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智能制造的智慧物流新时代

2018/6/8 14:38:02来源:作者:

  北京机械工业自动化研究所有限公司(以下简称“北自所”)堪称最懂制造业的中国著名物流系统集成商,自1954年成立以来一直致力于制造业自动化、信息化、智能化技术的创新、研究、开发和应用,是我国最早研究和开发自动化物流技术的单位之一。同时,也是国内第一家面向制造业集团企业提供智能制造全面解决方案的单位,2015年4月21日开始紧紧围绕“中国制造2025”十大领域进行布局,2015年共支持智能制造专项94个项目,其中综合标准化试验验证项目43个,重点领域智能制造新模式应用项目51个;2016年,支持了40个综合标准化试验验证项目和104个重点领域智能制造新模式应用项目,共144个。在智能制造物流方面积累了丰富经验。

  在5月24-25日由《物流技术与应用》杂志主办的“2018第三届中国制造业供应链与物流技术研讨会”上,北自所物流技术工程事业部副总经理陈传军以《智能制造的智慧物流新时代》为题,结合北自所的智能制造解决方案布局,详细分析了智能物流新时代物流装备的发展变化,及其在制造业的使用情况和效果,并大方展示了北自所已经完成的部分智能制造专项项目。

  以下为演讲内容:

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  德国工业4.0与中国制造2025

  1.北自所对德国工业4.0的理解

 

  德国工业4.0是工业革命的第四个阶段,北自所理解的工业4.0其实是一个平台、两类网络、三项集成,其中,“一个平台”就是工业4.0的标志--CPS系统;“两类网络”是物联网和服务联网,把产品、机器、资源、人联系在一起。“三项集成”是纵向横向价值链上做集成。

  2.中国制造2025与德国工业4.0任务区别

 

  《中国制造2025》是国家大战略,李克强总理提出的九大任务与德国工业4.0任务存在区别:第一,加强工业基础,中国的制造相对欧美还是有一定差距,所以说要加强工业基础能力;第二,全面推进绿色制造,做到不为提高产能破坏环境;第三,战略品牌建设,让中国的品牌走出国门成为国际大品牌;第四,深入推进制造业结构调整,我国很多制造业都是处于手工阶段,产品结构、生产模式结构需要调整;第五,积极发展服务型制造业,要占领市场就必须要做产业升级,必须要提高产品质量,降低成本。

  3.智能制造工程是主攻方向

 

  《中国制造2025》包含5大工程:智能制造工程、工业强基工程、绿色制造工程、高端装备创新工程、制造业创新中心建设工程,其中智能制造工程是主攻方向。在做生产线的升级改造时,一定要注重“短板设备”研发,这是最主要的。

  4.智能制造的内涵与目标

  智能制造的内涵包括产品的智能化、设计过程的智能化、加工过程的智能化加工装备的智能化+加工工艺的最优化、管理的信息化、运维服务的智能化,其中最为主要是产品、设计和加工过程如何实现智能化。

  企业要做智能制造目标“两提高,三降低”。提高生产效率,提高产品质量;降低成本,降低产品研发周期,降低运营成本。欧美做的好的企业会把每年销售额的30%拿来做研发,而国内很多企业的营业额与在研发中心的投入不成正比。

  5.智能制造作用矩阵

 

  智能制造技术支撑,比如数字技术、计算机技术、网络技术自动化技术、智能技术、系统集成技术、信息技术、新的工业技术等。智能制造转型升级的目标包括提高产品质量、满足个性化需求、节能减排、提高效率、创新产品等。技术和目标会产生作用矩阵,图中“圈”很大代表作用很大,企业可根据自己产品特点和自己的技术路线选择用什么样的技术达到转型目标。

  6.智能工厂总体框架

 

  2017年申报的国家智能制造模式案例--江中制药,主要分四大部分,其关键在于“智能研发”,江中制药主要生产草珊瑚含片和健胃消食片,他们要做智能研发,针对不同的人群研发不同产品,实现定制化。上图为智能工厂总体框架。

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  智能物流新时代

  智能制造环境下,物流迎来了新时代,仓储系统实现了多元化和智能化;慧机器人系统释放人的双手,出现很多创新;分拣系统,国产分拣机也可实现高效分拣;拣选系统主要是实现人机结合;智慧装车系统使装车环节实现智能化。

