陳康龍

（天水長(zhǎng)城開(kāi)關(guān)廠有限公司，天水 741018）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)社會(huì)對(duì)產(chǎn)品的功能與質(zhì)量的要求越來(lái)越高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，產(chǎn)品的復(fù)雜程度也隨之增高，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)方式受到了挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅對(duì)中小企業(yè)形成了威脅，而且也困擾著國(guó)有大中型企業(yè)。為了提高制造工業(yè)的柔性和生產(chǎn)效率，使之在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短生產(chǎn)周期，降低成本，使中小批量生產(chǎn)與大批量生產(chǎn)抗衡，柔性制造系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈,企業(yè)都在想方設(shè)法適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的市場(chǎng)需求,而制造手段的落后往往是阻礙企業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。在改造傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的過(guò)程中,人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到采用柔性制造系統(tǒng)是一種縮短產(chǎn)品研制周期、提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的行之有效的辦法。

目前，沒(méi)有任何一種復(fù)雜的生產(chǎn)模式能夠整合所有的先進(jìn)生產(chǎn)模式，因?yàn)樗幮袠I(yè)的不同，從而會(huì)選擇不同種類(lèi)的組合，從而達(dá)到本領(lǐng)域生產(chǎn)的最優(yōu)模式，以滿足本行業(yè)生產(chǎn)，這種組合方式當(dāng)然也可以從某個(gè)概念出發(fā)，而產(chǎn)生一些組合的生產(chǎn)模式。本文描述了一個(gè)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，以立體庫(kù)為物料中心，以柔性制造單元為加工中心，以入出庫(kù)臺(tái)車(chē)為搬運(yùn)中心組成的一個(gè)鈑金柔性加工系統(tǒng)，它不僅能夠存儲(chǔ)原材料，還能夠存儲(chǔ)半成品、成品，并且縮短了物料搬運(yùn)行程，提高了加工能力，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。系統(tǒng)不僅適合多品種，小批量生產(chǎn)模式，由于其具備高效存儲(chǔ)能力，因此也能適應(yīng)單一品種的大批量生產(chǎn)模式。

1 鈑金柔性加工系統(tǒng)的組成

設(shè)備層主要由立體庫(kù)、沖剪加工中心、沖壓加工中心、機(jī)器人折彎加工中心、手動(dòng)折彎和入出庫(kù)臺(tái)車(chē)組成，相互之間的關(guān)系如圖1所示。

圖1 鈑金柔性加工系統(tǒng)平面布置圖

控制層主要由立體庫(kù)控制系統(tǒng)、沖壓中心控制系統(tǒng)、沖剪中心控制系統(tǒng)、機(jī)器人折彎中心控制系統(tǒng)、入出庫(kù)臺(tái)車(chē)控制系統(tǒng)組成。

網(wǎng)絡(luò)層主要由MES制造執(zhí)行系統(tǒng)、WMS庫(kù)存管理系統(tǒng)、WCS倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 立體庫(kù)系統(tǒng)

該系統(tǒng)根據(jù)WCS下達(dá)的作業(yè)，完成對(duì)以托盤(pán)為單位的板料、半成品、成品的入出庫(kù)及儲(chǔ)存，系統(tǒng)主要由立體貨架、堆垛機(jī)、入出庫(kù)臺(tái)車(chē)以及專(zhuān)用托盤(pán)組成。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

貨架為組合式貨架，采用雙排對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，總的存儲(chǔ)貨位數(shù)量為82個(gè)，單個(gè)貨位承重不小于3000kg。每排貨架共有10列，每列分為5層，近地面三層為原材料貨位，其余兩層為成品貨位，一層20個(gè)貨位中入出庫(kù)臺(tái)車(chē)占用9個(gè)貨位，余下11個(gè)貨位再分成三層，共22個(gè)貨位存放板材，二三層共計(jì)40個(gè)貨位存放半成品及成品，如圖3 所示。

圖3 貨架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

堆垛機(jī)系統(tǒng)采用雙立柱、三組貨叉結(jié)構(gòu)，水平行走、垂直升降或貨叉伸縮采用變頻調(diào)速，水平激光認(rèn)址，無(wú)線以太網(wǎng)、PLC控制，最大承載3000KG。

系統(tǒng)采用4種托盤(pán)分為板料托盤(pán)、半成品托盤(pán)、成品托盤(pán)及網(wǎng)箱托盤(pán)，通過(guò)叉車(chē)、入出庫(kù)臺(tái)車(chē)來(lái)完成原料、半成品、成品入出庫(kù)作業(yè)。

入出庫(kù)臺(tái)車(chē)采用PLC控制、變頻調(diào)速，往來(lái)于立體庫(kù)和各加工中心之間物料搬運(yùn)，1、2號(hào)臺(tái)車(chē)為原材料入庫(kù)，3、5號(hào)臺(tái)車(chē)為板料出庫(kù)，4、6號(hào)臺(tái)車(chē)為半成品入庫(kù)，7、1號(hào)臺(tái)車(chē)為成品入庫(kù)，8、9號(hào)臺(tái)車(chē)為半成品出庫(kù)。

3 鈑金柔性加工系統(tǒng)流程的描述

整個(gè)系統(tǒng)在ERP和MES的驅(qū)動(dòng)下通過(guò)9臺(tái)入出庫(kù)臺(tái)車(chē)和一臺(tái)堆垛機(jī)來(lái)完成物料的入出庫(kù)，如圖4所示。

