高等院校工業應用級物流實訓平臺的規劃建設

昆明昆船物流信息產業有限公司 / 李成友 儲汝濤 蔣天生 王秀昆明理工大學城市學院 / 許劍梅

高等院校工業應用級物流實訓平臺的規劃建設

昆明昆船物流信息產業有限公司 / 李成友 儲汝濤 蔣天生 王秀
昆明理工大學城市學院 / 許劍梅

本文通過對昆明理工大學城市學院物流實訓平臺項目的規劃設計進行總結分析，結合工業應用級建設的教學使用需求，介紹了該校物流實訓平臺的功能特點及實施經驗，進而為教育類物流實訓平臺的建設提供參考。

自動化物流系統、物流實訓平臺、物流教育

隨著物流業的迅速發展，企業對物流設施以及物流人才的需求越來越迫切，這對高校學生的物流實踐性教育和創新能力培養也提出了更高的要求。目前，雖然大部分高校開設了物流專業，但其實踐培訓模式大多采用物流軟件模擬、物流沙盤或者較為單一的自動化物流設備進行展示性教學，這使學生對物流知識的認知、驗證、應用和創新等綜合性能力提升存在一定的局限性。因此，立足企業對物流人才的實際需求，加大物流實訓課時，提高學生理論與實踐相結合的能力，越來越受到高校的關注。與模擬演示型教學方式相比，采用工業應用級建設的物流實訓平臺，可獲得更直觀的實踐體驗，也更接近企業實際應用需求。

一、建設需求

1.項目簡述

昆明理工大學城市學院物流實訓平臺規劃區域建筑長18m，寬18m，凈空高度10m，既要滿足教學演示使用，又可以配合工藝流程真實再現企業物流業務流程和操作細節。物流實訓平臺位于學院工程訓練中心，通過資源的優化利用，還可以展示企業自動化物流系統的倉儲、輸送、分揀、配送等功能，豐富了教學內容。（見圖1）

2.設計參數

該物流實訓平臺物料載體采用塑料料箱和木質托盤兩種形式；料箱外形尺寸為540×380×350mm，額定承載50kg；托盤外形尺寸為1200×800×150mm； 料 箱 碼垛后形成的實托盤外形尺寸為1200×800×500mm，最大重量不超過250kg；料箱輸送線設計速度為24m/min，托盤輸送線設計速度為12m/min。

3.建設定位

為充分體現和展示現代物流技術，滿足基本實驗、綜合性實驗，以及日常教學演示、教學實踐和后續與其他加工設備的對接使用要求，該物流實訓平臺在功能上符合教學主體作用，設備選型采用多樣化設計，信息載體使用條碼和RFID兩種方式；配合工藝流程需要，料箱和托盤設計承載滿足工業級使用要求；設置整托盤出入庫站臺，并配備手動液壓搬運車；可對學生進行崗位分組教學，使其在實訓學習過程中獲得與企業工作環境相同的工作經驗。

4.建設目標

培養專業化的復合型物流人才，以人才優勢推動未來物流行業發展。通過實訓課程提升學生的實際動手能力和就業優勢，使學生具備自動化物流系統的運用和維護技能，無需企業培養即可直接勝任實際工作崗位；結合理論聯系實際的實訓教學，使學生掌握物流知識及相應的物流技術，提高學生的系統分析和創新設計能力。

>> 圖1 物流實訓平臺平面布置圖

二、規劃設計

物流實訓平臺能夠滿足學科教學、實驗驗證及科研使用，甚至可為社會提供培訓和程序調試服務，具有先進、穩定、高度集成的性能特點。

1.系統組成

（1）電子標簽揀選系統

電子標簽貨架為兩層結構，每層可存放6個料箱，頂層安裝電子標簽用于物料揀選，下層用于物料和空料箱暫存。揀選區域設計有用于揀選完成后暫存使用的無動力輸送機及與AGV對接的輥道輸送機。

（2）料箱輸送線

料箱輸送線設計為環形，2個AGV對接站臺，1個人工取放貨站臺和1個人工處理站臺。設備類型分為輥道輸送機、帶式輸送機、積放輥道輸送機、彈出輪分揀機、拋出分流輸送機和無動力輸送機，按照驅動類型又分為電機驅動和電動輥驅動設備。（見圖2）

