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北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所：工程機(jī)械現(xiàn)代化裝配車間智能物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)

發(fā)布時(shí)間：2015-01-08 15:06:13 北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所

工程機(jī)械行業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)是多品種、小批量，屬于技術(shù)密集、勞動(dòng)密集、資本密集型行業(yè)。經(jīng)過50多年的發(fā)展，中國(guó)工程機(jī)械行業(yè)已基本形成了一個(gè)完整的體系，能生產(chǎn)18大類、4,500多種規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品，具備自主創(chuàng)新、對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行升級(jí)換代的能力。目前，中國(guó)已成為世界工程機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)和主要市場(chǎng)之一，工程機(jī)械產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)、日本，位居全球第三位，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)總量占世界市場(chǎng)近1/6。但是在工程機(jī)械生產(chǎn)制造模式上與發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距，主要體現(xiàn)在物料管理混亂、配送不夠及時(shí)，導(dǎo)致物料積存，造成不必要的浪費(fèi)以及生產(chǎn)效率低等現(xiàn)象。

工程機(jī)械行業(yè)屬于離散加工型生產(chǎn)模式，單機(jī)裝配為主，物料品種多，批量小，工位之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)。目前所有工程機(jī)械行業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)主要有兩種：1、平面?zhèn)}庫(kù)模式；2、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模式。平面?zhèn)}庫(kù)模式是指平面?zhèn)}庫(kù)儲(chǔ)存，人工配送；自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模式雖然解決了物料立體存儲(chǔ)集中管理的問題，但是出入庫(kù)效率很慢，無(wú)法滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求。工程機(jī)械行業(yè)之所以對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的應(yīng)用持否定的態(tài)度，關(guān)鍵就是作業(yè)效率無(wú)法滿足生產(chǎn)節(jié)拍的要求。工程機(jī)械行業(yè)內(nèi)的主流想法是平面?zhèn)}庫(kù)模式雖然有些問題，但是在人員足夠的情況下，至少還能滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求，而自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模式根本不適用于行業(yè)特性。

作為國(guó)內(nèi)著名的物流系統(tǒng)集成商，特別是在機(jī)械行業(yè)擁有三十多年物流系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)工程機(jī)械行業(yè)行業(yè)特性，北自所并沒有直接套用其他機(jī)械行業(yè)的模式，而是從裝配物料入手，根據(jù)不同的物料特性，來找出最適合該種物料的物流倉(cāng)儲(chǔ)和配送模式。

在其他行業(yè)得到廣泛應(yīng)用的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模式，是否真的就不適應(yīng)于工程機(jī)械行業(yè)呢？下面以北自所實(shí)施的國(guó)內(nèi)某知名工程機(jī)械企業(yè)的自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)配送系統(tǒng)為例進(jìn)行介紹。

1、企業(yè)所面臨的物流管理問題

三一重工股份有限公司創(chuàng)建于1994年，目前已經(jīng)發(fā)展為中國(guó)最大、全球第五的工程機(jī)械制造商，也是全球最大的混凝土機(jī)械制造商。2011年7月，三一重工以215.84億美元的市值，入圍FT全球500強(qiáng)，是唯一上榜的中國(guó)工程機(jī)械企業(yè)。2012年，三一重工并購(gòu)混凝土機(jī)械全球第一品牌德國(guó)普茨邁斯特，改變了行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局。

公司產(chǎn)品包括混凝土機(jī)械、挖掘機(jī)械、起重機(jī)械、樁工機(jī)械、筑路機(jī)械，其中泵車、拖泵、挖掘機(jī)、履帶起重機(jī)、旋挖鉆機(jī)等主導(dǎo)產(chǎn)品已成為中國(guó)第一品牌，混凝土輸送泵車、混凝土輸送泵和全液壓壓路機(jī)市場(chǎng)占有率居國(guó)內(nèi)首位，泵車產(chǎn)量居世界首位。

憑借一流的產(chǎn)品品質(zhì)，三一設(shè)備廣泛參建全球重點(diǎn)工程，其中包括迪拜塔、北京奧運(yùn)場(chǎng)館、倫敦奧運(yùn)場(chǎng)館、巴西世界杯場(chǎng)館、上海中心、香港環(huán)球金融中心等重大項(xiàng)目的施工建設(shè)。

