關(guān)于無人天車庫區(qū)碼放規(guī)則的探討和改進(jìn)

王蘇平，王 棚，肖庭喜，侯方羊

（江西新鋼南方新材料有限公司，江西新余 338000）

0 引言

隨著無人天車的投入使用，新余冷軋成品庫的智能化、自動化水平不斷提升，相應(yīng)的庫區(qū)管理工作也應(yīng)不斷革新。庫區(qū)管理革新的重中之重就是，以無人天車為基礎(chǔ)，提出鋼卷碼放標(biāo)準(zhǔn)，形成可運(yùn)行的規(guī)則，實(shí)現(xiàn)智能庫管系統(tǒng)自主選擇儲位，以確保生產(chǎn)、物流的順暢運(yùn)行。這就要求能夠及時(shí)掌握當(dāng)前庫區(qū)的執(zhí)行情況并自動調(diào)度進(jìn)出庫區(qū)的作業(yè)，合理安排庫區(qū)中碼放位置及相關(guān)資源與活動，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場競爭力。

解決庫區(qū)庫位合理使用問題的前提是管理思想與現(xiàn)場執(zhí)行高度統(tǒng)一，而執(zhí)行力強(qiáng)的主要表現(xiàn)就是現(xiàn)場操作人能夠按照管理要求進(jìn)行作業(yè)。在人工作業(yè)時(shí)代，要實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，執(zhí)行力是關(guān)鍵，也是首要解決的問題，繁雜的管理策略很難實(shí)現(xiàn)。同時(shí)人工工作量加大也是企業(yè)發(fā)展的絆腳石，管理策略不能得到實(shí)踐、沒有科學(xué)的數(shù)據(jù)支持等，加大了精細(xì)化管理的難度。

目前國內(nèi)冷軋廠生產(chǎn)線人工打包區(qū)均采用三級下發(fā)計(jì)劃，操作工打印紙質(zhì)計(jì)劃，操作工指吊入位，人工糾偏，指吊工指揮天車按照之前選好的位置入庫。傳統(tǒng)入庫作業(yè)僅憑借操作工的經(jīng)驗(yàn)保證不壓小卷，是粗獷式的管理，存在影響生產(chǎn)節(jié)奏、增大工人勞動強(qiáng)度等問題，也不滿足現(xiàn)代庫區(qū)精細(xì)化管理的要求。而無人天車系統(tǒng)的投入使用，則能很好地解決現(xiàn)場執(zhí)行力的問題，接下來的面臨的難題就是庫區(qū)管理的碼垛規(guī)則的建立及實(shí)踐。本文將就碼垛規(guī)則的建立過程進(jìn)行剖析、探討，最終確定方案。

1 現(xiàn)狀分析

冷軋成品庫采用人工碼垛的方式，由于庫區(qū)占用率居高不下，碼垛屬于無規(guī)劃的狀態(tài)，就是哪里有空位并且距離人工打包區(qū)距離近就優(yōu)先放卷。這種作業(yè)方式只能保證一些做了特殊標(biāo)記的卷不被壓外，其他情況都沒法保證。例如，一層裝車卷剛剛把二層挪開就被下線卷壓上，增加了倒垛率；當(dāng)兩個(gè)卷大小現(xiàn)場肉眼很難分辨，就無法保證大卷不壓小卷；由于包裝原因，無法通過肉眼分辨卷的厚度，因此不能將0.2 mm 作為卷壓的條件。

隨著無人駕駛技術(shù)的引入，天車的運(yùn)行由信息驅(qū)動，這樣就可以通過厚度、外徑等信息來控制天車的起放吊位置。無人駕駛天車運(yùn)行穩(wěn)定后，人工調(diào)度的響應(yīng)無法滿足天車的運(yùn)行要求，需要進(jìn)行自動調(diào)度作業(yè)。自動調(diào)度的重點(diǎn)內(nèi)容是放卷位的選擇，需要滿足選擇庫位的各種需求。無人駕駛天車是冷軋成品庫的發(fā)展趨勢，應(yīng)從根本上解決現(xiàn)在其存在的問題，使作業(yè)方式從人工轉(zhuǎn)為自動化并越來越智能化。

新余冷軋成品庫于2019 年建成，二層碼放庫容達(dá)到817 個(gè)位置，共分成8 個(gè)區(qū)，編號是0～7。其中，0 區(qū)和7 區(qū)待判品區(qū)，1區(qū)～6 區(qū)為成品區(qū)。平均庫占用82%，最小占用55%，最大占用95%，一直是高庫容運(yùn)轉(zhuǎn)。庫區(qū)配備了成品庫無人天車系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)庫區(qū)的智能化管理，高效利用庫區(qū)空間，降低人力成本，有效延長設(shè)備壽命，同時(shí)提高生產(chǎn)效益，實(shí)現(xiàn)天車自動平穩(wěn)駕駛。由庫區(qū)無人化系統(tǒng)自動管理鋼卷的裝卸、倒垛、下線，提高工廠的安全水平，降低人為事故風(fēng)險(xiǎn)。通過庫區(qū)無人化系統(tǒng)與冷軋MES 系統(tǒng)，產(chǎn)線一、二級系統(tǒng)的銜接，有效貫通工廠的信息流和物流，逐步達(dá)到建設(shè)智能化工廠的目的。

