高等院校工業(yè)應(yīng)用級物流實(shí)訓(xùn)平臺的規(guī)劃建設(shè)

昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司 / 李成友 儲汝濤 蔣天生 王秀昆明理工大學(xué)城市學(xué)院 / 許劍梅

高等院校工業(yè)應(yīng)用級物流實(shí)訓(xùn)平臺的規(guī)劃建設(shè)

昆明昆船物流信息產(chǎn)業(yè)有限公司 / 李成友 儲汝濤 蔣天生 王秀
昆明理工大學(xué)城市學(xué)院 / 許劍梅

本文通過對昆明理工大學(xué)城市學(xué)院物流實(shí)訓(xùn)平臺項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)分析，結(jié)合工業(yè)應(yīng)用級建設(shè)的教學(xué)使用需求，介紹了該校物流實(shí)訓(xùn)平臺的功能特點(diǎn)及實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而為教育類物流實(shí)訓(xùn)平臺的建設(shè)提供參考。

自動化物流系統(tǒng)、物流實(shí)訓(xùn)平臺、物流教育

隨著物流業(yè)的迅速發(fā)展，企業(yè)對物流設(shè)施以及物流人才的需求越來越迫切，這對高校學(xué)生的物流實(shí)踐性教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)也提出了更高的要求。目前，雖然大部分高校開設(shè)了物流專業(yè)，但其實(shí)踐培訓(xùn)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(shè)備進(jìn)行展示性教學(xué)，這使學(xué)生對物流知識的認(rèn)知、驗(yàn)證、應(yīng)用和創(chuàng)新等綜合性能力提升存在一定的局限性。因此，立足企業(yè)對物流人才的實(shí)際需求，加大物流實(shí)訓(xùn)課時(shí)，提高學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，越來越受到高校的關(guān)注。與模擬演示型教學(xué)方式相比，采用工業(yè)應(yīng)用級建設(shè)的物流實(shí)訓(xùn)平臺，可獲得更直觀的實(shí)踐體驗(yàn)，也更接近企業(yè)實(shí)際應(yīng)用需求。

一、建設(shè)需求

1.項(xiàng)目簡述

昆明理工大學(xué)城市學(xué)院物流實(shí)訓(xùn)平臺規(guī)劃區(qū)域建筑長18m，寬18m，凈空高度10m，既要滿足教學(xué)演示使用，又可以配合工藝流程真實(shí)再現(xiàn)企業(yè)物流業(yè)務(wù)流程和操作細(xì)節(jié)。物流實(shí)訓(xùn)平臺位于學(xué)院工程訓(xùn)練中心，通過資源的優(yōu)化利用，還可以展示企業(yè)自動化物流系統(tǒng)的倉儲、輸送、分揀、配送等功能，豐富了教學(xué)內(nèi)容。（見圖1）

2.設(shè)計(jì)參數(shù)

該物流實(shí)訓(xùn)平臺物料載體采用塑料料箱和木質(zhì)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(shí)托盤外形尺寸為1200×800×500mm，最大重量不超過250kg；料箱輸送線設(shè)計(jì)速度為24m/min，托盤輸送線設(shè)計(jì)速度為12m/min。

3.建設(shè)定位

為充分體現(xiàn)和展示現(xiàn)代物流技術(shù)，滿足基本實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)，以及日常教學(xué)演示、教學(xué)實(shí)踐和后續(xù)與其他加工設(shè)備的對接使用要求，該物流實(shí)訓(xùn)平臺在功能上符合教學(xué)主體作用，設(shè)備選型采用多樣化設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)承載滿足工業(yè)級使用要求；設(shè)置整托盤出入庫站臺，并配備手動液壓搬運(yùn)車；可對學(xué)生進(jìn)行崗位分組教學(xué)，使其在實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)過程中獲得與企業(yè)工作環(huán)境相同的工作經(jīng)驗(yàn)。

4.建設(shè)目標(biāo)

培養(yǎng)專業(yè)化的復(fù)合型物流人才，以人才優(yōu)勢推動未來物流行業(yè)發(fā)展。通過實(shí)訓(xùn)課程提升學(xué)生的實(shí)際動手能力和就業(yè)優(yōu)勢，使學(xué)生具備自動化物流系統(tǒng)的運(yùn)用和維護(hù)技能，無需企業(yè)培養(yǎng)即可直接勝任實(shí)際工作崗位；結(jié)合理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，使學(xué)生掌握物流知識及相應(yīng)的物流技術(shù)，提高學(xué)生的系統(tǒng)分析和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

>> 圖1 物流實(shí)訓(xùn)平臺平面布置圖

二、規(guī)劃設(shè)計(jì)

物流實(shí)訓(xùn)平臺能夠滿足學(xué)科教學(xué)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及科研使用，甚至可為社會提供培訓(xùn)和程序調(diào)試服務(wù)，具有先進(jìn)、穩(wěn)定、高度集成的性能特點(diǎn)。

1.系統(tǒng)組成

（1）電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)