三一重工在全國(guó)建有15家6S中心。未來幾年內(nèi)，將在全國(guó)31個(gè)省會(huì)城市、直轄市、200多個(gè)二級(jí)城市開設(shè)6S中心。在全球擁有169家銷售分公司、2000多個(gè)服務(wù)中心、7500多名技術(shù)服務(wù)工程師。

在這樣一個(gè)國(guó)際知名企業(yè)中，物流管理環(huán)節(jié)卻是一直困擾管理層的老大難問題。主要問題集中如下：

1、物流成本無(wú)法控制

庫(kù)存物資具體數(shù)額不透明；

各種零部件庫(kù)存居高不下，且呆滯比例大；

倉(cāng)庫(kù)以平面?zhèn)}庫(kù)為主，倉(cāng)庫(kù)面積占地大，作業(yè)人員多。

2、服務(wù)質(zhì)量無(wú)法保證

庫(kù)存物資分散，每個(gè)工位需要多個(gè)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行配送，線邊庫(kù)庫(kù)存大；

各個(gè)裝配工位缺件信息不能及時(shí)傳遞，補(bǔ)缺效率低。

3、自動(dòng)化程度較低

由于倉(cāng)庫(kù)主要為平面?zhèn)}庫(kù)，主要以叉車作業(yè)為主，人隨車走，存在大量高空揀配；

由于叉車轉(zhuǎn)運(yùn)，隨機(jī)性大，配送時(shí)間無(wú)法及時(shí)掌握。

4、設(shè)備美觀性較差

存在各種倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，貨架形式各種各樣，無(wú)法統(tǒng)一管理；

配送容器無(wú)法統(tǒng)一，無(wú)法集中管理。

所以物流管理環(huán)節(jié)問題直接影響到生產(chǎn)效率，改變物流管理現(xiàn)狀已經(jīng)成為該公司迫在眉睫的首要任務(wù)。

2、解決方案

一個(gè)成功的物流系統(tǒng)需要解決兩個(gè)問題：1、物的存儲(chǔ)形式。一個(gè)制造型企業(yè)所用到物料成千上萬(wàn)，各種物料形態(tài)千奇百怪，沒有一種存儲(chǔ)方式可以完美地解決所有物料的存儲(chǔ)，只有把各種物料分類存放，采取不同的倉(cāng)儲(chǔ)形式，才能最大化地發(fā)揮各種倉(cāng)儲(chǔ)形式的優(yōu)點(diǎn)。2、物的流動(dòng)方式。如何準(zhǔn)確及時(shí)地把各種物料送到指定地點(diǎn)，是一個(gè)成功的物流系統(tǒng)需要解決的第二個(gè)問題。這個(gè)問題的解決取決于對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的熟悉程度，只有十分了解生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)物料的需求，才能設(shè)計(jì)出滿足生產(chǎn)需求的物流系統(tǒng)。

針對(duì)該公司所面臨的物流管理問題，北自所對(duì)該公司每種產(chǎn)品的典型車型所有物料進(jìn)行了詳細(xì)分析，最后將物料屬性分為大件、中小件和小件三種類型，所有物料根據(jù)尺寸、重量進(jìn)行歸類，劃分不同的存儲(chǔ)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)集中管理、統(tǒng)一配送。同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)線上裝配工位的數(shù)量，每個(gè)工位裝配的零部件種類和數(shù)量，生產(chǎn)節(jié)拍等生產(chǎn)要素，確定配送容器的形式及配送臺(tái)套數(shù)量，從而確定人工揀配形式和區(qū)域面積，最后形成整體解決方案，并通過數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)仿真對(duì)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)驗(yàn)證，確認(rèn)方案能夠滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求。

北自所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)配送系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了該公司泵車、拖泵、車載泵裝配線及部裝線所需物料的暫存、揀選、配盤功能，并與AGV配套實(shí)現(xiàn)工位物料自動(dòng)配送至各個(gè)工位。

根據(jù)泵車、拖泵、車載泵裝配線及部裝線在車間的位置，北自所設(shè)計(jì)了兩個(gè)庫(kù)區(qū)，1#庫(kù)負(fù)責(zé)泵車物料的儲(chǔ)存、揀配功能，2#庫(kù)負(fù)責(zé)拖泵、車載泵物料的儲(chǔ)存、揀配功能，兩個(gè)庫(kù)區(qū)共用一個(gè)設(shè)置1#庫(kù)區(qū)的入庫(kù)組盤區(qū)域，2#庫(kù)入庫(kù)的物料在入庫(kù)組盤區(qū)完成組盤后通過地下輸送通道自動(dòng)輸送進(jìn)入2#庫(kù)庫(kù)區(qū)存儲(chǔ)。

