型鋼以保證其強(qiáng)度，其載重設(shè)計(jì)是經(jīng)由中國(guó)建科院的PK?PM-SATWE軟件運(yùn)算分析后得出，每個(gè)庫(kù)位載重為800 kg。

3.3 立體庫(kù)在涂裝車間內(nèi)的系統(tǒng)傳輸流程

3.3.1 工藝流程介紹

如圖3所示，涂裝車間的工藝流程當(dāng)中，涉及到立庫(kù)的有以下內(nèi)容。

a.電泳排空。具體情況為電泳后車身從電泳強(qiáng)冷室出，在車間二層進(jìn)立庫(kù)，在交接位通過移載機(jī)電泳車身轉(zhuǎn)移到面漆橇上，同時(shí)電泳空橇出立庫(kù)，去往焊涂交接位。電泳車經(jīng)過升降機(jī)到車間一層出，去往打膠線。那些暫時(shí)不能轉(zhuǎn)接到面漆橇的電泳車，可以通過升降機(jī)到立庫(kù)的其他層存放。庫(kù)內(nèi)的電泳車可以分別通過升降機(jī)再回到車間二層，轉(zhuǎn)接到面漆橇。

b.面漆排空。具體情況為面漆車身從面漆強(qiáng)冷室出，在車間二層進(jìn)立庫(kù)，通過升降機(jī)到車間一層出，去往拋光精修線；或者通過升降機(jī)進(jìn)入立庫(kù)的其他層存放。暫時(shí)存放在其他層的面漆車身，通過升降機(jī)到達(dá)車間一層，然后出立庫(kù)。當(dāng)面漆后車身完成BuyOff/注蠟環(huán)節(jié)后，轉(zhuǎn)至總裝車間立體庫(kù)之前，進(jìn)行一次橇體更換，此更換過程為涂裝面漆橇、總裝車身橇，完成轉(zhuǎn)換后的空面漆橇由涂裝車間二層返回立體庫(kù)。

圖3 涂裝車間內(nèi)使用立體庫(kù)的流程

c.電泳空橇。具體情況為電泳烘干后車身在車間二層進(jìn)，換完橇后電泳空橇出庫(kù)；電泳空橇也可以通過升降機(jī)到立庫(kù)其他層存放。庫(kù)內(nèi)電泳橇體還可以通過升降機(jī)再回到車間二層后出庫(kù)。

d.面漆空橇。具體情況為面漆空橇在車間二層進(jìn)入立庫(kù)，去往交接站接電泳車?；蛘咄ㄟ^升降機(jī)到達(dá)立庫(kù)的其他層存放，通過升降機(jī)從立庫(kù)的其他層取出至車間二層去往交接站。

3.3.2 出入庫(kù)業(yè)務(wù)流程介紹

白車身或橇體的入庫(kù)業(yè)務(wù)流程為：ERP創(chuàng)建入庫(kù)單、WMS系統(tǒng)接收入庫(kù)單、WMS系統(tǒng)通知WCS系統(tǒng)執(zhí)行入庫(kù)程序、WCS系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度設(shè)備執(zhí)行入庫(kù)動(dòng)作、設(shè)備執(zhí)行完成，通知WMS系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)庫(kù)、將入庫(kù)單回執(zhí)ERP。

入庫(kù)程序和入庫(kù)動(dòng)作具體表現(xiàn)如下。

a.按工藝流程底漆橇經(jīng)鏈?zhǔn)揭菩袡C(jī)輸送入立庫(kù)，經(jīng)檢測(cè)系統(tǒng)RFID冗余條碼檢測(cè)并記錄入庫(kù)車型；

b.底漆車身帶橇入庫(kù)后在庫(kù)內(nèi)換上面漆橇；

c.完成后提升機(jī)把底漆橇下降到一層出口位置或者下降到相應(yīng)存儲(chǔ)層位置；

d.RGV穿梭機(jī)上移載機(jī)伸出，舉升取車，然后回到移動(dòng)RGV穿梭機(jī)上；

e.移動(dòng)RGV穿梭機(jī)通過在軌道上行走，把車輛輸送到出口處或目標(biāo)存儲(chǔ)位；

f.移載機(jī)伸出，下降放車，把底漆橇停放在升降架或儲(chǔ)存位車架上。

白車身或橇體的出庫(kù)業(yè)務(wù)流程為：ERP創(chuàng)建出庫(kù)單、WMS系統(tǒng)接收出庫(kù)單、WMS系統(tǒng)通知WCS系統(tǒng)執(zhí)行出庫(kù)程序、WCS系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度設(shè)備執(zhí)行出庫(kù)動(dòng)作、設(shè)備執(zhí)行完成，通知WMS系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)庫(kù)、將出庫(kù)單回執(zhí)ERP。

