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昆船自動(dòng)化物流系統(tǒng)與裝備技術(shù)的發(fā)展
來源:    發(fā)表日期: 2011/1/18    閱讀次數(shù): 2496

 

昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司副總工程師   金桂根

   

   自上世紀(jì)八十年代開始,中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展走入了快車道,許多企業(yè)更注重并先完成加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)改造,物流及其裝備一直都處于次要附屬的地位,僅配置一些簡(jiǎn)易的貨架、油泵車等,物料的流動(dòng)基本靠廉價(jià)的人力實(shí)現(xiàn)。到了九十年代中后期,大規(guī)模大批量的生產(chǎn)模式已將市場(chǎng)從賣方經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)為買方經(jīng)濟(jì),生產(chǎn)趨于個(gè)性化、集約化,許多企業(yè)開始加深對(duì)物流的認(rèn)識(shí)及其價(jià)值的深度挖掘,自動(dòng)化物流系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)領(lǐng)域,尤其是一些行業(yè)龍頭企業(yè)得到逐漸應(yīng)用和發(fā)展,用以解決生產(chǎn)原料、輔料和零部件的自動(dòng)供應(yīng),以及成品的自動(dòng)配送等,通過流程再造使企業(yè)物料流動(dòng)與轉(zhuǎn)移更趨合理,生產(chǎn)效率更加提高。近年來隨著物流技術(shù)和市場(chǎng)的逐漸成熟,企業(yè)物流都向著高效、高可靠性、高度自動(dòng)化方向發(fā)展,向計(jì)算機(jī)全面集成管理過渡。在以煙草、機(jī)電、醫(yī)藥、食品、軍械等眾多領(lǐng)域的眾多企事業(yè)都爭(zhēng)上物流項(xiàng)目,紛紛通過改進(jìn)物流流程和管理,降低物流成本,提升競(jìng)爭(zhēng)力。

   伴隨物流市場(chǎng)的旺盛需求,國(guó)內(nèi)物流系統(tǒng)及裝備供應(yīng)商通過自主技術(shù)創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收,從起初低端技術(shù)、國(guó)外進(jìn)口到現(xiàn)在高端創(chuàng)新、與國(guó)外廠商同臺(tái)競(jìng)技,現(xiàn)在物流裝備技術(shù)水平已明顯提高,產(chǎn)品門類已非常齊全,可稱之為跨越式發(fā)展。

    在國(guó)內(nèi)自動(dòng)化物流技術(shù)發(fā)展的歷程中,昆明船舶設(shè)備集團(tuán)公司(以下簡(jiǎn)稱昆船公司)是比較具有代表性的公司之一,下面介紹主要昆船公司自動(dòng)化物流技術(shù)開發(fā)特點(diǎn),并談幾點(diǎn)發(fā)展趨勢(shì)。

    昆船公司從1995年涉足物流產(chǎn)業(yè)以來,本著“高起點(diǎn)、高技術(shù)、集成創(chuàng)新”的戰(zhàn)略思路,系統(tǒng)集成應(yīng)用了國(guó)內(nèi)外多家知名物流企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù),自行設(shè)計(jì)開發(fā)了巷道堆垛機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)、自動(dòng)貨柜、自動(dòng)堆碼機(jī)、穿梭車、分揀機(jī)、分類機(jī)、提升機(jī)等型譜齊全的物流裝備,并擁有自主開發(fā)且獲得軟件著作權(quán)的物流管理軟件,可提供一站式自動(dòng)化物流系統(tǒng)解決方案及裝備。目前,昆船物流已進(jìn)入煙草工業(yè)、煙草商業(yè)、醫(yī)藥生產(chǎn)、圖書發(fā)行、銀行造幣、軍需軍械、汽車制造、科研院校、郵政電力、航空食品等領(lǐng)域,至2006年底,已完成大型自動(dòng)化物流系統(tǒng)項(xiàng)目130余項(xiàng),產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了由單一化向多元化結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,整體技術(shù)水平處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平,部分技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。昆船公司物流產(chǎn)品已獲得“云南省名牌”和“中國(guó)名牌”榮譽(yù)稱號(hào)。

