淺談陶瓷產(chǎn)業(yè)的立體倉(cāng)庫(kù)的智能化儲(chǔ)運(yùn)

吉登榜+劉蜀陽(yáng)

摘 要：隨著陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，陶瓷產(chǎn)品的種類也變得越來越多，種類和數(shù)量的增加，這使得傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)的儲(chǔ)存和運(yùn)輸也變得無力。立體倉(cāng)庫(kù)的發(fā)明大大的改變了傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)運(yùn)，為各種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了便利。陶瓷產(chǎn)品儲(chǔ)運(yùn)過程中的破損、找尋和貨物擺放等問題都可以通過智能化的立體倉(cāng)庫(kù)來簡(jiǎn)單化。

關(guān)鍵字：陶瓷產(chǎn)品；立體倉(cāng)庫(kù)；智能化；儲(chǔ)運(yùn)

1 前言

陶瓷生產(chǎn)中，坯體在成形、干燥、施釉、燒成、檢選和儲(chǔ)運(yùn)等幾個(gè)工序。通常所說傳統(tǒng)陶瓷或普通陶瓷一般指日用陶瓷、建筑陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、化工陶瓷、電瓷和陳列藝術(shù)陶瓷等。作為一個(gè)陶瓷生產(chǎn)制造大國(guó)，必須在在陶瓷的儲(chǔ)運(yùn)方面要有相當(dāng)?shù)膶?shí)力才能勝任。陶瓷種類和工序的繁多，如果僅僅靠人力來實(shí)現(xiàn)，那么所需要的勞動(dòng)力資源將會(huì)是非常大。在勞動(dòng)力成本的日益增加，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)，提高生產(chǎn)力，提高產(chǎn)品的品質(zhì)，是企業(yè)們迫切需求的。

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)又稱自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、現(xiàn)代智能庫(kù)、高層貨架倉(cāng)庫(kù)等。該系統(tǒng)是適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要而在近代才崛起的新型倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施，無須人工直接進(jìn)行處理的自動(dòng)存儲(chǔ)和取出貨物系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，僅僅只是提高立體倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化管理水平已經(jīng)不能滿足各大企業(yè)的需求，因此，新型的立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)必然要發(fā)展到成為整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)配的控制中心。

2 立體倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 提高空間利用率

早期立體倉(cāng)庫(kù)構(gòu)想的基本出發(fā)點(diǎn)是提高空間利用率，充分節(jié)約有限且昂貴的場(chǎng)地，在西方有些發(fā)達(dá)國(guó)家提高空間利用率的觀點(diǎn)已有更廣泛、深刻的含義，節(jié)約土地已與節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境等更多方面聯(lián)系起來。有些甚至把空間利用率作為考核倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)合理性和先進(jìn)性的重要指標(biāo)。倉(cāng)庫(kù)空間利用率與其規(guī)劃緊密相連，一般來說，立體倉(cāng)庫(kù)的空間利用率為普通倉(cāng)庫(kù)的2～5倍。

2.2 先進(jìn)的物流系統(tǒng)提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平

傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)只是貨物的儲(chǔ)存場(chǎng)所，保存貨物是其唯一的功能，屬于靜態(tài)儲(chǔ)存。立體倉(cāng)庫(kù)采用先進(jìn)的自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備，不僅能使貨物在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)按需要自動(dòng)存取，而且還可以與倉(cāng)庫(kù)以外的生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)地連接，并通過計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)和自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備使倉(cāng)庫(kù)成為企業(yè)物流中的重要環(huán)節(jié)。企業(yè)外購(gòu)件和自制件進(jìn)入立體倉(cāng)庫(kù)短時(shí)儲(chǔ)存是整個(gè)生產(chǎn)的一個(gè)環(huán)節(jié)，是為了在指定的時(shí)間自動(dòng)輸出到下一道工序進(jìn)行生產(chǎn)，從而形成自動(dòng)化的物流系統(tǒng)環(huán)節(jié)，屬于動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存，是當(dāng)今立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的明顯技術(shù)趨勢(shì)。

2.3 加快貨物存取，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率

建立以立體倉(cāng)庫(kù)為中心的物流系統(tǒng)，其優(yōu)越性還表現(xiàn)在立體倉(cāng)庫(kù)具有快速的入出庫(kù)能力，妥善地將貨物存入立體倉(cāng)庫(kù)，及時(shí)自動(dòng)地將生產(chǎn)所需零部件和原材料送達(dá)生產(chǎn)線。同時(shí)，立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)減輕了工人綜合勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 陶瓷產(chǎn)業(yè)的智能立體倉(cāng)庫(kù)的需求

由于個(gè)性化的陶瓷普遍存在包裝尺寸大小不同、數(shù)量不同，為了經(jīng)濟(jì)高效的實(shí)現(xiàn)陶瓷的快速儲(chǔ)運(yùn)，對(duì)現(xiàn)代倉(cāng)庫(kù)中貨品的儲(chǔ)存與運(yùn)輸帶來了新的要求，具體包括：1.倉(cāng)庫(kù)中的貨架空間能根據(jù)陶瓷件的大小來進(jìn)行調(diào)節(jié)；

2.貨架上的陶瓷物品要按運(yùn)輸計(jì)劃相對(duì)有序集中，能夠?qū)崿F(xiàn)快速找尋和快速出庫(kù)；

3.貨架應(yīng)支持的空與占顯示，對(duì)所存貨物具有一一映射標(biāo)定，并支持狀態(tài)自動(dòng)更新；

4.為了提高儲(chǔ)運(yùn)過程的安全性與準(zhǔn)確度，應(yīng)支持遠(yuǎn)程集中調(diào)度下的機(jī)器人自動(dòng)儲(chǔ)運(yùn)。

