蒙牛的自動化物流系統(tǒng)
蒙牛乳業(yè)集團(tuán)成立于1999年，總部設(shè)在內(nèi)蒙古呼和浩特市和林格爾縣盛樂經(jīng)濟(jì)園區(qū)，企業(yè)總資產(chǎn)達(dá)76億元，乳制品年生產(chǎn)能力500萬噸。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，自2002年起，蒙牛乳業(yè)集團(tuán)開始采用自動化立體倉庫，提高倉儲容量與物流管理水平。伴隨在全國范圍內(nèi)共擁有20多座立體倉庫。其中，2007年投入使用的六期工廠的物流系統(tǒng)項(xiàng)目，以規(guī)模巨大和高度自動化受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。
2006年，蒙牛乳業(yè)集團(tuán)做出了在總部投資建設(shè)六期生產(chǎn)項(xiàng)目的決定，并提出了“八化”即國際化、智能化、規(guī)模化、立體化、展示化、個性化、差異化、系統(tǒng)化的要求，準(zhǔn)備采用先進(jìn)的設(shè)計理念和技術(shù)設(shè)備，建成國內(nèi)規(guī)模最大，科技含量最高，集生產(chǎn)、科研、培訓(xùn)于一體的大型現(xiàn)代化液體奶生產(chǎn)廠。該項(xiàng)目主體工程投資 10億元，主車間4.77萬平方米，擁有22條生產(chǎn)線，日產(chǎn)鮮奶2000噸，由中央控制系統(tǒng)指令各種設(shè)備，自動完成從收奶到產(chǎn)品出庫的全過程。蒙牛六期的建成，標(biāo)志著我國乳品加工業(yè)技術(shù)水平邁進(jìn)了世界先進(jìn)列，縮小了中國乳業(yè)與世界乳業(yè)的差距。
與蒙牛六期項(xiàng)目相配套的物流系統(tǒng)，集成了自動倉庫系統(tǒng)AS/RS、空中懸掛輸送系統(tǒng)、碼垛機(jī)器人、環(huán)行穿梭車、直線穿梭車、自動導(dǎo)引運(yùn)輸車 AGV、自動整形機(jī)、自動薄膜纏繞機(jī)、液壓升降臺、貨架穿梭板、連續(xù)提升機(jī)、以及多種類型的輸送機(jī)等眾多自動化物流設(shè)備，是迄今國內(nèi)乳業(yè)自動化程度最高、最先進(jìn)的物流系統(tǒng)
系統(tǒng)要求
蒙牛六期物流系統(tǒng)項(xiàng)目由太原剛玉物流工程有限公司負(fù)責(zé)整體規(guī)劃、實(shí)施。由于此前雙方長期而良好的合作基礎(chǔ)，工程從招標(biāo)到建成僅歷時半年，速度之快、效率之高令人稱奇。該項(xiàng)目總包方太原剛玉物流工程有限公司經(jīng)受了大方案、大集成、打服務(wù)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，展示出強(qiáng)大的綜合實(shí)力。
蒙牛六期物流系統(tǒng)主要服務(wù)于常溫液體奶的生產(chǎn)、儲存、發(fā)貨，按照功能設(shè)計劃分為生產(chǎn)區(qū)、入庫區(qū)、儲存區(qū)和出庫區(qū)等，由計算機(jī)統(tǒng)一對整個物流流程實(shí)行自動化管理。六期項(xiàng)目共設(shè)置22條生產(chǎn)線，包括10條利樂22型機(jī)(3條苗條型、7條標(biāo)準(zhǔn)型)和12條康美機(jī)(5條苗條型、7條標(biāo)準(zhǔn)型)、生產(chǎn)能力為 1800噸 /20小時，出庫量為5000噸/22小時。按照規(guī)定，每天來自灌裝車間的產(chǎn)品入庫量約為110托盤/小時;出庫需分拆的量為30托盤/小時。
在物流系統(tǒng)規(guī)劃過程中，蒙牛集團(tuán)不僅對處理量提出了很高的要求，更重要的是要求實(shí)現(xiàn)從牛奶生產(chǎn)到成品最后出庫裝車發(fā)運(yùn)全過程的無人化作業(yè)，其中包括成品入出庫、原輔料及包材的輸送等所有物流作業(yè)環(huán)節(jié)。同時，整個系統(tǒng)還要符合經(jīng)濟(jì)性、靈活性、安全性與易維護(hù)性的要求。
