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苏州SEW工厂的智能化物流系统建设

2018/5/18 10:28:19来源:作者:

  随着2013年德国提出“工业4.0”概念,“智能制造”的热风迅速席卷全球。德国SEW集团作为工业4.0核心技术和设备提供商与服务商,对自身的工厂建设十分重视,早在2011年建成的SEW-传动设备(苏州)有限公司(以下简称“苏州SEW”)二期工厂中就融入了智能化物流系统,为保障顺畅高效生产奠定了基础。

  SEW集团(以下简称“SEW”)成立于1931年,专业生产各种电机、减速机、变频和伺服控制设备,其生产技术和市场占有率均居世界领先地位。SEW于1995年进入中国市场,以精品、服务、本地化三大发展战略为主线,现已成为中国机械制造业的知名企业,在天津、苏州拥有2个制造中心,以及7家装配及技术服务中心和50余个办事处,服务网络遍布全国各大中城市。

  不断扩大的工厂规模

  到达位于苏州新加坡工业园的苏州SEW公司,首先映入眼帘的是以减速机为原型设计的办公楼,外形十分独特,其精致、优雅的风姿为苏州工业园增添了一道亮丽的风景线。苏州SEW公司为SEW在华东地区的装配和技术服务中心, 可以为客户提供从机械到电子的全套驱动解决方案服务。

  苏州SEW公司总经理赵刚告诉记者,早在2002年,为了更好地开拓华东地区市场与服务客户,SEW苏州装配中心建成投产。随着华东地区经济的快速发展,苏州SEW公司业务迅猛增长,原有工厂的产能已经无法满足市场需求。SEW公司于2011年开始进行苏州二期工厂的布局规划,从提高装配效率和产能以及实现工厂现代化等多重因素出发,在新工厂设计中合理地将智能化物流系统融入装配工艺流程,实现了二期工厂的高效率运作和高水平管理,保证了整个华东地区的产品供应。

  苏州二期工厂占地面积72000多平方米,总投资3800万美元,于2012年1月1日正式投产运营,具有单班年产30万台的组装能力,是SEW目前在中国产量最大的装配厂。

  合理的厂内布局

  SEW苏州工厂为典型的按单装配型工厂,其规划布局采用了环形设计,按照生产工艺流程,依次设置了零部件收货区、拆箱入库区、拣选区、零部件缓存区、装配区、测试区、上货站、喷漆烘干区、下线包装区、发货区。工厂内部物流系统不仅应用了自动化立体库、自动输送线,还采用了SEW自主研发的无接触供电自动导引小车(AGV)、无接触供电电动单轨小车(EMS系统)等智能化物流设备。在信息技术方面,从零部件入厂到成品出库整个生产与物流流程,都采用了先进的SAP系统进行统一管理。在现场运营管理方面,不仅采用了看板管理、超市货架管理等先进的物料配送方式,而且现场工程师还在每天的工作中不断地找寻瓶颈工序并进行分析解决,以改善产线布局,减少装配动作。合理的工厂布局、智能化的物流系统、先进的运营管理理念,使SEW苏州二期工厂的装配效率得到极大提升,同时还大幅减少了单位产量的用工数量。

  据了解,SEW苏州工厂共有8000多种零件,可以组合生产出超过4000万种成品。为了能够及时完成生产与交付产品,工厂内部必须要有充足的标准化、模块化的零部件库存。采用智能化物流系统、先进的物流设备与信息系统,对实现高效准确的物料管理与配送上线、提高装配效率、保证交货期、降低整体成本尤为关键。见图1。

 

  顺畅的作业流程

  本刊记者随同苏州SEW公司总经理助理陶贻新参观了整个工厂。工厂物流作业主要流程如下:

  1.零部件接收

  零部件到达工厂后,通过手持终端扫描条码信息,收货信息实时自动录入SAP 系统,SAP系统与自动化立体库IWMS系统实时关联。

  2.零部件入库

  IWMS系统为入库零件按不同的重量、高度、规格自动分配货位。不超重但是高度较高的零部件一般存于自动化立体库的上层区域,不超重但高度较低的零部件则存于自动化立体库的下层区域,超重或超高的零部件则存于自动化立体库旁边的普通库。

  3.零部件拣选

  销售人员签订合同后,将合同录入SAP系统,即自动生成BOM(物料清单)并关联到自动化仓库系统。根据生产计划,BOM零件会自动从立库中被取出,送至拣选区,工作人员扫描托盘或托箱上的条形码,系统会提示相关信息和明确指令,工作人员按指令拣选零部件,然后配送至所需装配工位。

  4.零部件补货

  为产线进行零部件补货的管理方式有三种:一种为超市货架管理,即当超市货架上的零部件数量低于装配所需数量时,系统自动发出指令,工作人员进行拣选补货;第二种为看板管理,每一种产品装配所需的标准零部件都在产线旁码放两盒,一盒使用,一盒备用。盒子倒过来就说明空了,仓库人员看到倒过来的盒子就要扫描条码进行补货;第三种则为按单补货。见图2。

 