電子標(biāo)簽貨架為兩層結(jié)構(gòu)，每層可存放6個(gè)料箱，頂層安裝電子標(biāo)簽用于物料揀選，下層用于物料和空料箱暫存。揀選區(qū)域設(shè)計(jì)有用于揀選完成后暫存使用的無動力輸送機(jī)及與AGV對接的輥道輸送機(jī)。

（2）料箱輸送線

料箱輸送線設(shè)計(jì)為環(huán)形，2個(gè)AGV對接站臺，1個(gè)人工取放貨站臺和1個(gè)人工處理站臺。設(shè)備類型分為輥道輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)、積放輥道輸送機(jī)、彈出輪分揀機(jī)、拋出分流輸送機(jī)和無動力輸送機(jī)，按照驅(qū)動類型又分為電機(jī)驅(qū)動和電動輥驅(qū)動設(shè)備。（見圖2）

（3）托盤輸送線

托盤輸送線由鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、升降輸送機(jī)和輥道輸送機(jī)組成，其中1臺設(shè)備采用變頻控制。

（4）拆碼垛系統(tǒng)

拆碼垛系統(tǒng)采用5關(guān)節(jié)高精度工業(yè)機(jī)器人，夾具為機(jī)械式夾持機(jī)構(gòu)系統(tǒng)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(shí)訓(xùn)平臺低存儲、小流量的建設(shè)要求，倉儲區(qū)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為兩個(gè)單貨位結(jié)構(gòu)。庫區(qū)配置1臺巷道堆垛機(jī)累計(jì)貨位數(shù)168個(gè)。

（6）PLC教學(xué)平臺

采用可編程控制器綜合實(shí)訓(xùn)裝置，用于日常教學(xué)中的實(shí)訓(xùn)及編程測試。

（7）多媒體演示系統(tǒng)

用于室內(nèi)教學(xué)或演示片播放，可在LED大屏上實(shí)時(shí)播放視頻課件

（8）AGV系統(tǒng)

AGV采用磁導(dǎo)引，車體輸送結(jié)構(gòu)為背輥式，手動充電。AGV系統(tǒng)具有圖形監(jiān)控、通信管理、任務(wù)管理、車輛管理和交通管理功能，可根據(jù)需要對AGV數(shù)量進(jìn)行增減。

>> 圖2 料箱輸送線

>> 圖3 料箱拆垛

2.流程設(shè)計(jì)

為使物流實(shí)訓(xùn)平臺滿足不同層次和不同類型教學(xué)要求，提高授課效率，將流程設(shè)計(jì)為教學(xué)演示和作業(yè)流程兩種。為實(shí)現(xiàn)教學(xué)演示模式與模擬實(shí)訓(xùn)之間的快速切換，教學(xué)演示流程通過預(yù)設(shè)程序固化在操作界面內(nèi)，可通過管理計(jì)算機(jī)和無線手持終端對演示流程進(jìn)行“一鍵式”啟動。作業(yè)流程用于模擬企業(yè)物流運(yùn)作環(huán)境，可針對具體行業(yè)特點(diǎn)，制定相應(yīng)的物料類型及出入庫計(jì)劃。根據(jù)物流環(huán)節(jié)的崗位設(shè)置，將學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)訓(xùn)。必要時(shí)可設(shè)置相應(yīng)的故障，使學(xué)生能更好地體驗(yàn)企業(yè)物流環(huán)節(jié)，掌握物流系統(tǒng)的基本業(yè)務(wù)操作和維護(hù)技能，積累行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提高物流系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)能力。

（1）教學(xué)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(jī)行走至A貨位取出對應(yīng)類型的移位托盤，經(jīng)托盤輸送線后，移位托盤再由巷道堆垛機(jī)叉取并搬運(yùn)至預(yù)定的B貨位存放。

②在線換盤演示

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

單個(gè)料箱在料箱環(huán)形輸送線上進(jìn)行循環(huán)輸送，形成的空托盤返庫存儲，巷道堆垛機(jī)再從貨位上取出單個(gè)空托盤，經(jīng)托盤輸送線進(jìn)行條碼識別合格后輸送至機(jī)器人拆碼垛工位。機(jī)器人抓取RFID信息識別合格后的料箱進(jìn)行碼垛作業(yè)。RFID信息識別有誤的料箱經(jīng)料箱輸送線剔除。

碼垛完成后，系統(tǒng)將RFID信息與托盤條碼信息綁定。實(shí)托盤經(jīng)托盤輸送線后，由巷道堆垛機(jī)搬運(yùn)入庫存儲。

③料箱輸送線循環(huán)演示

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

（2）作業(yè)流程

①入庫流程

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

②出庫流程

巷道堆垛機(jī)根據(jù)目標(biāo)地址取出實(shí)托盤，經(jīng)托盤輸送線輸送至機(jī)器人拆碼垛工位進(jìn)行托盤條碼信息識別。信息識別合格的實(shí)托盤，由機(jī)器人進(jìn)行拆垛作業(yè)。RFID信息識別合格的料箱經(jīng)料箱輸送線輸送至出庫站臺，然后由人工或者AGV搬運(yùn)。

③整盤出入庫流程

整盤出入庫站臺使用鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)作為巷道堆垛機(jī)取放貨站臺，由人工使用手動液壓車的方式進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)。

