昆船物流成品庫自動(dòng)化碼垛系統(tǒng)的改進(jìn)與應(yīng)用

李春杰，張 震，許家欣，宋傳青

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青島卷煙廠卷包車間，山東青島 266000）

0 引言

為了提高碼垛效率，工業(yè)現(xiàn)場的機(jī)器人碼垛系統(tǒng)一般采用整層搬運(yùn)的工作方式，在產(chǎn)品輸送線體末端配有產(chǎn)品整形平臺，先將產(chǎn)品按照預(yù)先設(shè)定的垛型圖樣整理編組，然后再運(yùn)輸。這種方式大大提高對工業(yè)機(jī)器人工作負(fù)載能力的要求，但是由于一些機(jī)器人只能處理單一垛型，導(dǎo)致當(dāng)面對不同圖樣的垛型時(shí)無法完成碼垛任務(wù)。針對于這種情況，充分利用垛型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行碼垛程序編程修改的特點(diǎn)，對上下位電控通信協(xié)議、碼垛機(jī)器人控制程序進(jìn)行修改編程，成功解決不同垛型的碼垛任務(wù)，節(jié)省換機(jī)采購成本，提高工作效率。

1 碼垛系統(tǒng)的原理和存在問題

1.1 自動(dòng)化碼垛系統(tǒng)原理

碼垛系統(tǒng)由通用設(shè)備、機(jī)械手組成，其中通用設(shè)備包含輸送盤、輸送裝置和保護(hù)設(shè)備。碼垛設(shè)備組成結(jié)構(gòu)及輸送裝置由托盤和運(yùn)輸線組成，物品運(yùn)輸裝置主要由物品輸送通道和不合格剔除區(qū)組成，而保護(hù)設(shè)備主要指隔離圍欄和安全警報(bào)裝置。

在自動(dòng)化系統(tǒng)中，物料通過托盤來組成一個(gè)個(gè)單元進(jìn)行搬運(yùn)、裝卸、輸送及存儲。托盤是物流作業(yè)中必不可少的集裝工具，可供集合一定數(shù)量的物料，并滿足自動(dòng)化物流系統(tǒng)的功能要求。在機(jī)器人進(jìn)行工作時(shí)，通過運(yùn)輸通道將托以盤疊放的方法輸送，當(dāng)成為空托盤倉時(shí)，空托盤被輸送到預(yù)定碼垛位置，垛完畢時(shí)，整跺產(chǎn)品被輸送到下一環(huán)節(jié)，當(dāng)檢測到外觀或質(zhì)量不合格產(chǎn)品時(shí)，剔除機(jī)構(gòu)將不合格產(chǎn)品剔除指定區(qū)域，以備人工處理；碼垛系統(tǒng)根據(jù)機(jī)器人的工作范圍將整個(gè)工作區(qū)域分為安全區(qū)域和危險(xiǎn)區(qū)域，并通過網(wǎng)格狀安全護(hù)欄進(jìn)行警示和隔離，在安全護(hù)欄上安裝有警報(bào)和安全門開關(guān)，當(dāng)工人進(jìn)入安全區(qū)域時(shí)，設(shè)備停止運(yùn)行，以保證操作人員的人身安全。

1.2 碼垛系統(tǒng)存在的問題

根據(jù)物流運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展趨勢和國家局的發(fā)展要求，生產(chǎn)車間生產(chǎn)工藝的具體標(biāo)準(zhǔn)，成品庫入庫區(qū)根據(jù)上位下達(dá)不同牌號煙箱分揀及機(jī)器人碼垛要實(shí)現(xiàn)24 件及20 件功能，實(shí)現(xiàn)紙滑托分流控制，申請入庫功能。而現(xiàn)有的昆船物流成品庫自動(dòng)化碼垛系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)20 件垛型的碼垛要求。針對這個(gè)問題決定對現(xiàn)有的L50C 成品庫自動(dòng)化物流系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，以滿足物流運(yùn)輸?shù)亩庑鸵蟆?/p>

2 碼垛系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化

碼垛系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要滿足20 件垛型，確定廠房布局、產(chǎn)品種類、垛型要求、產(chǎn)能要求和制造成本等因素進(jìn)行綜合考慮。由于要進(jìn)行24 件垛型變20 件垛型在機(jī)器人硬件方面可以進(jìn)行通用，所以主要的改進(jìn)主要在通信協(xié)議和電控系統(tǒng)方面。

