《智能倉儲設(shè)備運行與維護》 課件-項目1　智能倉儲概述

什么是智能倉儲一、智能倉儲產(chǎn)生背景二、智能倉儲的核心價值三、智能倉儲的特征四、智能倉儲的發(fā)展現(xiàn)狀五、智能倉儲與智慧物流一、智能倉儲產(chǎn)生背景隨著現(xiàn)代科學技術(shù)和生產(chǎn)力的發(fā)展，倉庫已經(jīng)由過去單純的作為“儲存保管商品的場所”逐步的向“商品配送服務(wù)中心”發(fā)展。而倉庫曾經(jīng)也只被認為只有倉儲的功能，而現(xiàn)在庫存的“流速”已經(jīng)成為評價倉庫職能的重要指標，對倉儲管理的要求也從靜態(tài)管理向動態(tài)管理發(fā)生著根本性的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)代商品配送中心不僅儲存保管商品，更重要的是擔負著商品的分類、檢驗、計量入庫、保管、包裝、分揀出庫及配送等多種功能，并配有計算機實行自動化管理。伴隨著傳統(tǒng)行業(yè)的業(yè)務(wù)流程不斷再造，對倉庫的整個處理能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)的倉儲配送已經(jīng)遠遠跟不上時代的需求。不管是在成本管理，還是在場景上，倉庫都面臨著很大的壓力。在傳統(tǒng)倉儲弊端橫生、落后于時代的現(xiàn)實問題面前，智能倉儲應(yīng)運而生。二、智能倉儲的核心價值智能倉儲行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈上中游的系統(tǒng)集成商，處于整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心地位，由于物流倉儲系統(tǒng)不是簡單的設(shè)備組合，需要以系統(tǒng)思維的方式對設(shè)備功能的充分應(yīng)用，并保證軟硬件接口的無縫和快捷，目的是實現(xiàn)集成創(chuàng)新，這是一個全局優(yōu)化的復雜過程。只有通過運用系統(tǒng)集成的方法，才能使各種物料最合理、經(jīng)濟、有效地流動，實現(xiàn)物流的信息化、自動化、智能化、快捷化和合理化。智能倉儲的應(yīng)用，保證了倉庫管理各個環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)輸入的速度和準確性，確保企業(yè)及時準確地掌握庫存的真實數(shù)據(jù)，合理保持和控制企業(yè)庫存，通過科學的編碼，還可方便地對庫存貨物的批次、保質(zhì)期等進行管理。三、智能倉儲的特征1.智能倉儲的優(yōu)勢智能倉儲系統(tǒng)是智能制造工業(yè)4.0快速發(fā)展的一個重要組成部分，它具有節(jié)約土地、節(jié)省人工、避免貨損、節(jié)約資金、提高效率、提升形象等諸多優(yōu)點。如圖1所示。圖1智能倉儲的優(yōu)勢三、智能倉儲的特征2.智能倉儲的劣勢智能倉儲裝備系統(tǒng)雖然具有眾多優(yōu)勢，但其劣勢也不容忽視，具體如圖2所示。圖2智能倉儲的劣勢四、智能倉儲的發(fā)展現(xiàn)狀當前，我國智能倉儲在“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的帶動下快速發(fā)展，與大數(shù)據(jù)、云計算等新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合，整個行業(yè)向著運行高效、流通快速的方向邁進。具體表現(xiàn)如圖3所示。圖3我國智能倉儲的發(fā)展現(xiàn)狀五、智能倉儲與智慧物流智能倉儲與智慧物流息息相關(guān)?，F(xiàn)代智慧物流技術(shù)是建立一種基于以網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)體系為基本支撐，在運輸、倉儲、裝卸搬運、配送、信息服務(wù)等各個物流環(huán)節(jié)實現(xiàn)系統(tǒng)感知、全面分析、及時處理及自我調(diào)整功能，實現(xiàn)物流整合、查詢、創(chuàng)新的現(xiàn)代綜合性物流系統(tǒng)。