关于合金耐材智能化立体仓库的技术研究和应用

关于合金耐材智能化立体仓库的技术研究和应用

李剑峥 ,何建华

宝武集团广东韶钢松山股份有限公司

摘要：为提升韶钢仓储无人化、少人化、一键化、集中化等智能化作业水平，本文主要针对迁建的韶钢合金耐材库，按照智能立体仓库进行可行性研究，其技术研究和应用既要满足当前的使用，又要考虑未来的需求，需具备物料自动化出入库、自动破袋、运行路线短捷、零件标准化、设备柔性化、操作人性化，体现韶钢以钢铁为价值载体的高科技公司的理念。

关键词：合金耐材、智能化、立体仓库

1. 前言

韶钢现合金耐材库承担公司生产用合金、耐材物资的仓储配送，库房为老电炉厂房，建于上世纪60年代，厂房顶为预制水泥板，屋面存在掉渣块安全风险、厂房排水不畅及屋面漏雨严重漏点多，造成物料防雨困难。

合金耐材库库房面积约22000㎡，库房分为A、B、C、D、E、F、G、H、J共9跨。库内主要设备有天车8台，铁路线2条各100米，远程电子吊钩称称量系统2套，合金检验取样机2套，安保监控系统和红外报警戒系统各1套。近三年合金耐材库仓储配送来料情况见下表：

2. 存在问题

 炼钢对合金耐材的仓储质量高，对合金耐材的防雨防潮仓储要求严格，现有仓库条件已无法满足防雨防潮要求。并且现有仓储管理效率低，大量依靠人工作业，容易造成信息混乱或错位，对后续生产配送造成影响。具体存在以下问题：

(1)库房陈旧：库房年久破旧易漏雨，容易导致物料受潮。

(2) 设施简陋：天车设备较残旧，检修作业频繁，耽误生产时间。

(3）自动化程度低：合金耐材物料为吨袋包装，需大量人工配合天车装卸。

(4）环境污染大：生产配送时，釆用人工割包作业，产生大量粉尘。

(5）库容利用低：吨包物料只能堆放3层，占用大量仓库面积（货位）。

(6）信息化水平低：物料作业及堆存需人工数据录入和统计。

3. 研究思路

新建合金耐材智能立体仓库，以满足韶钢外购物资存储要求。智能立体仓库既要满足当前的使用，又要考虑未来的需求，应遵循以下原则：物料自动化 出入库、自动破袋、运行路线短捷、零件标准化、设备柔性化、操作人性化。

4. 工艺技术方案

4.1 概述

仓库区占地区域：长约204米，宽约56米，净高度≥20.6米（净高）；

货架设计有13排，宽26.8m，货架长度148.1m，货架净高度20.175m；

采用5台直线堆垛机，2个双深位直线巷道，3个单深位直线巷道；

立体库货架存放W1300×D1300×H1150mm（货物+托盘高度），承载 ≤1100Kg；

立体库设计总货位数为：（49*2）列*13排*12层=15288托盘；

库区在货架两端设计有出入库物流设备系统，包含链条输送机、直线/环形穿梭车、拆/叠盘机等设备，实现物料的入库、出库、物料中转以及空托回库等主要的使用功能。火车以及卡车接驳入库口均含自动称重、自动扫码以及外型检测等装置。

4.2 仓库管理信息系统（WMS）

分为用户角色定义、用户权限管理、系统操作日志。每一位工作人员根据其岗位及分工不同，在系统中有不同的操作要求和权限要求。主要有货物编码管理、数据结转、入库管理、出库管理、移动盘点管理、查询管理、监控管理、数据管理、故障报警处理、货位推荐、堆垛机调度等功能模块。

4.3 仓库监控系统（WCS）

自动化立体仓库监控系统（WCS）由监控计算机、与PROFIBUS网络通讯系统、与网络交换机的网络接口、与堆垛机控制设备PLC的通讯接口、与输送系统PLC的通讯接口等组成，实现对立体仓库中自动化设备的自动运行数据采集、以及监视控制，使控制设备能够根据系统的要求高效、准确地工作，实现货物的自动存储及发送。

4.4 数字孪生

数字孪生集控系统平台能通过融合各种系统，数据与数据之间速交互，高效的实现人、设备和系统数据畅连，所见即所得，信息以可视化方式快速呈现，快速定位信息点、故障设备等，同屏即可管理多个系统。

（1）业务和设备管理：智能大仓系统或对接立体库中心WCS、WMS系统，可实时显示各个生产流程、设备状态、动作等关键信息。

（2）实时仿真监控：系统对作业任务、设备等进行实时仿真监控，数据通过设备监控模块进行整理幵提供前端界面实时信息绑定，采用三维模式仿真设备当前作业内容和作业状态，画面上的物料运行、设备运行与现实世界保持一致。

（3）物料信息管理：标注物料状态、物料信息、货架信息等。点击模型、点位及标签即可查看详细信息幵进行信息追踪管理。

（4）设备管理：设备分类和所有设备查询、设备状态查询、维保相关、点检相关、故障统计、拆装类别、摄像监控关联、网络状态等等，均在设备管理主屏可见。

（5）设备远程功能：设备报警信息推送和视觉推送，异常报警设备有醒目颜色提示， 报警状态一目了然，设备定位快速，点击可查询故障原因。发生故障时，切换手动、复位、动作控制等均可异地远程控制和管理，实现云管理。

（6）设备数据统计分析：可随时调取查看报警设备的数据统计分析情况，也可方便的快速查询其他设备情况，以及综合的各种统计信息，进行决策管理。根据数据分析模块给出的结论诊断提前告警，可自动生成预保养、点检等计划。

（7）VR漫游：可以外接VR设备，进行第一人称沉浸式漫游，漫游时同样可根据权限查看系统数据，查询和管理信息。（联动设备远程巡检）。

5. 结论

通过以上技术研究和应用，可实现现场装卸定置化，监控智能化，降低劳动强度，实施环保除尘，提高安全本质化水平，有利于减少库内交叉作业安全隐患，有利于员工作业安全和物资存储安全，实现智能仓储，环保仓库、库内智能物流从合金耐材入库到出入实现一键操作。主要体现在以下几方面：

（1）空间占地和利用率可提升2倍以上。

（2）通过自动化设备实现对吨袋的自动出入库。

（3）对现有生产模式做出调整，岗位效率提升50%。

（4）自动破袋、自动分包技术代人工，降低劳动强度和粉尘危害。

参考文献：

[1]：JBT 9018-2011《自动化立体仓库设计规范》

[2]：GB/T9681-2020《立体仓库货架系统设计规范》