从MES生产制造到WMS仓储管理到TMS配送运输,开启智慧物流新时代

作者:江苏高科中维  发表时间:2020-10-09

现在工业物联网中应用非常广泛的是智能仓储物流,智能仓储系统是由立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库输送系统、信息识别系统、自动控制系统、计算机监控系统、 WMS仓储管理系统以及其他辅助设备组成的智能化系统。综合了自动化控制、自动输送、场前自动分拣及场内自动输送,通过货物自动录入、管理和查验货物信息的软件平台,实现仓库内货物的物理运动及信息管理的自动化及智能化。系统采用一流的集成化物流理念设计,通过先进的控制、总线、通讯和信息技术应用,协调各类设备动作实现自动出入库作业。

何谓「智能仓储」

仓库的日常作业可以被分解为:收货&卸载——入库——分拣&出库三个步骤。

人工操作流程

收货&卸载:卡车停靠仓库门口,门卫核对并登记车牌,然后人工检索月台,指引司机开到空置月台准备卸货。之后,工作人员操作叉车,将货物逐一搬运至卸货区,人工清点完毕后,卡车方可开走;

入库:工作人员将货品放入料箱或托盘,根据记录找到空位,将料箱/托盘放上,放置好货品后再记录「此处已占」。由于仓库面积巨大,「找空位」是最耗时的。为此,每一个商品需要编号,每一个仓储位置也需要编号。同时,由于人员身高和叉车起重高度的限制,货架只能堆叠 3-5 层,造成存储空间只能在水平方向延伸;

分拣&出库:常用的重力式货架带有一定坡度,并在每一层货架底部装有滚轮,以便料箱滚动。因此,存放时工作人员必须从高的一端放入新的料箱,拣取时则必须按照「先存先取」的顺序。根据目的地从仓库的不同位置搜集商品后,才能将其一起打包。在巨大的仓库中寻找特定的货品需要消耗大量的时间和人力。因此,此环节是所有作业环节中最耗时的。打包完成后,工作人员操作叉车将货品运送至卡车上,并登记出库。

智慧物流仓储管理系统遇上疫情乘风破浪

智能仓储流程作业

收货&卸载:通过智能摄像头自动识别车牌号,然后连接到月台管理系统,自动给出最近的闲置月台。

卸载:主要有两种卸载方案。

方案一、多台叉车 AGV(auto guided vehicle)自动往返卡车及仓库之间,并将货物放置于指定地点,以便码垛机器人抓取及记录商品数量;

方案二、通过可伸缩皮带及皮带末端的夹抱机器人,将货物从卡车内直接运送至码垛机器人,码垛机器人将货物放置整齐以备入库。

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叉车 AGV

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传送带&夹抱机器人

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而在入库以及之后的步骤,智能化设备的作用得到更大的体现。

入库:此环节发挥功能最大的是立体仓库及高速码垛机。立体仓库一般可以建到 20m 以上的高度,有些甚至可以到达 40m,这大大提高了单位面积储存货品的数量。建筑的部分支撑结构也被设计整合进立体仓库 ,减小了结构对仓库使用率的影响,进一步增多了货位。应对庞大的货物数量,需要更为高效的码垛机。

同时,结合信息技术及数据库系统,实现货物单元的全自动进出库和自动化信息管理。一般来说,每两排立体仓库需要一台穿梭车,穿梭车只能在竖直平面内运动。如此布局的好处是入出库的效率较高,但成本也较高。

如果对效率要求不那么高,可以使用四向穿梭车。其移动范围兼具横向平面和竖向平面,所需数量少于普通穿梭车,可以降低初期一次性投入成本。最大化利用存储空间的方案则是把货架间的巷道完全去除,抓取商品的机器人被放置在货架顶端。这是目前存储密度最高的方案,但主要适用于料箱的存放。

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立体仓库及穿梭车(每两排货架就需要一个穿梭车)

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四向穿梭车

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安置在顶部的抓取机器人及无需货架间巷道的立体仓库

分拣&出库:人工分拣时是「人找货」,需要消耗大量时间。而自动化中,应用AGV小车,每个货架都可以被底部的机器人抬起移动。人不用移动,在原地挑拣货品即可,通过提升移动速度提高分拣效率。

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分拣完成后,将商品配对到月台。< MES生产制造此时需要第二类拣选机器人的加入,将上一步挑出的商品运送至不同的导轨,再由导轨输送至月台。第二类机器人可以自动排队、充电,完成对商品的扫码和称重,运行速度可达 3m /秒。平均一台机器人一秒钟即可完成一件商品的投递,平均一个中型智能仓储一小时可以应对超过 2 万件商品。

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第一类自动拣选机器人,带有 AI 与视觉识别,将货品从料箱中取出

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根据相关机构预测,到 2021 年全球仓储和物流机器人出货量将从 2016 年的 4 万台激增至 62 万部。同时,该行业的市场收入将从 2016 年的 19 亿美元增长至 224 亿美元。市场依旧巨大,随着技术实际应用期的到来,相信未来将迎来新一轮的市场爆发。