（3）托盤輸送線

托盤輸送線由鏈式輸送機、升降輸送機和輥道輸送機組成，其中1臺設備采用變頻控制。

（4）拆碼垛系統

拆碼垛系統采用5關節高精度工業機器人，夾具為機械式夾持機構系統碼垛能力不小于8箱/min，拆垛能力不小于10箱/min。（見圖3）

（5）自動化立體倉庫

基于物流實訓平臺低存儲、小流量的建設要求，倉儲區設計為單深雙貨位橫梁式貨架，其中2列采用懸挑貨架的方式設計為兩個單貨位結構。庫區配置1臺巷道堆垛機累計貨位數168個。

（6）PLC教學平臺

采用可編程控制器綜合實訓裝置，用于日常教學中的實訓及編程測試。

（7）多媒體演示系統

用于室內教學或演示片播放，可在LED大屏上實時播放視頻課件

（8）AGV系統

AGV采用磁導引，車體輸送結構為背輥式，手動充電。AGV系統具有圖形監控、通信管理、任務管理、車輛管理和交通管理功能，可根據需要對AGV數量進行增減。

>> 圖2 料箱輸送線

>> 圖3 料箱拆垛

2.流程設計

為使物流實訓平臺滿足不同層次和不同類型教學要求，提高授課效率，將流程設計為教學演示和作業流程兩種。為實現教學演示模式與模擬實訓之間的快速切換，教學演示流程通過預設程序固化在操作界面內，可通過管理計算機和無線手持終端對演示流程進行“一鍵式”啟動。作業流程用于模擬企業物流運作環境，可針對具體行業特點，制定相應的物料類型及出入庫計劃。根據物流環節的崗位設置，將學生進行分組實訓。必要時可設置相應的故障，使學生能更好地體驗企業物流環節，掌握物流系統的基本業務操作和維護技能，積累行業應用經驗，提高物流系統分析和設計能力。

（1）教學演示流程

①托盤移位演示

通過操作界面托盤移位演示按鈕啟動演示流程。巷道堆垛機行走至A貨位取出對應類型的移位托盤，經托盤輸送線后，移位托盤再由巷道堆垛機叉取并搬運至預定的B貨位存放。

②在線換盤演示

巷道堆垛機取出實托盤，托盤輸送線將實托盤輸送至機器人拆碼垛工位進行條碼識別。信息識別有誤則由巷道堆垛機搬運至整托盤出入庫站臺由人工處理，識別合格的實托盤由機器人進行拆垛作業。

單個料箱在料箱環形輸送線上進行循環輸送，形成的空托盤返庫存儲，巷道堆垛機再從貨位上取出單個空托盤，經托盤輸送線進行條碼識別合格后輸送至機器人拆碼垛工位。機器人抓取RFID信息識別合格后的料箱進行碼垛作業。RFID信息識別有誤的料箱經料箱輸送線剔除。

碼垛完成后，系統將RFID信息與托盤條碼信息綁定。實托盤經托盤輸送線后，由巷道堆垛機搬運入庫存儲。

③料箱輸送線循環演示

人工將單個料箱放置到人工處理站臺，完成信息確認。料箱合流至料箱輸送環線并進行RFID信息識別，識別合格的料箱會一直在輸送環線上進行循環輸送演示，信息識別錯誤則剔除后由人工處理。

（2）作業流程

①入庫流程

料箱由人工或者AGV搬運到入庫站臺，信息確認后合流到料箱輸送線，在機器人抓取工位進行料箱RFID信息識別。機器人抓取信息識別合格的料箱放置到空托盤上進行碼垛（空托盤由巷道堆垛機在貨架上取出，經托盤輸送線送至機器人拆碼垛工位）。條碼識別器對托盤條碼進行信息識別，如信息識別有誤則由巷道堆垛機將空托盤搬運至整盤出入庫站臺由人工處理。碼垛完成后，進行信息綁定，實托盤入庫存儲。

