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常见问题
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无托盘载体单元物料

  近几年,随着“物流热”的升温,生产物流技术成功地进驻了许多企业,但是受到传统自动化物流技术的局限,我们不得不为实现复杂的工艺而设计繁琐的流程并采用过多的设备,影响到系统的造价和可靠性。为此,经过长时间的研究,我们对一些单元化、规范性较高的物料的仓储处理工序进行了全面、细致、系统的分析,形成本文所述的无托盘载体单元物料自动化物流系统工艺技术方案。在该方案中,自动化物流系统取消了传统使用的托盘载体,直接使用单元物料进行输送与仓储。
  如果使用托盘,在输送系统设计上,由于增加托盘的输送量,不仅降低了系统的输送能力,而且还需要设置托盘自动分发、自动码垛等必要的托盘处理装置;在仓储系统中,空托盘需要占据一定的仓储货格,从而影响立库的存储能力,系统还需要处理托盘出入库,又影响到系统的出入库能力。而这些因素对于多品种、小批量、大规模的生产模式将直接影响物料的准确及时供应能力。
  不用托盘的技术方案,简化了工艺,取消了托盘自动分离设备、托盘自动码分设备与托盘输送设备,精简了设备,提高了立库的有效容量,提高了物流作业效率,同时降低了工程造价。
  本文所述的技术方案,对于单元化包装、规范性较好的物料的自动化物流技术处理,是一种可靠性、经济性较高的理想方案。这种自动化物流技术在“批量定制”的生产模式下有广泛的应用前景。
  一、使用托盘和无托盘的自动化物流系统工艺流程比较
  托盘一直是自动化物流系统中单元化、规范化、标准化、信息化的有效载体,结构形式和规格都很多,在材质上有钢制的、木制的以及塑料的等,其主要功能就是装载物料,便于叉车、巷道堆垛机、货架以及其他物流设备的叉取和存放。在传统的自动化立体仓库中,托盘的使用,带来了信息化管理的可行、方便、规范和实用,但同时又必须系统考虑使用托盘的相关技术条件。在设备方面,需要设立托盘码分装置、托盘输送设备、物料与托盘的装载及分离设施、以及托盘仓储的必要位置。在工艺流程上,则需要专门考虑托盘的处理流程,例如,空托盘组入库,当购进空托盘或物流过程中产生空托盘需要入库时,则需要设置人工或者自动化设备,将空托盘码成托盘组(8个托盘为一组,或10个一组),再送到存储区存储;而需要空托盘出库时,则需要从立库中将空托盘组取出,配备拆分单一托盘的设备,在流水线上需要托盘的地方及时供给托盘。如此这些,都加大了工艺流程的复杂程度,增加了设备数量,加大了控制系统的复杂程度,增多了环节,相对降低了系统的可靠性,同时系统的造价提高了,能耗高了,托盘每隔一个时期需要更换,所以系统的后续运行成本也增加了。
  对于一些规范包装的单元物料,如卷烟原料单元物料、成品烟箱、规范包装的家电、器材等,是否还需要再增加托盘这样一个多余的载体,在本课题的研究过程中,我们认为没必要。舍弃了托盘,就没有了处理托盘的一系列工艺流程和设备,整个系统的工艺流程精简了,会带来提高可靠性、降低造价和降低后续运行成本等等一系列益处。但是,托盘是单一标准尺寸,而不同来源的单元物料的尺寸并不统一,但可归整在一定规范内。要实现可靠输送和自动化仓储的要求,必须从技术上攻克以下难题:
  (一)使用新型的自动化输送系统技术及设备,确保单元物料在输送过程中保持正确位置姿态;
  (二)使用新型的自动化定位技术及设备,准确无误地保证物料(如单元物料)在自动化立体仓库中的存储位置;
  (三)使用新型的三维外形尺寸检测技术设备,在物流工艺中提供精确必要的物料外形尺寸;
  (四)使用新结构的立体仓储货架,有效地使用传统的巷道堆垛起重机,实现自动化无托盘仓储。
  同时,结合工艺流程需要,保证高效率、准确及时地向生产线供应物料。
  二、无托盘自动化物流系统涉及的关键设备
  为了保证无托盘自动化物流系统的处理工艺,必须确保物料在工艺过程中维持正确的姿态,所以,必须研究适应无托盘物料处理的关键设备和技术。
  (一)输送设备
