新型备件存储系统分析及应用

备件存储系统是现代机械制造业、烟草、电子等行业生产物流必不可少的重要环节，同时也是企业MRPII、ERP等系统的重要组成部分，因此实现备件管理信息化、存取自动化，对于提高企业的管理水平，实现科学、有效、准确、合理地利用备件资源具有十分重要的意义。

 

备件存储系统是现代机械制造业、烟草、电子等行业生产物流必不可少的重要环节，同时也是企业MRPII、ERP等系统的重要组成部分，因此实现备件管理信息化、存取自动化，对于提高企业的管理水平，实现科学、有效、准确、合理地利用备件资源具有十分重要的意义。

 

目前零备件存储管理方式及特点

 

目前国内备件存储大多采用人工方式或半自动方式，主要分为以下几种类型：

 

1．阁楼式货架

 

采用阁楼式货架设计，配有楼梯以及货物提升电梯，货架既是存储空间又是建筑承重支撑，适用于库房较高、货物轻巧、人工拣选存取、存取量较大的情况，但是自动化程度较低，与企业信息化建设衔接较困难。

 

2．搁板式货架

 

目前许多企业都采用搁板式货架对备件进行分类存储，适用于货物轻巧、人工存取的作业模式，可利用已有建筑进行布局；但存取效率低，人工作业量大，同时不利于信息化管理。

 

3．自动货柜

 

自动货柜采用独立的升降出入库机械系统，全自动对货物进行存取，可单机使用或联机使用，具有自动化程度高、出入库高效快捷的特点，应用领域非常广泛，有垂直提升式货柜和垂直回转式两种，既可以集中进行备件存储管理又可以分散在自动化生产线、办公室、加工设备附近为生产和企业管理服务。但单台存储量较少，适用于备件品种较少的情况；而对于几千种、上万种的备件，自动货柜就不够经济，也不利于管理。

 

4．空中小车

 

由于备件系统存储物件较小、比较零散的特点，物流制造厂家设计出悬挂在空中、沿空中铺设的轨道上运行、可自动抓取货架上货物的高度自动化的轨道运行机器人，一般称为空中小车。它在自动化生产线上具有鲜明的应用特点，可充分利用空间，将备件或货物由仓库自动运送到需要的地方；但由于小车运行受轨道限制，如仅作为备件的存储，就暴露出运行效率低、取货周期长、工艺布局复杂、空间利用率不高、保养维修不方便，同时设备投资较大，维护费用高昂，因而应用比较少。目前在国内只有一家烟草企业在运用。

 

新型备件存储系统的组成及特点

 

上述几种备件存储方式各有利弊，有各自的适用范围，但总的来说都存在作业效率不高等问题，对于备件品种非常繁杂、单品种数量又不是很多的情况，很难做到有效管理。

烟草企业备件存储的特性主要表现在如下方面:

 

烟草企业的生产工艺造成其生产设备形式的多样性，导致备件规格型号十分复杂且品种繁多，少则几千种，多则上万种，具有生产企业备件的典型性；

 

烟草企业对生产的连续性和可靠性要求较高，如生产线出现故障需以最短的时间解决，否则造成的损失巨大，因此对备件的存储及管理要求比较严格，要求能及时、可靠、迅速、准确地提供所需备件；由于烟草企业生产设备备件价值较高，过多的备件存储数量及规模会造成资金积压相当严重，因此，烟草企业往往需要对备件进行科学管理。

 

烟草企业一般代表着国内生产企业的技术领先水平，特别是自动化和信息化工作,往往走在国内生产企业的前列。

 

在这种情况下，我们对比较典型的烟草企业备件存储管理系统进行了长时间的调查研究，开发出了一种新型的备件贮存系统，并开发研制出相配套的新型轻载高速巷道堆垛机。下面就这种备件存储形式进行分析。

 

1. 物料形式

针对备件的实际存储及使用情况，专门设计制造了比较特殊的料箱（见图1），既利于备件存放，又利于自动输送及堆垛机存取。料箱的设计具有以下特点：

 

a. 由于备件品种规格繁多，而单品种数量较少，同时一般尺寸不大，因此，料箱内腔设计成可分隔式，以便在使用时根据备件规格大小及数量用配套的隔板对料箱进行柔性分隔；

 

b. 为保证料箱的刚度及承载性能，采用钢板冲压折弯成型，同时四周侧板上冲压出槽孔，以便安插隔板；

 

c. 为配套新型堆垛机的使用，料箱两头设计有挂耳，堆垛机可以将料箱推进及拉出。

 

2. 货架

 

货架采用牛腿式货架，为配合货箱及新型堆垛机的使用，牛腿上还镶嵌有尼龙条以减少磨损。

 

3. 巷道堆垛机

 

巷道式堆垛机是物流存取设备应用最广泛的设备，在备件存储系统已经有了许多应用，目前采用堆垛机实现自动存取的技术发展方向是如何以更紧凑的存储方式最大限度地利用空间，并且用更高的运行速度来提高效率，堆垛机所具备的这些特点十分符合备件存储系统的要求。

 

新型堆垛机的技术性能参数：

 

a.技术参数如下表所示。

 

序号 项    目 参   数

 

