高等院校工业应用级物流实训平台的规划建设

2016-08-16昆明昆船物流信息产业有限公司李成友储汝涛蒋天生王秀昆明理工大学城市学院许剑梅

物流技术与应用 2016年6期

关键词：输送线码垛堆垛

昆明昆船物流信息产业有限公司 / 李成友储汝涛蒋天生王秀昆明理工大学城市学院 / 许剑梅

昆明昆船物流信息产业有限公司 / 李成友储汝涛蒋天生王秀
昆明理工大学城市学院 / 许剑梅

本文通过对昆明理工大学城市学院物流实训平台项目的规划设计进行总结分析，结合工业应用级建设的教学使用需求，介绍了该校物流实训平台的功能特点及实施经验，进而为教育类物流实训平台的建设提供参考。

自动化物流系统、物流实训平台、物流教育

随着物流业的迅速发展，企业对物流设施以及物流人才的需求越来越迫切，这对高校学生的物流实践性教育和创新能力培养也提出了更高的要求。目前，虽然大部分高校开设了物流专业，但其实践培训模式大多采用物流软件模拟、物流沙盘或者较为单一的自动化物流设备进行展示性教学，这使学生对物流知识的认知、验证、应用和创新等综合性能力提升存在一定的局限性。因此，立足企业对物流人才的实际需求，加大物流实训课时，提高学生理论与实践相结合的能力，越来越受到高校的关注。与模拟演示型教学方式相比，采用工业应用级建设的物流实训平台，可获得更直观的实践体验，也更接近企业实际应用需求。

一、建设需求

1.项目简述

昆明理工大学城市学院物流实训平台规划区域建筑长18m，宽18m，净空高度10m，既要满足教学演示使用，又可以配合工艺流程真实再现企业物流业务流程和操作细节。物流实训平台位于学院工程训练中心，通过资源的优化利用，还可以展示企业自动化物流系统的仓储、输送、分拣、配送等功能，丰富了教学内容。（见图1）

2.设计参数

该物流实训平台物料载体采用塑料料箱和木质托盘两种形式；料箱外形尺寸为540×380×350mm，额定承载50kg；托盘外形尺寸为1200×800×150mm；料箱码垛后形成的实托盘外形尺寸为1200×800×500mm，最大重量不超过250kg；料箱输送线设计速度为24m/min，托盘输送线设计速度为12m/min。

3.建设定位

为充分体现和展示现代物流技术，满足基本实验、综合性实验，以及日常教学演示、教学实践和后续与其他加工设备的对接使用要求，该物流实训平台在功能上符合教学主体作用，设备选型采用多样化设计，信息载体使用条码和RFID两种方式；配合工艺流程需要，料箱和托盘设计承载满足工业级使用要求；设置整托盘出入库站台，并配备手动液压搬运车；可对学生进行岗位分组教学，使其在实训学习过程中获得与企业工作环境相同的工作经验。

4.建设目标

培养专业化的复合型物流人才，以人才优势推动未来物流行业发展。通过实训课程提升学生的实际动手能力和就业优势，使学生具备自动化物流系统的运用和维护技能，无需企业培养即可直接胜任实际工作岗位；结合理论联系实际的实训教学，使学生掌握物流知识及相应的物流技术，提高学生的系统分析和创新设计能力。

>> 图1 物流实训平台平面布置图

二、规划设计

物流实训平台能够满足学科教学、实验验证及科研使用，甚至可为社会提供培训和程序调试服务，具有先进、稳定、高度集成的性能特点。

1.系统组成

（1）电子标签拣选系统

电子标签货架为两层结构，每层可存放6个料箱，顶层安装电子标签用于物料拣选，下层用于物料和空料箱暂存。拣选区域设计有用于拣选完成后暂存使用的无动力输送机及与AGV对接的辊道输送机。

（2）料箱输送线

料箱输送线设计为环形，2个AGV对接站台，1个人工取放货站台和1个人工处理站台。设备类型分为辊道输送机、带式输送机、积放辊道输送机、弹出轮分拣机、抛出分流输送机和无动力输送机，按照驱动类型又分为电机驱动和电动辊驱动设备。（见图2）

（3）托盘输送线

托盘输送线由链式输送机、升降输送机和辊道输送机组成，其中1台设备采用变频控制。

（4）拆码垛系统

拆码垛系统采用5关节高精度工业机器人，夹具为机械式夹持机构系统码垛能力不小于8箱/min，拆垛能力不小于10箱/min。（见图3）

（5）自动化立体仓库

基于物流实训平台低存储、小流量的建设要求，仓储区设计为单深双货位横梁式货架，其中2列采用悬挑货架的方式设计为两个单货位结构。库区配置1台巷道堆垛机累计货位数168个。

（6）PLC教学平台

采用可编程控制器综合实训装置，用于日常教学中的实训及编程测试。

（7）多媒体演示系统

用于室内教学或演示片播放，可在LED大屏上实时播放视频课件

（8）AGV系统

AGV采用磁导引，车体输送结构为背辊式，手动充电。AGV系统具有图形监控、通信管理、任务管理、车辆管理和交通管理功能，可根据需要对AGV数量进行增减。

>> 图2 料箱输送线

>> 图3 料箱拆垛

2.流程设计

为使物流实训平台满足不同层次和不同类型教学要求，提高授课效率，将流程设计为教学演示和作业流程两种。为实现教学演示模式与模拟实训之间的快速切换，教学演示流程通过预设程序固化在操作界面内，可通过管理计算机和无线手持终端对演示流程进行“一键式”启动。作业流程用于模拟企业物流运作环境，可针对具体行业特点，制定相应的物料类型及出入库计划。根据物流环节的岗位设置，将学生进行分组实训。必要时可设置相应的故障，使学生能更好地体验企业物流环节，掌握物流系统的基本业务操作和维护技能，积累行业应用经验，提高物流系统分析和设计能力。

（1）教学演示流程

①托盘移位演示

通过操作界面托盘移位演示按钮启动演示流程。巷道堆垛机行走至A货位取出对应类型的移位托盘，经托盘输送线后，移位托盘再由巷道堆垛机叉取并搬运至预定的B货位存放。

②在线换盘演示

巷道堆垛机取出实托盘，托盘输送线将实托盘输送至机器人拆码垛工位进行条码识别。信息识别有误则由巷道堆垛机搬运至整托盘出入库站台由人工处理，识别合格的实托盘由机器人进行拆垛作业。

单个料箱在料箱环形输送线上进行循环输送，形成的空托盘返库存储，巷道堆垛机再从货位上取出单个空托盘，经托盘输送线进行条码识别合格后输送至机器人拆码垛工位。机器人抓取RFID信息识别合格后的料箱进行码垛作业。RFID信息识别有误的料箱经料箱输送线剔除。

码垛完成后，系统将RFID信息与托盘条码信息绑定。实托盘经托盘输送线后，由巷道堆垛机搬运入库存储。

③料箱输送线循环演示

人工将单个料箱放置到人工处理站台，完成信息确认。料箱合流至料箱输送环线并进行RFID信息识别，识别合格的料箱会一直在输送环线上进行循环输送演示，信息识别错误则剔除后由人工处理。

（2）作业流程

①入库流程

料箱由人工或者AGV搬运到入库站台，信息确认后合流到料箱输送线，在机器人抓取工位进行料箱RFID信息识别。机器人抓取信息识别合格的料箱放置到空托盘上进行码垛（空托盘由巷道堆垛机在货架上取出，经托盘输送线送至机器人拆码垛工位）。条码识别器对托盘条码进行信息识别，如信息识别有误则由巷道堆垛机将空托盘搬运至整盘出入库站台由人工处理。码垛完成后，进行信息绑定，实托盘入库存储。

②出库流程

巷道堆垛机根据目标地址取出实托盘，经托盘输送线输送至机器人拆码垛工位进行托盘条码信息识别。信息识别合格的实托盘，由机器人进行拆垛作业。RFID信息识别合格的料箱经料箱输送线输送至出库站台，然后由人工或者AGV搬运。

③整盘出入库流程

整盘出入库站台使用链式输送机作为巷道堆垛机取放货站台，由人工使用手动液压车的方式进行搬运作业。

④电子标签拣选流程

a.空料箱补给流程

通过无线手持终端呼叫空料箱出库，巷道堆垛机取出空料箱实托盘，经托盘输送线进行条码信息识别后由机器人拆垛。空料箱进入料箱输送线进行RFID信息识别。合格的空料箱经料箱输送线输送至出库站台，然后由AGV将空料箱搬运至拣选区AGV站台由人工拿取使用。剩余散盘或空托盘则返库存储。

b.补货入库流程

人工取出空料箱放置需要补货的物料，使用无线手持终端组盘，再将料箱和货位进行绑定，完成补货入库。当物料需要从立库出库时，巷道堆垛机取出相应的实托盘，料箱完成拆垛后经输送线输送至AGV出库站台，AGV将料箱搬运至拣选区AGV站台由人工拿取使用，剩余空料箱则暂存拣选区备用。

c.分拣出库流程

系统按照订单排程打开电子标签系统LED数码指示灯，人工根据提示进行物料拣选，并将物料放入相应料箱。

d.实料箱入立库流程

通过无线手持终端完成信息确认，人工将实料箱放置到分拣区AGV站台，AGV将实料箱搬运至料箱输送线AGV入库站台。料箱在托盘上码垛完成后，经托盘输送线由巷道堆垛机搬运入库存储。

⑤抽检流程

巷道堆垛机取出将要抽检的实托盘，搬运至整托盘出入库站台。人工使用液压车搬运的方式进行卸货抽检，或在站台上抽检，抽检完毕后实托盘返库存储。

三、技术特点

1.技术先进，经济实用

物流实训平台集自动化立体仓库、拆码垛系统、AGV系统、电子标签拣选系统等多种物流技术为一体，设备类型和器件选型呈现多样化，系统控制复杂并具有较高的柔性。为节约建设成本，在满足使用功能的基础上对仓储量、输送距离、拣选品规数量进行了相应的缩减，AGV车体也采用了简配型设计。兼顾未来发展，物流实训平台可扩展性强，涵盖面广，可实现多种专业实训教学，提高了使用效率，能够有效满足目前对物流教学科研和人才培养的需要。

2.整体规划，协同作业

规划布局紧凑，占地面积小。物流实训平台内设置有教学区域，可采用现场教学的方式促进学生对物流过程及物流概念的理解。为配合不同层次的密集型教学，各子系统既可以独立运行，又可以统一作业，提高了授课效率。通过AGV系统还可以进行物流实训平台与机加工区域教学平台的协同作业，实现了资源共享。

3.流程丰富，突出创新

为完善物流实训平台教学功能，根据各阶段教学实训目的，针对性地设计了不同的教学流程。物流实训平台采用工业应用级物流系统建设，实践性较强，教学更为直观，具有较高的实用性和通用性。系统功能完善，可实现不同行业的企业物流系统模拟教学。此外，还可以让学生熟悉自动化物流系统的安装、检测和调试过程。物流实训平台具备自主创新空间，通过程序的更改、流程间的组合，能够完成物流创新性实验或者科研验证。