自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流在醫(yī)用制品行業(yè)中的應(yīng)用

袁 碩，趙劍道，郭 麗，俞洪興

（1. 北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所，北京 100120；2. 電聯(lián)工程技術(shù)股份有限公司，杭州 310016）

0 引言

醫(yī)用制品從產(chǎn)品完成裝箱到銷售，傳統(tǒng)方式中存在多個(gè)環(huán)節(jié)：成品整箱裝盤、整批消毒達(dá)到要求時(shí)間、先卸盤再裝車、成品送至庫(kù)房存儲(chǔ)、空盤送回消毒車間、庫(kù)存銷售后再裝車出庫(kù)。從以上環(huán)節(jié)可以分析出，傳統(tǒng)的生產(chǎn)物流方式中有這樣幾個(gè)弊端：成品整批消毒完畢后，需要人工卸盤裝車，送到庫(kù)房又需要人工卸車，而銷售時(shí)又需要再次人工裝車，造成反復(fù)裝卸浪費(fèi)資源和時(shí)間；成品消毒時(shí)所需要的托盤，在消毒車間需要很多的存儲(chǔ)空間，同時(shí)也需要人工整理維護(hù)，同樣是對(duì)資源和時(shí)間的浪費(fèi)。

可以看出醫(yī)藥制品行業(yè)這種物流模式，需要一個(gè)更加高效的解決辦法。根據(jù)這些特點(diǎn)，本著節(jié)約人工、空間和時(shí)間成本的要求，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)：

首先，產(chǎn)品裝盤消毒完后，不卸盤裝車，直接將整盤送至倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)；第二，庫(kù)內(nèi)產(chǎn)品銷售時(shí)，出庫(kù)卸盤裝車，空托盤直接回庫(kù)內(nèi)存放；第三，產(chǎn)品消毒需要空托盤，直接從庫(kù)內(nèi)發(fā)出，消毒車間不設(shè)存放大量托盤空間。

下面以某地一家大型醫(yī)用制品企業(yè)的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)為例具體介紹。

1 系統(tǒng)的構(gòu)成

該項(xiàng)目以立體倉(cāng)庫(kù)為核心，有6個(gè)巷道，一萬(wàn)個(gè)存儲(chǔ)貨位。設(shè)備有6臺(tái)堆垛機(jī)、3臺(tái)穿梭車、1臺(tái)提升機(jī)、12個(gè)站臺(tái)、30臺(tái)輸送機(jī)。由于每托盤帶有十幾至幾十箱不等的產(chǎn)品，需要運(yùn)行平穩(wěn)又要達(dá)到效率要求，所以在運(yùn)行方向均使用變頻調(diào)速保證平穩(wěn)，入庫(kù)區(qū)、出庫(kù)區(qū)和空托盤返回區(qū)分離，能夠保證使用可靠高效的要求。

1）產(chǎn)品在消毒車間裝盤消毒，完成消毒后由叉車整盤放到車間出口的輸送線上，省去了人工卸貨和裝車運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程。

2）輸送線將整托產(chǎn)品運(yùn)送至車間靠近立體倉(cāng)庫(kù)的位置，經(jīng)提升機(jī)運(yùn)送至空中連廊，通過(guò)連廊內(nèi)的輸送線跨過(guò)廠內(nèi)公路，直接進(jìn)入立體庫(kù)的二層平臺(tái)。

3）庫(kù)內(nèi)二層的穿梭車按照巷道庫(kù)存均勻的原則，將貨物分配至各個(gè)巷道的入庫(kù)輸送機(jī)等待入庫(kù)。

4）產(chǎn)品出庫(kù)區(qū)設(shè)在立庫(kù)的另一側(cè)，輸送機(jī)配合兩臺(tái)穿梭車做出庫(kù)作業(yè)。出庫(kù)區(qū)使用穿梭車的優(yōu)點(diǎn)在于，庫(kù)內(nèi)巷道出庫(kù)量不平衡，經(jīng)穿梭車分配后，庫(kù)外輸送機(jī)出庫(kù)量是平衡的，有利于快速裝車。穿梭車用單道雙車的模式能提高出庫(kù)效率。

5）出庫(kù)區(qū)空托盤疊成摞，直接返回庫(kù)內(nèi)存放，即不占用出庫(kù)區(qū)空間，也不占用消毒車間空間，充分利用立庫(kù)空間。

6）入庫(kù)區(qū)的二層平臺(tái)樓下，也就是入庫(kù)區(qū)的一層，每個(gè)巷道都設(shè)有固定站臺(tái)，用于空托盤出庫(kù)，供給消毒車間。

