2022-08-02 08:52
[导读]自动化立体仓库（AS/RS,Automatic Storage and Retrieval System）主要的设施设备包括巷道堆垛机、自动穿梭车、自动出入库传输系统及多层立体货架。通过使用立体仓库，可有效地提升库房高度的利用率，充分利用仓库的有效空间，而通过采用自动化的设施设备将有效提升仓库的出入库效率和物流服务质量。因此F公司决定在零部件物流的仓储中首次采用自动化立体库。
一、项目概况
此项目在F公司实施，为其所属集团内首个大型自动化立体仓库，仓库占地面积6100m2，库房高度为13.5m，主要用于存储700余种进口零部件（CKD件），主要采用的是堆垛机及穿梭车技术，其中堆垛机用于大包装零部件存储，穿梭车用于存储小包装零部件，并通过自动化的传输辊道实现零部件自动的入库和出库，库房整体均采用双深位的存储方式，有效地减少巷道数量实现更密集的存储，库房的投入使用可为公司实现100万元的成本节约。
二、方案与流程设计
此仓库主要用于F公司从海外进口的CKD零部件的存储，根据汽车零部件的包装以及线旁布线的需求，自动化立体库的整体流程分为大包装（GLT）零部件和小包装（KLT）零部件两种，如图1所示。
图1 自动化立体库的整体流程分为大包装(GLT)零部件和小包装(KLT)零部件两种
1）GLT零部件入库及出库作业流程
GLT零部件入库作业流程：卸货完成检验后，由分货员将货物叉运至传送带入口端头的母托盘上，扫描零部件看板和入口端头码后，系统分配货位，通过自动传送带和堆垛机自动将货物送至相应的货位上。
GLT零部件出库作业流程：当线旁产生空箱后，上线司机扫描空箱要货，系统获取信息后根据设置好的规则通过堆垛机和传送带将货物送至出口端头。
2）KLT零部件入库及出库作业流程
KLT零部件入库作业流程：卸货完成检验后，由分获员将零部件叉运至库房端头的转换包装处，零部件转换成小包装后，送至立体库入口端头处，入口端头操作员将转换包装后的零部件放入母料箱中，并扫描零部件看板与母箱绑定后，将母箱放至传送带上，母箱在通过传送带中的扫描点后，系统分配货位，通过提升机和穿梭车将零部件送至相应的货位上。
KLT零部件出库作业流程：系统获取上线司机一段时间内扫描的空箱任务后，经过合并后将任务发送至设备控制系统，穿梭车和提升机将需求的母箱送至传送带，经过传送带上的扫描点扫描确认后，出口端头的拣货员根据系统的提示，拣选母箱内所需求的零部件，如有剩余，母箱则返回库房。
根据仓库存储的零部件种类的包装、存储期限，每天出入库的能力要求，最终确定采用堆垛机立体库（简称“堆垛机库”）存储大箱零部件，多层穿梭车立体库（简称“多层穿梭车库”）存储小箱零部件，如图2所示。
图2 堆垛机库和多层穿梭车库
堆垛机库占地面积为4500m2，货架分为4巷道7层16组，采用单元货格共计5208个货位，采用的机械设备包括3台堆垛机（其中1台为U型转轨堆垛机），货物尺寸识别设备1套，托盘折叠设备1套，出入库分拣辊道包括2个入库端头和2个出库端头。
多层穿梭车库，占地面积为1600m2，货架分为2巷道22层8组，共计20416个货位，采用的设备包括8台穿梭车，2台提升机，固定扫描设备2套，出入库的分拣辊道共计两个入库端头和两个出库端头。
三、系统架构
立体仓库的控制系统主要由管理层的库房管理系统（WMS）、执行层的库房执行系统（WCS）以及信号获取层的相应传感器设备组成，如图3所示。作为管理层的库房管理系统是自动化立体仓库控制系统架构中的核心要素，负责自动化立体库的货物的出入库及内部移动的管理，实现货位的有效分配，将相应的任务命令传递至库房的执行系统，同时仓库管理系统还能实现人机交互的库存信息查询。而库房执行系统有堆垛机立体库和穿梭车立体库两套执行系统。接收到仓库管理系统的任务命令后，两套执行系统通过控制各自系统的设备PLC，如堆垛机、穿梭车、提升机和传输辊道等，实现管理层分配任务的存储、移动和出库等任务，执行系统内的各PLC通过信号获取层的相应传感器设备反馈的信号与数据，控制相应设备的相应动作，并及时将数据返回至执行系统，以便执行系统对于各设备的实时状态进行汇总和处理，实现执行系统对于相应设备的实施监控。
图3 立体仓库的控制系统
四、应急保障
作为集团内首例，无相关经验可借鉴，作为汽车制造行业中的重要环节，如何降低故障率、保障生产不停台显得尤为重要。主要从以下4个方面规划相应的措施。
1)仓储策略规划。
同批次同种零部件按照巷道平均分布确保当一个巷道堆垛机或穿梭车提升机发生故障时，可将任务分配到另外一个巷道取货完成出库。针对消耗频次不同的零部件从系统上进行库区划分为高消耗区（离出口最近）、正常消耗、低消耗，如图4所示。通过库区的划分减少设备的行走距离，降低故障率。
图4 针对消耗频次不同的零部件从系统上进行库区划分
2）设备控制结构规划。
每一个设备都有一个单独的控制器，实现设备单机模块化控制，当一个巷道的堆垛机、穿梭车及提升机发生故障时，其他巷道设备不受影响。
3）设备工作模式规划。
当仓库管理系统发生故障时，采用半自动模式控制设备运行；当设备控制系统WCS发生故障时，采用手动模式控制设备运行；当所有设备均出现问题时，KLT零部件可以通过维修通道进行人工拿取货物。
4）从“人、机、料、法和环”五个维度，制定了详细的管理保障方案。
专业的人员，质保期内设备厂家两班倒班进行生产伴随，设备厂家定期对现场员工进行培训；可靠的设备，建立日常点检表，由厂家带领现场员工共同完成，定期更换备件；备件保障，组织设备厂家细化备件种类、更换周期、存储数量等信息，建立备件库及相应的管理人员；完善应急体系，建立设备、系统应急流程，完成设备、系统应急操作手册编制，建立行动纪录机制，用于事后回顾；最后，完成备用网和电的接入。
五、结束语
自动化立体的投入使用，实现零部件存储和拣选过程的无人化，相较于传统库房，提高两倍以上的面积利用率，出入库效率较传统方案提高30%，未来可以更好地应对生产线节拍提升及柔性化生产需求。
同时，自动化立体库的使用提升服务质量，通过系统和控制器的精准控制可以实现定置定位“0”错误，零部件拣选“0”错误，通过系统逻辑优化可以实现灵活的个性化存储策略。服务质量的提升，产生的隐形价值无法估测，但是意义深远。
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作者：一汽大众汽车有限公司天津分公司郑晓科/桂宇
来源：《汽车制造业》
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