自動化物流系統在鑄造企業中的應用與實踐

文/王紹剛

在鑄造行業，由于離散型生產、工序標準化差等因素影響，在智能制造方面始終無大的突破。共享智能鑄造產業創新中心有限公司結合多年鑄造行業生產經驗，積極投入大量人力物力在鑄造生產自動化方面進行實踐研發，實現了自動化工廠的建設投產，在鑄造行業產業升級的道路上踏出了堅實的一步。

一、自動物流系統簡介

自動物流系統是指物流作業過程的設備和設施自動化，包括傳輸、裝卸、識別等作業過程，比如自動識別系統、自動檢測系統、自動存取系統、自動運行系統等。

物流自動化是充分利用各種機械和運輸設備、計算機系統和綜合作業協調等技術手段，通過對物流系統的整體規劃及技術應用，使物流的相關作業和內容省力化、效率化、合理化，快速、精準、可靠地完成物流的過程。

物流自動化在物流管理各個層次中發揮重要的作用。它包括物流規劃、物流信息技術及自動物流系統等各種軟技術和硬技術，其主要硬件內容包括RGV、AGV、輥道線、堆垛機、立體庫等。

二、全自動物流系統在共享集團智能工廠項目中的實際應用

在自動化工廠現場，采用RGV+輥道線+立體庫+工作緩存工位+智能單元控制系統組成全自動物流系統。為減輕工人的勞動強度、降低在轉運時受傷的風險、提升工作效率、完成自動化工廠建設運行的目標，全自動RGV設備以及與其搭載的相關智能化系統與平臺被應用到工廠中，代替之前的叉車、天車等需要人工操作的轉運工具進行工作物流工作，實現自動化智能化目標。

1.大件造型：100t重載RGV車從搭建組芯處承載托盤，經過鋪底砂、下芯、合箱、加圍砂等工序，運送至等待澆鑄工位，澆鑄后運輸至緩存工位等待冷箱，可開箱砂箱運輸至開箱工位進行開箱，空箱運輸至緩存工位，等待下一次流程。

2.砂箱運輸：RGV穿梭車將滿箱砂箱從3D打印機運輸至滿箱緩存線，清砂站滿箱呼叫后，RGV穿梭車將滿箱砂箱運輸至清砂站，空箱由RGV穿梭車運輸至緩存線或3D打印機。

3.小件砂型運輸：立體庫將小件砂芯運輸至轉運RGV上，由轉運RGV車轉運至人工組芯臺，人工組芯完成后，由轉運RGV運輸至緩存線，再由運輸砂型的RGV運輸至小件合箱處合箱。

4.立體庫：堆垛機將托盤從入庫位置運輸至立體庫內指定位置，再將空托盤轉運至出庫位置。

5.工作緩存工位：在標準工序之間或標準工序位置上，通過標準砂箱或標準托盤為載體，通過RGV運輸，送達指定坐標點位。

共享智能鑄造產業創新中心有限公司優化采用AGV+RGV+輥道線+立體庫+智能單元控制的方案，實現從3D打印設備到緩存工位，緩存工位到清砂工位，以及最終入立體庫儲存的全自動控制應用，物流效率質量均得到大幅的提升。

三、全自動物流系統及RGV/AGV在現場應用的關鍵點

一個好的系統，具有穩定、高效的特點，而要保證這些目標的實現，在建設和使用過程中，要抓住其中的一些關鍵點，重點關注。

1.可靠的網絡及檢測反饋系統

有別于傳統的物流系統采用固定限位或人的跟蹤控制，自動物流系統通過實時位置的檢測反饋，來控制動作的運行和到位與否。檢測信號不穩定，就會導致系統判斷不能運行，或者更嚴重的物流不受系統控制的運行，以致嚴重的設備安全事故發生。以下兩方面的工作要求必須要做好：

一方面，工廠現場及整個檢測反饋系統，尤其是安裝在現場的系統，必須得到很好的現場檢查維護清潔工作。也就是現場的6S工作標準，智能工廠比普通工廠應該執行更嚴格的要求。尤其是在物流系統，其大部分是運動部件，異常往往會導致很大的損失。

另一方面，以物流線的運行要求，反推上線設計產品的標準化，對非標、超標的情況，一定要在設計階段解決問題，保證系統安全穩定地運行。

2.合理優化的系統自運算邏輯設計

有別于傳統剛性生產線或成熟汽車行業生產線的要求，鑄造行業運行的要求是柔性化的，在工藝流程、合格標準、處理的方法等要求上，都有更多的選擇和工況，這就決定了柔性自動生產線面對更多的選擇和更多的工況，就要設計更多、更合理的系統自運算邏輯，當邏輯覆蓋不全或判斷不合適，都會造成系統計算錯誤或進入死循環，導致整個自動運行系統的停止。

3.持續穩定的應用更考驗綜合保障能力

有別于傳統的現場生產組織方式，各個工序職責明確，包括生產準備、檢驗、報工等輔助配合工作。而自動生產系統，則需要以自動線為核心，拉動相關工作按時完成，甚至超前完成。

從質量方面，硬件的固化，更增大了質量標準和過程標準的提高，這就是對我們過程工作質量有了更高的要求，把最終的質量目標，分解到各個環節，標準化生產，整體能力提高來保證最終的質量水平。

圖1 物流部分設備效率統計圖

4.緩存工位設置的必要性

柔性生產線，區別于剛性生產線的地方就在于其節拍的不平衡性，比如說制芯序，是一個個砂芯進行生產組織，但到了組芯序，就需要一組砂芯同時進入工作位進行操作處理，再有就是不同的產品節拍時間也不一樣，對于離散型生產方式，需要較高頻率的換產品，組織生產。這些都給實現連續自動運行造成了很大的影響。

因此在關鍵工序間設置緩存工位，就可以在一定程度上緩解處理由以上因素造成的影響。

四、自動物流系統對現場效率的影響

1.未使用全自動的現場物流效率

現場物流效率由工人操作熟練度決定，平均每個流程時間在15分鐘以上，并且易出現操作失誤以及位置沖突等問題，造成時間浪費現象。

2.使用全自動RGV/AGV的現場物流效率

如圖1可以看出：

（1）除現場多任務重疊時造成部分轉運時間較長（4分鐘以上）外，其他時間段內轉運時間均在2分鐘左右；

（2）現場實測，非自動化碼垛機入庫托盤時間較長，一個流程平均時間20分鐘；

（3）兩輛轉運小車時間過長時，相應碼垛機運行時間短，這由于現場存在小車等待碼垛機流程現象，反之也是；

（4）物流設備無停機時間，24小時運行。

綜合以上數據，可以得出以下結論：

（1）全自動物流系統大大縮短了每個流程所需要的時間；

（2）全自動物流系統在使用時，不會出現流程沖突現象（等待流程屬于正常現象，不屬于流程沖突；流程沖突是指兩流程運行時嚴重干涉，導致所有流程無法進行的現象）；

（3）全自動物流系統無停機時刻，全天候工作。

五、結論

全自動物流系統的使用，很好地提高了現場的物流系統效率，對鑄造車間提質增效的目標起了極大的促進作用。

以物流系統為橋梁，一方面連接起了各個工序，使過去傳統的單工序離散管理改變為工作流全面管理。另一方面以自動運行流程為抓手，反向拉動工序標準化、質量標準化，對企業的整體實力影響深遠。