自动仓储技术在附件装试厂房优化布局中的应用

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1、未来工厂Future Factory2011 年第7 期航空制造技术47自动仓储技术在附件装试厂房 优化布局中的应用中国航空规划建设发展有限公司 朱 宇随着现代物流科技的发展， 自动仓储技术的应用 越来越普遍， 根据多个附件装配试验厂房的设计经验， 结合自动化仓储技术， 该技术可以使附件装配试验厂房 的工艺流线、 布局、 生产效率、 管理等方面得到有效的改 善， 因此在此类厂房的设计优化中具有积极的意义。Application of Automatic Storage Technology in Optimization of Accessory & Testing Workshop Desi

2、gn航空发动机控制附件是发动机 的心脏， 主要包括各种燃滑泵、 调节 器等。目前我国航空发动机控制附 件主要是机械液压式调节器附件。 航空发动机控制附件控制规律复杂， 性能要求高， 产品结构复杂、 紧凑， 零朱 宇 中国航空规划建设发展有限公司 （原中国航空工业规划设计研究院） 第 六设计研究院项目总设计师、 工艺室主 任。主要从事航空工业固定资产投资项 目的咨询、 设计工作， 在航空发动机附件 装配试验厂房设计方面具有比较丰富的 经验， 同时对物流技术具有一定的研究 和实际应用， 主持设计了多个重大投资 项目。件数量多， 装配技术要求高， 试验难 度很大， 其参数之间相互影响， 需要 反复调

3、试。由于其工艺需求条件多， 厂房建筑、 结构、 建筑设备专业设计 复杂， 在众多的边界限制条件下， 其 内部工艺路线的优化成为一个设计 关键点。随着现代物流科技的发展， 自动仓储技术的应用越来越普遍， 根 据多个附件装配试验厂房的设计经 验， 结合自动化仓储技术， 该技术可 以使附件装配试验厂房的工艺流线、布局、 生产效率、 管理等方面得到有 效的改善， 因此在此类厂房的设计优 化中具有积极的意义。工艺流程发动机附件装配试验厂房是航 空动力控制附件工厂的重要厂房， 主 要完成产品装配、 清洗、 试验等功能。 附件装配试验厂房主要工艺流程如 图 1 所示。 生产车间加工好的零件以及外图1 典型航

4、空发动机附件装配试验工艺流程配件入库配套二次装配油封包装性能试验检验清洗故障检测入成品库装配清洗磨合试验分解48航空制造技术2011 年第7 期FORUM论坛购件入中央零件库并记录， 产品装配 前按照配套清单到中央零件库领取 配套零件， 送入清洗间清洗， 清洗后 进行产品装配， 装配好的产品送入相 应的试验间按试验大纲进行磨合试 验， 之后将产品分解成零件， 分解好 的零件清洗后进行检查及处理， 之后 进行二次装配和性能试验， 如有问题 则反复分解、 装配、 试验流程， 试验合 格的产品进行最终检验、 油封包装并 入库， 等待发送。附件装试厂房设计 特点分析1 主要设计特点 燃油附件装配试验厂

5、房要完成 从零件进入到装配调试合格产品的 过程， 具有比较明显的工艺流程特 点。一台产品在厂房内所经过的路 线较长， 这就需要梳理好工艺流程之 间的关系和实际操作过程， 合理进行 厂房工艺区划， 使厂房内工艺流线尽 量短。但由于燃油装配试验厂房各 专业设计比较复杂， 边界约束条件 多， 还需要结合各专业设计特点进行 系统化设计。 航空发动机附件试验介质为燃 油， 多工序的清洗使用燃油或汽油， 因此， 试验间、 清洗间按防爆房间设 计， 考虑泄压面积， 其厂房试验、 清洗 区域的一般火灾危险性要求为乙类； 而装配间、 中央零件库火灾危险性 要求相对较低， 可以与试验、 清洗区 以防火墙分隔， 按

6、不同的防火分区设 计。 燃油附件产品重量较轻， 从节省 土地资源的角度出发， 装配试验厂房 可以考虑多层设计， 由于防爆泄压、 产品流线等因素， 一般设计为两层厂 房。产品大型试验器通常布置在第 一层， 中央零件库采用货架存放也布 置在第一层； 第二层主要布置元件试 验器、 小产品试验器、 清洗间和装配 间。 燃油附件试验厂房内工艺专业需求多， 排水、 通风空调、 电气、 动力 等专业设计比较复杂。厂房不同的 试验器需要多种温度的冷却水， 高、 中、 低压压缩空气， 较多的空调房间 等， 因此， 发动机燃油附件装配试验 厂房设计是一个以完成内部工艺需 求为目的、 综合各专业设计的系统性 工程。

