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优化效率:非标零件的自动化存储
洞察

优化效率:非标零件的自动化存储

2026-01-21

目前,许多制造车间处理的铸件形状不规则,必须放置在特制托盘上。这些铸件通常使用手动叉车运输并堆放在指定区域,库存记录也采用人工方式。对于大型重型拖拉机铸件(例如发动机壳体和变速箱壳体),高空叉车堆垛存在严重的安全隐患。人工搬运高质量的铸件也会增加损坏的风险。此外,人工库存记录准确性低、时效性差。在专用分类区域采用的堆垛方式会导致垂直空间利用率低、周转率低,最终造成整体空间利用率低下。

为了解决这些问题,工厂必须采取一种措施。 自动化存储和检索系统 (自动化立体仓库/检索系统)。通过自动化车间流程中铸件的搬运、清洁、入库和出库操作以及存储,该工厂旨在提高仓库周转效率和操作安全性,降低运营成本,并实现信息化、自动化和精益化的仓储管理。

一、铸造外壳零件存储系统概述

铸造壳体部件,例如发动机壳体和变速箱壳体,尺寸较大,且对质量要求很高。人工叉车搬运操作风险高,且劳动强度大。传统的仓储方式占地面积大,周转效率低,且库存可视性不足。因此,有必要设计并实施一套能够容纳多种产品类型和尺寸的自动化智能存储系统。

鉴于该自动化搬运系统的具体要求,双桅杆 堆垛起重机选择这些措施是为了提高运行安全性和可靠性。 堆垛起重机采用矢量闭环变频控制,在实现高速运行的同时防止负载不稳定。

提升机构采用带制动器的螺旋锥齿轮直角电机减速器直接驱动卷筒。钢丝绳驱动负载平台垂直移动。固定滑轮和动滑轮均采用工程级尼龙材料,运行噪音低,维护简便,并可目视检查钢丝绳磨损情况。钢丝绳安全系数设计为10,定制的高强度钢丝绳可提供4~6年的安全使用寿命。配备超速制动装置和检测系统,确保提升安全性达到电梯标准。

潜伏型AGV部署在自动化立体仓库(AS/RS)的入口和出口以及与各个车间流程的接口处。它们的主要功能是自动连接操作人员与生产线、清洗线和自动化仓库。

在入库作业期间,操作员将外壳部件放置在托盘上。AGV(自动导引车)将托盘运送到自动标记区,龙门机器人在此抓取工件并将其装入标记机。标记完成后,翻转装置将工件翻转,龙门机器人将其放置在由AGV提供的空托盘上。随后,AGV将托盘运送到半成品缓冲区。当需要进行加工时,AGV将托盘运送到加工车间。加工完成后,托盘被运送到清洗车间。清洗后,AGV将托盘运送到AS/RS(自动化立体仓库)入库提升输送机,该输送机通过堆垛机操作自动将托盘转移到指定的存储位置。

在出库作业期间,堆垛机将托盘放置在出口处的传送带上,在那里等待 AGV 将其运送到装配车间。

二、软件架构

仓库管理系统(WMS)

仓库控制系统(WCS)

AGV控制系统(RCS)

这些系统协同管理存储位置分配、流程节点协调和物料搬运效率。它们记录所有操作事件,并实时跟踪生产、装配、入库和出库状态。该系统可与企业的ERP系统、制造执行系统(MES)以及下游收货部门无缝对接。任务路径规划指导可提高拣货的准确性和效率,从而确保提升生产绩效。

三、应对铸造外壳零件仓储中的实际挑战

传统铸造外壳零件的储存方式面临诸多挑战:

  • 有限的托盘标准化
  • 垂直空间利用率不足和物流通道过宽
  • 自动化程度低
  • 信息化水平低

已实施的设计措施

为了减少托盘种类并最大限度地提高标准化程度,我们为铸造外壳零件开发了一种通用托盘设计。货架系统采用两种标准化尺寸设计,以适应多种产品规格。我们采用了四层自动化立体仓库(AS/RS)配置,以最大限度地利用垂直空间。

引入自动导引车(AGV)是为了减少物流通道的需求。部署仓库管理系统(WMS)和仓库控制系统(WCS)来实现仓库运营的自动化,从而能够对所有设备进行实时监控和控制。通过整合加工和装配工位,贯彻了先进先出(FIFO)原则。

在入库操作中,操作员通过PDA请求空托盘。物料条形码由激光打标机打印,物料按数量捆扎到托盘上。无需人工干预,物料即可在生产、清洗和组装工序之间自动转移。自动化立体仓库(AS/RS)软件自动分配存储位置并记录库存数据。在出库操作中,从AS/RS中取出指定的托盘,库存记录自动更新。

四、安全措施和应急保护

电气控制柜沿自动化存储和检索系统(AS/RS)墙面安装,并设有专用人员通道。控制柜配备触摸屏、钥匙开关、状态指示灯、故障指示灯和声音报警器,由经过培训的技术人员操作。

在自动模式下运行时,堆垛机无需人工干预即可执行WCS指令。为确保人员和设备安全,采取了以下措施:

  • 具备电气联锁功能的全面硬件和软件安全保护
  • 旅行、提升和延伸限制光电传感器
  • 强制减速功能,以防止速度过快
  • 双位置检测及负载存在验证
  • 入口尺寸检验,防止存储尺寸不匹配
  • 过载和绳索松弛保护(当负载达到额定负载的 1.5 倍或张力丧失时触发)
  • AGV区域内设有专用行人安全通道和人机隔离带
  • 所有设备上均配有三色信号灯,用于指示运行状态

五、项目成果

自投入使用以来,自动化铸造外壳零件存储系统已成功实现了生产、清洗和装配过程的集成自动化,带来了以下益处:

  • 减少人工搬运,提高物流效率
  • 消除高空堆垛,提高作业安全性
  • 减少托盘变形和产品损坏
  • 车间流程之间的自动化互连
  • 提高空间利用率,解决场地容量限制问题

该系统可实现加工和清洗流程中自动化运输、输送、卸垛以及自动化存储和检索系统(AS/RS)的入库和出库操作。它显著提高了物流效率和自动化水平,降低了人工成本,并增强了企业的整体自动化能力,从而为公司创造了更大的长期价值。