封裝載板工廠智能物流系統(tǒng)規(guī)劃方案

李春峰 李志東 孫宏超 黃人斌 韓志博

（武漢新創(chuàng)元半導(dǎo)體有限公司，湖北 武漢 430074）

0 引言

智能制造是“中國制造2025”的核心，載板制造行業(yè)智能制造也在快速發(fā)展。本文聚焦智能物流系統(tǒng)的應(yīng)用與管理，運用當(dāng)前載板制造行業(yè)的智能化發(fā)展經(jīng)驗，通過引入智能化生產(chǎn)管理系統(tǒng)和智能化物流系統(tǒng)，根據(jù)工廠不同工序的制程和設(shè)備情況，在系統(tǒng)框架內(nèi)提出智能化物流系統(tǒng)的應(yīng)用及管理方案。

1 智能化物流系統(tǒng)規(guī)劃流程

在智能化物流系統(tǒng)規(guī)劃中，結(jié)合行業(yè)經(jīng)驗和生產(chǎn)工序流程，整體的規(guī)劃可分為以下6項：

（1）基礎(chǔ)信息收集。收集各工序流程的基本需求信息及載具類型信息。

（2）自動導(dǎo)引運輸車（automated guided vehicle，AGV）應(yīng)用場景及范圍。根據(jù)基礎(chǔ)信息確定各工序應(yīng)用AGV的場景，確定AGV基本類型。

（3）AGV 應(yīng)用模式分類。根據(jù)生產(chǎn)需求、空間利用、效率等相關(guān)條件，確定AGV 的運輸模式，判定工序是否采用一車多載形式運輸。

（4）AGV 系統(tǒng)應(yīng)用邏輯及載具回流原則。根據(jù)載具類型、工序類型、潔凈度等，確定AGV 運行區(qū)域，進(jìn)行AGV 小區(qū)域管理，同時確定載具回流原則。

（5）車間生產(chǎn)（working in progress，WIP）管理原則。根據(jù)各工序的節(jié)拍和稼動率等信息，結(jié)合線邊倉的儲位量，確定WIP的合理數(shù)值。

（6）制造執(zhí)行系統(tǒng)（manufacturing execution system，MES）的應(yīng)用。MES 和企業(yè)資源計劃（enterprise resource planning，EAP）系統(tǒng)在智能化物流系統(tǒng)中的重要性。

1.1 基礎(chǔ)信息收集

在構(gòu)建智能化物流系統(tǒng)時，做好基礎(chǔ)信息收集。根據(jù)工廠的產(chǎn)品類型、各工序流程的要求和各工序使用的載具類型，確定整體的物流系統(tǒng)框架。在該過程中，需確認(rèn)載具的尺寸類型對物流運輸?shù)挠绊?。在實際工序生產(chǎn)過程中，不同工序的產(chǎn)品要求不一樣，采用載具類型也有區(qū)別。因此，在收集該信息的過程中，需統(tǒng)一載具類型。根據(jù)產(chǎn)品要求，最終采用兩種形式的載具，即托盤（tray）和箱盒（box）。為了盡量保持載具統(tǒng)一性，確保AGV 運輸?shù)募嫒菪?，根?jù)載具特性，要求載具外尺寸保持一致。因此，不管是上下板機(jī)，還是AGV，都方便兼容使用這兩種載具，保證了設(shè)備的統(tǒng)一性。除了載具類型，還需要確認(rèn)機(jī)臺的節(jié)拍時間，確定上下料的時間，以確定物流運輸?shù)念l率。除此之外，區(qū)域的潔凈度、產(chǎn)品的凈重、上下板機(jī)的結(jié)構(gòu)等信息，也是物流系統(tǒng)構(gòu)建時必要的基礎(chǔ)信息。

1.2 AGV應(yīng)用場景及范圍

根據(jù)基礎(chǔ)信息確定各工序應(yīng)用AGV 的場景，確定AGV 基本類型。在載板工廠，部分工序的設(shè)備暫不支持AGV 上下料，如機(jī)械鉆孔、孔AOI等類型的設(shè)備，不支持導(dǎo)入AGV 的工序，可通過改造或者其他方式導(dǎo)入AGV。個別工序因其特殊性或自動物流導(dǎo)入成本過大，可采用線邊倉中轉(zhuǎn)的形式，將上下游工序的產(chǎn)品放置在線邊倉，然后通過AGV 搬運的形式，打通上下游智能化物流運輸。鑒于載板制造行業(yè)的智能化程度處于發(fā)展過程中，部分不支持AGV 運輸?shù)脑O(shè)備可采用折中的方式，避免因部分機(jī)臺的情況影響整個物流運輸系統(tǒng)的構(gòu)建。

