智能空中机械手系统在自动化生产及仓储中的应用和推广

2022-12-28 14:27

  对于生产管理系统指定要入炉时效的满框料,智能空中机械手会精准吊取并将其送往待入炉区,并自动完成叠垛(4框1垛),该作业循环进行,直到该次入炉物料全部在待入炉区叠好(本项目通常为3垛共12框),整体输入炉中,开启时效作业。时效结束出炉后,智能空中机械手根据管理系统反馈的每框料的后续工序走向,依次自动拆垛后送至后工序码头或者地面暂存位。

  4.地面暂存库管理及搬运

  对于挤压后或时效后因工艺或排产等原因,暂不进入后续工序,需要暂存一段实际的满框料,可以由智能空中机械手系统将其在该区域的地面空闲区有序叠垛存放。借助强大的管理调度系统,并与成熟的立体仓储管理系统有机结合后,可以在该区域形成一个可灵活调整布置货位的自动化立体仓库,其管理、调度都如常规立体仓库一样,全自动完成。同时,因其不受固定货架的限制,可以在客户需要的情况下,自由调度划分,将其中的部分区域划拨出作为理料或整形等其他功能区,灵活性极强,是常规立体仓库不可比的。在该项目中,按目前空闲区域全部作为暂存库来使用的话,如堆叠4层,可实现约120框的空、满框储量。

  三、智能空中机械手系统在项目应用中的技术创新点和竞争优势

  1.利用空间交错实现的强大兼容性

  常规的物流输送系统主要通过地面输送机、穿梭车的合理布置与组合来实现各工序的对接,对于一些现场空间紧张、生产设备满布的车间,通常很难有理想的空间用于输送设备布置,或者在一些无法避免人工参与作业的环境下,输送设备布置后将地面分割为多个小区块,导致很多位置地面工作人员、叉车等无法到达,为日常工作和后续维保带来很大麻烦。

  而智能空中机械手主体结构运行在车间生产设备上部,可根据实际情况布置于厂房预留的行车轨道上或独立搭设的支撑框架上。在不占用地面空间、不打断地面人车通道的情况下,通过升降机构与专用机械抓手,在工作覆盖范围内自动调运货物至各个点位。

  2.独特的取放货模式衍生的多功能性

  常规的物流输送设备,功能相对单一,要完成全流程的生产对接,通常经过多个环节、通过匹配多台不同功能的设备来完成。以前述铝材厂挤压车间为例,如果采用常规自动化物流输送模式,需要在时效炉前后各配备一台双工位穿梭车,同时要在入炉前配置专用的叠框设备,出炉后配置专用的拆框设备,在这个过程中,专用设备与穿梭车要多次对接,重复的上下车动作势必造成作业能力的损失。

  而选用智能空中机械手系统后,仅需布置一台智能空中机械手,可以不受生产设备布置的干扰,自由在整个区域内调度搬运,完成常规方案中因时效炉前后无法互通而必须两台穿梭车配合才能完成的搬运任务。更重要的一点是,因其取放货为自动从上部抓取,在面对铝材时效这种需要先叠后拆的作业需求时,无需借助其他设备,空中机械手自身即可精准、安全地完成炉前叠垛和炉后拆垛作业,从而大大节约设备成本和地面空间。

  3.新思路拓展衍生出的新模式自动化仓库

  在常规的铝材厂挤压车间,有部分半成品物料在去往后续工序之前通常因为排产或工艺要求需要暂存一段时间。行业内面对这样的需求时,一般有以下两种模式:

  第一种模式是借助行车或叉车将这部分物料叠放于车间内空闲的区域,这样虽可达到暂存目的,但带来三个问题:一是人工堆叠存放无法有效管理物料,经常在需要特定物料料框时,要耗费大量人力和时间来寻找;二是人工堆叠的料框,在需要取走顶层或底层物料料框时,需要人工攀爬挂钩,在这个过程中具有很大的安全隐患;三是人工堆叠存放要留有足够的通道,以方便叉车、板车等回转进出,以及物料出入交互,会浪费较大的厂房空间。

  第二种模式是在厂房中规划巷道式半成品立体仓库,专门用于半成品物料的存放。这种模式相较第一种模式有了很大进步,可以获得理想的储量,同时因为自动化系统的介入,不存在物料难以寻找的问题,也可以通过特定的输送设备与前后产线进行拓展对接。此种模式存在的问题是:一是对场地要求比较高,很多客户在生产线附近无法找出一块适合建设立库的场地,需要另择专门的车间来规划建设,如果建设位置较远,又将带来高额的搬运成本;二是常规立体仓库是一套完整的系统工程,从地面承载、厂房高度、配套的货架结构到及相应的堆垛机及出入库穿梭车、输送机等,都需要较大投资。很多客户在对比人工地面存储与立体仓库的综合成本及投资回报后,很难下定决心选用该种模式。

  面对以上诸多痛点,全新开发的智能空中机械手系统,将成为一种极具竞争力的新模式。从控制角度来说,智能空中机械手系统融合了RGV调度系统和立体仓库管理系统的精华。空中机械手在生产设备上部运转,如同一个全覆盖的穿梭车,可以从整个区域内任意点位取放料框。同时在地面空闲区域,由系统规划出虚拟的货位,可精确将料框放到指定点位,并借助其可自动叠、拆垛的功能,将料框叠放到一定层数,来实现储量的放大。此外,由于配备了脱胎于立体仓库管理系统的仓储管理系统,所有料框的信息和位置都准确的保存在系统中,后续需要取用某一框料时,系统可以迅速准确的标定出此料框,并由空中机械手自动完成拆垛、倒料等动作,并最终将其调运至指定位置。在投资规模上,此种模式在整个作业过程中,需要的设备数量少,无需额外的土建及货架投资,是一种性价比极佳的物流仓储模式。

  表1是针对前述挤压车间项目,选用上述三种模式搭建暂存库的主要指标对比,可见综合评估下,智能空中机械手系统仓库更适用于该项目。

  选用智能空中机械手系统后,在特定区域需要配备空中机械手的台数,每台空中机械手的主要配置参数等等,都与客户的真实需求密不可分,应依托于专业的设备作业能力计算。

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