瓷砖智能储运系统的研究及产业化应用

王忠岐　钟琳　刘瑞　罗习达

摘 要：本文介绍了一套完整的基于5G网络的瓷砖智能储运系统。该系统打破了陶瓷窑后各工序间信息壁垒，在陶瓷生产中间环节创新性的引入库存管理概念，通过数字化和网络化应用和模块化的软件设计，将复杂且多样化的陶瓷生产过程变的更加简洁智能，实现了陶瓷生产的数据信息化、控制智能化、操作无人化、维护远程化等功能，满足了陶瓷企业的定制化的工艺需求。

关键词：5G网络；信息化；库存管理；一键转产；策略；可视化；远程运维

1引言

瓷砖生产过程中，烧结后的砖坯需放置冷却一段时间来释放陶瓷烧结过程中产生的应力，从而降低砖坯在抛磨过程中的碎裂风险；因陶瓷包装及班次需求，需要对深加工后的瓷砖进行包装前的分级缓存。因此窑尾砖坯储运和包装前分级缓存是陶瓷生产过程中必不可少的环节。目前窑炉出砖后一直到仓库入库整个过程，主要存在以下问题：釉面砖一统天下，产品向定制化发展，造成转成频繁，调度困难；现有系统采用PLC控制，转产时间长，无法全自动智能应对生产过程的多样性的调度需求；瓷砖信息人工统计和管理调度，数据准确率低，各工序间信息壁垒高筑，难以保证生产过程的连续性；目前在陶瓷生产过程中，窑后的网络化、信息化、数字化方面存在着严重不足，设备故障、工艺转换调整时间长，对陶瓷企业生产效率非常不利。总体来说，目前窑后陶瓷生产过程的信息孤岛严重，各工序间衔接严重依赖人工，随着调度逻辑等工艺过程复杂化加剧，急需一套智能化程度高的管理系统来衔接陶瓷生产窑后各工序，实现生产过程中储运的智能调度，助力陶瓷企业窑后整线的数字化转型。

2 系统设想

为了解决目前窑后陶瓷过程中存在的问题，本文提出了陶瓷窑后生产整线的概念，开展 “基于5G网络的PC控制瓷砖智能储运系统”（以下简称瓷砖智能储运系统）的研发工作。 “瓷砖智能储运系统”采用下砖机、瓷砖自动运输车、瓷砖自动摆渡车、储砖轨道、上砖机等稳定设备和机构，配合基于5G网络的PC控制瓷砖智能储运系统实现陶瓷窑后信息流的全面打通及储运系统的全面升级。借助5G技术的大带宽、低时延、高可靠特性，通过搭建5G MEC边缘云，通过平台实现设备的双向数据采集和回传，满足了智能制造生产环境下和远程实时交互的应用需求；完善产品信息流，将瓷砖智能储运系统与工厂的其他设备无缝连接，进一步打通设计、加工、仓储、物流等环节，提高工业生产的灵活性、可追溯性、多功能性和生产效率，加速陶瓷生产企业向智能化、网络化、信息化、数字化的转变。另外，引入库存管理模式，实现无人操作，极大降低陶瓷企业人工成本；全自动化运行，智能分配设备资源，大大提高生产效率和设备利用率，同时具有低能耗、低污染等优点；建立远程运维系统，实时了解设备的运行情况，增强服务及时性。

3 系统框架

瓷砖智能储运系统由多个子系统组成，包括窑后智能检测系统、窑后库存管理系统、抛磨智能分拣系统、包装前库存管理系统、可视化管理系统、远程运维系统等。

系统中相关的单机设备主要由下砖机、上砖机、RGV运输车、瓷砖自动摆渡车、坦克链输送机、储砖轨道、摆渡轨道、配套辅机设备、产品看板、远程电脑、5G基站等构成。

4 重要功能应用研究

4.1 5G应用

应用5G新技术，建立工厂应用的5G基站，搭建MEC边缘云平台，平台部署瓷砖智能储运系统。利用5G网络低延时，高可靠，广覆盖，大流程传输等特性，解决目前系统网络稳定性和安全性差的问题，实现系统的实时调度。

4.2 调度流程

合理的调度流程是效率提升的基础，在上下砖时，对应用流程的研究和分析，产生任务的合理设定极其重要。

4.3 存储模式

引用库存管理模式，颠覆传统粗犷的轨道存储模式，可以准确记录每一车砖的出窑时间、存储位置、产品种类等信息，实现窑后数据记录全流程无人化，提高信息准确性。

4.4 调度策略

瓷砖智能储运系统需基于对陶瓷生产工艺的充分了解，设计多种调度策略，打破窑后各工序间信息孤岛，实现砖坯极限混存、同机同轨、同品同轨，连续存储、按量存储，动态摆渡避让等一系列PLC无法实现的调度策略，才能解决陶瓷企业多品种、常转产、连续生产困难、设备效率低等问题。合理的调度策略是瓷砖智能储运系统软件开发的重中之重。

4.5 快速转产

针对转产过程中，人员劳动强度大、易出错，生产组织无序等问题，需配套开发窑后智能检测系统、抛磨智能分拣系统、可视化管理系统等子系统，使之与整个调度系统集成并实现生产过程可视化，智能化一键转产，才能更有效的提升陶瓷企业生产效率。

4.6 可视化管理

生产过程可视化，使每位岗位清晰了解生产进度和安排，是科学合理组织生产的必要手段。

4.7 远程运维

对项目进行系统性管理，实现客户现场：数据采集、信息分析、策略修正、排除故障等功能的远程化，缩短维修时间，提供技术支持，可有效降低生产维护成本。

4.8 微信推送

针对陶瓷生产对产品统计数据的需求，提供每日数据的微信推送：产量采集、产品分析等查询功能，针对不同的客制化需求，完成数据的分析报表，可更有效的推进陶瓷行业的数字化进程。

5 系统优势

本文提到的瓷砖智能储运系统与市场现有的储运系统相比，有着明显的技术优势，是陶瓷生产走向数字化的关键步骤。

6 结论

瓷砖智能储运系统的研究和产业化推广，可有效提高陶瓷生产的管理水平；低能耗，低污染；实现无人操作，降低人工成本；全自动运行，智能分配资源，提高生产效率与设备利用率，解决了陶瓷生产过程中的痛点问题。本系统将有力的推动行业从劳动密集型生产向智能化生产轉型；打破陶瓷生产窑后各工序间信息孤岛，推动陶瓷行业数字化转型升级，促进陶瓷行业的健康发展。另本系统结构及运行模式可直接推广应用于木地板加工、石材加工、纤维等行业，促进多行业的数字化发展进程。

参考文献

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