除上述不支持使用AGV 的場景，部分設(shè)備因產(chǎn)品尺寸問題，如物料倉和成品倉、裁磨線的上料，導(dǎo)致載具的尺寸也與其他載具不一致。因此，規(guī)劃該處的智能化物流時，需要考慮使用不同類型的AGV。因此，需根據(jù)載具類型去確定AGV的使用類型。在AGV 類型的選型上，結(jié)合載具類型，AGV 選型種類盡量少，以避免類型過多而增大運營管理成本。

1.3 AGV應(yīng)用模式分類

據(jù)生產(chǎn)需求、空間利用、效率等相關(guān)條件，確定AGV 的運輸模式，判定工序是否采用一車多載形式運輸。一車多載是指AGV 小車在一次搬運時，貨架或工位上會存在多個載具疊放。在不同的站點，應(yīng)盡量保證上下板機(jī)的最大載具疊放數(shù)是一致的。標(biāo)準(zhǔn)上下板機(jī)的疊放高度是4 個box，但有個別工序，由于是主制程設(shè)備自帶的上下板機(jī)，受限于廠房高度及機(jī)臺機(jī)構(gòu)，不能滿足4 個box同時上下料的需求，會存在上下游設(shè)備間物流運輸不一致的現(xiàn)象。除此之外，在一車多載實施的過程中，還存在以下問題：

（1）不同站點，最大載具疊放數(shù)不同，即同一線體存在：上料載具疊放數(shù)和下料載具疊放數(shù)不一致的情況。

（2）同一線體存在上料載具類型和下料載具類型不一致的情況。

（3）僅有box/帶隔紙的載具(clean paper,CP)box存在一車多載情形。

針對上述問題，進(jìn)行以下管控：

（1）疊放的載具必須同時為空，或同時為滿。

（2）疊放在一起的載具中的板子須為同一料號。

（3）任意載具中的板子須為同一批.。

1.4 AGV系統(tǒng)應(yīng)用邏輯及載具回流原則

在小區(qū)域管理劃分的前提下，AGV 布局原則及載具回流原則見表1。

AGV 運行小區(qū)域管理，可有效避免AGV 擁堵及人車混行現(xiàn)象的普遍發(fā)生。各個小區(qū)域內(nèi)的AGV 在小區(qū)域內(nèi)運行，需跨區(qū)域時，由跨區(qū)域AGV 進(jìn)行跨區(qū)域調(diào)度，在人員通行的主干道上，可減少AGV 的運行數(shù)量，既避免了擁堵現(xiàn)象的發(fā)生，也避免了與人員共行存在的安全及故障發(fā)生。

1.5 WIP管理原則

WIP是一個比較復(fù)雜的概念，需結(jié)合上下游設(shè)備的產(chǎn)能情況，以及稼動率等因素核算一個合理的WIP值。單從智能化物流的角度去看，WIP管理是智能化物流系統(tǒng)的一個核心問題，兩者相輔相成，智能化物流系統(tǒng)的合理化規(guī)劃，能提高設(shè)備利用率，有效降低WIP 堆積；反之，如果各工序不進(jìn)行WIP 管理，很容易導(dǎo)致產(chǎn)線內(nèi)線邊倉爆倉，從而導(dǎo)致智能化物流系統(tǒng)的擁堵甚至癱瘓。

1.6 MES的應(yīng)用

MES 是智能化物流系統(tǒng)的靈魂，沒有該系統(tǒng)，智能化就無從談起。MES 概念的提出已超過30 年，作為數(shù)字化車間的使能器和智能制造的重要支撐技術(shù)之一，MES 的意義和重要性已被國內(nèi)外廣泛認(rèn)可，在一些智能化程度高的行業(yè)應(yīng)用也很成熟。MES 屬于執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程管理與生產(chǎn)任務(wù)的分派執(zhí)行。AGV 系統(tǒng)屬于具體的控制層，執(zhí)行MES分派的生產(chǎn)任務(wù)。

2 結(jié)語

工廠在實施智能化物流系統(tǒng)的過程中，按照上述規(guī)劃方案及步驟去推進(jìn)，同時結(jié)合工廠實際布局及工序要求，從貼合實際生產(chǎn)需求出發(fā)，打造了一套完備的智能化物流系統(tǒng)。在該系統(tǒng)的打造過程中，尚有部分內(nèi)容需要持續(xù)補(bǔ)充完善，即載具回流和WIP 管理。這兩個過程的管理需要結(jié)合實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以實際生產(chǎn)為導(dǎo)向進(jìn)行調(diào)整，以完善載具回流的邏輯和各工序的WIP合理量，最終實現(xiàn)工廠生產(chǎn)物流的智能化，達(dá)到節(jié)省人力、全面提升設(shè)備利用率的目標(biāo)。