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          珠海創智科技有限公司

          行業新聞

          AGV在制造業倉儲分揀業務中有哪些運用?

          日期: 2020-11-21 16:39 點擊:

                 傳統制造企業的倉儲作業可以借助AGV并結合自身企業的特點和倉儲模式的優化,從而提高倉儲效率,減少人員勞動強度,實現“貨到人”的智能倉儲模式。
          在邁向“工業4.0”時代的道路上,在國家推動由“中國制造”向“中國智造”轉變的大背景下,各類企業在智能產品、智能制造、智能物流等領域不斷創新發展,滿足各類應用場景的智能化工具得以不斷迭代和大規模應用。


                 目前,一些傳統制造企業在倉儲物流管理方面,開始借鑒和運用成熟的電商智能倉儲的經驗,通過AGV來實現高效、少人的倉儲分揀作業。本文主要結合A公司的具體實踐,介紹了AGV在制造業倉儲分揀業務中的運用,從而達到優化倉儲流程,提高工作效率,實現少人化和“貨到人”的工作方式。

          一、建設背景

                 A公司在倉儲物流管理方面仍存在著一些傳統的習慣和方式,例如:部品納入狀態多以子部品方式納入,按總成部品納入的狀態比較少,導致倉儲部品的種類較多;再加上公司品質控制的要求,需要對出入庫部品進行批次/成套管理,所以在入庫時要按批次進行入庫作業,出庫時要按生產需求進行分揀齊套工作。

                 由于信息化管理系統的限制,一直還在使用紙質出入庫單和揀貨單,依靠物流人員進行出入庫和分揀的齊套工作,員工不僅要牢記所轄區域的部品存儲情況,每人每天還要往復步行大約20km進行分揀齊套工作,作業效率低,勞動強度大。我們通過IE分析得出詳細的數據。
           

                 從分析數據中分析,步行和核對票據信息的平均占用時間約64%。能否運用現有智能化設備來消除或減少這些損失,并提高生產效率,減少作業者的勞動強度,將傳統的“人找貨”模式轉變為“貨到人”模式?這成為需要考慮的問題。
           

                 1953年第一臺AGV(Automated Guided Vehicle)出現,作為一種改裝牽引車,可沿著固定線路牽引拖車。通過幾十年發展,AGV從磁導航發展到激光、慣性、視覺等非線性導航方式,可以滿足不同應用場景的需求,尤其隨著最近幾年電商高速發展的需要,以亞馬遜kiva為代表的二維碼導航AGV面世,輔以配套的WMS(Warehouse Management System)和RCS(Robot Control System)系統,從而改善了大規模倉儲出入庫作業的方式,大大提高了倉儲效率,減少了作業者的勞動強度,同時也利于企業降低成本和提高安全性。

                 根據智能AGV在電商行業應用的情況看,可以解決倉儲行業的痛點和難點,但如何將電商類智能AGV運用到類似A公司這樣傳統制造業的倉儲作業中,提高倉儲效率,減少人員勞動強度,實現“貨到人”,是本次研究的主題。

          二、具體實踐


                 為了運用這套智能手段,我們首先要了解和解析電商倉儲與傳統制造業倉儲的區別,甄別出各自內在需求及要點,整合出適合制造業倉儲的智能AGV運用方案。制造業倉儲與電商倉儲的區別。
           

                 A公司的倉儲采用固定庫位、存揀一體、按生產批次、按供給職場進行分揀的運營流程,與現在大部分電商采用的靈活庫位、存揀分離、按訂單先后(但有合批功能)、按接力方式等進行分揀的運營流程,存在很大差別。
           

                 為了控制在庫量和運營成本,結合兩種方式的特點,我們選擇了靈活庫位,存揀分離,按生產批次、按供給職場等進行分揀的運營流程:

