瓷磚智能儲運系統(tǒng)的研究及產(chǎn)業(yè)化應用

王忠岐　鐘琳　劉瑞　羅習達

摘 要：本文介紹了一套完整的基于5G網(wǎng)絡的瓷磚智能儲運系統(tǒng)。該系統(tǒng)打破了陶瓷窯后各工序間信息壁壘，在陶瓷生產(chǎn)中間環(huán)節(jié)創(chuàng)新性的引入庫存管理概念，通過數(shù)字化和網(wǎng)絡化應用和模塊化的軟件設計，將復雜且多樣化的陶瓷生產(chǎn)過程變的更加簡潔智能，實現(xiàn)了陶瓷生產(chǎn)的數(shù)據(jù)信息化、控制智能化、操作無人化、維護遠程化等功能，滿足了陶瓷企業(yè)的定制化的工藝需求。

關鍵詞：5G網(wǎng)絡；信息化；庫存管理；一鍵轉產(chǎn)；策略；可視化；遠程運維

1引言

瓷磚生產(chǎn)過程中，燒結后的磚坯需放置冷卻一段時間來釋放陶瓷燒結過程中產(chǎn)生的應力，從而降低磚坯在拋磨過程中的碎裂風險；因陶瓷包裝及班次需求，需要對深加工后的瓷磚進行包裝前的分級緩存。因此窯尾磚坯儲運和包裝前分級緩存是陶瓷生產(chǎn)過程中必不可少的環(huán)節(jié)。目前窯爐出磚后一直到倉庫入庫整個過程，主要存在以下問題：釉面磚一統(tǒng)天下，產(chǎn)品向定制化發(fā)展，造成轉成頻繁，調(diào)度困難；現(xiàn)有系統(tǒng)采用PLC控制，轉產(chǎn)時間長，無法全自動智能應對生產(chǎn)過程的多樣性的調(diào)度需求；瓷磚信息人工統(tǒng)計和管理調(diào)度，數(shù)據(jù)準確率低，各工序間信息壁壘高筑，難以保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性；目前在陶瓷生產(chǎn)過程中，窯后的網(wǎng)絡化、信息化、數(shù)字化方面存在著嚴重不足，設備故障、工藝轉換調(diào)整時間長，對陶瓷企業(yè)生產(chǎn)效率非常不利。總體來說，目前窯后陶瓷生產(chǎn)過程的信息孤島嚴重，各工序間銜接嚴重依賴人工，隨著調(diào)度邏輯等工藝過程復雜化加劇，急需一套智能化程度高的管理系統(tǒng)來銜接陶瓷生產(chǎn)窯后各工序，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中儲運的智能調(diào)度，助力陶瓷企業(yè)窯后整線的數(shù)字化轉型。

2 系統(tǒng)設想

為了解決目前窯后陶瓷過程中存在的問題，本文提出了陶瓷窯后生產(chǎn)整線的概念，開展 “基于5G網(wǎng)絡的PC控制瓷磚智能儲運系統(tǒng)”（以下簡稱瓷磚智能儲運系統(tǒng)）的研發(fā)工作。 “瓷磚智能儲運系統(tǒng)”采用下磚機、瓷磚自動運輸車、瓷磚自動擺渡車、儲磚軌道、上磚機等穩(wěn)定設備和機構，配合基于5G網(wǎng)絡的PC控制瓷磚智能儲運系統(tǒng)實現(xiàn)陶瓷窯后信息流的全面打通及儲運系統(tǒng)的全面升級。借助5G技術的大帶寬、低時延、高可靠特性，通過搭建5G MEC邊緣云，通過平臺實現(xiàn)設備的雙向數(shù)據(jù)采集和回傳，滿足了智能制造生產(chǎn)環(huán)境下和遠程實時交互的應用需求；完善產(chǎn)品信息流，將瓷磚智能儲運系統(tǒng)與工廠的其他設備無縫連接，進一步打通設計、加工、倉儲、物流等環(huán)節(jié)，提高工業(yè)生產(chǎn)的靈活性、可追溯性、多功能性和生產(chǎn)效率，加速陶瓷生產(chǎn)企業(yè)向智能化、網(wǎng)絡化、信息化、數(shù)字化的轉變。另外，引入庫存管理模式，實現(xiàn)無人操作，極大降低陶瓷企業(yè)人工成本；全自動化運行，智能分配設備資源，大大提高生產(chǎn)效率和設備利用率，同時具有低能耗、低污染等優(yōu)點；建立遠程運維系統(tǒng)，實時了解設備的運行情況，增強服務及時性。

3 系統(tǒng)框架

瓷磚智能儲運系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，包括窯后智能檢測系統(tǒng)、窯后庫存管理系統(tǒng)、拋磨智能分揀系統(tǒng)、包裝前庫存管理系統(tǒng)、可視化管理系統(tǒng)、遠程運維系統(tǒng)等。

系統(tǒng)中相關的單機設備主要由下磚機、上磚機、RGV運輸車、瓷磚自動擺渡車、坦克鏈輸送機、儲磚軌道、擺渡軌道、配套輔機設備、產(chǎn)品看板、遠程電腦、5G基站等構成。

