辊类物料智能仓储系统的设计

郎新星 高家兴/文

辊类物料智能仓储系统的设计

郎新星 高家兴/文

本文介绍了一种存放辊类、轴类零部件的智能仓储系统，该系统可实现辊类、轴类零部件的立体存放大大节省占地面积，同时实现物料的信息化管理。该设备主要由仓储主体、搬运小车、软件管理系统三部分组成，本文将对以上三部分进行分析说明。

辊类与轴类零部件、立体存储、信息化

在造纸业、汽车内饰及其他皮料、布料加工企业，需用到大量轧辊、印花辊或形状类似的零部件，随着产品多样性及产品系列的扩展，如何降低该类零部件的存储面积、降低人员劳动强度、实现信息化管理，日益成为相关企业急需解决的问题。

一、现状分析

辊类零部件的轴衮外圆柱面为主要工作面(每件辊类的重量均在100kg以上)，需要保护，不得有磨损、划伤等。

图1 ：辊子吊装

图2 ：最大辊子尺寸图

图3 ：辊子悬挂示意

传统的辊类部件存放方式为地面平铺放置，一般采用相对应的专用包装箱将其架空存储，取放时通过专用吊具将其从包装箱内吊出，然后放置于专用的周转小车上人工搬运至指定位置。此外，物料信息的管理也由人工登记结合仓库人员记忆实现。传统的存储方式具有以下弊端：

1.占用存储面积大，高度空间全部浪费；

2.存储区域内采用吊具等作业，成本高；

3.人工管理物料，容易出错，同时人工寻找物料费时费力。

二、设计目的及原则

本次设计目的是设计一种可节约辊类物料存储面积60%以上，同时可大大降低人员劳动强度、提高工作效率，实现物料信息化管理的智能仓储系统。

设计主要遵循以下原则：

1.实用性。安装经济、高效、实用的原则设计仓储系统。

其次，扩大团队外部协作，突破宗亲、血缘、亲缘等因素的限制，使团队协作精神更具开放性，与其它地方的商人广泛开展互动、交流与合作。闽商要发扬自己固有的开放性特征，充分利用海峡西岸经济区“以福建为主体，面对台湾，邻近港澳，北承长江三角洲，南接珠江三角洲，西连内陆，涵盖周边”的地理优势，合纵连横，努力推动区域经济合作，建立更广泛的社会关系和合作交流渠道。也要以世界性的眼光，兼容并蓄，在全世界范围内寻找合作伙伴，大力引进资金、技术和人才，充分利用社会各项资源。

2.可靠性、免维护或少维护。仓储系统硬件主体部分应参考成熟设备原理，采用简单、稳定的设备结构，最大限度地保证设备运行的稳定性，降低维护成本。

3.可扩展性。仓储系统应具有柔性的管理系统，既能满足目前企业业务需求的物料智能化、信息化管理还需具有可扩展性以满足企业日后发展的需要。

三、智能仓储系统总体设计

该智能仓储系统由两部分组成，分别为用于实现立体仓储、搬运等功能的硬件部分以及用于实现物料信息化管理、自动寻址等功能的仓储管理系统。

1.仓储对象

该智能仓储系统是专为存储辊类、轴类设计，辊类、轴类物料作为直接的存储单元存放于仓储系统内，每根物料均编制粘贴唯一识别的条码。首次设计是应某企业要求定制，该次设计的物料存储范围：总长L≤2010mm,直径Φ≤255mm，单根辊子总重≤300kg；待存物料数量：56根。最大辊子尺寸图，如图2。

图4 ：链条“凹”轨迹

图5 ：垂直循环货柜“0”型轨迹

图6 ：辊类物料智能仓储系统硬件结构

图7 ：硬件部分成品照片

2.仓储系统硬件部分

（1）工作原理

仓储系统是以悬挂梁为存储单元，辊子悬挂于悬挂梁上，悬挂梁上的悬挂点可根据辊子长度进行手动调节（图3）。所有的悬挂梁通过专用的结构固定于回转链条上，回转链条组成“凹”型轨迹（图4），可在有限的空间内尽量多的提供悬挂梁。链条及链轮组成设备的运动系统，链轮链条由两台减速电机驱动，电机做同步控制后同时作为动力源控制链条正反转，使悬挂梁旋转运动从而将挂于其上的辊子送到操作者面前，每套系统配有专用周转小车一台，可将待取辊子直接从辊子库悬挂梁上放置到小车上，或将小车上的棍子与悬挂梁对应后人工固定。该设计参考了在物流仓储行业运用极为广泛且技术已经完全成熟可靠的“垂直循环货柜”（图5）部分原理，使该设备具有了较高的稳定性。