  1.智能仓储系统

  自动化立体库由堆垛机、货架、输送线组成,现在智能制造项目要求具备80%的国产化率,因此需要民族品牌,我们要吸取国外先进经验和技术,自主研发核心设备。例如,很多小工厂需要上立体库,但建筑高度只有七米,很高的机器人不经济也不适合,可以由堆垛机配合穿梭板来实现不用重新建库房,只需要原有的库房做升级。货架,很多企业只用于存储,不需要全自动,北自所有很多移动式的货架,还可以设计水平旋转货架、垂直水平货架,针对零部件等可以研发MINILOAD系统来做存储,实现高效进出。

  2.智慧机器人

  智慧机器人,AGV是智慧工厂用的最多的产品,应用场景非常广,现在不只用来搬运,可以在AGV上放机器人,好处在于柔性、可以和其它设备共用线路、自动避让障碍、安全性强。

  自动装箱机器人,在发货前需要大量装箱作业,自动装箱机器人就很好的解决了这一问题;自动码垛机器人,近几年,用的最多的是码垛机器人,现在90%的客户实现了全自动码垛;分拣机器人拣选系统,不会出错,这是我们在西开做的系统,线边库存储,一个机器人代替一个人,存储系统和机器人是自动关联的;在化纤行业应用比较广的是搬运机器人,机器人可以移动做全自动搬运。

  3.智能分拣系统

  最早的分拣系统引用德国的较多,现在根据分拣效率不一样,产品重量大小不一样选用的类型也不一样。摆臂式对箱子尺寸要求不那么严格,而且分拣准确性高,效率也很高,最大的可以做到8000件/h,进口的可以做到10000件/h;交叉带分拣机国内有很多成熟厂家,分拣效率能够做到10000件/h以上。

  4.智慧拣选系统

  多层穿梭车电商行业用的比较多,但实际上做智能工厂线边仓用的也非常多,一般情况至少1000件/h的效率;货到人拣选,实现全自动拣选,有些不可能用机器替代人,设置货到人拣选工作站由人操作,电商用的比较多,在制造业用这种拣选作业会更好,产线升级改造和变更灵活。

  5.智能装车系统

  所有的厂家包括物流公司,怎么样把托盘放进车里。在欧洲,托盘很标准,、整托装车一车两分钟就可以完成,但是国内每个厂家的托盘尺寸不一样,我们新的解决方案,在装车区设计龙门机械手,通过龙门机械手,自动往车箱上码纸箱或产品,实现无人化装车。

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  智能制造案例分享

  盛虹化纤拿到了国家专项补贴;长城开关厂是80年代做的一条产线,2012年由北自所重新进行了升级改造,获得国家专项补贴;天津康仁堂目前已经完成的项目,今年准备申报。

  1.盛虹化纤

 

  盛虹化纤有3个车间,6条产线;使用机器人33台;3个立体库,12个巷道;输送辊道有4000多米。北自所以自动化立体仓库为核心,通过码垛、包装,加上很多机器人自动周转来实现智能制造智慧物流,制品工人由之前的560人降为190人;节省了很多厂区面积和周转丝车,成本大幅降低。

  2.天水长城开关

  

  天水长城开关车间长186m,宽126m,占地面积23万m²,在原有产线上做二次升级。首先对整个系统做了梳理,把生产线、产品、专机等如何进行更新,或者说哪些是可用的,做了方案,最后实现了产品、产能、管理的三方面升级,在2016年北自所和天水长城开关共同申报了国家智能专项。

  3.天津红日康仁堂

 

  天津红日康仁堂的核心生产流程有三大部分,首先是中药炮制,通过自动化的生产线炮制成配方颗粒,然后做一些提取,把中草药不需要的成分去掉,再加上配方成分,最后提取制剂。

  药品是成批规模生产,储存在药箱里,但医院或经销商并不需要那么大的量,订单很小,怎么样实现不同的瓶装在一个箱子里面,发给客户或者医院,我们通过库前的码垛以及拣选系统,通过物流系统给客户做了定制化,订单个性化的输送,最终满足了客户的小批量定制的需求。

  以上内容由本刊记者王玉根据现场速记整理

  在现场,我们也采访了陈总,干货满满: