轮胎企业提高胎坯立体仓库出入库效率的方案研究.pdf

第 7 期 李少武等 轮胎企业提高胎坯立体仓库出入库效率的方案研究 421轮胎企业提高胎坯立体仓库出入库效率的方案研究李少武，张华，于卫远（三角轮胎股份有限公司 威海华阳橡胶科技分公司，山东 威海 264400）摘要：研究提高胎坯立体仓库出入库效率的方案。自动化胎坯立体仓库涉及的主要设备包括有轨制导车辆、自动引导小车、电气单轨系统、堆垛机和输送系统等，出入库效率直接限制了产能的提升；自动化胎坯立体仓库的库容量、堆垛机的运行速度、出入库程序等均对出入库效率的提升起至关重要的作用；在不要求胎坯绝对的先入先出情况下，胎坯直接流入下道工序生产，当下道工序暂存工位满时，堆垛机将胎坯入库暂存，等待取用，这种出入库程序对运行效率的提高优势明显。关键词：轮胎；胎坯；自动化立体仓库；堆垛机；出入库效率中图分类号：TQ330.493；TQ336.11 文章编号：1006-8171（2023）07-0421-03文献标志码：BDOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2023.07.0421随着自动化物流输送系统的飞速发展，越来越多的自动化物流输送设备应用到现代化的生产企业中1-4。轮胎企业作为传统的橡胶加工类企业，具有用工数量多、劳动强度大的特点，传统的靠人力来提升产能的方式已经不适应现代企业的发展，国内大型轮胎企业均在不断提高设备的自动化水平，结合电气单轨系统（Electric Monorail Systems，EMS）等生产的信息化控制手段5，实现自动化和信息化的融合是当前的大趋势。轮胎企业的自动化物流输送系统主要由有轨制导车辆（Rail Guided Vehicle，RGV）、自动引导小车（Automated Guided Vehicle，AGV）、电动单轨小车悬挂输送系统（Electric Monorail System，EMS）和堆垛机等几大部分组成6-10，各个物流输送系统的数量和效率相辅相成，任何一个环节的效率不匹配，都将制约整个系统的高效运行11-12。本工作对轮胎企业提高胎坯立体仓库出入库效率的方案进行研究。1自动化立体仓库的组成轮胎企业自动化立体仓库一般包含存储系统、搬运系统、输送系统、电控系统和计算机系统等。自动化胎坯立体仓库涉及的主要设备如下。1.1RGVRGV又称有轨穿梭小车，其在轮胎生产车间主要用于小料自动输送、胶料栈道输送、半成品与立体仓库对接输送等。1.2AGVAGV又称为自动导引运输车。与RGV不同，AGV没有固定轨道，可以随时变换路径和目的地，但仍然需要按照规定的路线行驶，主要以电池为动力，并自身携带对电池电量的实时监控设备，以便自行进行充电。在轮胎生产车间，AGV对地面的硬度、平整度和光滑度等要求极高，受制于分布于车间各个行驶通道两侧的定位装置，如果地面的质量达不到要求，极易造成车辆颠簸、车轮损坏和定位丢失等现象，从而引发通道拥堵和货物倾倒等各种安全问题。1.3EMSEMS输送系统通常简称为单轨悬挂EMS小车。目前EMS技术已经在轮胎行业得到了成熟的应用，主要应用于成型工序，完成从胎坯生产到进入立体仓库以及胎坯从立体仓库到硫化机台的输送，有的企业将EMS小车应用于小料粉料从空中输送到密炼机台。作者简介：李少武（1986），男，山东昌乐县人，三角轮胎股份有限公司工程师，学士，主要从事轮胎生产装备的研发与技术管理 工作。E-mail：OSID开放科学标识码(扫码与作者交流)422 轮胎工业 2023年第43卷1.4堆垛机堆垛机是自动化立体仓库中存取货物的最主要的装备，一般用电力来驱动，在立体货架巷道内穿梭运行，将位于道口入库货位上的货物搬运至立体仓库内货位上，实现货物入库，或者相反的方向实现货物出库，堆垛机的出入库效率将直接限制整个自动化系统的效率。1.5输送系统有别于RGV、AGV及EMS小车，该输送系统主要为货物入库前或出库后的分检输送，起到物流通道的作用，常见的有轨道输送机、链式输送机、模块带输送机、皮带输送机和升降输送机等。输送系统上常常伴有条码扫描、二维码扫描、射频识别扫描13等，用于对货物信息进行识别，并按照不同的道口进行分拣。2堆垛机效率的优化在整个自动化胎坯立体仓库系统中，堆垛机的效率优化是提高自动化胎坯立体仓库出入库效率的关键。其中包含堆垛机的运行速度、启动和制动时间、货叉的伸缩时间、出入库程序等，这些作为堆垛机的固有能力可以通过调整堆垛机的动力装置选型等进行优化。堆垛机的出入库程序在设计之初便需要提前确定，一旦程序确定，出入库效率便基本上很难再进行大的提升，因为整个软件设计是以此为基础进行的，若需改动，极大可能是推翻原有程序设计而进行重新编写。对于胎坯立体仓库，出入库方案可以分为两种：一种是所有胎坯都要经过堆垛机入库后再出库；另一种是胎坯直接流入下道工序生产，当下道工序暂存工位满时，堆垛机将胎坯入库暂存，等待取用。2.1胎坯经过堆垛机入库后再出库胎坯经过堆垛机入库后再出库的流程如图1所示。所有胎坯在成型生产完成后，由EMS小车运送至提升机，再由提升机和输送系统经喷涂机后将胎坯输送至立体仓库入口（图1中A通道），由堆垛机将胎坯进行出库（图1中B通道），该程序能够实现胎坯的绝对先入先出，但堆垛机需要对每?AB?图1胎坯经过堆垛机入库后再出库的流程示意条胎坯进行入库和出库动作，会增加堆垛机的运行次数。2.2胎坯直接流入下道工序生产胎坯直接流入下道工序生产的流程如图2 所示。?CD?图2胎坯直接流入下工序生产的流程示意2.2.1出入库程序胎坯经过扫码之后，在入库之前进行通道选择，需要选择进C通道（硫化出库）还是进D通道（成型入库）。（1）若此时正好硫化机有胎坯邀请，而堆垛机没有生成任务，则直接进C通道去往硫化。（2）若此时正好硫化机有胎坯邀请，且堆垛机已经生成任务，但该任务在等待，还没有执行，则胎坯仍然直接进C通道去往硫化，堆垛机等待的该任务取消。