• 化工自動化倉儲物流管理系統設計

    2022-01-06 13:46| 發布者: www.artist-contribution.com| 查看:

    摘要: 隨著現代社會對物流周轉速度的要求越來越高,單純依靠人工管理,手動記錄的倉儲運營模式已不能適應市場的需求。依據現代網絡和通訊技術,以倉儲物流管理系統為核心,配合安裝在倉儲物流設施內部和外圍的無線射頻識別系統、光學識別系統、手持終端、車載終端等設備,使倉儲物流設施上游的企業資源計劃系統,倉儲 ...
    隨著聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等化工項目的日益大型化和集中化,衍生出了越來越多的固體化工產品包裝及儲運倉庫。但大多數的此類倉庫卻仍然在依靠手工記錄,紙質化管理,已經不能達到實時、有效、全面、集中的信息化管理要求,因此現代大型的化工倉儲物流設施開始推行使用高度自動化、智能化的倉儲物流管理系統。此類系統已經在汽車、造紙、煙草等其它行業廣泛應用,其可以使所有的貨物及貨物的移動具有可追溯性,使整個物流的操作公開透明、可測量、可比較,使倉庫內物料處理更快捷有效,實時地反映貨源,庫存與訂單的關系,以靈活應對市場不斷更新的要求。
    倉儲物流管理系統(Logistics Management System,LMS)處于整個產品供應鏈的中間層,向上連接企業資源計劃系統(ERP),向下控制倉儲物流設施的叉車、卡車等資源。同時還平行與DCS系統進行數據交換,主要功能是把從企業資源計劃系統接收到的訂單和交付信息通過優化處理,分配給倉儲物流設施中的各種資源,同時將各訂單的執行情況和倉儲物流設施中的庫存情況實時反饋給企業資源計劃系統,達到迅速,高效,準確的實現對倉儲物流設施的自動化管理[1] 。

    1 基本架構

    化工自動化倉儲物流設施一般主要包括產品包裝和產品物流兩方面,同時設施中也包含獨立于LMS系統的DCS系統和ERP系統,其典型結構圖見圖1。
    圖1 自動化倉儲物流設施結構Fig.1 Automated warehousing and logistics facility structure diagram圖1 自動化倉儲物流設施結構Fig.1 Automated warehousing and logistics facility structure diagram  下載原圖
     

    1.1 產品包裝

    產品包裝一般包含包裝料倉和包裝線,包裝料倉負責將待包裝的產品進行儲存,包裝線負責對產品進行包裝和將包裝后的產品輸送至指定的位置。

    1.2 產品物流

    產品物流一般包含倉庫的產品儲存以及出庫入庫管理,車輛管理,人員管理,倉儲物流設施的出入口管理。

    1.3 DCS系統

    DCS(Distributed Control System)集散控制系統是一種以微處理器為基礎,采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協調的設計原則的控制系統,在倉儲物流設施中,DCS會將未包裝前的產品牌號、重量等信息送給LMS系統,以便LMS系統對整個倉儲物流過程中的產品損耗進行統計;同時LMS系統也會將一些公用信號,如LMS服務器機柜的斷電故障,溫度過高等報警信號等統一送DCS進行集中監視管理。

    1.4 ERP系統

    ERP(Enterprise Resource Planning)企業資源計劃系統是指建立在信息技術基礎上,集信息技術與先進管理思想于一身,以系統化的管理思想,為企業員工及決策層提供決策手段的管理平臺。它是從MRP(物料需求計劃)發展而來的新一代集成化管理信息系統,其核心思想是供應鏈管理。它從供應鏈范圍去優化企業的資源,對于改善企業業務流程、提高企業核心競爭力具有顯著作用。ERP系統一般包含會計核算、財務管理、生產控制管理、物流管理、采購管理、分銷管理、庫存控制、人力資源管理等模塊。在倉儲物流設施中,它通過生產計劃、預測和客戶訂單的輸入來安排將來各周期中提供的產品種類和數量,將生產計劃轉為產品計劃,在平衡了物料和能力的需要后,制定精確到時間、數量的詳細的進度計劃,并實時接收倉儲物流設施對計劃執行情況的反饋,對設施進行全方位的管理[2] 。

