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昆船自动化物流系统与装备技术的发展
来源:    发表日期: 2011/1/18    阅读次数: 2397

 

昆明昆船物流信息产业有限公司副总工程师   金桂根

   

   自上世纪八十年代开始,中国经济发展走入了快车道,许多企业更注重并先完成加工生产环节的技术改造,物流及其装备一直都处于次要附属的地位,仅配置一些简易的货架、油泵车等,物料的流动基本靠廉价的人力实现。到了九十年代中后期,大规模大批量的生产模式已将市场从卖方经济转为买方经济,生产趋于个性化、集约化,许多企业开始加深对物流的认识及其价值的深度挖掘,自动化物流系统在国内各生产领域,尤其是一些行业龙头企业得到逐渐应用和发展,用以解决生产原料、辅料和零部件的自动供应,以及成品的自动配送等,通过流程再造使企业物料流动与转移更趋合理,生产效率更加提高。近年来随着物流技术和市场的逐渐成熟,企业物流都向着高效、高可靠性、高度自动化方向发展,向计算机全面集成管理过渡。在以烟草、机电、医药、食品、军械等众多领域的众多企事业都争上物流项目,纷纷通过改进物流流程和管理,降低物流成本,提升竞争力。

   伴随物流市场的旺盛需求,国内物流系统及装备供应商通过自主技术创新、引进消化吸收,从起初低端技术、国外进口到现在高端创新、与国外厂商同台竞技,现在物流装备技术水平已明显提高,产品门类已非常齐全,可称之为跨越式发展。

    在国内自动化物流技术发展的历程中,昆明船舶设备集团公司(以下简称昆船公司)是比较具有代表性的公司之一,下面介绍主要昆船公司自动化物流技术开发特点,并谈几点发展趋势。

    昆船公司从1995年涉足物流产业以来,本着“高起点、高技术、集成创新”的战略思路,系统集成应用了国内外多家知名物流企业的产品技术,自行设计开发了巷道堆垛机、自动导引车(AGV)、自动货柜、自动堆码机、穿梭车、分拣机、分类机、提升机等型谱齐全的物流装备,并拥有自主开发且获得软件著作权的物流管理软件,可提供一站式自动化物流系统解决方案及装备。目前,昆船物流已进入烟草工业、烟草商业、医药生产、图书发行、银行造币、军需军械、汽车制造、科研院校、邮政电力、航空食品等领域,至2006年底,已完成大型自动化物流系统项目130余项,产品结构实现了由单一化向多元化结构的转变,整体技术水平处于国内先进水平,部分技术处于国际领先水平。昆船公司物流产品已获得“云南省名牌”和“中国名牌”荣誉称号。

    一、 自动化物流系统集成

    系统集成

    集成不是简单的设备组合,是以系统思维的方式对设备功能的充分应用,并保证软硬接口的无缝和快捷;集成也是全球经济一体化,专业高度分工和合作的一种理念,其中充满着创新。为此,昆船公司采取了国内集成、国外配套的合作思路,充分利用合作方在高端产品、关键设备上技术成熟、工艺先进的优势,迅速实现优势互补,提高整个物流系统的技术含量,有效地保障了重大项目的成功实施。昆船公司除了与AB、SEW、Siemens等知名器件供应商建立良好的合作关系外,还先后与NDC、ABB、Okura等物流装备业知名公司进行技术合作,推出了一批具有国际先进水平的主机设备,如与NDC公司技术合作开发生产的自动导引运输车,从1998年开始批量投放市场,已累计开发出22种车型,满足了国内高端客户的需求。

    工艺创新

    系统集成中注重“系统”概念,系统由多个单元组成,单元的有效组合,即流程及工艺的设计,这里面依然充满着创新,这是一个全局优化的复杂过程。工艺设计中最重要的是了解用户的实际需求,不同的行业和用户对物流的需求有着较大的差异,昆船公司认为这是一种个性化的服务,应不断创新。就烟草行业来讲,在烟草工业方面,结合卷烟生产工艺,将物流做宽做深,从烟叶醇化到成品发货,从制丝分组加工到储叶储丝模块化精益生产,工艺创新和装备已融入并实现工程自动化;在烟草商业方面,结合商业配送供应链管理,满足国家烟草专卖局“两打三扫”(包括成品生产)要求,既有适度自动化的标准分拣线,又有较高自动化的复合分拣线,工艺创新和装备是对传统手工模式的一种解放。

