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打造安全高效的机器人码垛,这些在新明珠车间

码垛,通常是在运输到仓库前的最后一道工序。以前该工序多数是由人力来完成,而如今码垛机器人由于其运作灵活精准、快速高效而且稳定性高,越来越多地出现在了码垛的工位,大大减少了劳动力,降低了劳动强度。

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企业的智能化改造并不是一蹴而就的,很多智能化解决方案都要求企业具备一定的信息化管理基础。

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实际生产中的多个难题需要被攻克

码垛,顾名思义,就是将物品堆放起来。在工业领域中,通常是指将已经装入成品的料袋、货箱或其他包装材料按照客户工艺要求的工作方式按一定顺序排列和放置在托盘、栈板上的系统,一般可堆码多层然后推出,便于叉车或AGV运至仓库储存。

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自动喷码系统用于产品的包装外箱的喷印,主要由1台喷码皮带输送机、8台喷码机系统及喷码机构成。

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企业的智能化改造并不是一蹴而就的,很多智能化解决方案都要求企业具备一定的信息化管理基础。鲁信天一为推进这一进程做了很多工作。首先是标准化,主要包括产品工艺、生产消耗、质量控制和产品作业用时的标准化等。在自建图文工作流程标准化方面,公司借助ERP将印前工作、业务接单与生产排期、物流管理、成本管理、财务结算等工作流程进行了优化、固化,最终形成了与主营业务相关的各类标准工作流程,从业务下单、生产安排,到集材作业反馈、物料管控、质量管控、财务结算核算,所有环节都可在系统内完成,实现了企业的全信息化与数字化。其次,在标准化和数字化的基础上,借助ERP制定了各类工作流程的准则,实现了工作流程的自动化。不同工作任务,根据设定的业务规则,自动流向不同的工作部门和工作岗位。另外,公司对新引进设备的自动化程度要求也比较高,为今后的智能化改造奠定基础。

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1.鲁信天一产品品种多、规格复杂,每天经过糊盒、成品的打包、堆垛、入库等工序的产品有近百种,这就需要控制系统、封箱系统、喷码系统、扫码分拣系统、堆垛系统及相关的传送设备完全适合、匹配现场的生产需要,确保物流的顺畅、生产的高效和装箱、喷码、分拣、入库的准确无误。

工业4.0浪潮席卷全球,佛山早已逐浪前行。近期,佛山陶企正掀起一股“智造”的浪潮。进军机器人产业的新明珠陶瓷作为以陶瓷行业为代表的佛山制造业正加速拥抱与机器人、大数据等互联网背后的信息化技术。

1台包装箱降箱机即可完成包装箱的上下运输。

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信息化与标准化基础要打牢

这个“机器人”,是否只相当于一个力气大、不需休息、不会受伤的苦力?简润桐表示,并不是那么简单。“这个机器人虽然在末端工作,但不单只是把产品从输送线上搬到铁架或者是木托板上面,它是承担一个从前工序到后一个工序数据信息的联网收集,并通过这些数据信息转化成指令动作,能自动把这些不同颜色编号的产品,按不同的指定位置,对点来堆放。承担这个功能,故此它不单单是做那个重活,而且能够跟前面的设备连在一起进行信息互通的方式工作。将来它可以收集不同的信息自动把这个规格或者颜色分门别类放在它应该放的位置,将来这个信息可能还可以输送到仓库里面。而这些信息还可以在仓库管理系统中为以后的销售管理服务。”在这过程中,“信息互通”是一个关键词。而要完成这样一个信息互通并通过信息数据处理及下达工作指令的完整系统,一个机器人并不足以支撑整线,只是因地制宜使用在局部几个工序上面。”“目前新明珠的这个机器人处于调试阶段。运行一段时间后,我们会整体评估投入产出的情况,然后继续增加投入机器人。”简润桐认为,当前陶瓷行业面临的‘新常态’,毫无疑问是行业纷纷开展自动化改造的主要动力之一。自动化改造可节约25%以上的能耗及工人,“机器人并不仅是长得像人一样的机器,我认为只要是机器替换人,进行自动化生产就是机器人。”