4 陶瓷產(chǎn)業(yè)的智能倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)

4.1 針對(duì)陶瓷產(chǎn)業(yè)的智能立體倉(cāng)庫(kù)的需求，提出了以下設(shè)計(jì)

1.倉(cāng)庫(kù)貨架空間的自動(dòng)編碼與優(yōu)化調(diào)度。設(shè)計(jì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)中的所在貨架位，按空間大小與位置統(tǒng)一編碼；設(shè)計(jì)多機(jī)器人同步動(dòng)作路徑規(guī)劃算法，進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)中貨架擺放位置與軌道排放的優(yōu)化自動(dòng)設(shè)計(jì)，由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行陶瓷件存放的空間位置與次序。

2.陶瓷件的自動(dòng)識(shí)別與貨架位信息更新。遠(yuǎn)程控制端對(duì)儲(chǔ)運(yùn)機(jī)器人下達(dá)動(dòng)作指定的同時(shí)，給定需要儲(chǔ)運(yùn)陶瓷件的目標(biāo)位置；機(jī)器人以最短路徑移動(dòng)至操作貨架位上完成儲(chǔ)運(yùn)操作，并對(duì)貨架位上的電子標(biāo)簽上進(jìn)行信息改寫；貨架位的電子標(biāo)簽與控制端數(shù)據(jù)庫(kù)相連，進(jìn)行狀態(tài)信息的記錄。

3.立體貨架空間的自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整。根據(jù)當(dāng)前的存儲(chǔ)要求，系統(tǒng)自動(dòng)生成調(diào)整方案并上報(bào)。待管理員審批后，貨架根據(jù)陶瓷件要求，進(jìn)行不同尺寸貨特空間的自動(dòng)調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)空間的自適應(yīng)；調(diào)整過程與操作均由系統(tǒng)自動(dòng)生成，并就調(diào)整后的各貨架信息進(jìn)行系統(tǒng)資源數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。

4.2 遠(yuǎn)程控制端

遠(yuǎn)程控制端的控制系統(tǒng)是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行成功的關(guān)鍵，沒有好的控制，系統(tǒng)運(yùn)行成本就會(huì)很高，而且效率很低。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)內(nèi)所用的各種存取設(shè)備和輸送設(shè)備本身必須配置各種控制裝置。這些控制裝置種類很多，從普通開關(guān)和繼電器，到微處理器，根據(jù)各自設(shè)計(jì)的功能，它們都能完成一定的控制任務(wù)。如根據(jù)陶瓷件的大小調(diào)整貨架的大小，控制機(jī)器人的動(dòng)作路徑以及動(dòng)作的位置、速度等。遠(yuǎn)程控制端是自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的信息樞紐，它在整個(gè)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各部分的運(yùn)行。各設(shè)備的運(yùn)行任務(wù)、運(yùn)行途徑、運(yùn)行方向都需要監(jiān)控系統(tǒng)來統(tǒng)一調(diào)度，按照指揮系統(tǒng)的命令進(jìn)行陶瓷件的搬運(yùn)活動(dòng)，并可通過遠(yuǎn)程控制端可以直接觀察各系統(tǒng)的運(yùn)行情況。

4.3 執(zhí)行端——機(jī)器人

執(zhí)行端的機(jī)器人主要由PLC來控制，在倉(cāng)庫(kù)中有相應(yīng)的HMI（人機(jī)界面）控制板來控制，同時(shí)在遠(yuǎn)程控制端的管理員也同樣可以控制機(jī)器人。PLC主要控制機(jī)器人的位置、機(jī)器人對(duì)陶瓷件的拾取、行走路徑和速度等等。這些都是根據(jù)相應(yīng)的傳感器和行程開關(guān)以及遠(yuǎn)程控制端給的相應(yīng)信號(hào)為基準(zhǔn)進(jìn)行控制的。

4.4 運(yùn)輸端

除了機(jī)器人的運(yùn)輸外，對(duì)于陶瓷件的入庫(kù)和出庫(kù)，都有叉車、堆垛機(jī)、打包機(jī)、傳輸設(shè)備相應(yīng)實(shí)現(xiàn)智能立體倉(cāng)庫(kù)的智能化。傳輸設(shè)備可以根據(jù)陶瓷件的大小、重量、形狀，傳到相應(yīng)的機(jī)器人。

5 總結(jié)

中國(guó)的陶瓷產(chǎn)業(yè)要想繼續(xù)保持生產(chǎn)制造在世界上第一的地位，這就要求生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)緊密相連，成為一個(gè)有機(jī)整體，要求生產(chǎn)管理科學(xué)實(shí)用，做到?jīng)Q策科學(xué)化。建立立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)是其有力的措施之一。采用計(jì)算機(jī)管理和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)宏觀快速地掌握各種物資信息，且使工程技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員和生產(chǎn)技術(shù)人員及時(shí)了解庫(kù)存信息，以便合理安排生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率。國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)更為企業(yè)取得與外界在線連接，突破信息瓶頸，開闊視野及外引內(nèi)聯(lián)提供了廣闊的空間和堅(jiān)實(shí)強(qiáng)大的技術(shù)支持。

本文是就江西省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目結(jié)題的論文報(bào)告，項(xiàng)目名稱：陶瓷立體倉(cāng)庫(kù)智能化儲(chǔ)運(yùn)策略及其功能實(shí)現(xiàn)，在景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)劉蜀陽(yáng)老師的指導(dǎo)下完成。

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作者簡(jiǎn)介

吉登榜（1994-），男，江西贛州人，景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)本科在讀學(xué)生

劉蜀陽(yáng)（1976-），四川資陽(yáng)人，景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)講師，學(xué)位博士，研究方向：特種加工、智能控制。