出庫(kù)程序和出庫(kù)動(dòng)作具體表現(xiàn)如下。

a.移動(dòng)RGV穿梭機(jī)運(yùn)行到指定的存車位；

b.通過移載機(jī)把車輛轉(zhuǎn)移到移動(dòng)RGV穿梭機(jī)上；

c.移動(dòng)RGV穿梭機(jī)運(yùn)行到提升機(jī)位；

d.經(jīng)過提升機(jī)送至出口；

e.從提升機(jī)轉(zhuǎn)接至鏈?zhǔn)揭菩袡C(jī)，進(jìn)入涂裝工藝輸送線[5-6]。

4 立體庫(kù)的使用優(yōu)勢(shì)

4.1 占地面積小，空間利用率高

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)本身具有占地面積小，空間緊湊且利用率高的優(yōu)點(diǎn)。在涂裝生產(chǎn)過程中，可對(duì)一定數(shù)量的電泳車身、面漆車身和橇體進(jìn)行緩存，避免了車間內(nèi)儲(chǔ)存鏈過分擁堵。

4.2 切換生產(chǎn)車型更加快捷

江鈴新能源汽車有限公司的涂裝車間相比于國(guó)內(nèi)其他主機(jī)廠的涂裝車間，上線車型、顏色不再受限于先進(jìn)先出的規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車型多品種按需靈活切換，大批量車身可按節(jié)拍進(jìn)行快速機(jī)械化流水作業(yè)。

4.3 智能化物料管理

WMS系統(tǒng)具備倉(cāng)儲(chǔ)管理功能，可自動(dòng)、高效、便捷做到白車身和橇體存儲(chǔ)、調(diào)配的智能化管理。本系統(tǒng)一方面改變以往的車身及橇體存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)運(yùn)方式，可大大節(jié)省人力，減少了勞動(dòng)力成本。另一方面，提高了涂裝車間整體流水作業(yè)過程中的效率。

5 立體庫(kù)使用過程中出現(xiàn)的問題及應(yīng)對(duì)措施

四院在進(jìn)行本立體庫(kù)的設(shè)計(jì)過程中，考慮了涂裝車間生產(chǎn)過程中系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的信息管理系統(tǒng)和設(shè)備故障，提供以下故障問題的應(yīng)急處理措施。

5.1 ERP系統(tǒng)與WMS系統(tǒng)之間連接的通信信號(hào)中斷

由ERP系統(tǒng)生成紙質(zhì)單，然后WMS根據(jù)紙質(zhì)單的命令，由現(xiàn)場(chǎng)員工手動(dòng)輸入相應(yīng)的信息，保證WMS系統(tǒng)能對(duì)應(yīng)相應(yīng)的流程繼續(xù)進(jìn)行。

5.2 WCS系統(tǒng)與設(shè)備間通信信號(hào)中斷

由WCS系統(tǒng)生成紙質(zhì)單，然后現(xiàn)場(chǎng)的操作人員按照紙質(zhì)單的指令操作設(shè)備，通過半自動(dòng)或者手動(dòng)方式完成該指令的作業(yè)。

5.3 出入庫(kù)穿梭車故障

使用備用穿梭車更換故障設(shè)備，或者通過任務(wù)切換，由其他層的穿梭車臨時(shí)兼任其任務(wù)。

5.4 堆垛機(jī)故障

本項(xiàng)目的立體庫(kù)中共3臺(tái)堆拆垛機(jī)，用于底漆車身和底漆滑橇的堆拆垛2臺(tái)（1臺(tái)堆垛，1臺(tái)拆垛），用于面漆線車身和底漆滑橇的堆拆垛1臺(tái)。

如果3臺(tái)中的1臺(tái)發(fā)生故障不能使用時(shí)，若底漆線的1臺(tái)發(fā)生故障，系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)面漆線的堆拆垛機(jī)到底漆線進(jìn)行底漆車身和底漆滑橇的出入庫(kù)作業(yè)；同理，當(dāng)面漆線的1臺(tái)發(fā)生故障，系統(tǒng)也可以協(xié)調(diào)底漆線的堆拆垛機(jī)到面漆線進(jìn)行面漆車身和面漆滑橇出入庫(kù)作業(yè)。由于采取均勻分配庫(kù)存的策略，系統(tǒng)可以在一段時(shí)間內(nèi)滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求。

如果同時(shí)3臺(tái)中的2臺(tái)同時(shí)發(fā)生故障（極其微小概率發(fā)生，由仿真模擬得出結(jié)果），此時(shí)的設(shè)備已不能滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需求，可以通過系統(tǒng)緊急流程實(shí)現(xiàn)白車身與橇體的出庫(kù)。

6 立體庫(kù)的維護(hù)保養(yǎng)