④電子標(biāo)簽揀選流程

a.空料箱補(bǔ)給流程

通過無線手持終端呼叫空料箱出庫，巷道堆垛機(jī)取出空料箱實(shí)托盤，經(jīng)托盤輸送線進(jìn)行條碼信息識別后由機(jī)器人拆垛。空料箱進(jìn)入料箱輸送線進(jìn)行RFID信息識別。合格的空料箱經(jīng)料箱輸送線輸送至出庫站臺，然后由AGV將空料箱搬運(yùn)至揀選區(qū)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(bǔ)貨入庫流程

人工取出空料箱放置需要補(bǔ)貨的物料，使用無線手持終端組盤，再將料箱和貨位進(jìn)行綁定，完成補(bǔ)貨入庫。當(dāng)物料需要從立庫出庫時(shí)，巷道堆垛機(jī)取出相應(yīng)的實(shí)托盤，料箱完成拆垛后經(jīng)輸送線輸送至AGV出庫站臺，AGV將料箱搬運(yùn)至揀選區(qū)AGV站臺由人工拿取使用，剩余空料箱則暫存揀選區(qū)備用。

c.分揀出庫流程

系統(tǒng)按照訂單排程打開電子標(biāo)簽系統(tǒng)LED數(shù)碼指示燈，人工根據(jù)提示進(jìn)行物料揀選，并將物料放入相應(yīng)料箱。

d.實(shí)料箱入立庫流程

通過無線手持終端完成信息確認(rèn)，人工將實(shí)料箱放置到分揀區(qū)AGV站臺，AGV將實(shí)料箱搬運(yùn)至料箱輸送線AGV入庫站臺。料箱在托盤上碼垛完成后，經(jīng)托盤輸送線由巷道堆垛機(jī)搬運(yùn)入庫存儲。

⑤抽檢流程

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

三、技術(shù)特點(diǎn)

1.技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用

物流實(shí)訓(xùn)平臺集自動化立體倉庫、拆碼垛系統(tǒng)、AGV系統(tǒng)、電子標(biāo)簽揀選系統(tǒng)等多種物流技術(shù)為一體，設(shè)備類型和器件選型呈現(xiàn)多樣化，系統(tǒng)控制復(fù)雜并具有較高的柔性。為節(jié)約建設(shè)成本，在滿足使用功能的基礎(chǔ)上對倉儲量、輸送距離、揀選品規(guī)數(shù)量進(jìn)行了相應(yīng)的縮減，AGV車體也采用了簡配型設(shè)計(jì)。兼顧未來發(fā)展，物流實(shí)訓(xùn)平臺可擴(kuò)展性強(qiáng)，涵蓋面廣，可實(shí)現(xiàn)多種專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)，提高了使用效率，能夠有效滿足目前對物流教學(xué)科研和人才培養(yǎng)的需要。

2.整體規(guī)劃，協(xié)同作業(yè)

規(guī)劃布局緊湊，占地面積小。物流實(shí)訓(xùn)平臺內(nèi)設(shè)置有教學(xué)區(qū)域，可采用現(xiàn)場教學(xué)的方式促進(jìn)學(xué)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(xué)，各子系統(tǒng)既可以獨(dú)立運(yùn)行，又可以統(tǒng)一作業(yè)，提高了授課效率。通過AGV系統(tǒng)還可以進(jìn)行物流實(shí)訓(xùn)平臺與機(jī)加工區(qū)域教學(xué)平臺的協(xié)同作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了資源共享。

3.流程豐富，突出創(chuàng)新

為完善物流實(shí)訓(xùn)平臺教學(xué)功能，根據(jù)各階段教學(xué)實(shí)訓(xùn)目的，針對性地設(shè)計(jì)了不同的教學(xué)流程。物流實(shí)訓(xùn)平臺采用工業(yè)應(yīng)用級物流系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)踐性較強(qiáng)，教學(xué)更為直觀，具有較高的實(shí)用性和通用性。系統(tǒng)功能完善，可實(shí)現(xiàn)不同行業(yè)的企業(yè)物流系統(tǒng)模擬教學(xué)。此外，還可以讓學(xué)生熟悉自動化物流系統(tǒng)的安裝、檢測和調(diào)試過程。物流實(shí)訓(xùn)平臺具備自主創(chuàng)新空間，通過程序的更改、流程間的組合，能夠完成物流創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)或者科研驗(yàn)證。

四、結(jié)束語

昆明理工大學(xué)城市學(xué)院物流實(shí)訓(xùn)平臺可實(shí)現(xiàn)多種企業(yè)環(huán)境模擬實(shí)訓(xùn)需求，物流實(shí)訓(xùn)平臺采用工業(yè)應(yīng)用級自動化物流設(shè)備的規(guī)劃建設(shè)方案，技術(shù)成熟，系統(tǒng)穩(wěn)定，為企業(yè)輸送符合物流專業(yè)領(lǐng)域的人才提供了便利條件，工業(yè)應(yīng)用級物流實(shí)訓(xùn)平臺也將會成為物流實(shí)踐教育的發(fā)展趨勢。