    一、 自動(dòng)化物流系統(tǒng)集成

    系統(tǒng)集成

    集成不是簡(jiǎn)單的設(shè)備組合,是以系統(tǒng)思維的方式對(duì)設(shè)備功能的充分應(yīng)用,并保證軟硬接口的無縫和快捷;集成也是全球經(jīng)濟(jì)一體化,專業(yè)高度分工和合作的一種理念,其中充滿著創(chuàng)新。為此,昆船公司采取了國(guó)內(nèi)集成、國(guó)外配套的合作思路,充分利用合作方在高端產(chǎn)品、關(guān)鍵設(shè)備上技術(shù)成熟、工藝先進(jìn)的優(yōu)勢(shì),迅速實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),提高整個(gè)物流系統(tǒng)的技術(shù)含量,有效地保障了重大項(xiàng)目的成功實(shí)施。昆船公司除了與AB、SEW、Siemens等知名器件供應(yīng)商建立良好的合作關(guān)系外,還先后與NDC、ABB、Okura等物流裝備業(yè)知名公司進(jìn)行技術(shù)合作,推出了一批具有國(guó)際先進(jìn)水平的主機(jī)設(shè)備,如與NDC公司技術(shù)合作開發(fā)生產(chǎn)的自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車,從1998年開始批量投放市場(chǎng),已累計(jì)開發(fā)出22種車型,滿足了國(guó)內(nèi)高端客戶的需求。

    工藝創(chuàng)新

    系統(tǒng)集成中注重“系統(tǒng)”概念,系統(tǒng)由多個(gè)單元組成,單元的有效組合,即流程及工藝的設(shè)計(jì),這里面依然充滿著創(chuàng)新,這是一個(gè)全局優(yōu)化的復(fù)雜過程。工藝設(shè)計(jì)中最重要的是了解用戶的實(shí)際需求,不同的行業(yè)和用戶對(duì)物流的需求有著較大的差異,昆船公司認(rèn)為這是一種個(gè)性化的服務(wù),應(yīng)不斷創(chuàng)新。就煙草行業(yè)來講,在煙草工業(yè)方面,結(jié)合卷煙生產(chǎn)工藝,將物流做寬做深,從煙葉醇化到成品發(fā)貨,從制絲分組加工到儲(chǔ)葉儲(chǔ)絲模塊化精益生產(chǎn),工藝創(chuàng)新和裝備已融入并實(shí)現(xiàn)工程自動(dòng)化;在煙草商業(yè)方面,結(jié)合商業(yè)配送供應(yīng)鏈管理,滿足國(guó)家煙草專賣局“兩打三掃”(包括成品生產(chǎn))要求,既有適度自動(dòng)化的標(biāo)準(zhǔn)分揀線,又有較高自動(dòng)化的復(fù)合分揀線,工藝創(chuàng)新和裝備是對(duì)傳統(tǒng)手工模式的一種解放。

    技術(shù)全面

    自動(dòng)化物流是是一門光機(jī)電信息交叉的學(xué)科,技術(shù)外延廣泛。昆船公司通過消化吸收、自主創(chuàng)新,以高技術(shù)為起點(diǎn),應(yīng)用了人工智能、圖像識(shí)別、紅外通訊、激光定位、計(jì)算機(jī)模擬仿真、現(xiàn)場(chǎng)總線、數(shù)據(jù)庫等前沿技術(shù),全面掌握自動(dòng)化物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施。昆船物流的最大的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在于物流產(chǎn)品系列齊全、光機(jī)電信息技術(shù)全面、生產(chǎn)安裝服務(wù)配套、系統(tǒng)集成和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)豐富,以市場(chǎng)導(dǎo)向?yàn)樵瓌t,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì),全面滿足用戶實(shí)際需求,完成從規(guī)劃設(shè)計(jì)到安裝調(diào)試的一條龍交鑰匙工程。

    二、自動(dòng)化物流裝備及技術(shù)

    巷道堆垛機(jī)