    2 基本硬件配置

    目前,廣泛使用的倉儲物流管理系統軟件有SAP公司的EWM系統,西門子公司的SIMATIC IT系統,霍尼韋爾公司的Optivision系統和GE公司的Proficy系統等。不過無論使用何種系統,對安裝在倉儲設施內部和外圍的各種硬件設備和執行單元,其要求都是大同小異的。一個典型的自動化倉儲物流管理系統的硬件配置見圖2。
    圖2 典型自動化倉儲物流管理系統硬件配置Fig.2 Typical automated warehouse logistics management system hardware diagram圖2 典型自動化倉儲物流管理系統硬件配置Fig.2 Typical automated warehouse logistics management system hardware diagram  下載原圖
     

    2.1 服務器、工程師站、操作站

    倉儲物流管理系統LMS的服務器主要用于安裝各類相關的系統軟件(如倉庫管理軟件、出入口管理軟件,車輛管理軟件、人員管理軟件等),執行運算以及儲存數據;工程師站用于對服務器中安裝的各類軟件進行組態和修改;操作站用于操作工執行各類操作,如數據錄入,數據檢查以及任務分配與確認等。

    2.2 無線網絡服務器

    無線網絡服務器主要用于配合分布于整個倉儲物流設施的無線路由器構建裝置中各類無線設備所需的覆蓋全設施的無線網絡環境。

    2.3 條形碼打印機及條形碼

    條形碼打印機安裝在包裝線上,用于打印產品所需的條形碼(Barcode)。條形碼是將寬度不等的多個黑條和空白,按照一定的編碼規則排列,用以表達一組信息的圖形標識符。在化工裝置中,該信息一般包含產品類別、牌號、等級、批次、生產工廠、生產日期等。

    2.4 條形碼掃描器/掃描槍

    條形碼掃描器/掃描槍由光源、光學透鏡、掃描模組、模擬數字轉換電路加塑料外殼構成。它利用光電元件將檢測到的光信號轉換成電信號,再將電信號通過模擬數字轉換器轉化為數字信號傳輸到計算機中處理[3] 。條形碼掃描器/掃描槍可采用多種方式傳輸數據,常見的有USB、RS232以及無線傳輸。條形碼掃描器安裝在包裝線末端,用于對產品入庫前進行信息錄入;條形碼掃描槍安裝在叉車上,用于對產品入庫、出庫和裝車前進行信息采集和確認。

    2.5 無線手持終端

    無線手持終端用于現場管理人員與倉儲物流管理系統之間進行通訊,其自身帶有操作系統、顯示屏、鍵盤和電池,在安裝與LMS系統配套的軟件后可視為LMS功能簡化后操作站的延伸,采用無線方式傳輸信號。一般手持終端還會附帶拍照、條形碼掃描等功能,以方便現場管理人員對現場任務進行監督和管理。

    2.6 無線車載終端

    無線車載終端安裝在叉車和卡車等車輛上,用于車輛與倉儲物流管理系統之間進行通訊,采用無線方式傳輸信號[4] 。與無線手持終端類似,其自帶操作系統、顯示屏、鍵盤并利用車輛的直流電源供電。車載終端一般只安裝與車輛管理系統相關的軟件,倉儲物流管理系統下達給車輛的任務會以清單的方式顯示在車載終端上,車輛駕駛員可通過車載終端查詢和確認任務的完成情況。

    2.7 RFID標簽和RFID讀寫器

    射頻識別RFID(Radio Frequency Identification)技術,又稱無線射頻識別,是一種通信技術,可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據,而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。從概念上來講,RFID類似于條碼掃描,對于條碼技術而言,它是將已編碼的條形碼附著于目標物并使用專用的掃描讀寫器利用光信號將信息由條形磁傳送到掃描讀寫器;而RFID則使用專用的RFID讀寫器及專門的可附著于目標物的RFID標簽,利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID讀寫器[5] 。RFID讀寫器一般安裝在車輛出入口及特定的需要對車輛信息進行識別的地方(例如稱重橋),RFID標簽安裝在對產品進行物流運輸的卡車上。

    2.8 OCR光學識別系統

    OCR(Optical Character Recognition)光學識別系統由一系列的攝像機及埋地感應線圈組成,一般安裝在車輛出入口,對經過的車輛進行拍照并識別車輛的車牌號、集裝箱號等信息[6] 。使用OCR系統配和RFID系統,經過出入口的車輛無須停車,系統即可對車輛進行識別并自動對車輛進行任務分配。