系統(tǒng)構(gòu)成
為實(shí)現(xiàn)從生產(chǎn)到出庫流程的無人化作業(yè)，蒙牛六期的物流系統(tǒng)由成品全自動立體庫及輸送系統(tǒng)、內(nèi)包材自動化立體庫及輸送系統(tǒng)、輔料自動輸送系統(tǒng)、以及貫穿這三個子系統(tǒng)的計算機(jī)管理系統(tǒng)組成。
一、 成品自動立體庫及輸送系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)
該系統(tǒng)從生產(chǎn)車間內(nèi)的產(chǎn)品封箱后起，至出庫區(qū)穿梭車后輥筒式輸送機(jī)(裝車前)，實(shí)現(xiàn)成品存儲與出庫操作，以及空托盤的與存儲。主要設(shè)備包括：
1、 提升機(jī)
22臺提升機(jī)與相應(yīng)數(shù)量的封箱機(jī)銜接，提升高度為2米，負(fù)責(zé)將成品奶箱送至碼盤機(jī)器人處
2、機(jī)器人自動碼盤系統(tǒng)
為提升整體系統(tǒng)的自動化程度，托盤碼垛采用機(jī)器人作業(yè)。碼盤機(jī)器人可同時分別對來自兩條生產(chǎn)線的貨物進(jìn)行碼垛。機(jī)械手為六軸式，每天可連續(xù)工作20小時以上。
3、 環(huán)形穿梭車
環(huán)形穿梭車用于將滿載托盤從機(jī)器人碼垛后的輸送線，自動運(yùn)送到成品倉庫入庫端的各工位，并完成入庫端空托盤組至分解空托盤處的自動運(yùn)輸。
4、輸送系統(tǒng)
(1)碼垛好的托盤貨物經(jīng)輸送線至入庫環(huán)形穿梭車入口，等待搬運(yùn)車入庫。
(2)出、入庫端各設(shè)24條輸送線，和立體庫內(nèi)24條巷道對應(yīng)。
(3)出庫裝車處有20條輥筒式輸送機(jī)(有坡度)，同20輛汽車對應(yīng)。
(4)裝車后留下的空托盤經(jīng)輸送線送回入庫碼垛處、分拆處或立體庫存儲。
(5)分拆后剩余的產(chǎn)品也經(jīng)輸送線重新送回立體庫。
(6)入庫碼盤區(qū)空托盤的補(bǔ)充通過系統(tǒng)自動完成，可以保證在機(jī)器人碼垛時始終有空托盤備用。碼垛所需空托盤從立體庫內(nèi)取出后(8個為一垛)，由環(huán)形穿梭車送至空托盤輸送線進(jìn)行拆盤，在被分配到機(jī)器人碼盤區(qū)。
5、高位貨架
成品立體庫總建筑面積102×106米。庫房頂最高點(diǎn)24米，最低點(diǎn)20米。貨架分布為24排76列12層、24排76列13層，共45600個貨位。
6、單伸堆垛機(jī)
(1)單元式直線型有軌巷道堆垛機(jī)工24臺，單機(jī)最大起重量為1200千克。
(2)采用變頻調(diào)速方式，完成來自車間貨物的入庫或外來貨物的出庫操作。
(3)堆垛機(jī)與計算機(jī)管理監(jiān)控系統(tǒng)采用紅外線通訊方式。
(4)堆垛機(jī)操作方式：聯(lián)機(jī)操作、單機(jī)操作、手動操作。
二、內(nèi)包材及輸送系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)
該系統(tǒng)從內(nèi)包材經(jīng)人工碼垛后用叉車將托盤運(yùn)至入庫輸送線起，至所有內(nèi)包材被送到生產(chǎn)車間的使用點(diǎn)(包括空托盤回庫)。內(nèi)包材庫存放的是和牛奶直接接觸的包材(包括紙卷和紙盒)，因此對庫房內(nèi)的潔凈度有一定的要求，故采用自動化立體庫儲存。另外，內(nèi)包材庫還具有包材外調(diào)和空托盤外出的功能。主要由如下設(shè)備組成：
1、 駛?cè)胧截浖芟到y(tǒng)
(1) 包材庫總建筑面積102×30米，庫房凈高9米，總貨位數(shù)2400個。由于兩種包材的托盤尺寸不等，故將貨架分為兩個區(qū)域，每種各占50%。放置利樂包材的托盤尺寸1200×1200mm，托盤與包材重1200千克/托盤。放置康美包材的托盤尺寸1240×1000mm，托盤與包材重780千克/托盤.