廠房總體平面布局說明：

系統(tǒng)總體方案布局如下：

倉(cāng)儲(chǔ)模式采用自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)（主要儲(chǔ)存中小件為主）+垂直升降庫(kù)存儲(chǔ)（主要儲(chǔ)存小件為主）+平面?zhèn)}庫(kù)儲(chǔ)存（主要儲(chǔ)存大件等其他特殊物資）。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)和垂直升降庫(kù)的數(shù)據(jù)采用一套軟件進(jìn)行統(tǒng)一管理，集中配送。通過垂直升降庫(kù)的應(yīng)用，解決了將近總量30%的物料種類的儲(chǔ)存和出入庫(kù)作業(yè)模式，很大程度地緩和了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)作業(yè)壓力，有效地提高了整個(gè)系統(tǒng)的作業(yè)能力。

揀配模式采用提4臺(tái)套提前一班（8小時(shí)）揀配模式，按照工位進(jìn)行配送。在兩個(gè)庫(kù)區(qū)分別設(shè)置了兩層的配盤區(qū)域，根據(jù)裝配工位數(shù)量及各工位裝配物料情況，對(duì)配盤區(qū)域的揀配托盤位置進(jìn)行分配，揀配過程中采用LED顯示屏+RF手持終端模式進(jìn)行人工作業(yè)。北自所根據(jù)各工位裝配物料情況，配合用戶設(shè)計(jì)了多種不同的配送容器，采用多層存放，提高容器使用效率，減少線邊容器數(shù)量，最終提高了AGV系統(tǒng)的搬運(yùn)效率。

自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)配送系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)成如下：

貨位總數(shù)：1號(hào)庫(kù)9016個(gè)，2號(hào)庫(kù)6340個(gè)

雙立柱堆垛機(jī)：14臺(tái)

鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)：335臺(tái)

輥筒輸送機(jī)：38臺(tái)

輥筒移載機(jī)：42臺(tái)

升降輸送機(jī)：5臺(tái)

出庫(kù)升降臺(tái)：15臺(tái)

軌道穿梭車：23臺(tái)

垂直升降庫(kù)：5臺(tái)

提升機(jī)：10臺(tái)

AGV小車：13臺(tái)

作為工程機(jī)械行業(yè)最大的自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)配送系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)成功上線兩年多，滿足了用戶最高峰40臺(tái)/天泵車的裝配需求，設(shè)備運(yùn)行可靠，軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和用戶多個(gè)上位系統(tǒng)（SAP、MES等系統(tǒng)）的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，得到用戶一致認(rèn)可。該系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了用戶物流管理目標(biāo)：

1、物料管理先進(jìn)性

存貨周轉(zhuǎn)率6次以上、庫(kù)存控制在5天以內(nèi)；設(shè)施顏色、高矮等外觀形狀統(tǒng)一。

2、物流控制信息化

全天侯監(jiān)控物流狀況，異常半小時(shí)內(nèi)處理完。

3、物流作業(yè)自動(dòng)化

除入庫(kù)堆碼、分揀外，上、下架、運(yùn)輸、賬務(wù)處理等其它作業(yè)環(huán)節(jié)全部自動(dòng)處理。

4、配送服務(wù)準(zhǔn)時(shí)化

提高生產(chǎn)服務(wù)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化配送，使裝配線0零庫(kù)存。

5、成本低廉化

物流成本透明化，倉(cāng)儲(chǔ)面積減少1萬(wàn)個(gè)平方，庫(kù)存量降低50%。

該項(xiàng)目在工程機(jī)械行業(yè)的成功實(shí)施，在工程機(jī)械行業(yè)為自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)配送系統(tǒng)的應(yīng)用樹立了標(biāo)桿，確立了北自所在機(jī)械行業(yè)物流系統(tǒng)建設(shè)領(lǐng)域的行業(yè)領(lǐng)先地位。

有了成功的實(shí)施案例，工程機(jī)械行業(yè)再不會(huì)對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)說不了！