智能倉儲是智慧物流發(fā)展的核心陣地及聯(lián)系產(chǎn)業(yè)上、下游的關(guān)鍵紐帶，其依托云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、傳感技術(shù)、射頻等技術(shù)，實現(xiàn)倉儲過程的數(shù)字化、信息化、自動化。作為智慧物流的核心環(huán)節(jié)之一，智能倉儲的降本增效是現(xiàn)代物流發(fā)展突破的關(guān)鍵所在。THANKYOU智能倉儲的系統(tǒng)組成一、典型智能倉儲系統(tǒng)的硬件組成二、典型智能倉儲系統(tǒng)的通信拓撲關(guān)系三、典型智能倉儲的軟件拓撲關(guān)系一、典型智能倉儲的硬件組成AS/RS立體倉貨到人揀選BTB實訓平臺（后文簡稱：平臺）展示了物流自動化、生產(chǎn)數(shù)字化、控制網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化等思想，涉及信息采集技術(shù)、物流輸送技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、機電一體化技術(shù)、倉庫管理與控制技術(shù)、物流管理技術(shù)、智能揀選技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)等領(lǐng)域的知識和技能。圖1展示了平臺的單元組成，硬件單元主要包括基臺、收貨臺單元、輸送系統(tǒng)、巷道倉儲單元、托盤機單元、轉(zhuǎn)臺單元、智能揀選單元、監(jiān)控單元、RFID模塊單元、總控單元、WMS服務(wù)器、倉庫基礎(chǔ)設(shè)施等部分。網(wǎng)絡(luò)單元由工業(yè)交換機、無線路由器組成可提供現(xiàn)場有線網(wǎng)絡(luò)及WIFI無線網(wǎng)絡(luò)。每個單元組合后可快速固定在基臺上，布置遠程IO模塊通過工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)信號監(jiān)控和控制協(xié)調(diào)，用以滿足不同的工藝流程要求和功能實現(xiàn)。每個單元可以與其他單元進行拼接，根據(jù)工序順序，自由組合成適合不用功能要求的布局形式。一、典型智能倉儲的硬件組成托盤機基臺輸送線巷道倉儲單元總控單元收貨平臺智能揀選單元WMS監(jiān)視屏人機交互平臺圖1AS/RS立體倉貨到人揀選BTB實訓平臺（平臺）一、典型智能倉儲的硬件組成1.基臺基臺單元尺寸規(guī)格為3.75×3.75m，由9塊1.25m×1.25m平臺拼接，高度為200mm，如圖2所示。臺面上面板材料為碳鋼，能利用磁力座在其上方快速固定各個模塊單元，為搭建各種布局形式奠定了基礎(chǔ)，基臺亦可根據(jù)教學需求拓展更大的面積。圖2基臺一、典型智能倉儲的硬件組成2.收貨平臺收貨工作站由工作臺、打印機、電腦主機、手持掃碼終端構(gòu)成，如圖3所示。收貨平臺可以滿足兩種作業(yè)工作：（1）收貨作業(yè)，包括：到達產(chǎn)品卸貨、貨物外觀查驗、檢查物料的數(shù)量和質(zhì)量是否與貨單一致、更新庫存等。（2）入庫作業(yè)，根據(jù)WMS系統(tǒng)提示將托盤與碼好的物料進行信息綁定建檔。方便后續(xù)將綁定好信息的托盤放置入庫端輸送機，執(zhí)行托盤入庫。圖3收貨平臺WMS管理界面打印機手持掃碼終端電腦主機工作臺一、典型智能倉儲的硬件組成3.輸送單元輸送單元可以組成輸送線，是物流系統(tǒng)的必備基本組成部分，包括移載輸送機、皮帶輸送機、同步帶輸送機、輥筒輸送機等。輸送單元負責接駁物流系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，硬件結(jié)構(gòu)主要包含輸送機本體、調(diào)速控制器，遠程IO模塊、光電傳感器、磁力腳座等組件構(gòu)成，如圖4、圖5、圖6所示。輸送單元可以根據(jù)不同場景，高度模塊化單元自由組合，各單元的流程控制信號由遠程I/O模塊通過工業(yè)以太網(wǎng)與總控單元實現(xiàn)交互。圖4移栽輸送機電氣柜輸送機構(gòu)RFID讀寫器RFID控制器光電傳感器磁力腳座頂升移載機一、典型智能倉儲的硬件組成圖6皮帶輸送機圖5同步帶輸送機光電傳感器輸送機構(gòu)磁力腳座輸送機機架電源快插光電傳感器輸送機機架輸送機構(gòu)電源快插RFID控制器磁力腳座電氣柜一、典型智能倉儲的硬件組成4.轉(zhuǎn)臺單元轉(zhuǎn)臺又稱旋轉(zhuǎn)輸送臺，用于貨物周轉(zhuǎn)箱的90°、270°的轉(zhuǎn)向輸送或停止，根據(jù)WMS的指令將周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)運到相對應(yīng)位置，如圖7所示。轉(zhuǎn)臺由輸送機構(gòu)、氣缸回轉(zhuǎn)機構(gòu)、光電傳感器、電器柜、磁力腳座等部分組成。設(shè)備尺寸：L260×W260×H635mm，磁力腳座可以讓轉(zhuǎn)臺單元與基臺快速固定。圖7轉(zhuǎn)臺單元一、典型智能倉儲的硬件組成5.巷道倉儲單元巷道自動化立體倉庫，是物流倉儲中的核心設(shè)備，如圖8所示。利用立體倉庫設(shè)備可實現(xiàn)倉庫高層合理化、存取自動化、操作簡便化。此處的巷道倉儲單元是微縮化的巷道式自動化立體庫，主要由設(shè)備底架、出入庫輸送機、堆垛機、立體貨架、電氣控制系統(tǒng)等組成。根據(jù)WMS指令，巷道堆垛機穿行于貨架之間的巷道中，完成存、取托盤的工作。運用一流的集成化物流理念，采用先進的控制、總線、通訊和信息技術(shù)，通過以上設(shè)備的協(xié)調(diào)動作進行出入庫作業(yè)。圖8巷道倉儲單元一、典型智能倉儲的硬件組成6.智能揀選單元智能揀選單元通過協(xié)作機器人可以對托盤上的物料進行拆垛操作，也可以把物料放在托盤上進行碼垛操作。托盤位置的RFID讀寫器可以讀取托盤信息，協(xié)作機器人攜帶3D視覺相機對托盤進行指定信息的拆垛與碼垛工作，并將完成后的信息傳輸給中控系統(tǒng)，如圖圖9所示。平臺的智能揀選單元、由設(shè)備臺架、協(xié)作機器人、3D視覺相機、顯示器、控制系統(tǒng)、磁力腳座等部分組成。磁力腳座可以讓智能揀選單元在基臺上快速固定。圖9智能揀選單元一、典型智能倉儲的硬件組成7.托盤機單元平臺的托盤機單元主要由設(shè)備臺架、自動托盤系統(tǒng)、輸送機、控制系統(tǒng)、磁力腳座等部分組成。托盤機單元可以對空托盤進行回收，也可以作為托盤倉向生產(chǎn)線提供托盤，如圖10所示。（1）托盤回收當空托盤輸送到托盤機上時，自動托盤系統(tǒng)可以將托盤依次托起堆疊放入托盤倉。（2）托盤供料當生產(chǎn)線需要空托盤時，自動托盤系統(tǒng)可以將托盤倉里的托盤依次取出，提供給輸送線。（3）物料暫存當生產(chǎn)線上的物料需要調(diào)整輸送順序時，托盤機單元可以充當暫存站。圖10托盤機一、典型智能倉儲的硬件組成8.WMS監(jiān)視屏WMS監(jiān)視屏不僅可以實時顯示現(xiàn)場監(jiān)控畫面，而且還實時顯示訂單信息，如圖11所示。圖11WMS監(jiān)視屏一、典型智能倉儲的硬件組成9.總控單元總控單元是各單元程序執(zhí)行和動作流程的總控制端，是工作站的核心單元，由工作臺、控制模塊、操作面板、電源模塊、氣源模塊、顯示終端、交換機、三色燈等組件構(gòu)成，如圖12所示。圖12總控單元總控制柜主控顯示屏二、典型智能倉儲的通信拓撲關(guān)系如圖13所示，為智能倉庫的電氣拓撲圖。系統(tǒng)架構(gòu)是由WMS、WCS、PLC控制系統(tǒng)和外部系統(tǒng)四部分組成。圖13智能倉儲的通信拓撲二、典型智能倉儲的通信拓撲關(guān)系1.WCS與PLCWCS系統(tǒng)是介于WMS系統(tǒng)和PLC控制器之間的一層管理控制系統(tǒng)。