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在以工廠智能化為目標(biāo)的第四次工業(yè)革命大潮中,對于各生產(chǎn)企業(yè)來說,抓住“ 機(jī)器換人” 機(jī)遇和實現(xiàn)工業(yè)化、信息化、智能化的“ 三化融合” 已成為發(fā)展的關(guān)鍵。 尤其,當(dāng)前國內(nèi)化纖紡織業(yè)的轉(zhuǎn)型升級過程中,化纖企業(yè)要保持自己的市場競爭力,必須依靠科技力量,解放勞動力,降低生產(chǎn)成本,跨越發(fā)展瓶頸,提升發(fā)展品質(zhì)^{[1] 。}

在傳統(tǒng)的滌綸長絲生產(chǎn)過程中,自落絲、絲餅運(yùn)輸、包裝至倉儲管理的全流程作業(yè)需要由大量的人力完成,不僅存在人員安全隱患問題,而且,其產(chǎn)品防護(hù)問題始終困擾著許多化纖企業(yè),如因碰毛、混批、成品包鏟破等人為問題導(dǎo)致的產(chǎn)品品質(zhì)投訴頻發(fā),產(chǎn)品得不到下游客戶的認(rèn)可,甚至無法進(jìn)入高端市場。 桐昆集團(tuán)作為化纖行業(yè)的巨頭,在實現(xiàn)“ 機(jī)器換人”、智能制造方面再次走在了行業(yè)的前列,公司恒邦項目投資近 1 億建成了由自動落筒 - - 包裝系統(tǒng)( Automated  Doffing  and  Packaging  System,簡稱 ADPS)、自動化立體庫倉儲系統(tǒng)( Automated Storage / Retrieval System,簡稱 AS / RS) 組成的滌綸長絲柔性化智能包裝倉儲流水線( 簡稱智能化流水線),實現(xiàn)了全流程無人工觸碰絲餅的智能化過程,為降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品品質(zhì)提供了保障。

1. 1 流水線簡介

滌綸長絲智能化包裝倉儲流水線是結(jié)合了機(jī)械、信息和電子 3 種技術(shù)的綜合高技術(shù)產(chǎn)品,由動力系統(tǒng)、電動系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、計算機(jī)控制、傳感器技術(shù)和執(zhí)行元器件六大部分組成^{[2] 。 整個智能化流水}立體倉庫系統(tǒng)、往復(fù)式穿梭車系統(tǒng)、自動化堆垛機(jī)系統(tǒng)、自動化輸送機(jī)系統(tǒng)、入出庫托盤輸送系統(tǒng)和計算機(jī)集成化物流管理系統(tǒng)等組成,可自動完成入庫、單雙出庫、盤庫、搬庫、指定點、指定入庫和指定出庫等多種作業(yè)任務(wù)^{[11-12] 。 AS / RS 中的各移動設(shè)備通過各自獨立的 PLC 進(jìn)行控制并各自完成功能,地面設(shè)備采用集成工業(yè)以太網(wǎng) PROFINET 現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)完成分布式控制;AS / RS 的計算機(jī)管理及監(jiān)控系統(tǒng)由倉庫管理信息系統(tǒng)( 簡稱 WMS) 和自動化立體庫監(jiān)控系統(tǒng)( 簡稱 WCS) 兩大系統(tǒng)組成,其中 WMS 對物流傳輸過程實施全程快速的信息跟蹤和信息反饋, 并與上級 ERP 信息系統(tǒng)連接,以保證系統(tǒng)信息的實時性和準(zhǔn)確性;WCS,一方面具有添加、優(yōu)化作業(yè)任務(wù)和指揮自動堆垛機(jī)等設(shè)備作業(yè)順序的功能,另一方面 WCS 的所有人機(jī)交互指令都會反饋給 WMS,再由 WMS 生成作業(yè)任務(wù)列表, 以便于人員操作。WMS 的軟件結(jié)構(gòu)如圖 1  所示,WCS 的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。}

圖 1 WMS 軟件結(jié)構(gòu)示意圖

1. 2 智能化流程

 

智能化流水線的 ADPS 由1 個自動落絲區(qū)、1 個外檢區(qū)、2 個中間暫存區(qū)、2 套打包系統(tǒng)組成,待成品包打包完成后選擇棧道進(jìn)入 AS / RS。