    技术全面

    自动化物流是是一门光机电信息交叉的学科,技术外延广泛。昆船公司通过消化吸收、自主创新,以高技术为起点,应用了人工智能、图像识别、红外通讯、激光定位、计算机模拟仿真、现场总线、数据库等前沿技术,全面掌握自动化物流系统的设计和实施。昆船物流的最大的特点和优势在于物流产品系列齐全、光机电信息技术全面、生产安装服务配套、系统集成和实施经验丰富,以市场导向为原则,实现个性化设计,全面满足用户实际需求,完成从规划设计到安装调试的一条龙交钥匙工程。

    二、自动化物流装备及技术

    巷道堆垛机

    巷道堆垛机是自动化立体仓库存取物料的主要设备, 也是物流装备的关键产品。目前,昆船公司自主设计制造并投入运行的堆垛机系列有轻型、重型,单柱、双柱,单深、双深,单叉、双叉、钩拉,直行、换轨、转轨等,可采用红外光、无线局域网通讯,编码器、条形码、激光测距认址,矢量变频或侍服调速,普通重载20m高堆垛机走行速度超过240m/min,升降速度超过60m/min,定位精度均在±3mm之内。

    秉承“集成创新”的思路,除了自主产权的巷道堆垛机外,昆船公司还与奥地利ROBOTECH公司合作,以OEM模式生产堆垛机,与欧洲技术同步,从而进一步提升技术实力和产品范围,满足不同层次的市场需求。

    自动导引车(AGV) 

    AGV是昆船公司最早“高点介入”,不走从零开始的开发路线,而与世界一流公司合作开发。该产品的成功开发,使昆船公司快步赶超国内同行,并满足了市场高端需求。目前,昆船公司AGV主要采用激光导引和电磁导引,其中激光导引是通过激光束扫描地面反射坐标点,根据三点计算法确定其精确位置与方向,能非常方便地变更走行路径,具有很高的柔性;电磁导引要在地面开槽埋线,路径柔性差,但价格便宜。昆船公司AGV有背辊式、背链式、推挽式、牵引式、龙门式、前叉式和后叉式等22款车型,可采用酸性、高能酸性或高能碱性电池,其中昆船公司独有的LGV智能快速充放电技术,充放电比最大可达到1:12。AGV供电采用无接触能量传输,无需充电时间,这种供电模式将会开发应用。

    穿梭车

    穿梭车是在轨道上行驶的AGV,所以国外也称RGV,但速度比AGV要高许多,从轨道形式上可分为往复直行穿梭车和环行穿梭车。环行穿梭车能在同一轨道上运行多辆车体,可大大提高物流搬运能力,是昆船公司自主研发的主要物流装备之一,在国内同行业中处于领先地位。昆船公司RGV速度一般为160~200m/min,而在国外机场行李分拣系统中,采用无接触能量传输技术的穿梭车最高走行速度能到600m/min,当然载重要轻得多。目前,昆船公司已成功开发并运用无接触能量传输技术在传统的穿梭车上,同时正积极研发高速穿梭小车及相关行李分拣技术,改变在该领域外商的垄断状态。

    工业机器人

    工业机器人是一种高端智能设备,根据结构形式,可分为直角坐标式、极坐标式、关节式,其技术核心是机械手动作控制算法,尤其是六关节机器人的算法更为复杂。在物流系统中机器人主要用于对物料进行码垛、拆码、翻转,昆船公司集成的带图像识别、光电定位、穿梭行走为一体的柔性拣料及拆码系统是机器人的高技术应用之一。

    昆船公司开发的工业机器人(机械手)为直角坐标模式,用于成品件烟的码垛,以及银行币箱的自动码垛。

    自动货柜

    自动货柜相当于一个装有外壳的小型立体仓库,一般分为垂直提升式和垂直回转式,适宜存储小件物品,操作方便快捷。昆船公司成功推出该项产品已有多年,并在传统自动货柜的基础,结合巷道堆垛机技术,突破货柜在X方向对存储量的限制,设计开发出一种超长型大存储量自动货柜,并已在实际项目中成功实施,这也是昆船公司集成创新的一个典型案例。

