三号线立体智能仓库2006年投入使用,主要用于车辆段物资库1 000 kg以下材料及配件的存贮、发放和管理;该套系统是三级分布式计算机控制系统,由管理软件(管理级)、监控软件(监控级)和堆垛机(执行级)组成,全套设备由货架、有轨巷道堆垛起重机、出入库水平输送系统、钢制托盘及计算机管理系统组成。由于该设备属于早期智能立体仓库产品,存在配置性能低、缺少防坠落安全保护装置等问题,对智能化立体仓库运作效率和使用安全性存在一定的影响。随着时代高速发展,智能仓库已成为物流进出库的重要设备,本文结合现场评估发现存在的问题并进行有效分析、整理,制定优化升级策略,实现智能仓储高效物流要求[1]。
A立体仓库输送机和堆垛机分别采用的PLC是西门子S7-300和S7-200的控制器。近3年,该立体仓库堆垛机PLC模块共发生了2次故障,均由于无新备件可更换,最后是将故障模块送往基地维修中心电子维修部检测并修复。且设备中修时由于受中修规程的限制,没能对PLC硬件进行升级,目前各PLC模块备件均已停厂且无可代替件;电路板易损点如图1~3所示,现在用堆垛机的PLC电路板已是返修件,随着设备使用频率增加及寿命影响,均可能造成端子内部金属疲劳断裂等问题,后续如再发生PLC模块故障则会造成模块无备件可更换,只能将备件送外返修,短时间内可能影响立体仓库正常运行;为确保仓库能正常运行,经现场评估和综合分析,如将PLC控制器升级为S7-1500和S7-1200系列,确保未来10年市场可购买到相关的备件,大大提升设备运行性能[2]。
管理软件和监控软件采用计算机操作,通过显示屏清晰显示操作步骤和作业状态,提供人—机操作界面[3]。堆垛机接受来自监控软件的命令,执行相应的操作。
A立体仓库服务器没有实时备份功能,如果发生系统瘫痪则会导致所有数据无法还原;现有服务器、监控机(工控机)、条形码读码器均为15年前产品,现在运行时经常出现卡滞、软件运行不稳定情况,导致监控机经常出现重启,影响仓库物资出入库效率,且发生故障后也可能造成无法购买相应的备件情况。经现场评估,建议增设备用服务器,实现一用一备功能,并且更新升级现有服务器、监控机和条形码读码器[4]。
A立体仓库堆垛机通讯系统采用的是红外光通器,存在受南方潮湿天气影响,容易造成信号通信接收不良的情况,而且目前仓库地基整体下沉严重,采用光通器信号接收不良的情况更加频繁,该光通器也属于淘汰停产的产品。经现场评估,建议将光通器升级为无线信号传输或者采用工业Wi Fi通讯,并修改控制程序及提供有效备件。
A立体仓库堆垛机仅以认址方式进行货架定位,并没有二次对位确认装置;由于货物重量的不同导致定位过程受惯性的影响,会造成货叉和货架对不准,取错货物,碰坏货物、货架,严重时会损坏堆垛机本身;历史故障已有发生2次货叉撞托盘故障;为提高堆垛机取货的精准度,建议增设电机编码器或激光测距仪,通过测量堆垛机到基点的距离和储存在PLC中的数据进行比较来确定位置,提升货叉货物对位的精确度、可靠性和安全性。
由于A立体仓库中修过程不需要对电线电缆作搬迁和布局的变动,所以部分旧电线电缆能继续使用且没有进行更换,但如果需要进行变动布局或搬迁,则目前未进行更换的部分老化电线电缆极其容易在变动或搬迁时受损,搬迁过程必须进行更换。
A立体仓库是广州地铁线网首台智能仓库设备,早期设计缺少防坠落保护装置,而防坠落装置是设计在立体仓库堆垛机上的安全保护装置。为避免当堆垛机链条长时间使用或意外原因忽然断裂时,安全防坠落装置能驱动相应装置使载货台停在当前的位置,避免发生货物高空坠落而造成物资损坏及砸伤人员/设备,经现场评估,建议增设防坠落功能,完善安全保护措施,从而达到保护人身、设备和货物的安全目的。