AS / RS 智能流水線主要由自動絡(luò)筒機(jī)落絲、絲餅存至吊車、吊車自動化運(yùn)輸、自動稱重貼標(biāo)、吊車中間儲存、機(jī)器人抓絲至包裝流水線、自動套袋及堆垛,根據(jù)產(chǎn)品批號選擇棧道、自動輸送、自動堆垛機(jī)接絲入庫、成品絲選擇區(qū)域存放及出庫等流程組成。在以上智能化流程中,全程實現(xiàn)無人工觸碰絲餅,只需通過人機(jī)界面輕松地控制開關(guān),即可實現(xiàn)以上所有作業(yè)任務(wù)的自動化操作與控制,產(chǎn)品精度 0. 2 級, 避開了傳統(tǒng)生產(chǎn)中靠老師傅的“ 感覺” 進(jìn)行控制的局面,真正實現(xiàn)了化纖生產(chǎn)線的自動化與物流智能化的結(jié)合。

1.3智能化流水線運(yùn)行效果分析

該智能化包裝倉儲流水線自正常運(yùn)行 4 個月以來,運(yùn)行情況良好,已基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 現(xiàn)就本智能化流水線的運(yùn)行、效益情況與同廠區(qū)的另一套半自動包裝倉儲生產(chǎn)線( 簡稱半自動生產(chǎn)線) 進(jìn)行對比分析。 需要說明的是,半自動生產(chǎn)線的生產(chǎn)產(chǎn)量為 850 t / d,2 套生產(chǎn)線均采用意大利某公司的自動化落筒、包裝系統(tǒng)設(shè)備,但該半自動生產(chǎn)線由人工完成貼標(biāo)簽、質(zhì)檢、計量、搬絲、拉絲和記賬等作業(yè)任務(wù),完成打包后成品包被存入普通倉庫,出入庫需人工駕駛鏟車完成。 2 生產(chǎn)線的運(yùn)行、效益情況對比分析具體如下。

2.1 人力成本

與半自動化生產(chǎn)線相比,包括落絲工、拉絲工、計量員、質(zhì)檢員、打包工、搬絲工、鏟車工、庫管人員等在內(nèi)的用工情況,智能化流水線預(yù)計可減員 103 人,若以平均每年 5 萬元/ 人的工資水平,每年可節(jié)省用工成本 515 萬元。

2. 2 土地使用量

智能化流水線 AS / RS 的庫容量 1. 1 萬 t,其長、寬、高約為 100 m、60 m、24 m 左右,占地面積為 6 000 m2 ,而同庫容量的普通倉庫則至少需要 14 000 m2 以上,因此節(jié)約了 8 000 m2 的空間。 故立體庫的建成,大大節(jié)約了土地使用量,實現(xiàn)了“ 向高度要空間” 的愿望,達(dá)到了節(jié)省項目用地購置費(fèi)、土建費(fèi)及賦稅的目的。

2. 3 作業(yè)效率

智能化流水線設(shè)計的優(yōu)勢之一在于其極大提高了作業(yè)效率, 主要體現(xiàn)在以下 2 個方面: 絲餅的自動化輸送避開了許多不可控的人為因素; 另一方面, 經(jīng)過對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可知, 智能化立體庫的平均入庫耗時可節(jié)約 1 / 3 , 平均出庫耗時可節(jié)約 1 / 2 。 AS / RS 的平均入出庫效率見表

 

 

2. 4 客戶反饋情況

該智能化流水線自正常運(yùn)行 4 個月以來,暫未收到因落筒、包裝和倉儲問題產(chǎn)生的產(chǎn)品品質(zhì)投訴, 下游客戶反饋良好,而對于半自動化生產(chǎn)線來說,由上述原因?qū)е碌漠a(chǎn)品品質(zhì)投訴平均每月約 5 起,因此智能化流水線有效提高了產(chǎn)品的包裝品質(zhì)。

2. 5 設(shè)備費(fèi)用投入

該智能化流水線減少了鏟車、絲車等設(shè)備的投入量,這不僅減少了設(shè)備及備品備件的投入費(fèi)用及其維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用,而且使裝卸成本降低。行 4 個月的生產(chǎn)情況可知,該智能化流水線的建成,大大節(jié)約了項目土地使用量,降低了人力成本和設(shè)備投入費(fèi)用,顯著提高了流水線的運(yùn)行效率和產(chǎn)品包裝品質(zhì), 真正做到了產(chǎn)品倉儲“ 先進(jìn)先出、后進(jìn)后出” 的管理要求,下游客戶反饋良好,經(jīng)濟(jì)效益提升顯著。

2. 6 其他

該立體庫的全部作業(yè)由計算機(jī)控制的機(jī)電一體化實現(xiàn),存取產(chǎn)品真正滿足了 “ 先進(jìn)先出、后到后出” 的要求,而這一點是普通倉庫因諸多人為因素而無法真正實現(xiàn)的。

3.結(jié)語

本滌綸長絲智能化包裝倉儲流水線, 實現(xiàn)了自卷繞落絲、包裝至產(chǎn)品出庫全程無人工觸碰的自動化、智能化和管理流程的信息化。 

 

 

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