圖4 鈑金柔性加工系統(tǒng)入出庫(kù)臺(tái)車(chē)平面布置圖

系統(tǒng)流程可分為入庫(kù)流程和出庫(kù)流程。

入庫(kù)流程可分為：

原材料入庫(kù)，操作員通過(guò)無(wú)線手持終端獲取ERP采購(gòu)計(jì)劃，對(duì)入庫(kù)原材料進(jìn)行檢驗(yàn)、錄入，并通過(guò)1號(hào)和2號(hào)臺(tái)車(chē)及堆垛機(jī)完成其原材料托盤(pán)入庫(kù)作業(yè)，堆垛機(jī)將其貨位地址及托盤(pán)條碼綁定后通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)發(fā)送給WMS。

半成品入庫(kù)，立體庫(kù)根據(jù)MES下達(dá)的半成品入庫(kù)指令，檢測(cè)4號(hào)或6號(hào)臺(tái)車(chē)是否到位，到位后控制堆垛機(jī)完成其半成品托盤(pán)入庫(kù)，堆垛機(jī)將其貨位地址及托盤(pán)條碼綁定后通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)發(fā)送給WMS。

成品入庫(kù)，操作員通過(guò)無(wú)線手持終端對(duì)成品進(jìn)行檢驗(yàn)、錄入，并通過(guò)7號(hào)和1號(hào)臺(tái)車(chē)及堆垛機(jī)完成其成品托盤(pán)入庫(kù)作業(yè)，堆垛機(jī)將其貨位地址及托盤(pán)條碼綁定后通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)發(fā)送給WMS。

出庫(kù)可分為：

原材料出庫(kù)，MES根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃向沖壓、沖剪加工中心和立體庫(kù)下達(dá)加工作業(yè)和原材料托盤(pán)出庫(kù)作業(yè)，立體庫(kù)將其原材料托盤(pán)通過(guò)堆垛機(jī)、入出庫(kù)臺(tái)車(chē)3號(hào)和5號(hào)送到?jīng)_壓、沖剪加工中心工作位，沖壓、沖剪加工中心加工完后，剩余原材料托盤(pán)再經(jīng)過(guò)臺(tái)車(chē)、堆垛機(jī)返回到庫(kù)中，堆垛機(jī)將其貨位地址及托盤(pán)條碼綁定后通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)發(fā)送給WMS。

半成品出庫(kù)，MES根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃向機(jī)器人中心和手動(dòng)折彎中心和立體庫(kù)下達(dá)加工作業(yè)和半成品托盤(pán)出庫(kù)作業(yè)，立體庫(kù)將其半成品托盤(pán)通過(guò)堆垛機(jī)、入出庫(kù)臺(tái)車(chē)8號(hào)和9號(hào)送到機(jī)器人中心和手動(dòng)折彎中心工位，機(jī)器人中心和手動(dòng)折彎中心加工完后，剩余半成品托盤(pán)再經(jīng)過(guò)臺(tái)車(chē)、堆垛機(jī)返回到庫(kù)中，堆垛機(jī)將其貨位地址及托盤(pán)條碼綁定后通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)發(fā)送給WMS。

成品出庫(kù)，MES根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃向立體庫(kù)下達(dá)成品托盤(pán)出庫(kù)作業(yè)，立體庫(kù)將其成品托盤(pán)通過(guò)堆垛機(jī)、入出庫(kù)臺(tái)車(chē)7號(hào)和2號(hào)完成成品托盤(pán)的出庫(kù)，出庫(kù)完的空托盤(pán)再經(jīng)過(guò)臺(tái)車(chē)、堆垛機(jī)返回到庫(kù)中，堆垛機(jī)將其貨位地址及托盤(pán)條碼綁定后通過(guò)無(wú)線以太網(wǎng)發(fā)送給WMS。

WMS將每次作業(yè)的結(jié)果通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)上報(bào)MES，MES隨時(shí)根據(jù)原材料的供應(yīng)、加工效率和供貨需求來(lái)調(diào)整計(jì)劃，使其達(dá)到最優(yōu)。

4 結(jié)束語(yǔ)

在鈑金柔性加工系統(tǒng)中，立體庫(kù)的作用非常重要，其不僅完成鈑金原材料、半成品及成品的出入庫(kù)，還負(fù)責(zé)沖剪加工中心、沖壓加工中心、人工折彎設(shè)備、機(jī)器人折彎加工中心及入出庫(kù)臺(tái)車(chē)的上下料輸送及調(diào)度，為各加工中心及時(shí)提供

材料，并將加工后的半成品及成品送回立體倉(cāng)庫(kù)，立體倉(cāng)庫(kù)是鈑金柔性加工系統(tǒng)的物流樞紐。由此可見(jiàn)，立體庫(kù)在鈑金柔性加工系統(tǒng)中起到了一個(gè)物料配送中心的作用，儲(chǔ)存、緩沖原材料、半成品、成品是為了更好的協(xié)調(diào)各加工中心，使各加工中心發(fā)揮出最大的生產(chǎn)效率。

[1] 張根保.自動(dòng)化制造系統(tǒng)(第2版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005.

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