一方面，它與WMS系統(tǒng)進行信息交互，接受WMS系統(tǒng)的指令，并將其發(fā)送給PLC控制器，從而驅(qū)動生產(chǎn)線啟動相應(yīng)的機械動作。另一方面，它將PLC系統(tǒng)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)實時反映在界面上，并提供對PLC控制器和生產(chǎn)線的手動調(diào)試接口。2.PLC與PLCPLC與PLC之間主要通過S7協(xié)議進行通信，S7通信支持包括西門子S7系列的S7-200、S7-200Smart、S7-300、S7-400、S7-1200以及S7-1500PLC控制器的以太網(wǎng)通信?？偪豍LC將取/放料的倉位、取/放料指令等信息傳輸給巷道倉儲單元的PLC，巷道倉儲單元的PLC會將物料是否到位、倉儲單元運行狀態(tài)等信息反饋給總控PLC。如此，巷道倉儲單元可與智能倉儲系統(tǒng)中的輸送鏈之間協(xié)作來完成物料的出/入庫作業(yè)。二、典型智能倉儲的通信拓撲關(guān)系3.PLC與模塊單元PLC與各單元模塊之間采用Profinet協(xié)議進行通信。在此通信過程中，PLC作為總站向各個模塊發(fā)送控制指令，各模塊中的遠程端子作為Profinet從站接收該控制指令進行作業(yè)，同時從站也會向總站反饋設(shè)備運行狀態(tài)等信息。遠程端子與單元模塊內(nèi)部的執(zhí)行機構(gòu)（如氣缸、電機、傳感器等）利用IO進行通信。4.協(xié)作機器人與3D視覺控制器3D視覺傳感器作為揀選單元的眼睛，通過TCP/IP與視覺控制器進行通信。協(xié)作機器人需要根據(jù)視覺檢測信息執(zhí)行后續(xù)作業(yè)，就必須與視覺控制器建立通信關(guān)系，兩者之間為TCP/IP通信。協(xié)作機器人向視覺控制器發(fā)送啟動視覺檢測、檢測信息上傳等指令，視覺控制器則將方位、姿態(tài)、顏色、形狀等檢測信息上傳至協(xié)作機器人，從而完成智能揀選作業(yè)。二、典型智能倉儲的通信拓撲關(guān)系5.PLC與RFID、觸摸屏觸摸屏，作為PLC控制器的人機交互界面，可以通過元件組態(tài)直接與PLC的數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，從而對PLC控制下的執(zhí)行設(shè)備進行監(jiān)控。這里的通信方式取決于觸摸屏的類型，如果為西門子品牌的觸摸屏，如巷道倉儲單元與其對應(yīng)的觸摸屏，與PLC采用Profinet協(xié)議進行通信；如果為第三方品牌的觸摸屏，如總控PLC對應(yīng)的觸摸屏，與PLC采用TCP/IP進行通信。RFID可以在閱讀器與電子標簽之間進行非接觸式的數(shù)據(jù)交互。在智能倉儲系統(tǒng)中，該電子標簽承載著物料的倉位、種類、揀選等信息。RFID閱讀器與PLC采用TCP/IP進行通信，在實際運營中，RFID可以用于入庫時的托盤信息標識，也可用于出庫時的信息校驗等場景。三、典型智能倉儲的軟件拓撲關(guān)系在智能倉儲系統(tǒng)中，多個軟件系統(tǒng)共同協(xié)作才能滿足作業(yè)的正常運行。如圖14所示，這些軟件系統(tǒng)包括WMS系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、標簽打印系統(tǒng)等。智慧倉儲的軟件單元為PQ-WMS管控一體化倉儲管理系統(tǒng)，其包括了倉庫管理系統(tǒng)(WMS)和倉庫設(shè)備控制系統(tǒng)(WCS)的功能于一體。通過建立起業(yè)務(wù)系統(tǒng)與物流設(shè)備之間的通訊橋梁，負責協(xié)調(diào)、調(diào)度底層的各種物流設(shè)備，使底層物流設(shè)備可以執(zhí)行倉儲系統(tǒng)的業(yè)務(wù)過程，并且這個過程完全是按照程序預先設(shè)定的流程執(zhí)行的。圖14智能倉庫軟件控制拓撲圖三、典型智