自动化物流技术在钣金行业中的应用分析

物流是物品从供应地向接收地的实体流动过程中，根据实际需要，将运输、储存、装卸搬运、包装、流通加工、配送、信息处理等功能有机结合起来实现用户要求的过程。物流概念中有两个环节，一是工厂内部为完成产品生产制造而需要的物料流动，二是产品从制造商到客户手中的物流过程。本文主要论述的是企业内部物流环节的相关内容。在精益生产中，物流环节被认为是不增值的活动，是一种浪费，其主要的原因是物流过程并不对产品进行状态改变，无法增加产品的附加值，而且物流不仅占用生产空间，过程安排不好还占用生产节拍时间，造成生产成本的上升进而导致浪费。然而这种不增值的活动又是生产过程中必须存在的，因此，如何降低物流环节在生产过程中的比重，成为生产安排人员必须思考和解决的问题。本文将从钣金行业的情况出发，重点讨论自动化物流技术在钣金行业中的实际应用。对于大多数钣金企业而言，物料管理基本还是停留在比较粗放的管理阶段：物料的管理通过账本来登记，仓库还用标识卡来标注，生产现场的物料信息还是图纸加派工单，物料托盘不统一，同一种类的物料堆叠在一起很难区分，搬运依靠人力完成。这些状态都不利于物流过程的规范管理，而自动化物流的出现很好地改善了这些状况。物流自动化是充分利用各种机械、运输设备、计算机系统和信息快速识别技术等手段，通过对物流系统的整体规划及技术应用，使物流的相关作业和内容省力化、效率化、合理化，快速、精准、可靠地完成物流的过程。生产物流是制造过程中串联各工位的一个工作内容，在智能化制造中生产物流不能单单被定义为搬运、停止、堆放等简单的过程，我们需要为其附加更多的信息量。自动化物流技术要求生产物流更多的被强调适量、准时、准确等因素，为此，物料调度系统非常关键。在现有技术条件下，自动化仓库、AGV、RGV、电动滚道、条形码、RFID等技术是生产物流自动化的支撑，物料通过条形码或RFID等技术赋予一个名字或一些信息，自动化仓库作为储存载体可以管理物料位置、数量与状态，AGV、RGV、电动滚道作为调度系统将工件准时放置到加工位置。自动化物流能够很好的解决生产的准时、准确问题，是钣金行业消除生产过程浪费的有效措施。自动化物流设备从事钣金行业工作的人员都会遇到这样一个问题，原材料种类、规格太多使得现场物料提取速度很慢，导致开料效率低下。钣金原材料以金属板材为主，这些原材料一般采取堆叠的方式来存放。由于客户需求多样，同时工厂为节省材料或提升效率，原材料会设定材质不定、长度不定、宽度不定、厚度不定等各类规格，即使同一材质的原材料可能因为规格不同而分开叠放，这些问题都给生产管理带来困扰，而自动化物流设备可有效解决这类问题。常见的解决方案有两种，一种是专机的独立原材料仓库，这种仓库大多是单列的，而且和设备直接相连，能够服务于配套的设备，实现半自动化或自动化生产，如图1所示。另一种是大型的通用型金属材料库，这类自动化料库能够提供充足的储存空间，能大大改善板材的提取速度，但需要配备额外的自动化外设，如图2所示。自动化物流设备的应用可以有效解决钣金生产现场混乱和提取原材料效率慢等问题。随着钣金行业的发展，钣金自动化物流设备的需求与日俱增，近些年先后涌现出一批从事钣金物流配套设备研发及制造的优秀供应商，他们通过学习、消化和吸收国外先进经验，结合国内钣金行业特点，开发出一系列符合市场定位的产品，而随着人工成本不断上升，也让钣金行业从业者由过去的“排斥”转变为现在的“接受”。图1独立原材料仓库图2通用型金属材料库物流管理系统现代化的物流管理离不开管理系统的加持，特别是在钣金行业这种小批量、多批次的生产制造环境中，物流管理系统的应用尤为重要。仓库管理系统（简称WMS）是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，对批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的管理系统，有效控制并跟踪仓储业务的物流和成本管理全过程，实现或完善企业仓储信息管理。该系统可以独立执行库存操作，也可与其他系统的单据和凭证等结合使用，可为企业提供更为完整的物流管理流程和财务管理信息。物流管理系统是自动化物流的大脑，它用来管理整个物流系统的信息。钣金制造企业在仓库管理中存在以下几个问题：由于生产组织模式采用被动的“推”式生产模式，造成库存原材料、成品品种众多，物料数量巨大，库存管理难度大，占用较多存储空间不但增加管理成本，而且物料短缺情况还时有发生；库存管理工作粗放，管理方式仍主要采用手工方式，工作量大，且人员数量需求较多，容易造成库存统计错误；库存账物不符现象时有出现，但不能及时发现这种现象；物流管理中暴露的问题不能及时反映、及时解决，如物料不准确、BOM错误等，缺乏有效手段进行问题汇报和沟通，同时协调性较差，没有信息系统的支持。随着基于信息化技术的仓库管理系统的应用，可以从根本上解决库存管理问题。信息化技术不但免除了跟踪过程中的人工干预，又在节省大量人力的同时极大地提高了工作效率。这种系统可以大大简化物品的库存管理，满足信息流量不断增大和信息处理速度不断提高的需求。信息获取技术钣金零部件种类繁多，数量不定，而且结构相近，如果没有科技手段对物料进行区分，会很容易出现错漏。当前，钣金制造企业普遍使用随物料而来的派工单或者在物料中用笔编写代码来识别。但这些办法存在几个缺点，一是容易掉失或抹掉，二是不易查看，三是无法把控数量，四是清点效率低。这些缺点使得钣金加工企业的生产现场管理混乱，质量问题高发，现代的物料信息获取技术可以有效地改善这一现状。物料信息获取技术包括条形码、电子标签等，他们通过光电终端与物料标识的识别来快速提取物料信息并关联到其他外设信息，从而达至准确提取信息的目的，如图3所示。信息获取技术的应用虽然增加了生产过程成本，但其在质量和效率的提升上能为工厂带来质的变化，是具备一定规模的工厂所必须的技术手段。图3物料信息的获取虚拟仿真技术或许有人说，“搬运”的工作为什么会和虚拟仿真技术这种“前沿”技术拉上关系。其实在国外，应用仿真技术来测试物流压力已经是非常成熟的解决方案，如图4所示。在物流过程中，路径的长短、运载工装的载物量、运输的频次和缓冲区的大小等因素的设定都是非常讲究的，他们交叉影响并最终转换为成本。例如路径太长会增加运输时间，运载量太大会增加运输成本，运载量太少对运输频次和缓冲区设置都有影响。通过仿真技术能够有效模拟同一运输场景的多种参数组合，并给出一个相对合理的结果，从而降低工厂的试错成本，这是一个低成本而且科学的解决方案。现在大多数工厂的布局过程都是依靠经验来完成的，但生产制造的进程是多变的，这就导致凭经验作出的判断非常容易出错，而这种出错背后的成本是巨大的，往往需要用几年的时间来填补，因此在物流布局中借助仿真技术是有必要的。图4物流仿真设计结束语随着行业的发展，现在越来越多钣金制造企业开始关注并逐步应用自动化物流技术，以笔者所在的电梯行业举例，我们面对成千上万的零件，而电梯作为散件发货的产品，物料信息的准确离不开信息获取技术的支持，笔者所在的企业已经要求钣金供应商全面使用该技术来确保