該系統(tǒng)自2020 年建成后已正常投產(chǎn)兩年，目前庫區(qū)碼放采取原則有：

（1）根據(jù)成品的周轉(zhuǎn)天數(shù)確定成品的擺放位置，滿足實(shí)際生產(chǎn)的周轉(zhuǎn)。

（2）碼放嚴(yán)格執(zhí)行先進(jìn)先出的原則，并通過“品”字碼放方式滿足庫區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）現(xiàn)場標(biāo)識與系統(tǒng)標(biāo)識一一對應(yīng)，成品出庫0 錯(cuò)誤。

（4）重貨不壓輕貨，體積大不壓體積小，異性貨單獨(dú)放置。另外，系統(tǒng)設(shè)置碼垛規(guī)則，不能壓卷外徑＜800 mm 的卷。

（5）二層碼放提高庫容，也是按類碼放的基礎(chǔ)。

（6）包裝品與裸品分區(qū)碼放。

（7）不同批次不同規(guī)格商品分位分垛碼放。

（8）自動定位精度在30 mm 以內(nèi)，確保堆垛距離的可控。

（9）完全避免由于定位導(dǎo)致的重物傾斜、貨物倒塌現(xiàn)象。

在上述原則下庫區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)很順暢，但也凸顯出如下問題：①大小卷分類指標(biāo)的臨界問題；②大卷壓小卷損壞問題；③大卷壓小卷滾卷問題；④架空卷損壞問題。

發(fā)展是目標(biāo)，只有認(rèn)清現(xiàn)狀、分析原因、立足解決，才是硬道理。

2 碼放規(guī)則革新

2.1 按噸位分類碼放的策略優(yōu)勢

目前，庫區(qū)運(yùn)行存在的問題主要是一層小卷、二層大卷，但不能強(qiáng)制增加規(guī)則“禁止大卷壓小卷”。此類問題的主要集中在小卷約4 t（不超過4.5 t），也就是外徑非常小的情況，其他噸位不存在這種問題，主要原因是外徑長度差的不多。因此，應(yīng)該通過科學(xué)的測算，利用無人天車系統(tǒng)的優(yōu)勢，打破傳統(tǒng)的管理方式，提出新的碼垛規(guī)則來適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展。針對現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，將采用按噸位分類碼放的策略。

（1）由于生產(chǎn)原因、高庫容運(yùn)轉(zhuǎn)以及先進(jìn)先出的規(guī)則，導(dǎo)致不能控制一層不放小卷。同時(shí)庫容降低會增加車輛中轉(zhuǎn)壓力和生產(chǎn)成本，影響分批分類碼放工作。

（2）按噸位碼放，控制碼在同一垛的成品噸位相差不超過1 t，從而使外徑差小于100 mm。

（3）無人天車系統(tǒng)在成品入庫前就收集了生產(chǎn)的信息以及具備智能調(diào)度能力，完全具備實(shí)時(shí)進(jìn)行分類的碼放。

（4）傳統(tǒng)人工碼放主要還是體現(xiàn)在集中碼放，這跟新的策略格格不入。必須突破束縛，改革創(chuàng)新。

（5）采用按重量等級分類碼放的策略是科學(xué)的、有依據(jù)的。

（6）按訂單碼放也不能解決現(xiàn)在的問題，還會帶來新的問題，主要原因是庫容小、庫利用率高，只能采用混垛模式。同時(shí)，訂單上成品也有大卷、小卷，也不能避免大卷壓小卷的問題。

（7）該冷軋成品庫轉(zhuǎn)儲作業(yè)比較多，訂單問題可以在下游倉庫得到解決，這一特點(diǎn)可促進(jìn)按重量分類的實(shí)施。

2.2 管理精細(xì)化的主要原則

設(shè)備的革新必然會帶動管理革新，而管理革新的方向就是精細(xì)化，精細(xì)化的根本就是解決看似很小卻很棘手的問題。在庫區(qū)碼垛規(guī)則中精細(xì)化主要原則有：

（1）細(xì)化：指定規(guī)則要細(xì)化；布置工作要細(xì)化；指揮、指導(dǎo)要細(xì)化。

（2）量化：規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)要量化或行為化，不能量化或行為化的規(guī)則不能指導(dǎo)實(shí)際作業(yè)。