    自动分类机

    自动分类机是将混在一起而去向不同的物品,按设定要求自动进行分发配送的设备,它主要由输送装置、分拣机构、控制装置等组成,当分拣物到达分拣口时,通过推拉机构、拨块、倾倒、输送等方式,使分拣物滑动或传输到分拣口,可实现多品种、小批量、多批次、短周期的物品分类和配送作业。自动分拣机的种类很多,有滑靴式、翻盘式、翻板式、交叉带式等,其中滑靴式应用较多,昆船公司已推出该类型第二代,从分拣能力、设备噪音、可靠性等指标来看,都已达到国内领先国际先进水平。

    自动分拣机

    自动分拣机的功能目的与自动分类机相似,前者可比作摘果式,后者可比作播种式,后者主要分拣件箱类较大尺寸物品,对于香烟、药品、化妆品等小件规范物品,昆船公司在国内首先成功开发立式分发机、通道式分发机以满足该类物料的高速分拣需求。在此基础上昆船公司不断技术攻关,推陈出新,开发出以卧式分发机、自动划箱机、自动开箱机、自动补货机等为代表的第五代新技术产品,满足烟草配送高端需求,推动自动化分拣技术的进步。

    输送机及其他

    输送机是物料输送的主要的设备,昆船公司输送机产品系列有链式、辊道、带式、链板、集放、伸缩、升降、合流、分流、升降台、提升机、连续升降机等,以及加去盖机、龙门移位机、布料机等专用设备。

    三、物流装备技术的发展趋势

    随着国民经济又好又快的发展,自动化物流的应用领域将更加广泛,目前的技术和水平还不能完全满足社会发展的需求。由于行业及用户需求的个性化差异,导致相关物流装备的多元化、智能化、标准化,物流装备技术将进入一个重要的快速发展期。

    多元化

    目前国内物流装备技术虽然已取得长足的进步,但只能满足较为低端的物流需求,一方面要改进完善自主产品,提高产品质量和可靠度,增加产品的型谱范围,另一方面要开发专用物流装备以满足不同行业领域个性化需求。比如自动导引车,在物流装备产品中已算是高端产品,但在陀螺导引、视觉导引等方面的核心技术成熟度与国外公司还有不少差距,在半导体生产无尘车间等高科技领域的应用还未涉足。

    对于行业领域个性化专用物流装备,由于物料规格、工艺流程的差异导致物料处理功能需求的不同,这方面的研究开发需加速前进,才能满足市场的需求。例如,目前全国各地烟草公司纷纷建设条烟分拣配送中心,对高速条烟分拣设备、自动开箱补货设备有着较多和较高的要求。

    智能化

    科技的进步使物流装备越来越重视智能化与人性化设计,以降低工人的劳动强度,改善劳动条件,使操作更轻松自如。目前,主要物流装备基本都是光机电一体的智能化设备,如巷道堆垛机、AGV、分拣机等。许多最新的高新技术,如现场总线、无线通讯、激光测距、无接触能量传输、矢量变频控制、互联网等,都会优先或及时应用于物流装备,就像所有工业装备走过的历程一样,物流装备的性能将越来越先进,自动化、智能化程度越来越高。

    物流装备智能化体现设备性能参数的先进性,即速度更快、精度更高、可靠性更好。要做到在极短的时间内完成拣选、配送任务,只有不断提高物流装备的运行速度和处理能力,因此,堆垛机、分拣机、穿梭车等物流装备总是朝着高速度攀升。除了追求更快的运行速度,更高的精度也是客户对物流装备的一致要求。没有准确性,速度再快也将失去意义。无论是生产供料物流,还是商业配送物流,对物流系统的稳定性、可靠运行都有着很高的要求,不能影响生产停机,也不能影响及时配送。

    标准化

    随着企业内部物流向供应链物流延展,以及物流装备型谱系列日渐完善,国家物流体系的标准化需求越来越迫切,许多物流协会、行业组织正积极推进物流标准化,比如托盘联运标准尺寸。对于物流装备,通过实现标准化,可以轻松地与其他企业生产的物流装备或控制系统对接,为客户提供多种选择和系统实施的便利性。同时,经济全球化特征日渐明显,中国企业的国际化进程越来越快,物流装备也需要走向全球化,而只有实现了标准化和模块化,才能与国际更好接轨。因此,标准化、模块化成为物流装备发展的必然趋势。标准化既包括硬件设备的标准化,又包括软件接口的标准化。

    总之,随着中国经济的快速发展,市场需求与科技进步将推动物流装备技术不断向前发展。物流装备供应商会积极关注市场需求的变化,采用更加先进的技术,不断开发创新,提供客户满意的物流装备产品,提升自身的竞争能力从而提高物流行业整体发展的水平。







 


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