②出庫流程

巷道堆垛機根據目標地址取出實托盤，經托盤輸送線輸送至機器人拆碼垛工位進行托盤條碼信息識別。信息識別合格的實托盤，由機器人進行拆垛作業。RFID信息識別合格的料箱經料箱輸送線輸送至出庫站臺，然后由人工或者AGV搬運。

③整盤出入庫流程

整盤出入庫站臺使用鏈式輸送機作為巷道堆垛機取放貨站臺，由人工使用手動液壓車的方式進行搬運作業。

④電子標簽揀選流程

a.空料箱補給流程

通過無線手持終端呼叫空料箱出庫，巷道堆垛機取出空料箱實托盤，經托盤輸送線進行條碼信息識別后由機器人拆垛。空料箱進入料箱輸送線進行RFID信息識別。合格的空料箱經料箱輸送線輸送至出庫站臺，然后由AGV將空料箱搬運至揀選區AGV站臺由人工拿取使用。剩余散盤或空托盤則返庫存儲。

b.補貨入庫流程

人工取出空料箱放置需要補貨的物料，使用無線手持終端組盤，再將料箱和貨位進行綁定，完成補貨入庫。當物料需要從立庫出庫時，巷道堆垛機取出相應的實托盤，料箱完成拆垛后經輸送線輸送至AGV出庫站臺，AGV將料箱搬運至揀選區AGV站臺由人工拿取使用，剩余空料箱則暫存揀選區備用。

c.分揀出庫流程

系統按照訂單排程打開電子標簽系統LED數碼指示燈，人工根據提示進行物料揀選，并將物料放入相應料箱。

d.實料箱入立庫流程

通過無線手持終端完成信息確認，人工將實料箱放置到分揀區AGV站臺，AGV將實料箱搬運至料箱輸送線AGV入庫站臺。料箱在托盤上碼垛完成后，經托盤輸送線由巷道堆垛機搬運入庫存儲。

⑤抽檢流程

巷道堆垛機取出將要抽檢的實托盤，搬運至整托盤出入庫站臺。人工使用液壓車搬運的方式進行卸貨抽檢，或在站臺上抽檢，抽檢完畢后實托盤返庫存儲。

三、技術特點

1.技術先進，經濟實用

物流實訓平臺集自動化立體倉庫、拆碼垛系統、AGV系統、電子標簽揀選系統等多種物流技術為一體，設備類型和器件選型呈現多樣化，系統控制復雜并具有較高的柔性。為節約建設成本，在滿足使用功能的基礎上對倉儲量、輸送距離、揀選品規數量進行了相應的縮減，AGV車體也采用了簡配型設計。兼顧未來發展，物流實訓平臺可擴展性強，涵蓋面廣，可實現多種專業實訓教學，提高了使用效率，能夠有效滿足目前對物流教學科研和人才培養的需要。

2.整體規劃，協同作業

規劃布局緊湊，占地面積小。物流實訓平臺內設置有教學區域，可采用現場教學的方式促進學生對物流過程及物流概念的理解。為配合不同層次的密集型教學，各子系統既可以獨立運行，又可以統一作業，提高了授課效率。通過AGV系統還可以進行物流實訓平臺與機加工區域教學平臺的協同作業，實現了資源共享。

3.流程豐富，突出創新

為完善物流實訓平臺教學功能，根據各階段教學實訓目的，針對性地設計了不同的教學流程。物流實訓平臺采用工業應用級物流系統建設，實踐性較強，教學更為直觀，具有較高的實用性和通用性。系統功能完善，可實現不同行業的企業物流系統模擬教學。此外，還可以讓學生熟悉自動化物流系統的安裝、檢測和調試過程。物流實訓平臺具備自主創新空間，通過程序的更改、流程間的組合，能夠完成物流創新性實驗或者科研驗證。

四、結束語

昆明理工大學城市學院物流實訓平臺可實現多種企業環境模擬實訓需求，物流實訓平臺采用工業應用級自動化物流設備的規劃建設方案，技術成熟，系統穩定，為企業輸送符合物流專業領域的人才提供了便利條件，工業應用級物流實訓平臺也將會成為物流實踐教育的發展趨勢。