（3）流程化：復(fù)雜規(guī)則簡單化，簡單規(guī)則流程化的思路，不斷改進(jìn)和優(yōu)化碼垛流程，提高效率。

（4）協(xié)同化：工作流程上下游、工作單元之間的銜接配合要協(xié)同。

（5）標(biāo)準(zhǔn)化：指定統(tǒng)一的規(guī)則，使現(xiàn)場作業(yè)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

3 改進(jìn)方案

碼垛規(guī)則的基礎(chǔ)是成品分類，即把同類成品堆放在一起。成品分類的依據(jù)多種多樣，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，目前經(jīng)常采用的是按單碼放和同種類碼放兩種方式。對于產(chǎn)量小、種類多的冷軋產(chǎn)品，按單碼放必然要考慮混垛的問題，這在實(shí)際應(yīng)用中很難運(yùn)行。而同種類碼放主要是基于鋼種和規(guī)格進(jìn)行分類，實(shí)際上鋼種繁多，即便不考慮規(guī)格也很難運(yùn)行。結(jié)合生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)分析，在原有外徑的約束條件下采用按重量分類，具體分類碼放的方案如下。

首先，將成品按重量t 分類，既不能太細(xì)也不能太廣泛，經(jīng)過計(jì)算分為4 類（表1）。

表1 成品重量分類及垛碼分配方案

其次，在原規(guī)則不變的情況下新規(guī)則增加了以下內(nèi)容：成品入庫先按重量分類進(jìn)行庫位的選擇，由天車系統(tǒng)自動完成；在所有可以放卷的位置優(yōu)先選擇二層庫位進(jìn)行碼放，二層沒有位置時(shí)再選擇一層庫位。

最后，新的方案會結(jié)合前兩年的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、庫區(qū)流轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、以往成品重量分布情況，同時(shí)考慮當(dāng)前生產(chǎn)計(jì)劃的重量側(cè)重，進(jìn)行初步分配，新策略投入使用后還可以按照管理的要求進(jìn)行調(diào)整。

4 預(yù)期

碼垛自動化是一種將成品從生產(chǎn)線、到庫區(qū)、再裝車的智能裝備，具有整潔、干凈、自動式。隨著人們對裝卸速度的要求越來越高，原來只能在原料重、規(guī)格大、形變多、生產(chǎn)量小的地區(qū)才考慮的碼垛自動化，已經(jīng)出現(xiàn)在工業(yè)化生產(chǎn)。

（1）通過全自動碼垛規(guī)則，碼垛自動化不僅能夠代替人工進(jìn)行貨物分類、搬運(yùn)、碼垛、裝卸等作業(yè)，還能實(shí)現(xiàn)全天作業(yè)。一般用于生產(chǎn)線的入庫，依照已經(jīng)設(shè)置好的規(guī)則將包裝后的物料從生產(chǎn)線上進(jìn)行碼垛，選擇滿足要求的位置，再經(jīng)無人駕駛天車存放到庫房?？梢愿鶕?jù)不同的產(chǎn)品類型與實(shí)踐需求對自動調(diào)度算法進(jìn)行編程，使其滿足各類產(chǎn)品的碼垛要求。

（2）隨著物流、冶金等行業(yè)的不斷發(fā)展，碼垛自動化的作用越來越重要，不僅能準(zhǔn)確、有效地完成產(chǎn)品碼垛，還降低了工人的勞動強(qiáng)度、提升產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率。

5 結(jié)束語

碼垛自動化的廣泛應(yīng)用，大大緩解了生產(chǎn)制造企業(yè)用工和降低用工成本的問題，因此我國要不斷增強(qiáng)智能自動化裝備行業(yè)發(fā)展活力和核心競爭力，使其更好地為生產(chǎn)制造企業(yè)服務(wù)。

本文提出的新策略，是在不影響庫容和正常生產(chǎn)的前提下，加入了新的管理思想，使操作工能夠更及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握入庫區(qū)信息并予以更為優(yōu)化的天車自動作業(yè)。其應(yīng)用效果有：減少了大量不合理工單計(jì)劃時(shí)間上的浪費(fèi)，節(jié)約大量人力物力；實(shí)現(xiàn)更為靈活的作業(yè)方式，可以靈活、自主地進(jìn)出庫區(qū)；及時(shí)反映庫區(qū)自動作業(yè)執(zhí)行的真實(shí)情況，大大提升庫區(qū)管理的精細(xì)度；杜絕每垛的成品碼放大小不一的現(xiàn)象以及滾動和架空等問題。

另外，采用現(xiàn)代管理方法指導(dǎo)生產(chǎn)，不僅大大提高了現(xiàn)場工作人員的執(zhí)行力，還貫徹學(xué)習(xí)了精細(xì)化管理的方法論，培育精細(xì)文化，重塑核心作業(yè)流程，提高作業(yè)效率。智能化設(shè)備可以在服務(wù)好生產(chǎn)的前提下，為管理人員提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而迭代式完善碼垛策略則開拓了庫區(qū)管理智能化的新時(shí)代。