首先根據(jù)改造內(nèi)容進(jìn)行分析，需要對上位、電控、機(jī)器人、一號工程系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)調(diào)整，上位系統(tǒng)增加新垛型，下達(dá)電控系統(tǒng)，電控系統(tǒng)轉(zhuǎn)給碼垛機(jī)器人；增加“紙滑托空托盤組”類型，系統(tǒng)中區(qū)分一般空托盤組和紙滑托空托盤組；紙滑托空托盤組入庫功能；“紙滑托實(shí)托盤”托盤類型，區(qū)分一般實(shí)托盤和紙滑托實(shí)托盤；修改入庫流程相關(guān)程序，實(shí)現(xiàn)20 件煙碼垛計(jì)劃下達(dá)、20件煙紙滑托托盤入庫；修改出庫發(fā)貨流程相關(guān)程序，實(shí)現(xiàn)20 件煙紙滑托盤按整件發(fā)貨；修改與中軟一號工程接口程序，滿足20 件紙滑托盤條碼發(fā)送給一號工程系統(tǒng)寫入電子標(biāo)簽；出入庫、庫存相關(guān)報(bào)表修改，體現(xiàn)紙滑托托盤出入庫、庫存情況。

電控方面改造項(xiàng)目主要包括出入庫流水線的不同牌號任務(wù)接收與上報(bào)流程；入庫區(qū)分揀道的輸送件數(shù)控制；托盤組工作模式申請、分發(fā)、檢查流程；ABB 機(jī)器人的碼垛任務(wù)接口及碼垛控制流程；成品煙垛煙箱條形碼上傳與申請入庫流程；成品庫煙垛牌號切牌及尾煙控制流程；發(fā)貨區(qū)托盤組模式切換返庫流程等相關(guān)控制程序及操作終端畫面修改。

（1）分揀道不同牌號任務(wù)接收與上報(bào)流程：增加電控與上位下達(dá)任務(wù)接收與分配接口及程序修改部分（圖1）。

（2）托盤組工作模式申請、分發(fā)、檢查流程：托盤分發(fā)機(jī)根據(jù)生產(chǎn)要求將托盤信息進(jìn)行修改，并完善不同托盤類型情況下條碼、電子標(biāo)簽檢查、報(bào)警、剔除流程（圖2）。

（3）ABB 機(jī)器人的碼垛任務(wù)接口及碼垛控制流程：增加機(jī)器人的上位任務(wù)下達(dá)網(wǎng)絡(luò)接口。

（4）成品煙垛煙箱條形碼上傳與申請入庫流程：煙垛上的煙箱條形碼信息在申請流程中打包、整理與上傳。

（5）成品庫煙垛切牌及尾煙控制流程（圖3）。

（6）發(fā)貨區(qū)托盤組返庫模式切換控制流程。

（7）成品庫操作終端畫面修改。

圖1 修改接收和上報(bào)任務(wù)流程

圖2 修改申請、分發(fā)、檢查流程

圖3 修改成品庫煙垛切牌及尾煙控制

隨后對機(jī)器人增加整托為20 件煙的垛型（一個(gè)或多個(gè)），修改一號工程在發(fā)貨時(shí)增加20 件煙整托盤RFID 一號工程碼寫入功能。

3 改進(jìn)后的效果

通過控制模式的修改可以滿足不同模式下的生產(chǎn)需求，優(yōu)化碼垛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)24 件垛型與20 件垛型的切換，并確保成品庫出入庫的工作效率及工藝要求。確保成品入庫區(qū)不同類型牌號煙箱分揀、碼垛功能，確保通路順暢。在滿足生產(chǎn)工藝要求情況下，同時(shí)提高設(shè)備運(yùn)行效率。

4 結(jié)束語

為了盡快適應(yīng)物流運(yùn)輸要求，時(shí)間要求緊張，在基于機(jī)械硬件設(shè)備改動(dòng)較小的情況下，所以問題都集中在上位系統(tǒng)和電控系統(tǒng)上，同時(shí)也要評估機(jī)器人和一號工程系統(tǒng)的程序修改問題。為此上位系統(tǒng)在設(shè)計(jì)開發(fā)階段建立模擬環(huán)境進(jìn)行流程調(diào)試和功能調(diào)試，在現(xiàn)場調(diào)試前先完成程序修改功能，確保改進(jìn)的可實(shí)施性，為改進(jìn)的成功打下基礎(chǔ)。最終通過成品庫自動(dòng)化碼垛系統(tǒng)的改進(jìn)優(yōu)化，使產(chǎn)品能夠充分配合同城聯(lián)運(yùn)成品庫出入庫增加紙滑托垛型要求，成品庫出入庫流程在保留原工作模式的情況下，增加紙滑托盤工作模式，并可實(shí)現(xiàn)不同模式同時(shí)生產(chǎn)的工作要求。