(本文作者为山东鲁信天一印务有限公司董事长)

【本文属企业供稿,仅传递信息,不代表网易家居观点。】

扫码工位负责完成纸箱扫码工作,包括靠边机构输送机、动力滚筒输送机和条码阅读器。

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⑤高空合流动力滚筒输送系统

在新明珠禄步工业园,小编见到这一个“机器人”在有条不紊地干活。。2015年7月,新明珠禄步工业园第一台码砖“机器人”投入试运行,过去两名大汉抬起一箱800x800mm规格瓷砖放仍感吃力,现在“机器人”轻轻松松就可以码放整齐。当媒体纷纷将这一“机器人”称之为智能制造起步之际,新明珠陶瓷集团副总裁简润桐告诉小编,“这次使用的机器人只是新明珠智能制造的一部分,我们所理解的机器人是机器替换人,早在几年前自动化生产已经分步布局。”“我们现在的机器人主要运用在干重活。是在陶瓷墙地砖生产的末端工序,让码垛机器人等设备实现能够自动识别不同颜色编号的产品,并进行自动分选、打包、码垛。”对比人工,这一机器人在工作效率、降低工人劳动强度、保障生产安全上都有优势。简润桐介绍,一个机器人可以等于6到8个工人。使用机器人后,在安全防护各方面例如不够力气、或者搬砖砸到脚等情况都可以排除。成本方面,虽然一次性购买一条生产线自动分选、打包、码垛的机器人系统价格高昂,但随着招工难度和人工成本越来越高,“初步预计三年可以收回这个机器人系统的投入。”

③自动喷码系统

2015年,欧债危机使欧洲经济阴霾难见晴朗,国际经济环境晦暗不明;而国内人口红利下降、成本上升、经济下行压力逐渐加大、企业微利时代的到来、新时代商业模式的强大冲击……面对中国经济发展的新常态,国内企业面临前所未有的挑战!

①ERP生产执行系统

工业4.0时代已经到来,这一次产业变革,是中国制造与世界先进国家差距最为接近的一次,几乎处于同一起跑线上。因此,能否抓住此次产业升级对新明珠来说既是挑战也是巨大机遇,相信未来将有更多机器人造瓷砖。

⑥扫码工位

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分拣、堆垛环节解决了8条全自动高速糊盒线同时开动、产品规格大小不一造成的机器出成品效率不一致的问题,自动化物流线设计产能为600~700箱/小时,大大高于现在的人工装箱速度。库卡机器人自带的扫码系统的误扫率为4‰,每台机器人的抓取量为8箱/分钟。

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该系统是针对物料、成品、半成品的入库、出库、盘点、移动等的库存管理系统,结合条码、二维码技术实现仓库对物料、成品、半成品的移动、库存管理,包括库位管理、批次管理等。在仓库管理环节,可以处理由自动物流系统返回的成品移动到库房的数据,实现成品的自动入库。

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包装箱的种类繁多、规格大小不一,对喷码的要求也相对复杂,喷码和喷标的位置在纸箱的一侧,通过靠边辊道机可准确无误地使箱子靠近喷头进行喷码喷标作业。

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ERP 执行系统由北京悟略科技有限公司开发,是一套面向印刷企业车间执行层的生产信息化管理系统,可以为印刷企业提供包括制造数据管理、生产调度管理、工作中心/设备管理、机台生产实时反馈、生产数据采集、生产报表生成、计件工资生成、生产效率评估、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块。

然而,我们也看到一家又一家企业站上了时代的“风口”,扬帆远航!

