瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

王忠岐　鐘琳　劉瑞　羅習(xí)達(dá)

摘 要：本文介紹了一套完整的基于5G網(wǎng)絡(luò)的瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)打破了陶瓷窯后各工序間信息壁壘，在陶瓷生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)創(chuàng)新性的引入庫(kù)存管理概念，通過數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用和模塊化的軟件設(shè)計(jì)，將復(fù)雜且多樣化的陶瓷生產(chǎn)過程變的更加簡(jiǎn)潔智能，實(shí)現(xiàn)了陶瓷生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息化、控制智能化、操作無人化、維護(hù)遠(yuǎn)程化等功能，滿足了陶瓷企業(yè)的定制化的工藝需求。

關(guān)鍵詞：5G網(wǎng)絡(luò)；信息化；庫(kù)存管理；一鍵轉(zhuǎn)產(chǎn)；策略；可視化；遠(yuǎn)程運(yùn)維

1引言

瓷磚生產(chǎn)過程中，燒結(jié)后的磚坯需放置冷卻一段時(shí)間來釋放陶瓷燒結(jié)過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，從而降低磚坯在拋磨過程中的碎裂風(fēng)險(xiǎn)；因陶瓷包裝及班次需求，需要對(duì)深加工后的瓷磚進(jìn)行包裝前的分級(jí)緩存。因此窯尾磚坯儲(chǔ)運(yùn)和包裝前分級(jí)緩存是陶瓷生產(chǎn)過程中必不可少的環(huán)節(jié)。目前窯爐出磚后一直到倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)整個(gè)過程，主要存在以下問題：釉面磚一統(tǒng)天下，產(chǎn)品向定制化發(fā)展，造成轉(zhuǎn)成頻繁，調(diào)度困難；現(xiàn)有系統(tǒng)采用PLC控制，轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，無法全自動(dòng)智能應(yīng)對(duì)生產(chǎn)過程的多樣性的調(diào)度需求；瓷磚信息人工統(tǒng)計(jì)和管理調(diào)度，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率低，各工序間信息壁壘高筑，難以保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性；目前在陶瓷生產(chǎn)過程中，窯后的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、數(shù)字化方面存在著嚴(yán)重不足，設(shè)備故障、工藝轉(zhuǎn)換調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)陶瓷企業(yè)生產(chǎn)效率非常不利?？傮w來說，目前窯后陶瓷生產(chǎn)過程的信息孤島嚴(yán)重，各工序間銜接嚴(yán)重依賴人工，隨著調(diào)度邏輯等工藝過程復(fù)雜化加劇，急需一套智能化程度高的管理系統(tǒng)來銜接陶瓷生產(chǎn)窯后各工序，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中儲(chǔ)運(yùn)的智能調(diào)度，助力陶瓷企業(yè)窯后整線的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

2 系統(tǒng)設(shè)想

為了解決目前窯后陶瓷過程中存在的問題，本文提出了陶瓷窯后生產(chǎn)整線的概念，開展 “基于5G網(wǎng)絡(luò)的PC控制瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)”（以下簡(jiǎn)稱瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)）的研發(fā)工作。 “瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)”采用下磚機(jī)、瓷磚自動(dòng)運(yùn)輸車、瓷磚自動(dòng)擺渡車、儲(chǔ)磚軌道、上磚機(jī)等穩(wěn)定設(shè)備和機(jī)構(gòu)，配合基于5G網(wǎng)絡(luò)的PC控制瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)陶瓷窯后信息流的全面打通及儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的全面升級(jí)。借助5G技術(shù)的大帶寬、低時(shí)延、高可靠特性，通過搭建5G MEC邊緣云，通過平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的雙向數(shù)據(jù)采集和回傳，滿足了智能制造生產(chǎn)環(huán)境下和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)交互的應(yīng)用需求；完善產(chǎn)品信息流，將瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)與工廠的其他設(shè)備無縫連接，進(jìn)一步打通設(shè)計(jì)、加工、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等環(huán)節(jié)，提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性、可追溯性、多功能性和生產(chǎn)效率，加速陶瓷生產(chǎn)企業(yè)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、數(shù)字化的轉(zhuǎn)變。另外，引入庫(kù)存管理模式，實(shí)現(xiàn)無人操作，極大降低陶瓷企業(yè)人工成本；全自動(dòng)化運(yùn)行，智能分配設(shè)備資源，大大提高生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率，同時(shí)具有低能耗、低污染等優(yōu)點(diǎn)；建立遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)，實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，增強(qiáng)服務(wù)及時(shí)性。

3 系統(tǒng)框架

瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng)組成，包括窯后智能檢測(cè)系統(tǒng)、窯后庫(kù)存管理系統(tǒng)、拋磨智能分揀系統(tǒng)、包裝前庫(kù)存管理系統(tǒng)、可視化管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)等。

