封装载板工厂智能物流系统规划方案

李春峰 李志东 孙宏超 黄人斌 韩志博

（武汉新创元半导体有限公司，湖北 武汉 430074）

0 引言

智能制造是“中国制造2025”的核心，载板制造行业智能制造也在快速发展。本文聚焦智能物流系统的应用与管理，运用当前载板制造行业的智能化发展经验，通过引入智能化生产管理系统和智能化物流系统，根据工厂不同工序的制程和设备情况，在系统框架内提出智能化物流系统的应用及管理方案。

1 智能化物流系统规划流程

在智能化物流系统规划中，结合行业经验和生产工序流程，整体的规划可分为以下6项：

（1）基础信息收集。收集各工序流程的基本需求信息及载具类型信息。

（2）自动导引运输车（automated guided vehicle，AGV）应用场景及范围。根据基础信息确定各工序应用AGV的场景，确定AGV基本类型。

（3）AGV 应用模式分类。根据生产需求、空间利用、效率等相关条件，确定AGV 的运输模式，判定工序是否采用一车多载形式运输。

（4）AGV 系统应用逻辑及载具回流原则。根据载具类型、工序类型、洁净度等，确定AGV 运行区域，进行AGV 小区域管理，同时确定载具回流原则。

（5）车间生产（working in progress，WIP）管理原则。根据各工序的节拍和稼动率等信息，结合线边仓的储位量，确定WIP的合理数值。

（6）制造执行系统（manufacturing execution system，MES）的应用。MES 和企业资源计划（enterprise resource planning，EAP）系统在智能化物流系统中的重要性。

1.1 基础信息收集

在构建智能化物流系统时，做好基础信息收集。根据工厂的产品类型、各工序流程的要求和各工序使用的载具类型，确定整体的物流系统框架。在该过程中，需确认载具的尺寸类型对物流运输的影响。在实际工序生产过程中，不同工序的产品要求不一样，采用载具类型也有区别。因此，在收集该信息的过程中，需统一载具类型。根据产品要求，最终采用两种形式的载具，即托盘（tray）和箱盒（box）。为了尽量保持载具统一性，确保AGV 运输的兼容性，根据载具特性，要求载具外尺寸保持一致。因此，不管是上下板机，还是AGV，都方便兼容使用这两种载具，保证了设备的统一性。除了载具类型，还需要确认机台的节拍时间，确定上下料的时间，以确定物流运输的频率。除此之外，区域的洁净度、产品的净重、上下板机的结构等信息，也是物流系统构建时必要的基础信息。

1.2 AGV应用场景及范围

根据基础信息确定各工序应用AGV 的场景，确定AGV 基本类型。在载板工厂，部分工序的设备暂不支持AGV 上下料，如机械钻孔、孔AOI等类型的设备，不支持导入AGV 的工序，可通过改造或者其他方式导入AGV。个别工序因其特殊性或自动物流导入成本过大，可采用线边仓中转的形式，将上下游工序的产品放置在线边仓，然后通过AGV 搬运的形式，打通上下游智能化物流运输。鉴于载板制造行业的智能化程度处于发展过程中，部分不支持AGV 运输的设备可采用折中的方式，避免因部分机台的情况影响整个物流运输系统的构建。

除上述不支持使用AGV 的场景，部分设备因产品尺寸问题，如物料仓和成品仓、裁磨线的上料，导致载具的尺寸也与其他载具不一致。因此，规划该处的智能化物流时，需要考虑使用不同类型的AGV。因此，需根据载具类型去确定AGV的使用类型。在AGV 类型的选型上，结合载具类型，AGV 选型种类尽量少，以避免类型过多而增大运营管理成本。

1.3 AGV应用模式分类

据生产需求、空间利用、效率等相关条件，确定AGV 的运输模式，判定工序是否采用一车多载形式运输。一车多载是指AGV 小车在一次搬运时，货架或工位上会存在多个载具叠放。在不同的站点，应尽量保证上下板机的最大载具叠放数是一致的。标准上下板机的叠放高度是4 个box，但有个别工序，由于是主制程设备自带的上下板机，受限于厂房高度及机台机构，不能满足4 个box同时上下料的需求，会存在上下游设备间物流运输不一致的现象。除此之外，在一车多载实施的过程中，还存在以下问题：

（1）不同站点，最大载具叠放数不同，即同一线体存在：上料载具叠放数和下料载具叠放数不一致的情况。

（2）同一线体存在上料载具类型和下料载具类型不一致的情况。

（3）仅有box/带隔纸的载具(clean paper,CP)box存在一车多载情形。

针对上述问题，进行以下管控：

（1）叠放的载具必须同时为空，或同时为满。

（2）叠放在一起的载具中的板子须为同一料号。

（3）任意载具中的板子须为同一批.。

1.4 AGV系统应用逻辑及载具回流原则

在小区域管理划分的前提下，AGV 布局原则及载具回流原则见表1。

AGV 运行小区域管理，可有效避免AGV 拥堵及人车混行现象的普遍发生。各个小区域内的AGV 在小区域内运行，需跨区域时，由跨区域AGV 进行跨区域调度，在人员通行的主干道上，可减少AGV 的运行数量，既避免了拥堵现象的发生，也避免了与人员共行存在的安全及故障发生。

1.5 WIP管理原则

WIP是一个比较复杂的概念，需结合上下游设备的产能情况，以及稼动率等因素核算一个合理的WIP值。单从智能化物流的角度去看，WIP管理是智能化物流系统的一个核心问题，两者相辅相成，智能化物流系统的合理化规划，能提高设备利用率，有效降低WIP 堆积；反之，如果各工序不进行WIP 管理，很容易导致产线内线边仓爆仓，从而导致智能化物流系统的拥堵甚至瘫痪。

1.6 MES的应用

MES 是智能化物流系统的灵魂，没有该系统，智能化就无从谈起。MES 概念的提出已超过30 年，作为数字化车间的使能器和智能制造的重要支撑技术之一，MES 的意义和重要性已被国内外广泛认可，在一些智能化程度高的行业应用也很成熟。MES 属于执行层，主要负责生产过程管理与生产任务的分派执行。AGV 系统属于具体的控制层，执行MES分派的生产任务。

2 结语

工厂在实施智能化物流系统的过程中，按照上述规划方案及步骤去推进，同时结合工厂实际布局及工序要求，从贴合实际生产需求出发，打造了一套完备的智能化物流系统。在该系统的打造过程中，尚有部分内容需要持续补充完善，即载具回流和WIP 管理。这两个过程的管理需要结合实际生产数据进行分析，以实际生产为导向进行调整，以完善载具回流的逻辑和各工序的WIP合理量，最终实现工厂生产物流的智能化，达到节省人力、全面提升设备利用率的目标。