    巷道堆垛機(jī)是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫存取物料的主要設(shè)備, 也是物流裝備的關(guān)鍵產(chǎn)品。目前,昆船公司自主設(shè)計(jì)制造并投入運(yùn)行的堆垛機(jī)系列有輕型、重型,單柱、雙柱,單深、雙深,單叉、雙叉、鉤拉,直行、換軌、轉(zhuǎn)軌等,可采用紅外光、無線局域網(wǎng)通訊,編碼器、條形碼、激光測(cè)距認(rèn)址,矢量變頻或侍服調(diào)速,普通重載20m高堆垛機(jī)走行速度超過240m/min,升降速度超過60m/min,定位精度均在±3mm之內(nèi)。

    秉承“集成創(chuàng)新”的思路,除了自主產(chǎn)權(quán)的巷道堆垛機(jī)外,昆船公司還與奧地利ROBOTECH公司合作,以O(shè)EM模式生產(chǎn)堆垛機(jī),與歐洲技術(shù)同步,從而進(jìn)一步提升技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)品范圍,滿足不同層次的市場(chǎng)需求。

    自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV) 

    AGV是昆船公司最早“高點(diǎn)介入”,不走從零開始的開發(fā)路線,而與世界一流公司合作開發(fā)。該產(chǎn)品的成功開發(fā),使昆船公司快步趕超國(guó)內(nèi)同行,并滿足了市場(chǎng)高端需求。目前,昆船公司AGV主要采用激光導(dǎo)引和電磁導(dǎo)引,其中激光導(dǎo)引是通過激光束掃描地面反射坐標(biāo)點(diǎn),根據(jù)三點(diǎn)計(jì)算法確定其精確位置與方向,能非常方便地變更走行路徑,具有很高的柔性;電磁導(dǎo)引要在地面開槽埋線,路徑柔性差,但價(jià)格便宜。昆船公司AGV有背輥式、背鏈?zhǔn)、推挽式、牽引式、龍門式、前叉式和后叉式等22款車型,可采用酸性、高能酸性或高能堿性電池,其中昆船公司獨(dú)有的LGV智能快速充放電技術(shù),充放電比最大可達(dá)到1:12。AGV供電采用無接觸能量傳輸,無需充電時(shí)間,這種供電模式將會(huì)開發(fā)應(yīng)用。

    穿梭車

    穿梭車是在軌道上行駛的AGV,所以國(guó)外也稱RGV,但速度比AGV要高許多,從軌道形式上可分為往復(fù)直行穿梭車和環(huán)行穿梭車。環(huán)行穿梭車能在同一軌道上運(yùn)行多輛車體,可大大提高物流搬運(yùn)能力,是昆船公司自主研發(fā)的主要物流裝備之一,在國(guó)內(nèi)同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。昆船公司RGV速度一般為160~200m/min,而在國(guó)外機(jī)場(chǎng)行李分揀系統(tǒng)中,采用無接觸能量傳輸技術(shù)的穿梭車最高走行速度能到600m/min,當(dāng)然載重要輕得多。目前,昆船公司已成功開發(fā)并運(yùn)用無接觸能量傳輸技術(shù)在傳統(tǒng)的穿梭車上,同時(shí)正積極研發(fā)高速穿梭小車及相關(guān)行李分揀技術(shù),改變?cè)谠擃I(lǐng)域外商的壟斷狀態(tài)。

    工業(yè)機(jī)器人

    工業(yè)機(jī)器人是一種高端智能設(shè)備,根據(jù)結(jié)構(gòu)形式,可分為直角坐標(biāo)式、極坐標(biāo)式、關(guān)節(jié)式,其技術(shù)核心是機(jī)械手動(dòng)作控制算法,尤其是六關(guān)節(jié)機(jī)器人的算法更為復(fù)雜。在物流系統(tǒng)中機(jī)器人主要用于對(duì)物料進(jìn)行碼垛、拆碼、翻轉(zhuǎn),昆船公司集成的帶圖像識(shí)別、光電定位、穿梭行走為一體的柔性揀料及拆碼系統(tǒng)是機(jī)器人的高技術(shù)應(yīng)用之一。

