輥類物料智能倉儲系統的設計

郎新星 高家興/文

輥類物料智能倉儲系統的設計

郎新星 高家興/文

本文介紹了一種存放輥類、軸類零部件的智能倉儲系統，該系統可實現輥類、軸類零部件的立體存放大大節省占地面積，同時實現物料的信息化管理。該設備主要由倉儲主體、搬運小車、軟件管理系統三部分組成，本文將對以上三部分進行分析說明。

輥類與軸類零部件、立體存儲、信息化

在造紙業、汽車內飾及其他皮料、布料加工企業，需用到大量軋輥、印花輥或形狀類似的零部件，隨著產品多樣性及產品系列的擴展，如何降低該類零部件的存儲面積、降低人員勞動強度、實現信息化管理，日益成為相關企業急需解決的問題。

一、現狀分析

輥類零部件的軸袞外圓柱面為主要工作面(每件輥類的重量均在100kg以上)，需要保護，不得有磨損、劃傷等。

圖1 ：輥子吊裝

圖2 ：最大輥子尺寸圖

圖3 ：輥子懸掛示意

傳統的輥類部件存放方式為地面平鋪放置，一般采用相對應的專用包裝箱將其架空存儲，取放時通過專用吊具將其從包裝箱內吊出，然后放置于專用的周轉小車上人工搬運至指定位置。此外，物料信息的管理也由人工登記結合倉庫人員記憶實現。傳統的存儲方式具有以下弊端：

1.占用存儲面積大，高度空間全部浪費；

2.存儲區域內采用吊具等作業，成本高；

3.人工管理物料，容易出錯，同時人工尋找物料費時費力。

二、設計目的及原則

本次設計目的是設計一種可節約輥類物料存儲面積60%以上，同時可大大降低人員勞動強度、提高工作效率，實現物料信息化管理的智能倉儲系統。

設計主要遵循以下原則：

1.實用性。安裝經濟、高效、實用的原則設計倉儲系統。

其次，擴大團隊外部協作，突破宗親、血緣、親緣等因素的限制，使團隊協作精神更具開放性，與其它地方的商人廣泛開展互動、交流與合作。閩商要發揚自己固有的開放性特征，充分利用海峽西岸經濟區“以福建為主體，面對臺灣，鄰近港澳，北承長江三角洲，南接珠江三角洲，西連內陸，涵蓋周邊”的地理優勢，合縱連橫，努力推動區域經濟合作，建立更廣泛的社會關系和合作交流渠道。也要以世界性的眼光，兼容并蓄，在全世界范圍內尋找合作伙伴，大力引進資金、技術和人才，充分利用社會各項資源。

2.可靠性、免維護或少維護。倉儲系統硬件主體部分應參考成熟設備原理，采用簡單、穩定的設備結構，最大限度地保證設備運行的穩定性，降低維護成本。

3.可擴展性。倉儲系統應具有柔性的管理系統，既能滿足目前企業業務需求的物料智能化、信息化管理還需具有可擴展性以滿足企業日后發展的需要。

三、智能倉儲系統總體設計

該智能倉儲系統由兩部分組成，分別為用于實現立體倉儲、搬運等功能的硬件部分以及用于實現物料信息化管理、自動尋址等功能的倉儲管理系統。

1.倉儲對象

該智能倉儲系統是專為存儲輥類、軸類設計，輥類、軸類物料作為直接的存儲單元存放于倉儲系統內，每根物料均編制粘貼唯一識別的條碼。首次設計是應某企業要求定制，該次設計的物料存儲范圍：總長L≤2010mm,直徑Φ≤255mm，單根輥子總重≤300kg；待存物料數量：56根。最大輥子尺寸圖，如圖2。

圖4 ：鏈條“凹”軌跡

圖5 ：垂直循環貨柜“0”型軌跡

圖6 ：輥類物料智能倉儲系統硬件結構

圖7 ：硬件部分成品照片

2.倉儲系統硬件部分

（1）工作原理

倉儲系統是以懸掛梁為存儲單元，輥子懸掛于懸掛梁上，懸掛梁上的懸掛點可根據輥子長度進行手動調節（圖3）。所有的懸掛梁通過專用的結構固定于回轉鏈條上，回轉鏈條組成“凹”型軌跡（圖4），可在有限的空間內盡量多的提供懸掛梁。鏈條及鏈輪組成設備的運動系統，鏈輪鏈條由兩臺減速電機驅動，電機做同步控制后同時作為動力源控制鏈條正反轉，使懸掛梁旋轉運動從而將掛于其上的輥子送到操作者面前，每套系統配有專用周轉小車一臺，可將待取輥子直接從輥子庫懸掛梁上放置到小車上，或將小車上的棍子與懸掛梁對應后人工固定。該設計參考了在物流倉儲行業運用極為廣泛且技術已經完全成熟可靠的“垂直循環貨柜”（圖5）部分原理，使該設備具有了較高的穩定性。

