自動化立體倉庫技術在橡膠輪胎行業中的應用

文/ 陳月清

輪胎行業由于生產工藝的原因，生產車間的工作環境一般有溫度高，氣味濃烈，煙霧大等特點。而隨著人們生活水平不斷提高，越來越少的工人愿意在這樣的環境中工作，企業招工越來越難，用工成本也越來越高，輪胎行業的生產工藝和工作環境急需升級改造。采用自動化立體倉庫技術，可實現膠料的自動存儲、自動輸送，以及膠料集中封閉管理，最大程度減少膠片對車間空氣質量的影響。這既是智能項目，又是環保項目，是典型的功能疊加解決方案，可為行業提供一定借鑒。

本文以某國際知名橡膠集團為案例，從項目需求、方案制定、系統構成等多個角度全方面介紹了自動化立體倉庫系統在橡膠輪胎生產中的實際應用。

表1 貨物基礎信息

表2 貨物出入庫物流要求及流量需求

一、項目需求

圖1 混煉膠庫整體效果圖

圖2 貨物入庫作業流程

圖3 貨物出庫作業流程

某集團公司是國際知名的輪胎生產企業，在世界輪胎企業中具有舉足輕重的地位。混煉膠車間中立體庫占地尺寸為100m（L）×15m（W）×15m（H），項目需求是將8條膠冷線生產的膠料根據要求進行輸送入庫、出庫，外購促進劑的入庫、出庫。混煉膠立體倉庫存放丁基料、無硫料、促進劑、二段加工料、空托盤 ，貨物重量最大為1噸/托。混煉膠自動化立體倉庫區域分為左區和右區，即左、右兩個倉庫。需實現自動供應空托對接膠冷線膠料收皮處，并將8條膠冷線生產的膠料根據要求輸送至不同的倉庫區域存儲，再根據實際生產需求將膠料出庫至二樓，或者在一樓出庫至其他車間。貨物基礎信息，如表1；貨物出入庫物流要求及流量需求，如表2。

二、方案制定

1.布局規劃

結合企業廠地情況，將混煉膠自動化立體倉庫規劃為左區和右區，即左、右兩個倉庫。設計規劃采用RGV小車、拆盤機、輸送線與一樓膠冷線直接對接，使用自動化立體倉庫進行貨物存儲，可實現空托自動供應至膠冷線收膠處；收膠后，膠料自動輸送入庫、出庫，整個過程無人化。自動化立體倉庫硬件系統主要采用了堆垛機、貨架、RGV小車、輸送線、拆盤機、AGV小車等設備。圖1為混煉膠自動化立體倉庫整體效果圖。

左、右庫各由2個巷道組成，高度14.5m，貨架7層高，總貨物數為1464貨位，左庫728貨位（所存貨物尺寸：1200mm×1000mm×1450mm），右庫736貨位（右庫分存兩種貨物尺寸：1200mm×1200mm×1750mm的288貨位；1200mm×1000mm×1450mm的448貨位），庫位規劃滿足客戶1448貨位的使用需求。

混煉膠自動化立體倉庫的出入庫流量一共為172托/h，左、右兩庫共采用4臺堆垛機，平均每臺堆垛機能力要求為43托/h。鑒于客戶流量需求比較大，堆垛機設計為雙叉堆垛機，即堆垛機上有兩個貨叉，可同時叉取/放2托貨物，出入庫能力滿足客戶使用需求。

2.混煉膠立體倉庫作業流程

貨物入庫和出庫作業流程，如圖2、圖3。

（1）一樓丁基料、無硫料入庫：RGV將庫內空托盤分別輸送到8條膠冷線的終端（始終保持有空托盤待料），拆盤后進行收膠；膠冷線收膠后帶有膠料信息的滿托（膠料信息由MES系統寫入RFID芯片），輸送到外形檢測工位，檢測貨物外形不合格，則發出警報，送異常整理口人工整理，人工整理后再入庫，若二次外形檢測仍不合格，則由RGV將貨物送至異常下線口；異常整理口兼作不入庫膠料的下線口；外形檢測合格，由RGV送至巷道入庫口的輸送線上（其中丁基料全部入左庫，無硫料由系統分配確定入左庫或右庫）；貨物到達堆垛機取貨位后，堆垛機取貨并送至系統指定的貨架儲位上（堆垛機上設置RFID閱讀器實現入庫貨位分配、自動盤庫、出庫校驗功能）；計算機自動過賬，入庫作業完成。如圖4。

（2）一樓促進劑入庫：人員在電腦上下入庫指令，空托盤出至一樓右庫右端輸送線上，叉車將促進劑放在空托上組盤入庫，確認后貨物入庫；若入庫口上的外形檢測到貨物外形不合格，則退出整理；若入庫口上的外形檢測到貨物外形合格，則把貨物信息寫入RFID芯片，生成入庫指令，則由堆垛機取貨位后，送至系統指定的貨架儲位上，入庫作業完成。如圖5。

（3）一樓丁基料出庫:系統下達出庫指令，左庫堆垛機將丁基料送至左庫一樓右端的輸送線上；通過輸送線、RGV輸送到右庫一樓右端的輸送線出口，顯示屏提示出庫信息；叉車根據顯示屏信息下線出庫，返回的空托盤回庫；也可通過左庫堆垛機將丁基料送至左庫一樓左端的輸送線上，RGV對接貨物輸送至出庫輸送線上，叉車叉取下線出庫，返回的空托回庫，出庫作業完成。如圖6。

（4）二樓無硫料出庫：系統下達出庫指令；堆垛機啟動并根據計算機下達的出庫指令取出貨物，送二樓巷道端部輸送線上；再通過RGV輸送到出庫輸送線上；AGV叉車進行取貨作業，將貨物輸送至產線，出庫作業完成。丁基料二樓出庫，空托入庫，如圖7。

（5）二樓促進劑出庫：系統下達出庫指令；堆垛機啟動并根據計算機下達的出庫指令取出貨物，送二樓巷道端部輸送線上；叉車進行取貨作業，出庫作業完成。如圖8。

（6）一樓二段料通過右庫堆垛機直接上二樓：叉車將二段料放到右庫一樓的輸送線上；發出物料輸送請求；通過RGV、輸送線、堆垛機將物料輸送到二樓輸送線上；AGV叉車取走物料。如圖9、圖10。

圖4 一樓丁基料、無硫料入庫

圖5 一樓促進劑入庫

圖7 丁基料二樓出庫，空托入庫

三、系統構成

通過倉庫管理系統WMS和生產制造系統MES無縫對接，實際數據流精準快速交付。此項目涉及到的系統包括：倉庫管理系統WMS、物流設備控制系統WCS、手持終端系統RFS和看板顯示系統等等，實現了人、貨、車、設備的全方位管控。

WMS總系統主要包含出入庫、庫存管理和監控、數據維護、系統管理等功能。WCS系統上層通過以太網與倉庫管理系統WMS聯接，接收WMS 的作業任務指令；下層通過工業總線、串行通信等其他通信設備與堆垛機、RGV小車、AGV小車、輸送線設備控制系統等通訊，下達設備運行指令和采集接收設備的運轉狀態和任務執行狀態；功能包含任務管理、作業調度、監控設備、異常處理等。手持終端系統RFS用于入庫配盤、出庫、庫存查詢，盤點查詢、托盤合并等。顯示系統用于顯示出入口當前執行任務的信息，對整個倉庫的情況包括存儲、報警、設備狀態等進行實時顯示。

整個系統能夠對庫存貨物進行自動管理，實現貨物實時精確管理功能。系統架構，如圖11所示。

圖8 促進劑二樓出庫，空托回庫

圖9 二段料一樓入庫

圖10 二段料二樓出庫

圖11 項目系統架構

四、結語

本文詳細分析了自動化立體倉庫技術在輪胎行業中煉膠車間中的方案規劃過程，根據客戶項目現場的實際情況及要求，采用合理的方案，使得煉膠車間的膠冷線—倉庫—產線作業全部實現機械化、自動化，無人化、提高了作業效率。項目特點如下：

1.提高了空間利用率，項目改造前采用堆放在地面的方式，現采用高層貨架、立體儲存，能有效利用空間，減少占地面積，降低土地購置費用。

2.膠片集中管理，集中處理、集中排放、減少污染，改善環保問題。

3.貨位集中，便于控制與管理，特別是使用倉庫管理系統，信息化管理，不但能夠實現作業過程的自動控制，而且能夠對庫存貨物進行精準管理。

4.具有無人化、信息化、高速化、密集化、智能化等特點，減少勞動力及提高物流管理水平，是實現無人煉膠的重要技術支撐方案。