在此方案中,MES主要负责糊盒机台接受生产任务指令和各类生产参数标准,机台在设备终端实时反馈生产进度和自动采集生产数据,并根据生产的执行生成自动物流喷码子系统需要的喷码数据,处理和调整异常的生产数据。

关键词:鲁信天一

2.方案组成详解

3.鲁信天一有8条全自动高速糊盒线,生产的产品规格大小不一,因而机器出成品效率不一致,为了节省堆垛机器人成本,公司采用每台堆垛机器人伺服4条全自动高速糊盒线的方式,所以对堆垛机器人的控制系统要求极高。

机器人码垛系统包括机械手自动码垛系统、码垛工位输送机、自动拆盘分配系统、出口叉车缓存滚道线等。工作流程为:空托盘经拆盘机自动拆盘后,经过分配系统滚筒输送机及顶升移栽机被分配到码垛工位输送机,机械手根据纸箱规格自动判断码垛方式并将纸箱码垛至对应托盘,码垛完成后,托盘经主线合流输送机被输送至叉车缓存滚筒机,然后叉车将托盘跺叉走入库。整个过程自动高效,全程PLC 及程序控制,处理纸箱能力可达到1000箱/小时。

智能化物流方案实施过程

②自动封箱系统

针对以上实际生产中的困难,鲁信天一综合ERP生产执行系统、封箱系统、喷码系统、分拣和堆垛等系统逐一解决,具体方案流程如上图所示。

1.方案流程

4.由于智能化物流不是一个独立的系统,必须与企业现有的ERP系统无缝对接,因此既要解决物流系统的信息来源问题,又要解决通过自动物流系统的成品入库后,入库数据返回ERP的仓库管理系统的问题,还要解决在实际生产过程中,各种异常调整的问题,如零头箱的处理,临时更换外箱规格的处理等。

自动封箱系统由8台纸箱收集滚筒输送机和8台自动折盖一字封箱机构成。针对产品品种多、规格复杂的问题,封箱机可满足现有生产2000多个品种的纸箱尺寸要求,且在匹配生产要求时保证生产的每一个品种都能与ERP里的产品一一对应。由于纸箱大小不一,因而在机械定位上设计了适用于所有产品的通用定位,满足现在和未来发展的要求。

⑨ERP仓库管理系统

⑧机器人码垛系统

物流自动化是指物流作业过程的设备和设施自动化,如自动识别系统、自动检测系统、自动分拣系统、自动存取系统、自动跟踪系统等。鲁信天一结合自身经营、生产特点,优先从人力集中、劳动强度大、操作频次高的糊盒、成品的打包、堆垛、入库等工序着手,与济南丰科机械设备有限公司、北京悟略科技有限公司三方合作,采用定制开发的方式,拟建成国内一流的包装印刷行业糊盒工序的产品包装、分拣、码垛、入库输送的智能物流系统。

④包装箱降箱机

生产执行系统解决了上文提到的部分问题,如产品信息、包装信息由ERP传输到物流的喷码子系统的节点,当生产出现异常情况需要及时调整时,系统会采用自动传输和手工调整相结合的方式,通过人机对话在生产执行系统完成。

1套高空合流动力滚筒输送系统负责成品的运输,其由七大部分组成:8台45°合流动力滚筒输送机、1台59010mm直段动力滚筒输送机、1套5000mm皮带输送机、1台459010mm直段动力滚筒输送机、1台90°转弯动力滚筒输送机、1台4200mm直段动力滚筒输送机和1台87700mm钢结构平台。

斜导轮分拣机构负责完成不同包装箱的分拣输出。其由1台主线滚筒输送机、1台斜导轮分拣机、8台分拣出口滚筒输送机等组成。

成品包装、入库自动物流的开发与应用,在国内的包装印刷行业还是少数。鲁信天一的智能化成品包装、入库物流解决方案,借助现代物流自动化设备、先进的系统设计理念和科学的实施方法,在提高生产自动化、智能化方面将起到至关重要的作用!

山东鲁信天一印务有限公司成立于1995年,主要从事药品纸质彩色包装盒及说明书印刷加工业务,年生产26亿只彩盒。一直以来,鲁信天一都非常重视企业的信息化与智能化改造。2017年,公司再次实施了智能化成品包装、入库物流解决方案,使得印制完成后的成品可通过智能化系统自动完成入库。

目前,国内包装印刷行业中实施物流智能化的企业很少,可借鉴的内容不多。因而在前期的方案规划设计过程中,鲁信天一也面临了一些特殊的困难。

⑦斜导轮分拣机构

2.产品种类繁多、规格复杂,带来了外包装箱种类繁多、规格大小复杂的问题,这就提高了对外箱的喷码、堆垛的要求。

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