    昆船公司開發(fā)的工業(yè)機(jī)器人(機(jī)械手)為直角坐標(biāo)模式,用于成品件煙的碼垛,以及銀行幣箱的自動(dòng)碼垛。

    自動(dòng)貨柜

    自動(dòng)貨柜相當(dāng)于一個(gè)裝有外殼的小型立體倉(cāng)庫,一般分為垂直提升式和垂直回轉(zhuǎn)式,適宜存儲(chǔ)小件物品,操作方便快捷。昆船公司成功推出該項(xiàng)產(chǎn)品已有多年,并在傳統(tǒng)自動(dòng)貨柜的基礎(chǔ),結(jié)合巷道堆垛機(jī)技術(shù),突破貨柜在X方向?qū)Υ鎯?chǔ)量的限制,設(shè)計(jì)開發(fā)出一種超長(zhǎng)型大存儲(chǔ)量自動(dòng)貨柜,并已在實(shí)際項(xiàng)目中成功實(shí)施,這也是昆船公司集成創(chuàng)新的一個(gè)典型案例。

    自動(dòng)分類機(jī)

    自動(dòng)分類機(jī)是將混在一起而去向不同的物品,按設(shè)定要求自動(dòng)進(jìn)行分發(fā)配送的設(shè)備,它主要由輸送裝置、分揀機(jī)構(gòu)、控制裝置等組成,當(dāng)分揀物到達(dá)分揀口時(shí),通過推拉機(jī)構(gòu)、撥塊、傾倒、輸送等方式,使分揀物滑動(dòng)或傳輸?shù)椒謷冢蓪?shí)現(xiàn)多品種、小批量、多批次、短周期的物品分類和配送作業(yè)。自動(dòng)分揀機(jī)的種類很多,有滑靴式、翻盤式、翻板式、交叉帶式等,其中滑靴式應(yīng)用較多,昆船公司已推出該類型第二代,從分揀能力、設(shè)備噪音、可靠性等指標(biāo)來看,都已達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先國(guó)際先進(jìn)水平。

    自動(dòng)分揀機(jī)

    自動(dòng)分揀機(jī)的功能目的與自動(dòng)分類機(jī)相似,前者可比作摘果式,后者可比作播種式,后者主要分揀件箱類較大尺寸物品,對(duì)于香煙、藥品、化妝品等小件規(guī)范物品,昆船公司在國(guó)內(nèi)首先成功開發(fā)立式分發(fā)機(jī)、通道式分發(fā)機(jī)以滿足該類物料的高速分揀需求。在此基礎(chǔ)上昆船公司不斷技術(shù)攻關(guān),推陳出新,開發(fā)出以臥式分發(fā)機(jī)、自動(dòng)劃箱機(jī)、自動(dòng)開箱機(jī)、自動(dòng)補(bǔ)貨機(jī)等為代表的第五代新技術(shù)產(chǎn)品,滿足煙草配送高端需求,推動(dòng)自動(dòng)化分揀技術(shù)的進(jìn)步。

    輸送機(jī)及其他

    輸送機(jī)是物料輸送的主要的設(shè)備,昆船公司輸送機(jī)產(chǎn)品系列有鏈?zhǔn)健⑤伒、帶式、鏈板、集放、伸縮、升降、合流、分流、升降臺(tái)、提升機(jī)、連續(xù)升降機(jī)等,以及加去蓋機(jī)、龍門移位機(jī)、布料機(jī)等專用設(shè)備。

    三、物流裝備技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

    隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快的發(fā)展,自動(dòng)化物流的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛,目前的技術(shù)和水平還不能完全滿足社會(huì)發(fā)展的需求。由于行業(yè)及用戶需求的個(gè)性化差異,導(dǎo)致相關(guān)物流裝備的多元化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化,物流裝備技術(shù)將進(jìn)入一個(gè)重要的快速發(fā)展期。

    多元化

    目前國(guó)內(nèi)物流裝備技術(shù)雖然已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步,但只能滿足較為低端的物流需求,一方面要改進(jìn)完善自主產(chǎn)品,提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠度,增加產(chǎn)品的型譜范圍,另一方面要開發(fā)專用物流裝備以滿足不同行業(yè)領(lǐng)域個(gè)性化需求。比如自動(dòng)導(dǎo)引車,在物流裝備產(chǎn)品中已算是高端產(chǎn)品,但在陀螺導(dǎo)引、視覺導(dǎo)引等方面的核心技術(shù)成熟度與國(guó)外公司還有不少差距,在半導(dǎo)體生產(chǎn)無塵車間等高科技領(lǐng)域的應(yīng)用還未涉足。

