浅析汽车冲压件自动仓储的设计与实现-片头模版

我国的人口红利随着经济、社会发展水平的提高已不复存在，人工本钱在汽车制造业中所占比例越来越高，这种背景下，对少人化、无人化制造技能的哀求越来越高。
汽车制造企业的冲压生产产品生产过程基本实现了自动化，基本不须要人工参与。
但是附带作业，如高下料，成品装箱、搬运、存放等仍须要大量的人工，自动化程度较低。

目前，公司冲压车间的冲压件生产出来后，放置在专用托盘内，工人用叉车将其分类搬送至指定区域，堆叠放置，通过看板和人工进行在库管理。
内制汽车冲压件大部分尺寸、重量较大，用叉车搬运、叠放等作业时安全风险较大；同时，人工进行在库管理存在准确性和时效性不敷的问题。
分类专用区域叠放的形式，园地高度方向利用效率低，周转率也不敷，导致园地整体利用效率差。

为办理上述问题，公司亟需采纳自动化立体仓储的办法，实现信息化、自动化、智能化，将冲压件的出入库、存储全体流程由自动化完成，以降落人工本钱，并提升效率。

二、冲压件仓储系统先容

针对内制的冲压件如侧围等均为尺寸较大、品质哀求高的部品；人工叉车搬运存在作业风险高，劳动强度大等问题；传统仓储办法存在占地面历年夜、周转率低、在库信息不充分等问题，公司选择建立一个可用于兼容多车型冲压件的自动化、智能化立体仓储系统。

在硬件方面，冲压件库包括3个巷道货架（360个货位），3台堆垛机，8个旋转运送台车，1套安全防护网，1套电气掌握系统，1套软件管理系统，整体布局如图1所示。

图1 整体布局图

针对本自动化仓库配送体系的分外性，为提高机器设备运行安全可靠性，本项目选用了双立柱堆垛机器。
码垛机器的起升机构，利用标准圆股钢丝绳受力，钢丝绳长度的安全系数为不低于6，由电力减速机直接驱动卷筒式迁徙改变，并采取钢丝绳带动的装卸量台沿起升导轨做上升运动，钢丝绳牵引的最大优点便是运行噪音低，安全性能优秀。

图2 旋转运送台车

采取旋转运送台车，设置在自动化仓库的出入口处，紧张功能是实现作业者与堆垛机的自动连接，如图2所示。
入库时，作业者把托盘放置在运送台车上，然后台车自动运行到指定位置，由堆垛机的货叉叉走入库。
出库时，堆垛机把货色放置在运送台车上，然后运行到出口处等待作业者用叉车来引取。

在软件方面，紧张由2部分构成：仓储管理系统(WMS)、仓储举动步伐管理系统(WCS)。
通过这2个别系，可方案好货品的堆放地点，提高仓储效率；记录全体仓库的作业变革，以及货品的收发状况等，实时对接供应链的ERP和下贱的吸收管理部门；可针对任务供应指引路线，担保拣选率与准确性；支持手动补货，增加仓库空间利用率，有效减少货位的蜂窝化征象。

三、利用冲压件仓储系统办理实际问题

公司为中日合伙汽车整车制造企业，年产整车近100万台，10余款大、中、小，两厢、三厢形态互异的各种车型。
个中冲压车间卖力生产80部品/车型的共800种冲压件，传统冲压件仓储为按种类指定区域托盘

叠放，出入库为人工叉车作业，如图3所示。

图3 叉车作业

传统冲压件仓储存在以下几个问题：

（1）托盘通用化不足。
由于不同车型间冲压件尺寸和形状存在差异，因此，托盘设置为专件专用，不同的冲压件托盘互不通用。

（2）库房立体化程度不足，物流利道大，由于采取人工叉车搬运和堆叠作业，出于安全和叉车升高限定，托盘堆叠层数不能太高，因此，仓库高度方向还有一定的空间，高度方向的利用率有待提升，同时为了叉车通畅，也预留超过5m的通道。

（3）自动化程度有提升空间。
冲压件摆放位置采取划线标识和所番地看板设置，搬运工具采取人工电动叉车，须要人工托盘堆垛拆垛，由于自动化程度低和人工操作，甚至作业节拍长，劳动负荷高，安全风险高，同时冲压件前辈先出无法100%担保。

（4）信息化程度不高、冲压件入库及出库、在库管理、品质属性标识等，依赖员工的管理和事情履历，加上单据的处理，造成数据管理量大，进而增加事情职员的事情量，不能非常清晰和快速明显地反响库房里的出入库情形，随意马虎出错和信息丢失。

针对以上问题，我们采纳了对应的方法。
为了减少托盘的种类，最大程度实现托盘的通用化，对同一车型的旁边件托盘进行了通用化设计。
货架为仓库紧张组成部分，用于冲压件托盘的存放。
在设计货架时，为了兼顾通用性和效率，适当地统一了货架的尺寸，使其可以同时知足多车型冲压件放置。
采取4层的冲压件仓储立体库，最大化利用仓库垂直空间，进行多库位、多车型冲压件的存储。
设置自动化搬运设备，0叉车搬运作业，降落物流利道面积。
采取WCS与WMS系统实现冲压件仓储自动化。
通过利用该业务软件，可以掌握设备的全部运行过程，实时监控及管理物流信息，零件能够自动出入库，库存信息自动存储，100%实现在库可视化系统。
对接冲压/焊装工位，实现先入先出。
冲压件入库时，申请空托盘，通过物料条码并填写物料数量将物料和托盘进行绑定。
在无人参与的情形下，自动化立体仓库软件根据一定的规则为托盘分配货位，现场设备自动将托盘放到指定的货位上去，软件自动记录库存信息。
后续冲压件出库时，操作者根据一定的哀求查询知足条件的库存，并形成指令，现场设备在ECS的帮忙下，按照指令的哀求运作，将指定的托盘从立体库中取出，软件自动减去干系库存信息，如图4所示。