该系统硬件结构由主体框架、传动系统、外壳及搬运小车等部分组成，如图5所示。

系统主体框架由底座、左右骨架、撑杆等部件组成，底座由钢板制作，左右骨架以无缝钢管及槽钢焊接成型，确保系统整体承载强度及稳定性。

传动系统由两台减速机作为动力源，通过链轮、链条、同步轴等部件组成系统的传动系统。主体框架的左右骨架分别安装有一套链条链轮结构，链条上设计有专门定制的加长销轴，辊子悬挂梁与该轴连接后，随着传动系统的运行做同步动作。悬挂量与链条销轴连接后可自由旋转，以确保系统运行时物料始终竖直向下。

外壳底部用于防护人员及异物进入，设置有高1.8米的钣金壳体。系统前后两部分设置有钢丝护网，用于防止物料意外掉落。

搬运小车用于搬运待存取的物料。系统底部设有与小车的专用接口，与小车对接后，可手动将悬挂梁上的物料放置到小车上或将小车上的物料悬挂于悬挂梁上，无需吊具实现辊料的存取。

3.仓储管理系统

仓储管理系统是智能仓储系统的信息存储处理中心和调度核心，运行与计算机网络系统实现对物料信息的收集、处理、传送、存储和分析，完成上级系统或人工下达的出入库指令执行，实现物料高效、科学的管理以及自动化取放。同时，该系统还具备与上级系统无缝对接的相关接口，实现系统信息与企业管理系统的实时交互。

（1）操作流程

入出库流程如图8。物料入库流程为： 当来料到达仓库后，新的物料在ERP或其他上级管理系统内编码并写入系统，旧有物料可直接扫描其编码；在仓储管理系统内选择合适的储位并与物料信息绑定 仓储管理系统对仓储系统下达指令，结合人工实现物料存入库内。

图8 ：物料出入库流程

本文介绍的辊类物料智能仓储系统，广泛应用于各类轴、辊类的信息化、自动化仓储、搬运、管理中，为各企业节约成本、提高效率提升自身信息化水平提供解决方案。

表1 ：新型物流系统指令设计

物料出库流程为： ERP等上级系统对仓储管理系统下达出库任务单；仓储管理系统自动根据出库单依既定顺序，依次输送至出料口；操作员将物料取出并确认，系统自动将更新后的库存信息反馈至ERP等上级系统。

（2）系统功能

仓储管理系统的基本功能由四大部分组成（如图9）：

①基础信息管理：用于对物流信息、人员信息、权限信息、货位信息等进行设定、编制、管理等功能。

②出入库管理：对物料实现出入库、移库、移库操作，对库内物料进行自动盘点。

③查询及报表功能：对库内物料信息、出入库记录等进行查询，对各类报表、日志进行自动生成并导出等功能。

④系统维护：对系统内数据进行自动备份，数据还原，数据字典以及条码等信息的维护管理等。

四、智能仓储系统的效果对比

采用智能仓储系统后，与原有普通仓储方式对比，主要不同如表1。

五、结论

本文介绍的辊类物料智能仓储系统，具有占地面积小、储存容量大的特点，比传统存放方式节约超过85%的存储空间；运行平稳、可靠、定位准确；自动选取最优路径，平均存取时间60秒，节约存取时间95%以上；智能化存取，存放、查找物品方便；与此同时实现了与企业级管理系统的无缝对接，可进行计算机连网控制，对物料信息、操作日志、使用频次等实时监控统计，为企业运营决策提供数据支撑。

该系统可广泛应用于各类轴、辊类的信息化、自动化仓储、搬运、管理中，为各企业节约成本、提高效率提升自身信息化水平提供解决方案。

作者单位为中国电子科技集团公司第二研究所