    對(duì)于行業(yè)領(lǐng)域個(gè)性化專用物流裝備,由于物料規(guī)格、工藝流程的差異導(dǎo)致物料處理功能需求的不同,這方面的研究開發(fā)需加速前進(jìn),才能滿足市場(chǎng)的需求。例如,目前全國(guó)各地?zé)煵莨炯娂娊ㄔO(shè)條煙分揀配送中心,對(duì)高速條煙分揀設(shè)備、自動(dòng)開箱補(bǔ)貨設(shè)備有著較多和較高的要求。

    智能化

    科技的進(jìn)步使物流裝備越來越重視智能化與人性化設(shè)計(jì),以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善勞動(dòng)條件,使操作更輕松自如。目前,主要物流裝備基本都是光機(jī)電一體的智能化設(shè)備,如巷道堆垛機(jī)、AGV、分揀機(jī)等。許多最新的高新技術(shù),如現(xiàn)場(chǎng)總線、無線通訊、激光測(cè)距、無接觸能量傳輸、矢量變頻控制、互聯(lián)網(wǎng)等,都會(huì)優(yōu)先或及時(shí)應(yīng)用于物流裝備,就像所有工業(yè)裝備走過的歷程一樣,物流裝備的性能將越來越先進(jìn),自動(dòng)化、智能化程度越來越高。

    物流裝備智能化體現(xiàn)設(shè)備性能參數(shù)的先進(jìn)性,即速度更快、精度更高、可靠性更好。要做到在極短的時(shí)間內(nèi)完成揀選、配送任務(wù),只有不斷提高物流裝備的運(yùn)行速度和處理能力,因此,堆垛機(jī)、分揀機(jī)、穿梭車等物流裝備總是朝著高速度攀升。除了追求更快的運(yùn)行速度,更高的精度也是客戶對(duì)物流裝備的一致要求。沒有準(zhǔn)確性,速度再快也將失去意義。無論是生產(chǎn)供料物流,還是商業(yè)配送物流,對(duì)物流系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠運(yùn)行都有著很高的要求,不能影響生產(chǎn)停機(jī),也不能影響及時(shí)配送。

    標(biāo)準(zhǔn)化

    隨著企業(yè)內(nèi)部物流向供應(yīng)鏈物流延展,以及物流裝備型譜系列日漸完善,國(guó)家物流體系的標(biāo)準(zhǔn)化需求越來越迫切,許多物流協(xié)會(huì)、行業(yè)組織正積極推進(jìn)物流標(biāo)準(zhǔn)化,比如托盤聯(lián)運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)尺寸。對(duì)于物流裝備,通過實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,可以輕松地與其他企業(yè)生產(chǎn)的物流裝備或控制系統(tǒng)對(duì)接,為客戶提供多種選擇和系統(tǒng)實(shí)施的便利性。同時(shí),經(jīng)濟(jì)全球化特征日漸明顯,中國(guó)企業(yè)的國(guó)際化進(jìn)程越來越快,物流裝備也需要走向全球化,而只有實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化,才能與國(guó)際更好接軌。因此,標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化成為物流裝備發(fā)展的必然趨勢(shì)。標(biāo)準(zhǔn)化既包括硬件設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化,又包括軟件接口的標(biāo)準(zhǔn)化。

    總之,隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,市場(chǎng)需求與科技進(jìn)步將推動(dòng)物流裝備技術(shù)不斷向前發(fā)展。物流裝備供應(yīng)商會(huì)積極關(guān)注市場(chǎng)需求的變化,采用更加先進(jìn)的技術(shù),不斷開發(fā)創(chuàng)新,提供客戶滿意的物流裝備產(chǎn)品,提升自身的競(jìng)爭(zhēng)能力從而提高物流行業(yè)整體發(fā)展的水平。







 


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