企業(yè)內(nèi)部的智能化物流

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xiaobing86203

電梯直達(dá)

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發(fā)表于 2017-9-29 21:18:57 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

工業(yè)4.0對(duì)生產(chǎn)加工機(jī)床提出了更加靈活、更加柔性化的要求。因此，企業(yè)現(xiàn)在的內(nèi)部物流設(shè)備也必須針對(duì)這些要求重新考慮、設(shè)計(jì)。德國的下薩克森州的高等院校和經(jīng)濟(jì)學(xué)家們正在研究一種全新的解決方案：利用人類認(rèn)知能力設(shè)計(jì)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，改變企業(yè)內(nèi)部物流的現(xiàn)狀。

在工業(yè)領(lǐng)域中將不同的生產(chǎn)控制系統(tǒng)相互連接在一起是很常見的事情。因?yàn)檫B接能夠保證很高的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力。但控制系統(tǒng)相互連接時(shí)經(jīng)常遇到的問題是：當(dāng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的某一局部出現(xiàn)故障時(shí)常常會(huì)導(dǎo)致所有的生產(chǎn)設(shè)備無法運(yùn)行，造成代價(jià)高昂的生產(chǎn)中斷。

而此時(shí)要想改變?yōu)樯a(chǎn)加工機(jī)床提供原材料的供應(yīng)系統(tǒng)就只能在付出昂貴的代價(jià)、經(jīng)過較長時(shí)間的努力才能實(shí)現(xiàn)。因此，在這樣的背景條件下能夠靈活的調(diào)整原材料供應(yīng)路線，快速地繞過故障停機(jī)設(shè)備，及時(shí)的保證其他加工設(shè)備的原材料供應(yīng)就能保證企業(yè)的競爭力了。

第四次工業(yè)革命的新技術(shù)有可能在下一個(gè)十年內(nèi)改變現(xiàn)在的生產(chǎn)和物流過程。CPS網(wǎng)宇實(shí)體系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)加工設(shè)備、倉庫系統(tǒng)、產(chǎn)品和輔助工位器具的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)全新的生產(chǎn)過程。

生產(chǎn)設(shè)備和輸送設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)

不久的將來，生產(chǎn)車間內(nèi)統(tǒng)一、集中的原材料控制方式將成為歷史。因?yàn)樵谖磥淼纳a(chǎn)過程中被輸送的原材料會(huì)通過生產(chǎn)控制系統(tǒng)獨(dú)立自主的找到自己的目的地。在德國聯(lián)邦教育與研究部推動(dòng)的Netkops‘網(wǎng)絡(luò)化認(rèn)知生產(chǎn)系統(tǒng)’項(xiàng)目開發(fā)的就是一種新型的分散式控制的企業(yè)生產(chǎn)和內(nèi)部物流控制系統(tǒng)。

圖2 根據(jù)微型電機(jī)的原理進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)的、適用于新開發(fā)的輸送系統(tǒng)用的微型電動(dòng)機(jī)樣機(jī)

Netkops項(xiàng)目對(duì)物流系統(tǒng)的基本要求是：能夠平行傳輸原材料流和信息流信息的輸送設(shè)備和生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。物料流的控制由新型的‘生產(chǎn)控制路由器’來完成，這種生產(chǎn)控制路由器的控制方式是一種分散式控制方式：在每一臺(tái)輸送設(shè)備、輸送周轉(zhuǎn)箱等都內(nèi)置了控制器。這種控制器就是每一個(gè)被輸送物資運(yùn)動(dòng)路線的‘設(shè)計(jì)師’，被我們稱之為路線規(guī)劃器。有了這一控制器之后就不再需要上一級(jí)的中央控制系統(tǒng)了。

實(shí)現(xiàn)靈活的物流運(yùn)動(dòng)