該系統(tǒng)的庫(kù)區(qū)布局如圖1所示。

該系統(tǒng)的輸送部分，從消毒車間到庫(kù)區(qū)二層的布局如圖2所示。

2 通訊網(wǎng)絡(luò)

該倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)規(guī)模較大，根據(jù)設(shè)備布置特點(diǎn)和自身特性設(shè)計(jì)通訊方式和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

堆垛機(jī)和穿梭車等移動(dòng)設(shè)備集中于立庫(kù)區(qū)域內(nèi)，又都是高速移動(dòng)設(shè)備，在貨架頂端放置幾臺(tái)無(wú)線基站，其信號(hào)覆蓋整個(gè)庫(kù)區(qū)，能滿足這些設(shè)備的通訊要求，同時(shí)移動(dòng)設(shè)備的無(wú)線通訊方式也節(jié)省了大量的布線成本，降低了布線難度。

對(duì)于空間跨度較大的輸送系統(tǒng)，采用西門子的Profinet分布式網(wǎng)絡(luò)，在設(shè)備相對(duì)集中的區(qū)域設(shè)置分站，通過(guò)分站內(nèi)的PLC網(wǎng)關(guān)，使用工業(yè)以太網(wǎng)將分站信息采集到主站，并且由主站中的CPU進(jìn)行控制。這種方式節(jié)省了大量的布線工作，也讓今后的設(shè)備維護(hù)工作變得簡(jiǎn)單快捷，有效的降低了建設(shè)成本和維護(hù)成本。

該系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 庫(kù)區(qū)分布圖

圖2 輸送部分布局圖

圖3 通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 技術(shù)特點(diǎn)

堆垛機(jī)和穿梭車自身都具有一套獨(dú)立的控制系統(tǒng)（SIEM ENS PLC）、操作平臺(tái)（各種動(dòng)作開(kāi)關(guān)按鈕、指示燈、觸摸屏）、通訊系統(tǒng)（SIEMENS CP通訊模塊及無(wú)線網(wǎng)橋）。其運(yùn)行控制依靠自身設(shè)定好的程序，不依賴于外界。

上層管理計(jì)算機(jī)只需要告訴堆垛機(jī)作業(yè)的源地址和目的地址，堆垛機(jī)就可以自動(dòng)執(zhí)行作業(yè)，并且將實(shí)時(shí)運(yùn)行信息上傳給監(jiān)控系統(tǒng)。

入庫(kù)端的設(shè)計(jì)是：

1）每批貨物間隔時(shí)間均勻，根據(jù)效率要求，單道單車就能夠滿足要求。

2）貨架區(qū)貨物均勻分配，有利于庫(kù)架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。穿梭車會(huì)自動(dòng)配合輸送系統(tǒng)，將貨物按照均勻存儲(chǔ)的原則將貨物分配到各個(gè)巷道。

出庫(kù)端的設(shè)計(jì)是：

1）銷售的產(chǎn)品可能集中在某幾個(gè)巷道，如果直接使用輸送機(jī)出庫(kù)，可能造成部分輸送機(jī)忙碌，部分閑置。使用穿梭車能夠使庫(kù)外的輸送機(jī)保持工作均衡，有利于快速裝卸。

2）裝車時(shí)大量集中出庫(kù)，為了滿足效率要求，使用單道雙穿梭車的模式，兩臺(tái)車相互配合，效率成倍提高，可以迅速將庫(kù)內(nèi)輸送機(jī)上的貨物分配至庫(kù)外輸送機(jī)。

移動(dòng)設(shè)備與輸送系統(tǒng)之間的通訊使用以太網(wǎng)，采用三次握手的方式，保證狀態(tài)和指令的正確性，不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作造成設(shè)備或貨物損壞。

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置如圖4所示。

圖4 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖

4 結(jié)束語(yǔ)

該倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)運(yùn)行至今兩年，狀態(tài)良好，很好的滿足了設(shè)計(jì)要求，為使用企業(yè)帶來(lái)了企業(yè)形象和經(jīng)濟(jì)效益的雙提升，并且在當(dāng)?shù)爻蔀榧夹g(shù)亮點(diǎn)，為企業(yè)吸引到了更多的關(guān)注和投資。