7、 2 厂房区划及工艺流线 以某厂燃油附件装配试验厂房 为例， 该厂房为两层， 装配区、 中央零 件库与试验区、 清洗区按不同火灾危 险性分区设置， 试验区、 清洗区由天 井在每层划分为两个区域， 以便于通 风、 采光和泄压。上下两层通过两部 电梯进行物流联系。 图 2 为某产品在厂房内的典型 工艺流线图。 其中红色表示从零件入库到产 品分解的流线， 蓝色表示从分解到 最后产品交付的流线。可以看出零 件及产品在厂房的一、 二层各功能区 之间要进行多次流转， 如果试验有问 题， 分解、 装配、 试验之间还可能存在 多次反复的过程。 3 目前各环节的操作模式 （1） 零件入库交接。由加工车间 送来的

8、零件以及外购成件进入一层中央零件库， 交接时由工人录入零件 信息到计算机作为记录， 零件由工人 搬运送入货架， 记录位置。存储采用 三层固定货架， 人工存取。 （2） 零件出库、 配套。装配工段 的工人根据产品零件配套单到一层 中央零件库领取零件， 由配套人员根 据所需零件种类、 数量和之前记录的 零件入库信息分别到货架查找取出， 齐套好后与装配人员进行清点、 交 接、 记录。 （3） 清洗。工人用手推车， 通过 厂房的两部电梯将零件送入二层， 进 相应清洗间进行清洗。 （4） 装配。清洗完毕的零件， 送 至二层装配区进行装配。 （5） 试验。装配好的产品送至不 同的试验间进行磨合试验， 由于

9、试验 间分布在一、 二层， 需到一层进行试 验的产品由工人用手推车， 通过电梯 送入一层相应试验间， 装配工与试验 工进行交接确认。 （6） 分解。磨合试验后的产品需 要分解成零件， 进行检查， 产品在一 层分解间进行分解。 （7） 清洗。分解之后的零件由工 人送入二层装配区清洗间进行清洗。 （8） 检查、 二次装配。清洗完毕图2 某厂燃油附件装配试验厂房工艺流线试验区试验区试验区分解间试验区配套区试验区天井天井清洗区 清洗区清洗区清洗间电梯电梯零件油封包装中央零件库装配区产品一层二层未来工厂Future Factory2011 年第7 期航空制造技术49的零件在二层装配区进行检查， 合格 后

10、进行二次装配。 （9） 试验。二次装配好的产品再 次由工人送到一层相应试验间进行 性能试验调试。 （10） 检验。调试合格的产品进 行最终检验。 （11） 油封包装。检验合格产品 进行油封包装。 （12） 交付。可交付产品送至工 厂成品库， 进行人工登记和交接。 4 可以优化的环节 上述燃油附件装配试验厂房是 根据习惯的操作方式和成熟的设计 经验设计的， 随着现代物流科技发 展， 自动化仓储技术的应用成本不断 降低， 应用越来越普遍， 对于航空发 动机生产系统更应该充分应用先进 的技术手段来优化流程， 从设计上要 拓宽思路， 改变观念， 从提高效率、 降 低成本、 提高安全性、 改进管理等方

11、面进行优化。 需要优化的主要环节为： （1）按上述厂房内产品工艺路 线， 一个产品要经过反复多次人工运 输， 在一、 二层之间流转， 距离长， 路 线不是最优。 （2） 工艺流程上多次交接是以人 对人方式签字交接， 人为因素大， 可 追溯性不强。没有对产品的生产全 过程跟踪、 集中控制。 （3） 中央零件库占用面积大， 零 件检索距离长， 查找时间长， 配套工 序效率相对较低。 （4） 仓库管理是以人工加计算机 辅助方式为主， 准确性、 自动化性、 系 统性、 可拓展性不强， 没有实现仓储 的信息化管理。相关的自动化仓储技术应用 及案例分析为了保持竞争力， 企业都在寻 求新的方法来优化操作过程

