淺談棉包自動碼垛系統(tǒng)的應用

■ 雷 鵬 陳從華 王智慧

〔河南京聯(lián)四合棉花科技有限責任公司，河南鄭州450004〕

一、引言

在棉花加工企業(yè)，棉花加工生產(chǎn)線生產(chǎn)出來的棉包會通過人工小推車或者夾包車運送至暫存貨場，然后由人工駕駛夾包車進行棉包碼垛作業(yè)，因為棉包兩個端面刷有嘜頭并縫有條形碼數(shù)據(jù)標簽，夾包車的夾具會損傷端面和條形碼數(shù)據(jù)標簽，造成棉包的信息丟失，所以夾包車只能夾持棉包的側(cè)面來完成碼垛作業(yè)。暫存貨場的棉包碼垛完成后，由于棉包兩個端面的信息還需要人工核對無誤后才能組批出廠運往儲棉庫，因此棉包只有以垂直側(cè)面的方向進行碼垛，才能保證每個棉包的端面完全露出來。為了完成這樣碼垛形式且不損壞棉包的信息，夾包車只能采取垂直于碼垛方向的側(cè)面作業(yè)，每個棉包堆放過程中，需要反復不斷地轉(zhuǎn)向、前進或倒車，雖然這一過程會由經(jīng)驗豐富的駕駛員操作，但是碼垛效率依然很低。

夾包車夾具打開放下棉包時容易觸碰到其他棉包，易造成碼垛歪斜、垮塌，存在安全隱患。為此，在碼垛過程中，夾包車需要不斷地從碼垛方向側(cè)面轉(zhuǎn)向到碼垛方向，用夾具從棉包端面整理位置不合適的棉包，不僅進一步降低了碼垛效率，而且增大了碼垛成本，同時留出的夾包車轉(zhuǎn)向、運行通道降低了暫存貨場的利用率。這一工作過程需要人員與機械工具配合共同完成，由于每位操作者的水平參差不齊，棉包碼垛的規(guī)整性也存在著差異，還存在棉包碼垛過程中從夾包車夾具中脫落的現(xiàn)象，因此具有一定的危險性。因為棉花加工企業(yè)是24小時生產(chǎn)的，所以夾包車駕駛員在晚上進行作業(yè)的時候難度要比白天大得多，如果再遇上惡劣天氣，操作難度就會進一步增加，危險系數(shù)也隨之升高。

棉包碼垛是棉花加工很重要的一道工序，這一工序的自動化程度將直接影響著棉花加工的整體工作進度，甚至影響加工期的時間，如果能將這一過程實現(xiàn)自動化，將為棉花生產(chǎn)行業(yè)實現(xiàn)全面自動化加工打下堅實的基礎(chǔ)。棉包自動碼垛系統(tǒng)的出現(xiàn)，實現(xiàn)了這一重要工序的自動化作業(yè)。

二、工作過程

棉包自動碼垛系統(tǒng)（見圖1）主要由總控制臺、智能充電車庫、棉包智能搬運小車、棉包自動碼垛車等部分組成。總控制臺可以設(shè)置在棉花加工企業(yè)總控制室，也可以根據(jù)實際需要進行設(shè)置；智能充電車庫一般建在棉包暫存貨場的旁邊，容量可根據(jù)實際需要調(diào)整，包含不少于兩個充電位的智能充電系統(tǒng)，停車位可根據(jù)實際需要進行設(shè)置；棉包自動碼垛車采用電機驅(qū)動作業(yè)，由蓄電池為其提供電源，蓄電池由電源智能管理系統(tǒng)進行控制，每個暫存貨場的棉包自動碼垛車不少于兩輛；棉包智能搬運小車同樣由電機驅(qū)動作業(yè)，由蓄電池為其提供電源，蓄電池由電源智能管理系統(tǒng)進行控制，運動路線由智能導航系統(tǒng)和主動避讓系統(tǒng)共同完成控制，每條棉花生產(chǎn)線到暫存貨場之間的棉包智能搬運小車的數(shù)量不少于兩輛。

圖1 棉包自動碼垛系統(tǒng)

因為棉花加工的周期只有幾個月，所以棉包自動碼垛系統(tǒng)一年中大部分時間是在“休假”狀態(tài)，“休假”期間棉包自動碼垛車和棉包智能搬運小車會停放在智能充電車庫，系統(tǒng)將會對所有的棉包智能搬運小車和棉包自動碼垛車進行維護，定期對兩種車輛進行電池充放電，對車輛其他指標進行檢測并反饋給總控制臺，如出現(xiàn)輪胎欠壓、硬件故障等必須人工進行處理的問題，系統(tǒng)將會向工作人員發(fā)出報警信號，由人工及時進行處理。這種維護措施有效地保護了設(shè)備，使其處于良好的待運行狀態(tài)。