1 额定载荷（kg） ≤200

 

2 起升高度（m） ≤8

 

3 货物类型 抽屉式货箱

 

4 最大走行速度（m/min） ≤160

 

5 最大升降速度（m/min） ≤30

 

6 拖盘运行速度（m/min） ≤30

 

7 走行定位精度（mm） ±3

 

8 升降定位精度（mm） ±2

 

9 拖盘定位精度（mm） ±3

 

b.特殊开发的堆垛机存取盘技术（见图2）有效节省货架空间。

 

应用在这个系统的堆垛机采用特殊设计的钩盘式存取货装置，用钩爪推拉货箱，比较普通伸叉存取托盘，该装置节省了货叉抬高空间和伸叉空间，实现了货箱在货架内密集存储；

 

c.控制特点：机载PLC通过红外光与上位计算机通讯；走行和升降的认址方式均采用编码器或激光进行位置控制，定位精度达到±3mm；升降和走行驱动采用闭环矢量位置控制，走行速度达到160m/min，加速度0.5m/s2，升降速度30m/min，加速度0.5m/s2。

 

d. 单立柱结构，重心低，堆垛机高速平稳

 

4.其他：

 

该新型备件系统还包括其他一些主要设备：

 

a. 输送系统：主要由升降输送机、链式输送机、升降站台等；

 

由于料箱为钢制料箱，其中又装有金属备件，为防止运行过程中产生震动及噪声，在输送链及相应接触部位上采用了防震及防滑装置。

 

b. 穿梭车：由于料箱属于瘦长型，因此，穿梭车的输送机构上采用了一定的导向装置，防止料箱在运行中被卡住。

 

c. 称重系统：为防止料箱中备件超重，系统中设计有称重装置，对超重料箱进行报警及显示，提示人工处理。

 

d. RF系统（即无线条码扫描终端系统）：系统为每一种备件建立档案，即备件卡，卡片上有备件的一切信息及条码，为方便操作员的使用，设计了专门的RF系统，使计算机系统得到无线的延伸，大大扩大了操作员的操作范围。

 

e. 普通货架：  用于存放托盘，主要适用于一些较大型备件的存放和管理。

 

通过以上介绍的几个主要设备及分系统，组成了新型备件系统，此系统已在国内某烟草企业成功应用，并取得了良好的效果。

 

几种零备件存储管理方式的比较

 

存储方式

 

比较项目 阁楼式货架 搁板式货架 自动货柜 空中小车 自动堆垛机存储

 

存储备件规格数量及空间利用率（同等占地面积） 一般 低 高 高 密集

 

存取方式 人工 人工 半自动/自动 自动 自动

 

存取效率 较低 较低 较高 低 很高

 

实现信息化管理的程度 较低 较低 高 高 高

 

人员数量 较多 较多 一般 少 少

 

投资 低 较低 一般 很高 高

 

使用环境及条件要求 低 低 一般 很高 一般

 

差错率 高 高 低 很低 很低

 

通过比较可以看出，阁楼式、搁板式货架属于比较落后的备件存储方式，在一定的历史阶段它在零备件的存储供应上取得了一定的作用。随着工业企业自动化和信息化的程度越来越高，对零备件管理和供应的要求也越来越

 

高，为了从整个制造环节中进一步挖掘潜力，很多企业进行了制造链、供应链、信息链和资金链等的完善或重组，纷纷上马ERP、MRPⅡ或MIS等管理系统，在这种形式下，这两种备件管理存储方式已不能适应发展的需要。更为自动化、更为信息化的零备件存储管理方式开始展露头脚，目前使用较为广泛的主要是自动货柜。它界于传统的存储方式和更为自动化的存储方式之间，同时可实现分散型布局，对环境条件的要求不高，从目前来看属于性价比较高的产品，但对于零备件数量及规格尺寸众多，同时需要集中储存、供应和管理的情况，自动货柜就不是很适用。空中小车由于其独特的运行作业方式，导致其存取作业速度很慢，有效载荷小，对环境条件要求苛刻，同时投资规模较大，实际上在国内的零备件存储系统上不是很适用。

 

在这种情况下，适用于零备件数量及规格尺寸众多，需要集中储存、供应和管理的新型备件存储管理系统应运而生。该系统通过各子系统的相互结合，并通过信息系统的串联，使其成为有机的整体，充分发挥出其特点及优势。其核心设备—新型抽屉式堆垛机属于自主开发研制的产品，拥有自主产权，因此，在技术先进的同时，其成本又能适应国内客户的需求；而全自动化的作业，计算机的全面管理，使该系统在使用时能充分提高效率、减少人工、降低差错率，进行完善的库存管理，并为企业的ERP、MRPⅡ或MIS等提供基础数据，使零备件的采购、存储、使用等各种环节均可处于计算机系统的监控和管理调度中，在保证科学备件数量的前提下，以最低程度的备件存储量实现最低的资金占用，从而实现物流、信息流、资金流的协调统一。

 

该系统的投入使用，为国内零备件存储管理提供了新的思路和方法，并且在一定程度上填补了国内该领域的空白，处于领先地位，不失为国内企业考虑零备件存储管理的新的更好的选择。