  输送设备是自动化物流系统中的关键组成部分之一,其主要功能是传输、接收、装运、处理、装配和存储物料。而对于单元物料的无托盘自动化物流系统中的输送设备,还需要另一关键系统处理功能,即维持物料在输送过程中的正确姿态。要满足这一要求,在单元物料和输送接触面间,不得在输送过程中有相对运动。这样的输送设备有:
  (A)皮带输送机:单元物料摆放在皮带输送面上,输送皮带由托辊支撑,靠驱动滚筒处的摩擦力带动前行,单元物料在输送带上无相对移动,能保持其姿态。
  (B)链式输送机:链条由驱动链轮牵引,链条下面有导轨,支撑链节上套筒辊子,单元物料直接压在链条上,随着链条的运动而向前移动,单元物料和输送面之间基本无大的相对运动。对于无托盘的单元物料的输送处理工艺,比较理想的是平链输送机。
  (C)链板输送机:这是近年来比较常用的一种输送设备,它兼备了皮带输送机和链式输送机的优点,也能满足无托盘的单元物料的输送处理工艺要求。
  (D)穿梭车:包括直线往复穿梭车和环形穿梭车等,能够不改变单元物料的输送姿态,而快速将物料输送到指定的位置。
  (E)AGV:AGV的普及应用使物料的搬运高度柔性化,在不改变物料输送状态的前提下,拓展了物料搬运的空间与距离,并且使整个系统生动起来、人性化起来。
  (F)搬运机器人:装备不同专用夹具的搬运机器人,能够在指定的范围内将物料以正确的货姿,搬运到指定垂直空间的不同位置。
  (二)自动对中设备
  自动对中装置是一种满足无托盘物料输送货姿的一种新型的自动纠偏技术装置,它能够将输送偏移的物料自动归整到输送带的中间,达到一定的输送位置精度。
  (三)新型三维尺寸外形检测设备
  为了确保物料的输送及仓储货姿,必须知道单元物料精确的长宽高尺寸,从而能在自动化物流系统的有效作业位置上得到三维空间的精确控制。新型的三维尺寸外形检测设备,就是在自动化输送系统上设置这种专门的检测设备。当单元物料以一定的速度输送通过时,该设备能够自动测试出单元物料的长宽高尺寸,将其记录下来,传到自动控制系统或者计算机系统中去,以便应用精确位置计算控制技术,精确控制单元物料的货姿。
  (四)自动精确定位装置
  自动精确定位装置的作用是自动控制单元物料在输送设备上的位置精度。单元物料的尺寸根据三维尺寸自动检测设备自动检测出来,每个单元物料的长度尺寸不一样,三维尺寸自动检测设备所检测记录的结果不一样,自动精确定位装置的作用就是根据所检测的长度尺寸结果,自动伸缩调节限位位置,保证所有单元物料与巷道堆垛机取货升降站台上的位置中心线重合,这样,保证单元物料被自动送入立体库后的仓储位置不会产生偏移。
  (五)新型货架   
    将欧式托盘底部的三个墩子转移到金属货架上,这样货架的造价略微降低,但不用托盘,相比之下,其实际建设成本降低了许多,而且,在使用过程中不需要更换托盘,从而在这方面也节约了后续运行成本。
  采用这样的货架系统,由于不再使用托盘,其立库的净仓储量得到有效增加,同时由于该出入库输送系统不用再处理托盘,其净处理能力也得到有效提高。
  以上是无托盘自动化物流系统中几种关键的设备,与之相配套的还有精确位置计算控制技术和高效的计算机控制系统技术,这就构成了无托盘自动化物流系统技术。
  三、无托盘自动化物流系统的实施范例
  白沙集团长沙卷烟厂2004年新建的大型烟叶配方自动化物流系统就是按无托盘自动化物流系统技术兴建的典型实例。该系统充分考虑了配方库整个物流系统的布局、生产工艺、物流设备投资及后期运行成本,方案中不采用托盘来承载物料(烟包),而直接以烟包为输送及存储单元。
  该系统共有8250个货位,采用货架高度17米,采用5台奥地利ROBOTECH的高速高精度巷道堆垛机,满足自动仓储处理1100毫米至1300毫米长、750毫米至900毫米宽、750毫米至900毫米高范围内的烟包,向“批量定制”生产模式的两条8000千克卷烟制丝线供料,是白沙集团长沙卷烟厂新型制丝线的重要组成部分。该系统现已建成并投入生产试运行。无托盘自动化物流技术得到了系统的验证,创建了我国烟草工业自动化配方物流系统的新模式。
  无托盘自动化物流系统技术的开发应用,促进了我国现代物流技术的发展,这种技术对于单元物料的自动化处理具有普及意义。
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