4 重要功能應用研究

4.1 5G應用

應用5G新技術，建立工廠應用的5G基站，搭建MEC邊緣云平臺，平臺部署瓷磚智能儲運系統(tǒng)。利用5G網(wǎng)絡低延時，高可靠，廣覆蓋，大流程傳輸?shù)忍匦裕鉀Q目前系統(tǒng)網(wǎng)絡穩(wěn)定性和安全性差的問題，實現(xiàn)系統(tǒng)的實時調(diào)度。

4.2 調(diào)度流程

合理的調(diào)度流程是效率提升的基礎，在上下磚時，對應用流程的研究和分析，產(chǎn)生任務的合理設定極其重要。

4.3 存儲模式

引用庫存管理模式，顛覆傳統(tǒng)粗獷的軌道存儲模式，可以準確記錄每一車磚的出窯時間、存儲位置、產(chǎn)品種類等信息，實現(xiàn)窯后數(shù)據(jù)記錄全流程無人化，提高信息準確性。

4.4 調(diào)度策略

瓷磚智能儲運系統(tǒng)需基于對陶瓷生產(chǎn)工藝的充分了解，設計多種調(diào)度策略，打破窯后各工序間信息孤島，實現(xiàn)磚坯極限混存、同機同軌、同品同軌，連續(xù)存儲、按量存儲，動態(tài)擺渡避讓等一系列PLC無法實現(xiàn)的調(diào)度策略，才能解決陶瓷企業(yè)多品種、常轉產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)困難、設備效率低等問題。合理的調(diào)度策略是瓷磚智能儲運系統(tǒng)軟件開發(fā)的重中之重。

4.5 快速轉產(chǎn)

針對轉產(chǎn)過程中，人員勞動強度大、易出錯，生產(chǎn)組織無序等問題，需配套開發(fā)窯后智能檢測系統(tǒng)、拋磨智能分揀系統(tǒng)、可視化管理系統(tǒng)等子系統(tǒng)，使之與整個調(diào)度系統(tǒng)集成并實現(xiàn)生產(chǎn)過程可視化，智能化一鍵轉產(chǎn)，才能更有效的提升陶瓷企業(yè)生產(chǎn)效率。

4.6 可視化管理

生產(chǎn)過程可視化，使每位崗位清晰了解生產(chǎn)進度和安排，是科學合理組織生產(chǎn)的必要手段。

4.7 遠程運維

對項目進行系統(tǒng)性管理，實現(xiàn)客戶現(xiàn)場：數(shù)據(jù)采集、信息分析、策略修正、排除故障等功能的遠程化，縮短維修時間，提供技術支持，可有效降低生產(chǎn)維護成本。

4.8 微信推送

針對陶瓷生產(chǎn)對產(chǎn)品統(tǒng)計數(shù)據(jù)的需求，提供每日數(shù)據(jù)的微信推送：產(chǎn)量采集、產(chǎn)品分析等查詢功能，針對不同的客制化需求，完成數(shù)據(jù)的分析報表，可更有效的推進陶瓷行業(yè)的數(shù)字化進程。

5 系統(tǒng)優(yōu)勢

本文提到的瓷磚智能儲運系統(tǒng)與市場現(xiàn)有的儲運系統(tǒng)相比，有著明顯的技術優(yōu)勢，是陶瓷生產(chǎn)走向數(shù)字化的關鍵步驟。

6 結論

瓷磚智能儲運系統(tǒng)的研究和產(chǎn)業(yè)化推廣，可有效提高陶瓷生產(chǎn)的管理水平；低能耗，低污染；實現(xiàn)無人操作，降低人工成本；全自動運行，智能分配資源，提高生產(chǎn)效率與設備利用率，解決了陶瓷生產(chǎn)過程中的痛點問題。本系統(tǒng)將有力的推動行業(yè)從勞動密集型生產(chǎn)向智能化生產(chǎn)轉型；打破陶瓷生產(chǎn)窯后各工序間信息孤島，推動陶瓷行業(yè)數(shù)字化轉型升級，促進陶瓷行業(yè)的健康發(fā)展。另本系統(tǒng)結構及運行模式可直接推廣應用于木地板加工、石材加工、纖維等行業(yè)，促進多行業(yè)的數(shù)字化發(fā)展進程。

參考文獻

[1] 林瑋平，魏穎琪，李穎.5G在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)上的應用研究［J］。廣東通信技術，2018（11）：24-27

[2] 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟.工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標準體系（2.0）［S］.2019

[3] 韓文，張柏清.建筑陶瓷智能制造與綠色制造.中國建材工業(yè)出版社，2020

[4] 張映鋒，張黨，任杉. 智能制造及其關鍵技術研究現(xiàn)狀與趨勢綜述[J]。機械科學與技術， 2019（3）329-338

[5] 黃建平，鄧興智.建筑陶瓷智能制造關鍵技術研究及應用[J]佛山陶瓷，2021（2）10-13.