          1. 利用WMS系統可以進行高效的庫位管理,將原來固定庫位“留”給某個零件的庫位,在其沒有庫存的時候能存放其他零件,提高倉儲坪效。
          2. 
          2.存揀分離,借助電商行業較為常用和成熟的潛伏式二維碼導航AGV用于搬運作業,減少人員的步行損失。
          在電池的選擇上,電商企業普遍使用三元鋰電池,因為其使用環境要求AGV車輛小巧和運行時間長,所以三元鋰電池體積小、能量密度大的特點更適合,但傳統制造業更看重安全,對車輛尺寸可以適當放寬,所以選擇了磷酸鐵鋰電池。
          3.按生產批次、按供給職場進行分揀的要求是制造業品質保證的手段之一,必須堅持。因此,相對于電商倉儲來說,對出入庫策略和AGV數量計算方式會有所不同。

                 在出入庫策略方面:電商的貨物很少需要成套出庫,但制造業大部分貨物都需要成套出庫,所以為了提高每次運載過來的貨架揀選命中率(命中率為“2”代表:1次載取貨架平均能命中2個所需物品),需要對貨物的出庫情況進行分析,優化入庫方式。
                 
                 我們從部品的幾個管理維度進行分析,比如:供給職場(出庫位)、使用車型等進行統計和分析出部品對應的配送場所的數量、對應使用車型的數量,再結體積和容器數量,來設計入庫策略。表2是部分部品的分析數據。

                 目的是提高單次AGV搬運貨架出庫時的部品命中率??梢钥吹?,我們的入庫分為出庫位、車型、體積、存儲數量。
           

                 比如:有1個部品都是1個職場(出庫位)和1種車型使用,那它們就應該先選擇距離該出庫位近的貨架/貨位范圍,從中選擇有這個車型其他部品的貨架,再從這些貨架中判斷存儲位置(體積)和存儲數量(是否超限額),來最終選擇最優貨架。
                 
                 如果有1個部品都是2個職場(出庫位)使用,并且是2個車型/品種使用,可以簡單理解為:1個部品用于發動機總成,也用于整車,就可判斷這些貨架的存儲位置(體積)和存儲數量(是否超限額)。

                 但如果用于3個車型/品種使用,就需要優先判定離該出庫位近的貨架/貨位范圍后,然后判定各位置的存儲數量(少則補),再判定車型均衡(如果后續能連接生產計劃,可以指定補哪個車型)。
           

                 采取這樣的入庫原則,就能最大限度保證出庫時的部品命中率。一般情況下,電商在計算AGV車輛數量的時候,一般采用“2”作為命中率,但實際在傳統制造業中,可能會達到“8”甚至更高。再結合出庫品質保證等要求,這樣計算AGV的方式就會與電商有所差異。


          一般來說,AGV數量的計算需要考慮以下幾個方面:
          1.出入庫頻率,以及每批數量、上下貨命中率和生產節拍。
          2.車輛性能,包括移動速度、舉升、轉向時間、交通管控、充電比例。
          3.場地布局、庫位設置與調配。
          通過計算AGV直接移動時間、間接移動時間和揀選時間來進行核算,如表5、表6。
          從表5、6中的計算數據可以看出,當命中率為“2”時,AGV臺數需要12臺。當命中率為“8”時,AGV臺數需要10臺。
           

                 為何命中率提高了4倍,AGV車輛卻沒有相應減少4倍呢?其中的關鍵是:以人員效率最大化,還是以設備效率最大化。因為這里所說的命中率為“8”,并不是所有批次都可以達到“8”。從表4可以看出,有一部分部品的對象車型/品種數量還是比較少,甚至為“1”,所以如果直接減少AGV數量,選擇設備效率最大化,會造成在某個時間段,作業者的揀貨時間小于AGV的移動時間,這樣就會造成作業者的停止損失。如果希望保證作業者一直處于揀貨狀態,就要增加AGV數量,保證連續幾次命中率為“1”的時候,作業者能一直處于揀貨狀態,在連續幾次命中率為“n”的時候,讓AGV載著貨架過來等待或者讓其去充電。如何選擇,需要根據不同的情況調整計算參數,來核算AGV數量,我們還是選擇了以人員效率最大化的方式。
             

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