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生产物流 | 工业百条

来源:知识自动化2018.06.10阅读 2780

  【中文词条】生产物流
  【英文词条】Production Logistics
  【词条正解——工业百条】
  生产物流搭建从“原材料”到“在制品”再到“成品”的物料主线,将产线或生产设备数据逐一绑定在对应的物料上,形成以实物流为基础的实时、完整、准确的大数据平台,通过大数据平台与智能化设备的互联互通,最终实现一个全生产过程中数据采集、决策、执行、纠偏的无人化封闭系统。
  无论何时,无论何地,物料流动始终是企业制造活动的重要内容。无论何料,无论何机,物料始终要准确地流向机器并由机器以正确的方式进行妥当的加工。无论何人(或企业),都希望对物料和成品的流动状态做到心中有数,数物相符,精确可控。
  生产物流的定位
  从技术实现的角度,一个标准的数字车间由三大板块构成:① 中央大数据平台;②物资物流智能化系统;③ 产线智能化系统。其中物资物流智能化板块打破了原有物资物流服务于产线的模式,承担起生产过程中中枢神经的作用www.cechina.cn,牵引整个生产。物资物流智能化搭建了从“原材料”到“在制品”再到“成品”的物料主线,将产线或生产设备数据逐一绑定在对应的物料上,形成以实物流为基础的实时、完整、准确的大数据平台,通过大数据平台与智能化设备的互联互通,最终实现一个全生产过程中数据采集、决策、执行、纠偏的无人化封闭系统。所以,物资物流智能化系统的建设尤为重要。
  凡是有人工参与的工作就会出现错漏、拖延等问题。但是如果能以数据闭环为基础,利用信息及自动化等技术,实时智能感知与获取环境数据、生产数据、人的行为数据,形成实时、准确、完整的数据流,并进行实时分析,做出正确决策,就可以采取正确的应对行为。
  实现实物流与数据流的闭环双向驱动的先进物流系统必须依赖于一套完整的智能设备和软件系统才能实现。
  下图是以智能存储及物流为主线的一个数字车间模型。