根據(jù)江鈴新能源涂裝車間現(xiàn)場(chǎng)需求，四院給出了如下的維護(hù)保養(yǎng)方案。

6.1 主要檢查內(nèi)容

立體庫(kù)內(nèi)主要檢查內(nèi)容有：外觀、壓縮空氣、電氣、聲響、電機(jī)溫度、有無漏油、安全裝置、潤(rùn)滑、油管路。

6.2 日常維護(hù)工作

6.2.1 每班工作

a.清潔設(shè)備表面，包括操作面板和電控柜，特別是光電傳感器表面應(yīng)清潔無塵土；

b.清潔行走地車軌道內(nèi)的碎玻璃及雜物；

c.清潔測(cè)寬定位軌道位置檢測(cè)裝置導(dǎo)軌內(nèi)的碎玻璃；

d.檢查各個(gè)固定連接是否牢固可靠、不松動(dòng)、鋼架結(jié)構(gòu)無明顯變形；

e.各個(gè)氣管及液壓管連接和固定可靠，無漏氣漏油現(xiàn)象；f.各個(gè)編碼器與其安裝軸連接是否牢靠、不松動(dòng)；g.檢查各個(gè)空氣開關(guān)連接線是否牢靠，無過熱和異味；

h.檢查各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的工作是否靈活無卡滯，無異常響聲、振動(dòng)和異常發(fā)熱；

i.檢查各個(gè)傳動(dòng)帶是否完好無損，松緊度適當(dāng)；j.檢查各個(gè)齒條與齒輪間隙是否合適；k.檢查吸盤是否有漏氣現(xiàn)象；l.檢查各個(gè)滑動(dòng)處是否缺油；m.檢查堆垛平臺(tái)機(jī)行走地車鋼架結(jié)構(gòu)是否完好。

6.2.2 每周工作

a.檢查各個(gè)氣動(dòng)元件是否有漏氣現(xiàn)象；

b.給導(dǎo)軌、滑塊、軸承位加潤(rùn)滑脂；

c.檢查堆垛車液壓包的工作介質(zhì)是否有滲漏現(xiàn)象，油箱油拉是否在正常范圍值；

d.檢查真空泵是否工作正常；

e.檢查電機(jī)電流、電壓是否正常，是否有缺相運(yùn)行現(xiàn)象，熱繼電器控制值是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。

6.2.3 其他工作

a.定期（每月不少于1次）檢查與電動(dòng)機(jī)相連的電氣線路有無松動(dòng)現(xiàn)象；

b.定期（每月1次）檢查電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備接線是否正確、牢靠，動(dòng)作是否靈活，觸頭接觸是否良好；

c.定期（每月1次）檢查電機(jī)傳動(dòng)裝置是否正常，皮帶松緊是否合適，皮帶連接是否牢固；

d.定期（每月不少于1次）檢查電動(dòng)機(jī)及啟動(dòng)裝置的接地或接零是否可靠；

e.定期（6個(gè)月）對(duì)變頻器進(jìn)行吹塵；或者利用小修、中修、大修的機(jī)會(huì)進(jìn)行吹塵處理；

f.變頻器停運(yùn)后應(yīng)檢查進(jìn)線端子、出線端子、控制端子接線是否緊固，有無發(fā)熱現(xiàn)象；

g.運(yùn)行中的變頻器應(yīng)檢查變頻器模塊的溫度（數(shù)據(jù)由控制面板讀出），如發(fā)現(xiàn)超溫應(yīng)及時(shí)通知車間前來處理；

h.巡檢過程中應(yīng)檢查變頻器故障記錄參數(shù)，填寫點(diǎn)檢記錄表，出現(xiàn)故障及時(shí)通知車間。

7 結(jié)束語

在立體倉(cāng)庫(kù)在汽車制造行業(yè)的使用已成為主流之際，江鈴新能源汽車有限公司在涂裝領(lǐng)域率先建立立體庫(kù)，在后續(xù)日常生產(chǎn)過程當(dāng)中相比于傳統(tǒng)無立庫(kù)涂裝車間，使用立庫(kù)后的優(yōu)勢(shì)將一一展現(xiàn)在世人眼前。隨著立庫(kù)應(yīng)用于涂裝領(lǐng)域后，寶貴的使用經(jīng)驗(yàn)將不斷積累，再加上現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，后續(xù)軟硬件配置將會(huì)越來越高，設(shè)計(jì)越來越優(yōu)化，未來高效率、高可靠性與高靈活度的立體庫(kù)系統(tǒng)將會(huì)在汽車主機(jī)廠規(guī)劃建造新涂裝車間時(shí)考慮添加，成為涂裝車間內(nèi)重要的組成結(jié)構(gòu)。