立体仓库的走行钢轨和滑触轨在17年中修时同样没有进行有效打磨、校准和更换;长期反复交变载荷受力和震动运行,地轨局部已经出现疲劳损坏,局部轨面存在凹凸不平,也使钢轨产生更大的变形和局部发生屈曲。而各巷道的滑触轨长时间使用已出现磨损及变形,拆卸后接口处及转弯处弧度会发生变化,导致滑触器会受损,近期已出现2起滑触器异响脱落故障,故障发生则又要对滑触器进行整体更换。经现场评估,建议搬迁时对地轨和滑触轨进行全面换新,降低设备维护成本及保障设备正常运行。如图4、图5所示。
设备在搬迁过程中存在设备硬件损坏的风险,会导致设备不能正常工作。应对措施策略:(1)搬运时对设备做好防护,注意防潮、防震、防摔,拆卸后做好包装;(2)准备充足备件,以便发生备件丢失或损坏时可以现场修复。
搬迁过程存在监控机硬盘损坏,数据丢失的风险。应对措施策略:提前做好数据备份,现场进行数据恢复。
搬迁过程中存在设备备件丢失的风险,导致后期设备不能正常工作。应对措施策略:(1)制定清晰的备件清点和统计、制定好备件交接流程;(2)由于仓库的整体硬件杂且多,采用分小组搬运;(3)搬运前对设备硬件做好标识,防止混乱;(4)搬运过程中安排人员进行现场监督。
此外,建议立体仓库整体搬迁项目由有立体仓库安装调试经验或具备立体仓库安装资质的单位负责。
为提高智能立体仓库工作效率,优化物流出、入库功能,真正实现仓库管理的信息化,从货位优化、日常物资盘点、操作程序化、仓储信息等多维度考虑,建议设备搬迁后新投入使用的智能立体仓库能达到各新线路的配置标准。
为解决现有设备货物出口少(只有2个出口)、效率慢的问题,建议在原有基础上再增加3台堆垛机,从而实现12排货架6项巷6台堆垛机出入库条件,每条巷道出口位置配备升降平台,从而进一步提升智能仓库的工作效率。升级设备框架如图6所示[5]。
更换设备所有电线电缆,由于设备大部分电缆是暗敷且老化导致绝缘性能低,容易引起短路,搬迁后必须都更换;更换各巷道的地轨,拆卸后巷道地轨容易出现变形,而堆垛机运行轨道对水平度及垂直度要求比较高,如水平度和垂直度不能保证容易造成行走轮异响及脱轨事件;更换各巷道的滑触轨长时间使用已出现磨损及变形,拆卸后接口处及转弯处弧度会发生变化,导致滑触器会受损,影响设备正常使用。
加装防坠落安全防护装置,避免当堆垛机链条断裂使得货物高空坠落而造成物资损坏及砸伤人员/设备。堆垛机通信信号传输的光通器更改为Wi Fi传输,避免受潮湿天气影响及地基下沉等原因造成信号传输不稳定。增设堆垛机电机编码器或激光对位作二次对位信号的确认,提升对位精确度和对位安全。将PLC控制器升级为S7-1500和S7-1200系列,确保未来10年市场可购买到相关的备件。增设备用服务器,实现一用一备功能,同时更新现有服务器、监控机和条形码读码器,提升设备运行效率。每条巷道前端的货架加装爬梯及平铺一个货位设定为维修平台,方便高处作业维修,防止维修时出现高空坠人事件[6]。
每条巷道出口位置配备升降平台,可以减少使用叉车频率,同时也使仓库不具备开叉车资质人员进行上下货物,使得人员有效地利用,进一步有效提升出入库效率。增加3台堆垛机,实现12排货架6项巷6台堆垛机出入库运输能力;1台堆垛机负责2巷道物资出入库,减少堆垛机转弯处低速运行时间和取消优先级出入库程序。如配备升降平台及再增加3台堆垛机,则可以去除输送带,可以有效减少输送带运输时间,减少维修成本及维修工作量,也能避免因输送机故障而影响物资出入库,从而使智能化立体仓库使用效率得到进一步提升[7]。
本文为满足仓储高效进出库使用需求,根据现场实际情况进行技术分析,对设备的管理系统和执行系统技术升级优化进行有效探析,可以使得仓储自动化管理变得更加强大;物流出入库更便捷、更灵活、更准确,有利于提高立体仓库整体安全性能、降低设备后期维护升本和提高工作效率。本文详细介绍了设备关键结构的技术升级优化策略,对于同类立体仓库设备技术升级同样具有借鉴意义。
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