瓷磚智能儲運系統的研究及產業化應用

王忠岐　鐘琳　劉瑞　羅習達

摘 要：本文介紹了一套完整的基于5G網絡的瓷磚智能儲運系統。該系統打破了陶瓷窯后各工序間信息壁壘，在陶瓷生產中間環節創新性的引入庫存管理概念，通過數字化和網絡化應用和模塊化的軟件設計，將復雜且多樣化的陶瓷生產過程變的更加簡潔智能，實現了陶瓷生產的數據信息化、控制智能化、操作無人化、維護遠程化等功能，滿足了陶瓷企業的定制化的工藝需求。

關鍵詞：5G網絡；信息化；庫存管理；一鍵轉產；策略；可視化；遠程運維

1引言

瓷磚生產過程中，燒結后的磚坯需放置冷卻一段時間來釋放陶瓷燒結過程中產生的應力，從而降低磚坯在拋磨過程中的碎裂風險；因陶瓷包裝及班次需求，需要對深加工后的瓷磚進行包裝前的分級緩存。因此窯尾磚坯儲運和包裝前分級緩存是陶瓷生產過程中必不可少的環節。目前窯爐出磚后一直到倉庫入庫整個過程，主要存在以下問題：釉面磚一統天下，產品向定制化發展，造成轉成頻繁，調度困難；現有系統采用PLC控制，轉產時間長，無法全自動智能應對生產過程的多樣性的調度需求；瓷磚信息人工統計和管理調度，數據準確率低，各工序間信息壁壘高筑，難以保證生產過程的連續性；目前在陶瓷生產過程中，窯后的網絡化、信息化、數字化方面存在著嚴重不足，設備故障、工藝轉換調整時間長，對陶瓷企業生產效率非常不利。總體來說，目前窯后陶瓷生產過程的信息孤島嚴重，各工序間銜接嚴重依賴人工，隨著調度邏輯等工藝過程復雜化加劇，急需一套智能化程度高的管理系統來銜接陶瓷生產窯后各工序，實現生產過程中儲運的智能調度，助力陶瓷企業窯后整線的數字化轉型。

2 系統設想

為了解決目前窯后陶瓷過程中存在的問題，本文提出了陶瓷窯后生產整線的概念，開展 “基于5G網絡的PC控制瓷磚智能儲運系統”（以下簡稱瓷磚智能儲運系統）的研發工作。 “瓷磚智能儲運系統”采用下磚機、瓷磚自動運輸車、瓷磚自動擺渡車、儲磚軌道、上磚機等穩定設備和機構，配合基于5G網絡的PC控制瓷磚智能儲運系統實現陶瓷窯后信息流的全面打通及儲運系統的全面升級。借助5G技術的大帶寬、低時延、高可靠特性，通過搭建5G MEC邊緣云，通過平臺實現設備的雙向數據采集和回傳，滿足了智能制造生產環境下和遠程實時交互的應用需求；完善產品信息流，將瓷磚智能儲運系統與工廠的其他設備無縫連接，進一步打通設計、加工、倉儲、物流等環節，提高工業生產的靈活性、可追溯性、多功能性和生產效率，加速陶瓷生產企業向智能化、網絡化、信息化、數字化的轉變。另外，引入庫存管理模式，實現無人操作，極大降低陶瓷企業人工成本；全自動化運行，智能分配設備資源，大大提高生產效率和設備利用率，同時具有低能耗、低污染等優點；建立遠程運維系統，實時了解設備的運行情況，增強服務及時性。

3 系統框架

瓷磚智能儲運系統由多個子系統組成，包括窯后智能檢測系統、窯后庫存管理系統、拋磨智能分揀系統、包裝前庫存管理系統、可視化管理系統、遠程運維系統等。

系統中相關的單機設備主要由下磚機、上磚機、RGV運輸車、瓷磚自動擺渡車、坦克鏈輸送機、儲磚軌道、擺渡軌道、配套輔機設備、產品看板、遠程電腦、5G基站等構成。

4 重要功能應用研究

4.1 5G應用

應用5G新技術，建立工廠應用的5G基站，搭建MEC邊緣云平臺，平臺部署瓷磚智能儲運系統。利用5G網絡低延時，高可靠，廣覆蓋，大流程傳輸等特性，解決目前系統網絡穩定性和安全性差的問題，實現系統的實時調度。

4.2 調度流程

合理的調度流程是效率提升的基礎，在上下磚時，對應用流程的研究和分析，產生任務的合理設定極其重要。

4.3 存儲模式

引用庫存管理模式，顛覆傳統粗獷的軌道存儲模式，可以準確記錄每一車磚的出窯時間、存儲位置、產品種類等信息，實現窯后數據記錄全流程無人化，提高信息準確性。

4.4 調度策略

瓷磚智能儲運系統需基于對陶瓷生產工藝的充分了解，設計多種調度策略，打破窯后各工序間信息孤島，實現磚坯極限混存、同機同軌、同品同軌，連續存儲、按量存儲，動態擺渡避讓等一系列PLC無法實現的調度策略，才能解決陶瓷企業多品種、常轉產、連續生產困難、設備效率低等問題。合理的調度策略是瓷磚智能儲運系統軟件開發的重中之重。

4.5 快速轉產

針對轉產過程中，人員勞動強度大、易出錯，生產組織無序等問題，需配套開發窯后智能檢測系統、拋磨智能分揀系統、可視化管理系統等子系統，使之與整個調度系統集成并實現生產過程可視化，智能化一鍵轉產，才能更有效的提升陶瓷企業生產效率。

4.6 可視化管理

生產過程可視化，使每位崗位清晰了解生產進度和安排，是科學合理組織生產的必要手段。

4.7 遠程運維

對項目進行系統性管理，實現客戶現場：數據采集、信息分析、策略修正、排除故障等功能的遠程化，縮短維修時間，提供技術支持，可有效降低生產維護成本。

4.8 微信推送

針對陶瓷生產對產品統計數據的需求，提供每日數據的微信推送：產量采集、產品分析等查詢功能，針對不同的客制化需求，完成數據的分析報表，可更有效的推進陶瓷行業的數字化進程。

5 系統優勢

本文提到的瓷磚智能儲運系統與市場現有的儲運系統相比，有著明顯的技術優勢，是陶瓷生產走向數字化的關鍵步驟。

6 結論

瓷磚智能儲運系統的研究和產業化推廣，可有效提高陶瓷生產的管理水平；低能耗，低污染；實現無人操作，降低人工成本；全自動運行，智能分配資源，提高生產效率與設備利用率，解決了陶瓷生產過程中的痛點問題。本系統將有力的推動行業從勞動密集型生產向智能化生產轉型；打破陶瓷生產窯后各工序間信息孤島，推動陶瓷行業數字化轉型升級，促進陶瓷行業的健康發展。另本系統結構及運行模式可直接推廣應用于木地板加工、石材加工、纖維等行業，促進多行業的數字化發展進程。

參考文獻

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