现代物流系统及其输送机构

 

现代物流系统具有很强的时空性、技术性和经济性。物料的不同，输送距离的远近，输送要求的差异，将有不同的输送形式和输送机构。

现代物流系统是实施CIMS技术后在全面信息集成和高度自动化环境下，以用户的需求为中心，以市场反馈的信息为依据，快速安排和合理变更生产计划，有效地实施了生产管理与控制，强化了生产环节的物流管理系统。现代物流系统具有很强的时空性、技术性和经济性。从整体上讲它精简组织结构，减少纵向管理层次，增加横向的管理范围，以灵活多变，基于项目的组织结构代替传统的阶梯式组织结构，并且尽可能缩小中央管理部门的功能，把更多的权限下放到业务部门。现代物流系统使技术资源、设备资源和人才资源等都能够得到最大程度的利用，作业的敏捷性大大提高，对市场需求变化的适应能力显著增强。
但由于物料的不同，输送距离远近，输送要求的差异，将有不同的运送形式和输送机构。本文介绍现代制造业物流系统的组成和常用的输送机构。
物流系统的组成
立体仓库、各类缓冲站以及从事物料搬运任务的运输设备是物流系统的三大要素。整个物流系统的开发就是围绕它们展开的。物流系统的目标就是高效率、合理化地利用全部储运机械，对从毛坯采购入厂到成品销售出厂全过程中的物流进行控制和管理，满足生产各单元的需求，达到降低生产成本、降低物流故障率、提高生产效率、提高产品质量和优化生产的过程。对物流系统的要求是能够按准确的时间，将准确的物料，以准确的质量，运送到准确的地点。制造行业的物流系统主要包括以下三方面：
(1)毛坯、半成品、成品所构成的工件流;
(2)刀具、夹具所构成的工具流;
(3)货箱、托盘及辅助设施所构成的配套流。
物料在流动过程中可以停留在加工机床、各类缓冲站以及立体仓库中，从事物料运输任务的机构是各种配套搬运设施，整个物流系统在计算机网络控制下配合生产作业协调运行。物流系统主要完成两种工作：一是将原材料、零件毛坯、工具等运入系统或立体仓库；二是把原材料、零件毛坯、工具等由系统或仓库内运出。CIMS集成后的现代物流系统，上述过程可以在计算机控制下自动完成。
常用输送机构及其功能
输送机构运送的物料有毛坯、工件、刀具、夹具、检具和切屑等，储存物料的方法有平面布置的托盘库，也有储存量较大的自动化立体仓库。物料输送系统的形式和种类比较多，对不同的制造车间、工作环境和生产要求，要采用不同的物料输送方式和输送装置。目前比较实用的主要有以下几种：
输送系统
输送系统主要包括链式输送机、辊式输送机等，采用输送带、传送链等形式进行运输，在CIMS环境下输送线系统设有多个全自动工位，采用传感器、识别码等控制装置对物料或送料托盘进行精确到位传输，这些传感器与输送线一起采用计算机控制，组成各种复杂功能的输送系统。输送系统使现代企业的工人综合劳动强度大大降低，提高工作效率所采用的重要输送装置，适用于装配批量大、工件庞大或细密的零件生产，例如发动机箱体加工、整机装配及玻璃、热脆器械等等。
输送线必须满足一定范围内不同输送对象的要求，能与物料存储装置、缓冲站和加工设备等相互关联；物料交接的可控制性和匹配性（如形状、尺寸、重量和状态等）要协调，并且能快速地、经济地变更运行轨迹，尽量增大系统的柔性。此外能接受系统的指令，根据实际加工情况完成不同路径、不同节拍、不同数量的输送工作，能方便地根据系统规模扩大输送范围和输送量。
工业机器人
世界上工业机器人产品虽然逐年增多，但是市场却是在螺旋式发展。由于工业机器人可以完成高度智能化的工作，也能够完成现代人不能完成的任务，因此，在物料输送系统中得到了广泛的应用；但是由于它价格昂贵和搬运重量有限，需要修改编程等创新工作，还不能完全取代运送小车，而常常与小车配套应用。在现代物流系统中，工业机器人多用于加工机床的装料和卸料，而运送工作则是用小车来完成。在一些简单的系统中，运输路线短，零件重量小，则可以用机器人完成大部分的物料搬运任务。
工业机器人自动输送系统主要由搬运机器人、机器手、工件自动识别系统、自动启动装置、自动传输装置组成，适合于工件自动搬运的场合，尤其是现代物流系统中的自动化程度较高的流水线、联合工业等场合，极大地提高生产效率和自动化程度。
工业机器人的选择和布置应根据工艺要求、加工设备、数量和位置确定。机器人自动输送系统可根据用户的要求配备不同的手爪（如机械手爪、真空吸盘、电磁吸盘等），可实现对各种工件的抓取搬运，具有定位准确、工作节拍协调、工作空间大、性能优良、运行平稳可靠、维修方便等特点，同时工业机器人配有可更换的夹具系统，以适应不同形状的加工零件。采用气动或液压装置夹紧工件，夹具部位还装有光电传感器或者力传感器，以避免碰撞或零件的滑落。机器人依靠各控制关节（如手腕、臂、机身等）协调运动，来实现升降、伸缩和旋转等运动功能，但是目前机器人在滚动、跳跃、侧移等方面一直是空白。