图4 冲压立体库现场示意图

四、冲压件仓储系统事情流程

出入库事情流程：入库流程为操作者申请空托盘，通过物料条码并填写物料数量将物料和托盘进行绑定。
在无人参与的情形下，自动化立体仓库软件根据一定的规则为托盘分配货位，现场设备自动将托盘放到指定的货位上，软件自动记录库存信息。
出库流程为操作者根据一定的哀求查询知足条件的库存，并形成指令。
现场设备在ECS的帮忙下，按照指令的哀求运作，将指定的托盘从立体库中取出，软件自动减去干系库存信息。

图5 堆垛机示意图

堆垛机事情流程：库内搬运紧张通过堆垛机（图5）实现冲压件的全自动化仓储作业。
运行电器利用驱动轴承牵引车轮，使堆垛机不才导轨上做水平运行；上升电动机则利用钢丝绳的牵引力，推动装卸量台作垂直上升；装卸量台上的货叉电动机使令叉子旁边伸缩，利用上述三角运动可以将特定地点的货色取出，并将货色送到特定地点。

掌握器安装在堆垛机上，主要的电力元仪器包括PLC、变频器和打仗屏，用于掌握全体堆垛机系统的自动运行。
堆垛机的掌握办法有联机自动、本机自动、半自动、手动及维修办法。
掌握系统正常事情时会采纳联机自动办法，堆垛机利用以太网通讯接管来自主控电脑的操作命令，进行相应的入出库作业，同时，利用光通信向主控电脑反响作业状态旗子暗记和故障。

图6 堆垛机电气掌握事理

行驶、起升和货叉发电机，分别由变频器的分时掌握系统进行无级调速，担保了电力拖动系统的快速、平稳和准确。
制动期间的电气能量开释通过制动电阻器转换成热能。
堆垛机具备自动认址、货位虚实互动检测和其他自动检测功能（图6）。

五、安全方法及应急保障

冲压件仓储系统电控箱放置在方便职员利用的地方，掌握面板上设有打仗屏、钥匙式启封开关、功能和故障类型的解释灯和蜂鸣报警器等，由利用或检修的专门技能职员卖力操纵。
它还具备了实用、都雅、直不雅观，以及操作简便易懂等优点。
当堆垛机处于联机全自动掌握办法时，可以无须人工干预而自动按照主控电脑所下达的命令作业。
同时为了确保安全，还方案了以下安全方法：（1）为了确保人、货色和机器设备的安全，所有堆垛机器都装有完全的硬件和软件的安全保护装置，并在电气掌握系统上实施了一系列联锁和防护；（2）设置了行走端点限位装置和升降端点限位传感器；（3）防止堆垛机运行至巷道两端附近速度过快，设置行走速率逼迫切除功能；（4）防止载货台运行至升降两端附近运行速度过快，设置了升降速率逼迫切除功能；（5）为避免空出库、重叠入仓等分外征象的产生，设定了对货位、进出库运送机等商品的虚实检讨传感器；（6）为防止商品规格与所入库货位的规格不符，设置了商品形状尺寸丈量传感器；（7）载货台上设置了货色坍塌检测传感器；（8）过载及松绳的保护装置，当载货台上承受载荷大于1.25倍的额定载荷或钢丝绳失落去张力时，使起升机构停滞运转，以担保设备的安全；（9）堆垛机掌握盘上及其得当位置设置紧急停滞按钮，以备在非常情形下割断电源；（10）设置有在非正常事情状态下的声光报警设备；（11）对叉子设置中位双保险限位开关，以避免叉子在码垛机器运行和升降的过程中涌现误动作，以担保机器设备安全事情；（12）各有关动作及装置的电气连锁；（13）货叉动作时禁止行走；（14）行走中货叉禁止动作；（15）货叉动作中禁止升降；（16）设有三色指示灯，指示堆垛机事情状态。

图7 分区示意图

由于公司产量高，以是降落故障率，确保一直线是排在第一位的，为此采纳了这些方法：整体划分为2个区，每个区域作为相互备份；不同车种货位设置按不同巷道排布；搬运台车可快速调度模式：如出库搬运台车转换为入库搬运台车；配置高空作业防护方法及高空作业车，点检及非常处置确保安全性；托盘位置自动检测，偏差时准备专用工具对应托盘复位。
后续操持将2区再分离为两个区（即分为2、3区），并增加一个备份运行区域，如图7所示。

六、结语

冲压件立体仓储自投入以来，成功实现的多车型侧围冲压的仓储自动化，达成了以下效果：（1）减少人工叉运物流，提升物流自动化效率；（2）减少叠放的高层作业、物流作业交叉干涉，提升作业安全性；（3）减少冲压托盘碰撞导致的形变，确保托盘精度；（4）批量化生产与节拍化的对接化、后工程近接化；（5）100%先入先出的实现，在库情形可视化；（6）今后开展AGV搬运及压力机自动装箱实现的可行性提升；（7）提升园地利用效率，物流利道占用面积低落了67%，成品放置占用面积减少了54%，单位面积货位数上升了33%，办理园地不敷课题。

冲压件仓储自动化首次实现了公司冲压车间的物料自动运送、立体智能仓储和出入库作业，提高了企业冲、焊车间之间的物流效率，降落了公司的人力物力花费，进一步提高了公司的物流、仓储水平，为企业创造更大代价。
仓储自动化必将是未来发展运用的趋势，随着利用的遍及、不断完善，将来发展一定会越来越好。

作者：广汽丰田汽车有限公司梁景辉

来源：《中国设备工程》