    3 自動化倉儲物流流程

    在配備了上述自動化倉儲物流管理系統的硬件后,配上合適的倉儲物流管理軟件,一個典型的自動化,數字化倉庫管理系統即構建完成,并可以合理、高效、不間斷地自動完成倉庫運行所需的產品入庫、產品出庫、產品盤點、訂單接收、訂單分配、訂單確認等工作流程。

    3.1 產品包裝及入庫流程

    典型的產品包裝及入庫流程如圖3所示。
    包裝線根據操作人員從ERP系統獲得的指令,對所選定的產品進行包裝,同時包裝線上的條形碼打印機也根據從ERP系統獲得的信息,將條形碼打印在包裝好的對應產品上。當帶有條形碼的產品經過包裝線末端的條形碼掃描器時,產品信息會被自動讀取并存儲到倉儲物流控制系統中,倉儲物流控制系統會根據接收到的信息和ERP下達的產品生產計劃,對該產品的堆放位置進行優化,并將入庫作業任務通過無線網絡傳輸到對應叉車的車載終端上。叉車駕駛員收到任務后會根據任務單上的信息(包括接收產品的位置,堆放產品的位置,產品數量等)把產品轉運到指定位置,并通過條形碼掃描槍掃描產品上的條形碼,這些信息通過物流控制系統比對確認無誤后,系統將確認該任務完成并最終記錄下包括產品的堆放位置在內的產品信息。
    圖3 典型的產品包裝及入庫流程示意Fig.3 Typical product packaging and warehousing process schematic diagram圖3 典型的產品包裝及入庫流程示意Fig.3 Typical product packaging and warehousing process schematic diagram  下載原圖
     

    3.2 產品出庫及運輸流程

    典型的產品出庫及運輸流程如圖4所示。
    圖4 典型的產品出庫及運輸流程示意Fig.4 Typical product delivery and transport process schematic diagram圖4 典型的產品出庫及運輸流程示意Fig.4 Typical product delivery and transport process schematic diagram  下載原圖
     
    車輛到達:倉儲物流管理系統從ERP系統獲得并記錄每天計劃抵達設施運輸產品的卡車訂單號、車牌號、集裝箱號、需要運輸的產品類型及數量等信息。當運輸卡車到達設施入口處,入口處的RDID讀寫器會讀取車輛上RFID標簽信息,自動識別車輛,記錄下到達時間;OCR系統將會自動對車牌號、集裝箱號等信息進行拍照分析。這些信息將會送至倉儲物流管理系統并與來自于ERP系統的信息進行比對,當確認無誤后對車輛進行放行并自動分配相應的資源,同時將卡車的裝貨位信息傳送至卡車的車載終端,將需要運輸的產品位置信息、卡車信息及裝貨位信息傳送至叉車的車載終端。
    產品出庫:當運輸卡車到達裝卸位后,叉車駕駛員將根據車載終端的信息將計劃運輸的產品從倉庫中逐一運輸到卡車上,在完成產品的裝貨后,使用條形碼掃描槍對所裝貨物逐一進行掃描,以確認所裝貨物準確無誤,并將信息傳送至倉儲物流管理系統進行記錄?,F場管理人員也會對每一次的裝卸任務進行監督,并通過無線手持終端確認每一次任務是否完成。
    車輛離開:當運輸卡車完成裝貨任務離開設施時,出口處的RFID讀寫器和OCR系統會再次對車輛進行識別,同時記錄下車輛離開時間。儲物流管理系統會將這些信息進行處理,確認此次運輸流程完成并將訂單執行結果反饋給ERP系統。

    4 結束語

    要實現對倉儲物流設施的自動化、智能化、無紙化管理,對入庫、出庫和庫存做到實時精確的記錄,就必須選擇適宜的操作流程規劃、成熟的倉儲管理軟件,以及合理的硬件配置。把這三個要素有效地融合在一起,可以大幅提高工作效率,降低發生錯誤的概率,減少現場操作工及管理人員數量,從而提升經濟效益。因此,無論是對新建還是已有的倉儲物流設施,增加一套自動化倉儲物流管理系統都是一個很好的選擇。