自动小车
自动小车分为有轨和无轨两种，所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨小车结构牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高，多采用直线或环线双向运行；高架有轨小车（空间导轨）相对于地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高。有轨小车采用导轨或埋在地下的导线引导小车运行，速度快，机动性能好，停靠准确，与加工设备的接合也比较容易，有利于把人和输送装置的活动范围分开，安全性好，但承载力小。
无轨小车即自动导引车（AGV），是一种由计算机控制，能按照一定的程序沿规定的引导路径行驶，将货物送到规定的地方自动完成运输任务的运输工具，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车。由于其控制性能好，系统很容易按其需要改变作业计划，灵活地调度小车的运行；由于没有机械轨道，可方便地重新布置或扩大预定运行路径和运行范围以及增减运行的车辆数量，有极好的柔性，在现代物流运送中得到了广泛应用。
堆垛机
它是立体仓库中主要完成输送搬运作业的机械，是随着立体仓库的应用而发展起来的专用起重机，通常一个巷道配备一台堆垛机，有时两个巷道或多个巷道共同使用一台堆垛机。堆垛机的纵向Y和垂向Z运行采用变频调速控制，使各机构高效运行、换速平稳，大大提高仓库的使用可靠性，缩短作业周期。
堆垛机一般分为有轨和无轨两种。有轨堆垛机是在高层货架的窄巷道内作业的起重机，可大大提高仓库的面积和空间利用率。按照用途的不同可分为单元型、拣选型、单元-拣选型三种；按照控制方式的不同可分为手动、半自动和全自动三种；按照转移巷道方法的不同可分为固定式、转移式和转移车式三种。
无轨堆垛机又称高架叉车或者三向堆垛叉车，即叉车向运行方向两侧进行堆垛作业时，车体无需作直角转向，而使前部的门架或货叉作直角转向及侧移运动，这样作业通道就可大大减少，提高了面积利用率；此外，高架叉车的起升高度比普通叉车要高，一般在6m左右，最高可达13m，提高了空间利用率。
输送机构中应用条码自动识别技术
在物料输送机构中大多应用条码自动识别技术，条码技术是信息管理系统的一部分。应用条码的目的主要是为实时而准确地获取信息，可以极大地加快物资投送，节省工作时间，提高输送、搬运效率。物品的信息极多，除了品名、规格、数量、生产厂名等基本信息外，还可能有生产批号、流水号、生产日期、保质期、发运地点、到达地点、收货单位、承运单位、包装类型、运单号等。条码自动识别在物料输送机构中的应用则有很多突出的特点，主要特点如下:
（1）认址速度快，效率高。以普通邮包为例，邮局通常只对邮包的最大尺寸有限制，邮包规格虽然参差不齐，但是通过扫描器会很快地读入其相应信息。
（2）存储信息量大，系统自动识别能力强，操作准确。以商品流通环节的配送中心为例，进入系统的货品种类可以多达几万种，每种货品需要识别的信息也多，除了货品名称、供货厂商等信息外，有时还需要识别生产批号、生产日期、保质期等信息，以确保实现先入先出的配送原则。
（3）实际工作中经常不能确定条码标签方向和位置，可以采用多路器传递多台扫描器来读入信息，提高可靠性。以港口运送旅客行李为例，行李有大有小，有的竖立，有的平躺。因为标签在行李上的位置不确定，而行李在输送机上的位置也是不确定的，为了自动识别，只需安置8～12个扫描器，组成一个通道，只要这个通道组中有一个扫描器能识读出条码标签，就可以有效地通过扫描器与PLC通讯进行分拣。
（4）在物料输送机构中有时不仅需要对整个包装箱进行识别，而且还需要识别包装箱内的物品。例如，在汽车零件类配送作业中，一件集装箱内可以装不同规格数量的汽车零件包装盒，每种零件的包装盒上都有各自的条码标签。当集装箱通过扫描器时，排成矩阵的条码逐个被读入，从而达到检验发运的集装箱是否符合订单的要求，节省时间，提高效率。
现代物流系统的输送机构很庞杂，由于物料的不同、输送距离远近、输送要求的差异，会有不同的输送形式和输送机构。通过对现代物流系统和输送机构的论述,有助于我们对现代物流系统的发展认识更加清晰，进一步提高管理水平。