12、、 减少 浪费， 物流管理是企业的一个重要环 节， 贯穿于整个生产流程， 并连接在流程各环节的接合部。自动化仓储 管理就是某个物流过程的整合， 在某 种情况下仓储系统模式对生产车间 的工艺路线有着重要的影响， 是现代 生产方式、 现代经营管理方式、 现代 信息技术相结合在物流领域的体现。 对于像装配试验厂房这样具有 流程相对独立、 工艺路线长、 零件存 储集散、 多层作业特点的生产车间， 可以更多地考虑自动化仓储技术的 应用。通过作业过程设备和自动化 的设施可以实现装配试验生产流程 的进一步优化， 包括运输、 装卸、 检 索、 识别、 交接等作业过程 （如自动识 别系统、 自动检测系统、 自动

13、存取系 统、 自动跟踪系统等） 。通过仓储自 动化可以方便产品零件信息的实时 采集与追踪， 提高整个仓储系统的管 理和监控水平。 从货架到立体仓库， 再到立体货 柜， 仓储的空间利用率、 存取速度、 存 储安全性、 存储条件等逐步提高， 自 动化立体货柜就是这种发展的典型 体现和产物。自动化立体货柜包括 垂直升降库 （图 3） 、 水平旋转库、 垂直 旋转库等。由于发动机附件产品尺寸较小、 重量较轻， 对于附件装配试 验厂房的产品特点和生产特点自动 垂直升降库具有较高的实际应用价 值。 垂直升降库纵向分为 3 部分， 前 后两部分为物料区， 中间为提取器， 提取器可在中间巷道内做垂直升降 运动

14、， 用户可直接输入物料代码或输 入物料所在的托盘号， 按照用户的指 令， 提取器将所需托盘放在存取口或 由存取口送回柜内。 货柜最高可达 40m， 最大载重 量达 120t。单个托盘最大载重可达 500kg。全模块化设计， 高度模块 “即 插即用” ， 根据厂房高度的变化， 可简 单地增减货柜的高度。针对不同的 托盘可设置不同的提取速度， 由出厂 设置值的 10%100% 可调。提取器 的高速运行保证了高效提取， 最快达 2.2m/s。 结合发动机附件装配试验厂房 的应用， 垂直升降库主要可以解决以 下几个方面的问题。 1 节省占地面积 充分利用高度空间， 节省 85% 的 占地面积， 最大载

15、重量达 66t。单个 托盘最大载重可达 550kg。土地资源越 来越宝贵， 厂房内节省出来的仓储面积 可以用于生产面积， 提高产能。使用通 过路径拿取技术， 可 以利用建筑外部空 间安装设备， 增加现 有的存储能力。 2 充分利用空间 发动机附件零 件类型很多， 尺寸各 异， 存取口的货物高 度检测装置可以侦 测记录货物升降库 的高度， 监控每一只 货盘， 并自动安排最 合适的存放位置， 从图3 典型自动垂直升降库结构安全轨道侧面板前面板带齿的传动带后部存储空间 前部存储空间搁板轨道面板拣货口装有货物的货盘提取器竖井马达50航空制造技术2011 年第7 期FORUM论坛而充分利用库内空间。 3

16、 减少人工检索距离和查找时间， 提高效率 相对于普通货架的人工查找搬 运模式， 采用垂直升降库可以实现货 物到人的原则， 缩短查找时间， 节省 人工， 生产力提高 66%。同时也提高 了查找的准确性。 4 分层存取， 适合多层厂房工艺流 程之间衔接 垂直升降库可以对厂房多个作 业层开存取货口， 通过相应的权限 控制， 垂直升降库不仅起到仓储的功 能， 还可以作为联系厂房各层之间 的交通核， 起到工艺流程衔接的功能 （图 4） 。5 库存物品的安全保护 每一个托盘都可以设计存储权 限、 提高货物安全性、 内置重量管理 系统， 使得存储更加安全。通过超低 噪声、 超小振动技术可以存放贵重的 敏感元器件。库内可以实现温湿度 控制防止灰尘、 静电， 还可以通过铰 接门等提供快速紧急维修入口。 6 减轻劳动强度 符合人体工程学设计， 取货高度 适宜， 减少了工人的劳动强度和工伤 风险。通过连续保护光幕提供、 物料 倾倒检测、 安全电动门等措施保证操 作安全。 7 提升信息化管理水平 所有的出入库工作都在货柜存 取口处完成管理、 存取自动化。每 台升降库在机械上都是独立的， 既