智能充電系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定在用電低谷時對棉包自動碼垛車和棉包智能搬運小車（見圖2）進行充電作業(yè)，降低充電的成本。

圖2 棉包智能搬運小車

在生產(chǎn)過程中每輛棉包智能搬運小車作業(yè)的順序和任務(wù)都是由總控制臺統(tǒng)一調(diào)配，通過導航系統(tǒng)規(guī)劃其行駛路線，當路線中出現(xiàn)行人、作業(yè)車輛等障礙時會提前減速避讓；當行駛過程中車輛的參數(shù)出現(xiàn)異常時，棉包智能搬運小車將會自動返回智能充電車庫并將故障反饋給總控制臺，由總控制臺進行判斷并處理；若執(zhí)行運載任務(wù)的過程中出現(xiàn)故障不能繼續(xù)行駛，并且無法向總控制臺發(fā)出反饋信息，總控制臺會主動向搬運小車發(fā)巡檢信號，若收不到故障車輛的反饋信號，總控制臺會發(fā)出該車輛的故障信號并通知工作人員處理；行駛過程中電源智能管理系統(tǒng)會在電量低于警戒值的時候?qū)⑿畔⒎答伣o總控制臺，然后完成本次作業(yè)任務(wù)后，暫停作業(yè)并行駛到智能充電車庫進行充電，待充電完成后將信息反饋至總控制臺，隨時等待系統(tǒng)調(diào)配作業(yè)任務(wù)。

棉花加工生產(chǎn)線在車間內(nèi)，而棉包暫存貨場在車間外一定安全距離的地方。當生產(chǎn)開始的時候，棉包自動碼垛車（見圖3）會按照程序設(shè)定好的位置待命，當棉包由生產(chǎn)線通過棉包智能搬運小車運送到暫存貨場指定位置時，由棉包自動碼垛車通過懸臂機構(gòu)將棉包智能搬運小車上的棉包取走，然后移動到指定位置，按照程序設(shè)定的棉包層數(shù)和堆放長度將棉包有序的堆放，一批碼垛完成會將信息反饋給控制臺，控制臺會將信息反饋給倉庫管理人員，倉庫管理人員可以及時安排棉包信息的核對，方便加工廠下一步工作的順利開展。

圖3 棉包自動碼垛車

三、應用前景

因為我國棉花的主產(chǎn)地在新疆，并且棉花加工具有很強的季節(jié)性，一般是在當年的九月中旬到次年的一月中旬，所以在非加工時間棉花加工企業(yè)除維修保養(yǎng)人員和廠區(qū)管理人員外，不需要其他的生產(chǎn)人員。這個時間棉花加工企業(yè)的經(jīng)營者如果為了做好生產(chǎn)季節(jié)的人員儲備，將生產(chǎn)期的臨時員工都作為企業(yè)的正式員工，將會有很大一筆支出。但是如果不這樣維系員工，則容易造成人才的流失，導致生產(chǎn)季節(jié)遇到招工難的問題，尤其是打包機操作員和夾包車駕駛員這種需要一定專業(yè)水平和工作經(jīng)驗的人才，想臨時找到合適的更難，難以保證加工企業(yè)生產(chǎn)工作的順利進行，更難保證加工的質(zhì)量。

針對棉花加工企業(yè)這種季節(jié)性生產(chǎn)的企業(yè)，生產(chǎn)設(shè)備自動化程度越高越能保證加工質(zhì)量，生產(chǎn)成本也會越低，企業(yè)的利潤率越高。棉包自動碼垛系統(tǒng)的出現(xiàn)將會改變這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，因為它的應用將取代人工從生產(chǎn)線將棉包運送至暫存貨場，取代人工駕駛夾包車將棉包在暫存貨場進行有序的堆放，既能節(jié)省成本，又能保證加工進度，降低人工操作的危險性，所以，棉包自動碼垛系統(tǒng)在棉花加工行業(yè)將會有非常廣泛的應用前景。

四、結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，棉花加工行業(yè)的自動化程度將會越來越高，像棉包自動碼垛系統(tǒng)這種取代人工進行生產(chǎn)作業(yè)的設(shè)備將會越來越多，它們不僅可以降低人工勞動強度和作業(yè)危險性，而且會推進行業(yè)加工工藝的進步，從根本上保證季節(jié)性加工企業(yè)產(chǎn)品的加工質(zhì)量。智能化、自動化生產(chǎn)設(shè)備的出現(xiàn)不僅可以改變現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，還可以節(jié)省人工成本，為企業(yè)創(chuàng)造更多的利潤。智能化、自動化的設(shè)備將會取代當前人機配合的生產(chǎn)工藝，成為加工企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的主流設(shè)備，為行業(yè)更好的發(fā)展提供有力的保障。