  图2

  5.零部件缓存

  对于第二天生产才会使用的已经拣选完成的零部件,放置于零部件缓存区。

  6.成品输送

  装配完成的成品分为小型产品和大型产品。小型产品直接放在输送线上送至EMS上货站,再经长达380米贯穿整个工厂的空中输送线(共20台EMS小车,采用无接触供电和波导通讯)运至喷漆房;大型产品装配完成后,工作人员按下按钮,无接触供电的AGV会自动到达装配工位取走并送到EMS上货站,再送至喷漆房。见图3。成品在喷漆房内完成喷漆、烘干工序。

 

  图3

  7.包装

  根据不同的订单需求对成品进行不同的包装,主要采用木箱包装和纸箱包装两类。见图4。

 

  图4

  8.成品存储

  包装好的成品暂存于成品存储区等待发运。

  智能化的物流系统

  1.绿色高效的自动化立体库

  SEW苏州工厂内的自动化立体库由北京起重运输机械设计研究院与SEW苏州公司合作建成,有着多方面的创新。该立体库由12排货架、6台堆垛机、6条巷道、按灯系统以及IWMS管理系统等主要部分组成,不仅满足了SEW多种规格、类型的零部件的自动入库、出库、先进先出管理、货到人拣选等功能,节省了工厂的仓储面积,提升了存储与分拣效率,还充分体现了节能环保的理念。

  一方面,该自动化立体库应用了SEW的能量回馈系统,将堆垛机货叉取货以后在下降过程中产生的势能转化为电能直接为运行机构电机供电,多余的回馈给电网,降低了耗电量,减少CO2排放。

  另一方面,该自动化立体库出入库系统的减速电机采用了SEW的现场分散控制技术,这些电机和减速机并未像普通的自动化立体库一样配备控制室,而是通过分散安装方案,省去了配备控制室、电控柜等相关设施,节省了电缆用量,减少了安装调试时间,使用维护方便,也便于线路的延伸和拓展,同时节省了空间。

  2.采用感应供电和波导通讯的电动单轨小车(EMS)

  电动单轨小车采用无接触供电和波导通讯技术,实现了每一个小车跟计算机之间的无线通讯,该技术为SEW自主研发,实现了智能化的空中运输。同时,感应供电悬挂单轨小车取电的可靠性有了大幅提高,不再担心摩擦磨损;不怕水,不怕灰尘;采用空中输送方式,极大地节省了地面空间;运行速度快,无接触供电允许的最高运行速度每分钟可高达600米,极大地提升了运输效率,比传统的输送线允许的运行速度要快很多。

  SEW是首家提供全套EMS解决方案的公司,可提供轻载和重载EMS全套解决方案,包括标准驱动减速电机、无接触能量传输系统、无线通讯技术、车载控制器、系统诊断和监控以及车辆调度系统。当前,该项技术已经成功应用在通用、大众、宝马、菲亚特、长城等国内外汽车工厂,以及烟草等其他行业工厂内。见图5。

 

  图5

  3.感应供电AGV

  该工厂物流的平面输送导入了感应供电AGV,同样采用无接触供电方式,将电缆设置在地下,AGV可以全天24小时持续使用,提升了作业效率,节省了电瓶维修和更换费用。而普通的电瓶AGV需要不断充电,不能持续使用,更换电池等使用维护成本高。

  SEW也是首家提供该技术方案的公司,能够提供包括项目规划、系统仿真、所有电控元件、系统安装调试与监控,以及售后服务在内的全套服务。见图6、图7。

  系统效果与未来规划

  赵刚告诉记者,二期工厂智能化物流系统的建设给苏州SEW创造了多重价值。

  一是自动化立体库的应用大幅节省了仓储面积,对于装配工厂来讲,这意味着更大的生产面积、更多的产量,意味着价值;堆垛机自动存货、取货,更好地替代了人工,降低了人工成本,提升了拣货准确率和物流效率,能够更加精准地保证产线需要。

  二是工厂内部平面输送、空中输送、EMS、感应供电AGV等多种智能化物流系统的综合应用,大幅提升工厂的运营效率,提高产量,保证了及时交货,更好地保证了SEW华东地区的产品供应及客户服务。

  赵刚表示,“智能工厂”已成为全球制造业发展趋势,SEW在德国、法国的工厂在很多方面都实现了智能化,例如在物流方面,拣选完成的货物由感应供电AGV配送至工位,AGV上带有射频(RFID)技术识读设备,可以自动扫描托盘、托箱或成品二维码,完全取代了人工作业;在SEW德国工厂,成品都是挂在成品立体库中存放,发货的时候系统将同一个客户不同的型号规格的成品放到一起自动包装好发运给客户。

  展望未来,苏州SEW也会不断优化工厂布局,引入更多的智能化物流系统及设备。最近几年首要优化和改进的有两个方面:一是当前苏州SEW工厂的成品存储区占地面积较大,今后将考虑建设成品自动化立体库,减少成品存储区占地面积;另一方面,喷漆工序考虑采用机器人作业,并增加更多的AGV,以减少人工,以更高的自动化水平实现生产的高效率和产品稳定性,更好地满足客户对高品质产品的需要。

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