（3）若硫化机没有胎坯邀请，或者堆垛机已经在执行出库任务，则胎坯进D通道，进行胎坯 入库。（4）在确定进C通道还是D通道之前，都要加一个比对，库里有临近48或36 h（施工工艺定一个防止胎坯过期的时间）等待的胎坯，则优先出库该类胎坯，保证胎坯不过期；此时刚生产的胎坯进D通道入库储存。2.2.2缺点与优点胎坯直接流入下道工序生产的缺点是虽然优先出库临近过期的胎坯，保证胎坯不过期，但是没有严格执行先入先出的原则；优点是减少了必须胎坯经过堆垛机的过程，提高了输送效率，堆第 7 期 李少武等 轮胎企业提高胎坯立体仓库出入库效率的方案研究 423Improvement of Green Tire Warehouse EfficiencyLI Shaowu，ZHANG Hua，YU Weiyuan（Triangle Tyre Co.，Ltd，Weihai 264400，China）Abstract：The schemes for improving the outbound and inbound efficiency of the three-dimensional warehouse for green tires were studied.The main equipment of the automated three-dimensional warehouse for green tires included rail guided vehicles，automatic guided trolleys，electrical monorail systems，stackers，and conveying systems，and the outbound and inbound efficiency directly affected the production capacity.The storage capacity of the warehouse，the operating speed of the stackers，and the outbound and inbound process all played a crucial role in the improvement of the efficiency.In one of the improved schemes，the green tires were directly transferred into the next production process if no absolute first-in first-out of green tires was required.The green tires were put in the warehouse only when the temporary storage station of the next process was full，which could significantly improve the outbound and inbound efficiency of the green tire warehouse.Key words：tire；green tire；automated three-dimensional warehouse；stacker；outbound and inbound efficiency垛机的运行次数减少，系统的运行效率得到大幅 提高。3结语轮胎企业自动化立体仓库一般包含存储系统、搬运系统、输送系统、电控系统和计算机系统等。自动化胎坯立体仓库涉及的主要设备包括有轨制导车辆、自动引导小车、电气单轨系统、堆垛机和输送系统，出入库效率直接限制了产能的提升，自动化立体仓库的库容量、堆垛机的运行速度、出入库原则等均对出入库效率的提升起至关重要的作用。重点介绍了两种胎坯出入库的程序设计，并对各自的优缺点进行了分析，以求在保证产品质量的前提下实现胎坯立体仓库出入库效率的最优，在不要求胎坯绝对的先入先出情况下，胎坯直接流入下道工序生产，当下道工序暂存工位满时，堆垛机将胎坯入库暂存，等待取用，这种出入库程序对运行效率的提高优势明显。参考文献：1 王盛达.自动化立体仓库总体布置面积与巷道堆垛机作业周期特点的研究J.装备应用与研究，2020，41（6）：55-56.2 关宏.自动化立体仓库总体规划设计方法研究D.西安：西北工业大学，2001.3 吕俊燕，陈福德，马龙华.自动化立体库堆垛机结构设计J.设计研究，2021，12（20）：68-69.4 岳森峰，张尊敬，孙必超.堆垛机动态参数设定与出入库效率的匹配J.起重运输机械，2020（6）：46-50.5 孙晓玉，蒋春雷.用于汽车轮胎生产线的环线型EMS小车设计研究J.汽车工艺师，2020（Z1）：49-51.6 王玉聪，何杰明，廖云飞，等.自动化立体仓中堆垛机存取货路径优化问题研究J.设备管理与维修，2022（5）：121-122.7 刘园园，刘向东，陈传军，等.转弯堆垛机效率分析与验证J.制造业自动化，2020（5）：16-19.8 刘闯，邬万江，韩平.集疏中心堆垛机平均单作业周期的计算J.交通标准化，2007（9）：151-155.9 胡锋.自动化立体仓库控制系统设计与实现J.科技信息，2010（15）：71-74.10 涂桂禄，万艳春，章梦，等.等概率条件下的转弯堆垛机作业效率的计算研究J.物流工程与管理，2008（12）：107-110.11 赵哲，艾文涛，和燕.小粉料半自动精确称量及数据溯源控制系 统J.橡胶工业，2021，68（9）：694-698.12 杨小林，孙华东.轮胎硫化至终检的物流优化J.轮胎工业，2019，39（5）：301-305.13 彭杰，卞伟.一种基于超高频RFID电子标签的仓储管理方法及系统P.中国：CN 115545602A，2022-12-30.收稿日期：2023-02-14