系統(tǒng)中相關(guān)的單機(jī)設(shè)備主要由下磚機(jī)、上磚機(jī)、RGV運(yùn)輸車、瓷磚自動(dòng)擺渡車、坦克鏈輸送機(jī)、儲(chǔ)磚軌道、擺渡軌道、配套輔機(jī)設(shè)備、產(chǎn)品看板、遠(yuǎn)程電腦、5G基站等構(gòu)成。

4 重要功能應(yīng)用研究

4.1 5G應(yīng)用

應(yīng)用5G新技術(shù)，建立工廠應(yīng)用的5G基站，搭建MEC邊緣云平臺(tái)，平臺(tái)部署瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)。利用5G網(wǎng)絡(luò)低延時(shí)，高可靠，廣覆蓋，大流程傳輸?shù)忍匦?，解決目前系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和安全性差的問題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度。

4.2 調(diào)度流程

合理的調(diào)度流程是效率提升的基礎(chǔ)，在上下磚時(shí)，對(duì)應(yīng)用流程的研究和分析，產(chǎn)生任務(wù)的合理設(shè)定極其重要。

4.3 存儲(chǔ)模式

引用庫(kù)存管理模式，顛覆傳統(tǒng)粗獷的軌道存儲(chǔ)模式，可以準(zhǔn)確記錄每一車磚的出窯時(shí)間、存儲(chǔ)位置、產(chǎn)品種類等信息，實(shí)現(xiàn)窯后數(shù)據(jù)記錄全流程無人化，提高信息準(zhǔn)確性。

4.4 調(diào)度策略

瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)需基于對(duì)陶瓷生產(chǎn)工藝的充分了解，設(shè)計(jì)多種調(diào)度策略，打破窯后各工序間信息孤島，實(shí)現(xiàn)磚坯極限混存、同機(jī)同軌、同品同軌，連續(xù)存儲(chǔ)、按量存儲(chǔ)，動(dòng)態(tài)擺渡避讓等一系列PLC無法實(shí)現(xiàn)的調(diào)度策略，才能解決陶瓷企業(yè)多品種、常轉(zhuǎn)產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)困難、設(shè)備效率低等問題。合理的調(diào)度策略是瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)軟件開發(fā)的重中之重。

4.5 快速轉(zhuǎn)產(chǎn)

針對(duì)轉(zhuǎn)產(chǎn)過程中，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、易出錯(cuò)，生產(chǎn)組織無序等問題，需配套開發(fā)窯后智能檢測(cè)系統(tǒng)、拋磨智能分揀系統(tǒng)、可視化管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，使之與整個(gè)調(diào)度系統(tǒng)集成并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化，智能化一鍵轉(zhuǎn)產(chǎn)，才能更有效的提升陶瓷企業(yè)生產(chǎn)效率。

4.6 可視化管理

生產(chǎn)過程可視化，使每位崗位清晰了解生產(chǎn)進(jìn)度和安排，是科學(xué)合理組織生產(chǎn)的必要手段。

4.7 遠(yuǎn)程運(yùn)維

對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)性管理，實(shí)現(xiàn)客戶現(xiàn)場(chǎng)：數(shù)據(jù)采集、信息分析、策略修正、排除故障等功能的遠(yuǎn)程化，縮短維修時(shí)間，提供技術(shù)支持，可有效降低生產(chǎn)維護(hù)成本。

4.8 微信推送

針對(duì)陶瓷生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的需求，提供每日數(shù)據(jù)的微信推送：產(chǎn)量采集、產(chǎn)品分析等查詢功能，針對(duì)不同的客制化需求，完成數(shù)據(jù)的分析報(bào)表，可更有效的推進(jìn)陶瓷行業(yè)的數(shù)字化進(jìn)程。

5 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

本文提到的瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)與市場(chǎng)現(xiàn)有的儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)相比，有著明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是陶瓷生產(chǎn)走向數(shù)字化的關(guān)鍵步驟。

6 結(jié)論

瓷磚智能儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的研究和產(chǎn)業(yè)化推廣，可有效提高陶瓷生產(chǎn)的管理水平；低能耗，低污染；實(shí)現(xiàn)無人操作，降低人工成本；全自動(dòng)運(yùn)行，智能分配資源，提高生產(chǎn)效率與設(shè)備利用率，解決了陶瓷生產(chǎn)過程中的痛點(diǎn)問題。本系統(tǒng)將有力的推動(dòng)行業(yè)從勞動(dòng)密集型生產(chǎn)向智能化生產(chǎn)轉(zhuǎn)型；打破陶瓷生產(chǎn)窯后各工序間信息孤島，推動(dòng)陶瓷行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，促進(jìn)陶瓷行業(yè)的健康發(fā)展。另本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行模式可直接推廣應(yīng)用于木地板加工、石材加工、纖維等行業(yè)，促進(jìn)多行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程。

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