  图1  数字车间的生产物流


  智能存储及物流的建设方案
  智能存储及物流建设的实质是建立实物流与信息流的桥梁,实现产品生产过程的信息流与实物流的同步闭环。具体如下:
  ☆ 首先建立实物与信息的一一对应关系(例如对实物建立唯一码,唯一码包含实物的全部信息);
  ☆ 其次通过研发的专用存储设备将实物通过唯一码一对一地管理起来;
  ☆ 再次将所有实物的信息汇总在一个软件平台上(设备族的调度平台和客户产品的数据管理平台);
  ☆ 而后通过软件平台的调度(依据生产工艺信息)实现实物一对一定向流动(包括实物在设备内的流动和设备外的流动);
  ☆ 最后将实物定向流动的结果反馈给软件平台,软件信息平台进行纠偏或执行下一个命令,以此循环。
  通过上位系统的信息集成,将原来基于人工操作的软件平台转变成基于智能化设备互联互通的执行平台,对设备数据进行采集、分析、执行、纠偏等完整动作。通过智能化设备的互联互通实现设备自身的PDCA循环,实现无人化的实物流建立闭环的数据流,再通过数据流推动或拉动实物流,实现实物流的闭环。数据流和实物流双向驱动,构造完整的数字车间。
  在厂内的实物流环节中(包含从原材料到成品的全周期环节),根据实物流通的要素(生产计划、生产工艺、存储要素等)实现智能化。
  存储、配料:对原材料、在制品、成品进行一对一最小单元码管理。
  系统会根据特性或仓储环境要求,自动将物料运送到指定的智能仓,完成一对一扫码入库。接到工单指令后,调度系统调度智能存取数据终端自动分拣齐套出库或根据分时区物料需求出库。
  物料配送:通过无人运输系统实现定向物流,严格按照生产要素(上线时间、站点、物料编码、数量等)将物料搬运到指定的工位站点,其中装卸物料动作也由物流终端设备自动完成。
  生产周转:无人运输系统可根据工序间的完工及需求情况,执行在制品的工序间智能流转,即上一个工序完成加工后,先进物流终端会将完工的工件运送到下一个工序站点,保证工作车间能够连续地不间断的运行,或将在制品返回暂存库进行暂存,根据生产要素(上线时间、站点、在制品编码、数量等)自动配送到需求站点,实现在制品智能流转管理。
  可视化监控系统能够实时跟踪存、配、送全流程物流状态,系统中每一台设备的运行状态,系统能够根据起始点和目的地智能规划路径,选择合适的运输设备等。
  智能存储设备的选型依据
  传统的独立自动化设备,结合独立的软件平台或软件模块(例如MES),仍然无法实现先进的生产物流。这主要原因如下:
  ☆ 大数据平台缺失:认为物料仓储和物流可以分家或出于省人的目的解决局部物料管理问题,没有通盘布局。会造成无法实现按工单实时对物料的存料、配料、送料、过程料管理直至成品的数据流拉通,关键环节必须人工干预,无法形成“实时、完整、准确”的大数据平台,也无法形成全数据链追溯,所以只能是自动化工厂的生产方式。
  ☆ 硬件设备柔性缺失:认为物料存储设备只要实现码管理就可以控制工程网版权所有,没有考虑为满足个性化制造而需求的物料管理设备的柔性,设备应根据物料及管理属性不同可通过软件任意调整。例如:设备存储位要随物料变化可任意调整、存取方式、效率可任意调整、物料管理方式可任意调整(例如先进先出原则、环境、管理属性、码规则、信息接口、数据流等)。自动化设备一般没有柔性。
  实际上,智能化存储设备要支撑数字车间的物料管理,需要实现五个方面:一是不同的存储设备搭载不同的客户端软件平台控制工程网版权所有,不同的物料管理属性搭载不同的客户端软件平台;二是硬件须满足软件平台的柔性要求,设备须适应任意物料的任意管理要求;三是物料做到最小单元一对一码管理,按软件要求实现定向流动。最小单元根据物料属性和用途不同可任意定义,可以是一箱、可以是一包、可以是一个组合,也可以是最小的一个;四是智能化存储设备,最小单元需要具备一对一的代码管理和精度保障。这是是柔性管理的基本条件。最后则需要分布式的网络架构,来实现搭载在设备上的客户端与中枢信息平台的二次数据交换,构建数字车间的大数据平台。
  基础组成
  一个先进的生产物流大概可以由以下几方面内容组成:
  ☆ 一对一存取终端。产品为软硬件一体化设计控制工程网版权所有,自带客户端软件系统(可单机运行或多设备系统集成运行),属智能存储终端。满足物料的存储要素需求(如温湿度控制、防静电要求等),可实现对小型标准物料(如SMT盘料、小型标准件等)在机械手或其他存取机构的协同下完成一对一录入物料信息后自动完成入库,同时可实现在出库信息的驱动下完成一对一自动齐套出库。
  ☆ 异形料一对一。产品为软硬件一体化设计控制工程网版权所有,自带客户端软件系统(可单机运行或多设备系统集成运行),属智能存储终端。满足物料的存储要素需求(如温湿度控制、防静电要求等),可实现对一定尺寸规格内的任意物料(刀量具、结构件、散装电子物料等)进行一对一自动存储,同时可实现在出库信息的驱动下在设备内部进行多种物料的自动齐套调整,最后以齐套物料进行出料。
  ☆ 集成式搬运小车。产品为软硬件一体化设计控制工程网版权所有,自带客户端软件系统(可单机运行或多设备系统集成运行),属平层的生产物流终端设备。无轨导航,无线或有线通信(满足保密要求),精确定位小于0.5mm,满足设备间自动接驳多次重复定位需求;集成自动装卸货机构和多货位,可同时满足多个工位物料配送的需求,提升流通效率。
  ☆ 跨楼层物料交换机。产品为软硬件一体化设计控制工程网版权所有,自带客户端软件系统(可单机运行或多设备系统集成运行),属跨楼层的生产物流终端设备。物料运送过程精确定位货盒,且通过RFID进行物料信息验证,可实现跟智能小车或传送带的精确对接CONTROL ENGINEERING China版权所有,满足任意楼层之间的物料交换。
  ☆ 软件产品。大数据平台+调度平台+客户端的分布式架构,在系统稳定性、数据处理和响应上具有优越性。
  整个物资物流智能化系统,需要基于数字车间的顶层设计整体规划,要具备系统集成的技术标准。满足信息流的交换要求,形成实时、完整、准确的大数据。只有基于智能制造顶层规划下的智能设备和完善的分布式软件产品系列,才可以构建出完整的一个先进的生产物流系统。

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