該系統硬件結構由主體框架、傳動系統、外殼及搬運小車等部分組成，如圖5所示。

系統主體框架由底座、左右骨架、撐桿等部件組成，底座由鋼板制作，左右骨架以無縫鋼管及槽鋼焊接成型，確保系統整體承載強度及穩定性。

傳動系統由兩臺減速機作為動力源，通過鏈輪、鏈條、同步軸等部件組成系統的傳動系統。主體框架的左右骨架分別安裝有一套鏈條鏈輪結構，鏈條上設計有專門定制的加長銷軸，輥子懸掛梁與該軸連接后，隨著傳動系統的運行做同步動作。懸掛量與鏈條銷軸連接后可自由旋轉，以確保系統運行時物料始終豎直向下。

外殼底部用于防護人員及異物進入，設置有高1.8米的鈑金殼體。系統前后兩部分設置有鋼絲護網，用于防止物料意外掉落。

搬運小車用于搬運待存取的物料。系統底部設有與小車的專用接口，與小車對接后，可手動將懸掛梁上的物料放置到小車上或將小車上的物料懸掛于懸掛梁上，無需吊具實現輥料的存取。

3.倉儲管理系統

倉儲管理系統是智能倉儲系統的信息存儲處理中心和調度核心，運行與計算機網絡系統實現對物料信息的收集、處理、傳送、存儲和分析，完成上級系統或人工下達的出入庫指令執行，實現物料高效、科學的管理以及自動化取放。同時，該系統還具備與上級系統無縫對接的相關接口，實現系統信息與企業管理系統的實時交互。

（1）操作流程

入出庫流程如圖8。物料入庫流程為： 當來料到達倉庫后，新的物料在ERP或其他上級管理系統內編碼并寫入系統，舊有物料可直接掃描其編碼；在倉儲管理系統內選擇合適的儲位并與物料信息綁定 倉儲管理系統對倉儲系統下達指令，結合人工實現物料存入庫內。

圖8 ：物料出入庫流程

本文介紹的輥類物料智能倉儲系統，廣泛應用于各類軸、輥類的信息化、自動化倉儲、搬運、管理中，為各企業節約成本、提高效率提升自身信息化水平提供解決方案。

表1 ：新型物流系統指令設計

物料出庫流程為： ERP等上級系統對倉儲管理系統下達出庫任務單；倉儲管理系統自動根據出庫單依既定順序，依次輸送至出料口；操作員將物料取出并確認，系統自動將更新后的庫存信息反饋至ERP等上級系統。

（2）系統功能

倉儲管理系統的基本功能由四大部分組成（如圖9）：

①基礎信息管理：用于對物流信息、人員信息、權限信息、貨位信息等進行設定、編制、管理等功能。

②出入庫管理：對物料實現出入庫、移庫、移庫操作，對庫內物料進行自動盤點。

③查詢及報表功能：對庫內物料信息、出入庫記錄等進行查詢，對各類報表、日志進行自動生成并導出等功能。

④系統維護：對系統內數據進行自動備份，數據還原，數據字典以及條碼等信息的維護管理等。

四、智能倉儲系統的效果對比

采用智能倉儲系統后，與原有普通倉儲方式對比，主要不同如表1。

五、結論

本文介紹的輥類物料智能倉儲系統，具有占地面積小、儲存容量大的特點，比傳統存放方式節約超過85%的存儲空間；運行平穩、可靠、定位準確；自動選取最優路徑，平均存取時間60秒，節約存取時間95%以上；智能化存取，存放、查找物品方便；與此同時實現了與企業級管理系統的無縫對接，可進行計算機連網控制，對物料信息、操作日志、使用頻次等實時監控統計，為企業運營決策提供數據支撐。

該系統可廣泛應用于各類軸、輥類的信息化、自動化倉儲、搬運、管理中，為各企業節約成本、提高效率提升自身信息化水平提供解決方案。

作者單位為中國電子科技集團公司第二研究所