與路線規(guī)劃器、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信相比較，網(wǎng)宇實(shí)體系統(tǒng)的核心部件是十字輸送平臺(tái)：一種能夠像十字路口一樣向四個(gè)方向輸送原材料的輸送平臺(tái)。十字輸送平臺(tái)是由許多小型的輸送模塊組成，每一個(gè)小型輸送模塊能夠彼此相互作用、相互影響，又能夠各自獨(dú)立的完成輸送運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這些小型輸送模塊各由一個(gè)微型輸送驅(qū)動(dòng)裝置和一個(gè)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置組成。在這許許多多小型輸送模塊的共同作用下，十字輸送平臺(tái)就能夠就地做出正確的判斷、決定，并根據(jù)路由器的指示將原材料沿某一方向運(yùn)送出去。這就使得十字輸送平臺(tái)具有更高的物資運(yùn)輸自由度了：除了能夠完成原材料出、入平臺(tái)，還能調(diào)整原材料的輸送方向、完成裝箱、分箱、重新配貨、排序或者中間緩沖保存等任務(wù)。當(dāng)前的研究項(xiàng)目不僅已經(jīng)完成了自由的運(yùn)輸路線規(guī)劃同時(shí)完成了設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信的試驗(yàn)，開發(fā)出了新的十字輸送平臺(tái)微型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及它的變型系統(tǒng)。

能夠很好的貫徹落實(shí)企業(yè)內(nèi)部物流的功能、方便使用、十字輸送平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性和使用可行性等是對(duì)十字輸送平臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)和控制技術(shù)提出的要求。由于小型輸送模塊的空間非常狹小，所以就要求它的驅(qū)動(dòng)裝置必須要有很高的功率密度，能高效的限制熱損耗。當(dāng)然，微型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也必須準(zhǔn)確的滿足內(nèi)部物流功能的技術(shù)要求。這些要求不僅包含了動(dòng)態(tài)的、多驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)同步驅(qū)動(dòng)要求，而且也包含了回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)整方向、位置的要求。另外，各個(gè)微型模塊的數(shù)量較多但不能因此而有很高的價(jià)格，只有這樣才能使這一系統(tǒng)有很好的經(jīng)濟(jì)性。

未來到底是什么

開發(fā)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)師們根據(jù)微型電機(jī)的原理進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)計(jì)了適合在十字輸送平臺(tái)中使用的微型電動(dòng)機(jī)。新的微型電機(jī)所采用的技術(shù)能夠在低轉(zhuǎn)速時(shí)提供很大的扭矩，滿足了十字輸送平臺(tái)的技術(shù)要求，完全省去了使用變速機(jī)構(gòu)。

這種微型電機(jī)是一種外轉(zhuǎn)子式的電動(dòng)機(jī)，即：電機(jī)的軸是固定不動(dòng)的、電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)著的電機(jī)外殼并將動(dòng)力傳遞給被輸送的原材料。另外，它還省去了具有調(diào)節(jié)和控制作用的編碼器，使這種微型電機(jī)的結(jié)構(gòu)更加緊湊，功率密度更高，具有很高的過載能力和很好的能源利用效率。

為這微型高功率密度直驅(qū)電機(jī)供電的是集成在微型輸送模塊底部的新型變頻器和新型逆變器，專門為這種微型電動(dòng)機(jī)開發(fā)的調(diào)節(jié)控制電路省去了使用旋轉(zhuǎn)編碼器和位置傳感器，因此有著很好的經(jīng)濟(jì)性、體積小、占用空間少和更高的靈敏度。同時(shí)沒有編碼器的微型電機(jī)滿足了很高的轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確性、定位精度和動(dòng)態(tài)性能要求，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)模塊的旋轉(zhuǎn)同步和位置同步運(yùn)動(dòng)。

在信息數(shù)據(jù)交換以及分散式路由器控制中，各個(gè)輸送驅(qū)動(dòng)模塊都能與十字輸送平臺(tái)的輸送部件聯(lián)網(wǎng)、一起運(yùn)動(dòng)。除了交換數(shù)據(jù)信息之外，它們還能實(shí)現(xiàn)最佳的能量交換：被輸送原材料的制動(dòng)能可以直接傳遞給其他運(yùn)動(dòng)使用。由于省略了減速器和編碼器，全新設(shè)計(jì)了電動(dòng)機(jī)和逆變器，因此降低了系統(tǒng)的成本費(fèi)用。相信，不久的將來就會(huì)出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的使用十字輸送平臺(tái)的情況，同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)就可以收回投資成本。