本文针对东风模具冲压技术有限公司新建二层焊接厂房生产、仓储、物流的特殊需求,开发了由提升机、AGV、RFID等多种硬件设备和应用软件系统组成的汽车零部件生产智能化物流系统——“仓储物流管控一体化系统”。经过近两年的生产检验,证明该系统运行安全可靠,准点高效,具有较大的推广应用价值。
2.系统设计难点
现场物流管理的载体在于“物流”,如果无物可流的话,现场非常好管理,但最怕的是有物难流,这样就容易产生“乱流”,进而出现各种无效的工作和救火式的管理,现场日渐混乱。因此,首先要理顺现场的逻辑关系,做到“物道自然”,那么现场就不会有过多在制品、容器具,人员、物料也不会到处都是,因为每一平方米、每一个人、每一个物料都在自然流淌。
升降机、高位叉车、高位货架
通过对生产计划、车间作业、升降机、AGV、叉车等各环节间的作业分析,一、二层焊接车间整体物流要顺畅,存在难点如下:
3.方案分析及方案制定
整个焊接车间智能物流系统由高位叉车、升降机、AGV、高位货架等设备以及协调控制各设备工作的物流控制系统组成,其功能如下:
a.物流环节包括:入库、上货架、出库、上楼、到工位、工位发货、下楼;
b.高位货架:储存放置物料箱,确保物、位一一对应,便于管理;
c.升降机:垂直输送车间与仓库物料;
d.高位叉车:升降机与高位货架间的物料搬运;
e.AGV:焊接车间工位间物料搬运;
f.物流控制系统:精确指挥协调各设施间的工作和物料数据管理。
(1)物流控制系统方案设计(见下图)
新型物流控制系统硬件配置
(2)系统结构
整体物流系统是由多种硬件设备和多个应用软件系统组成的一个协同工作的综合系统。采用三层结构,即任务和数据管理(管理层)、集中监控和设备调度(监控调度层)、多种任务执行设备(设备控制层)。
新型物流控制系统硬件配置
其中管理层负责统一协调全系统的运行,是管理与指挥中心。通过接收并分解企业MES下达的作业计划,将作业计划分解为作业指令下达给调度监控层,实现作业管理与仓储管理;
监控调度层,是连接物流管理层及设备执行层的枢纽。上接管理层,接收作业指令,优化调度分解作业指令,将执行命令下达给控制系统,实时监控设备运行状况及故障信息,提供动态仿真画面与人机交互界面。
设备执行层控制系统接收监控调度层下达的执行命令,主要由现场操作终端、变频器以及AGV、升降装置系统等设备组成。PLC基于工业以太网的总线方式控制设备运行。
(3)设施选型方案
要实现系统方案,必须对系统涉及的设备有一定的结构要求。选型原则:快速采集物料信息,快速信息传递;保证高位库的利用率最大;保证出入库效率最高。
随着技术的不断进步,满足各类工况使用的物流设备大量涌现,如何选择适用现场物流方案的设备,是该项目实施前要考虑的一大问题。而整个物流系统的每个环节都与物料信息相关,系统如何快速获得物料信息是整个项目的关键。
①射频识别技术开发应用
根据RFID(射频识别技术)和二维码的技术特点,考虑到现场的生产使用环境:a.电子标签可重复使用,因为容器大部分是通用容器;b.可远程识别,因为要快速识别信息就要做到叉车司机无需下车就可获得零件信息;物料一上楼,系统就可获得信息等一系列实际作业情况。
RFID电子标签
鉴于RFID电子标签具有诸多优点:a.抗金属标签能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离;b.标签有不同的封装形式;c.该频率的磁场区域能够产生相对均匀的读写区域;d.大容量存储,可以把物品信息数据、重复写入标签中等,决定采用RFID电子标签。这样,每一个装了电子标签的物料在整个生产物流环节,在一定范围内(约25m)信息都尽在掌握中。
②读写器的布置
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置,是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换,同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中,可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
新型物流系统读写器布置
③RFID配置
将电子标签通过红色绳子固定在容器箱上,因入库零件箱上已粘贴二维码信息,所以系统将RFID与零件箱二维码信息绑定即可。零件信息包含:零件号、零件名称、零件数量、生产日期、生产批次。运行数据全程保存,可实现全过程信息采集、跟踪,并保证可追溯。
新型物流系统标签信息读取
为了能够方便叉车人员迅速找到需要存取物料的货位,在高位叉车上配置车载终端电脑、阅读器、天线。车载终端系统与物流管理系统紧密连接,接收存取任务,合理调度各个叉车进行有序工作,为叉车操作人员进行路线导航。提高现场出入库效率。
在升降机出口处安装天线、读写器。物料上楼、出升降机门,系统出口处的天线感应料箱电子标签,读写器将信息反馈给系统,系统将作业信息发送给AGV控制系统;作业信息指示最近AGV小车将料箱拉到相应物料需求工位。
④手持终端
采用具有数据存储及计算能力的智能手持终端,根据业务需要进行二次编程开发,借助无线AP交换机联接入局域网中,通过SOCKET方式或直接访问数据库的方式与条码系统进行数据交换与业务流程衔接。
新型物流系统用手持终端
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