(2) 貨架采用穿梭板式貨位和螺栓連接式，高度可調(diào)整。
2、 單伸堆垛機(jī)
(1) 采用2臺轉(zhuǎn)軌式堆垛機(jī)，單機(jī)最大起重量為1300千克，即可滿足外來包材的進(jìn)貨量及送往車間的包材出貨量的要求，又可滿足不同貨架尺寸的需求。
(2) 沒有過載與松繩保護(hù)裝置、斷繩保護(hù)裝置、貨叉動作連鎖保護(hù)裝置及貨叉力矩限止器和貨位探測及有無貨物檢測裝置。
(3) 堆垛機(jī)與計算機(jī)管理監(jiān)控系統(tǒng)采用紅外線通訊方式。
(4) 堆垛機(jī)上沒有載入裝置，方便人員對最高處貨架的維修及管理。
(5) 堆垛機(jī)操作方式：聯(lián)機(jī)操作、單機(jī)操作、手動操作。
3、 出庫機(jī)器人自動搬運(yùn)系統(tǒng)(AGV系統(tǒng))
在和生產(chǎn)車間相通的一端，由AGV(無人搬運(yùn)車)自動將包材直接送到無菌灌裝機(jī)指定的位置，空托盤由AGV送回包材庫。AGV采用激光引導(dǎo)，由帶輸送移載機(jī)構(gòu)的AGV小車、地面導(dǎo)航系統(tǒng)、在線自動充電系統(tǒng)、周邊輸送系統(tǒng)、AGV控制臺和通訊系統(tǒng)等組成。
三、 輔料自動輸送系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)
該系統(tǒng)從人工將輔料放置到自動搬運(yùn)懸掛車起，至輔料被準(zhǔn)確送到車間輔料位置。輔料庫位于生產(chǎn)車間外馬路對面，為駛?cè)胧綆旆浚糜诖娣偶埾浜臀堋］o料庫空中長廊底標(biāo)高5米，空中長度30米。
每條生產(chǎn)線紙箱需求量分別為：利樂包834片/小時、康美包500片/小時。紙箱及吸管至生產(chǎn)車間裝箱機(jī)和貼管機(jī)的搬運(yùn)，采用空中無人自動搬運(yùn)懸掛車完成。空中無人自動搬運(yùn)車采用單軌道懸掛機(jī)構(gòu)，在一條環(huán)形主軌道上運(yùn)行。
四.計算機(jī)監(jiān)控和管理系統(tǒng)
整個計算機(jī)監(jiān)控和管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對成品自動化庫、內(nèi)包材自動化庫和輔料庫的統(tǒng)一管理。成品自動化庫、包材自動化庫要求實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)在線的全自動控制、監(jiān)控和管理，主要包括庫房倉儲物流信息管理系統(tǒng)、自動化庫房控制與監(jiān)控系統(tǒng)、自動化庫房控制執(zhí)行系統(tǒng)三部分。其中，庫房倉儲物流信息管理系統(tǒng)具備入庫管理、出庫管理、庫存管理、數(shù)據(jù)采集、質(zhì)檢管理、批次管理、查詢統(tǒng)計、系統(tǒng)管理、儲位管理、人力資源管理、預(yù)警、糾偏、人性化操作界面等功能模塊。系統(tǒng)特點(diǎn)
1、 在計算機(jī)統(tǒng)一指揮下完成立體庫作業(yè)，實(shí)現(xiàn)貨物的入出庫信息自動化管理，自動完成貨物的數(shù)據(jù)維護(hù)、查詢、修改、清庫報表、庫存分析、報表打印等操作，并動態(tài)顯示設(shè)備狀態(tài)、位置及完成工作情況、故障情況提示、報警信息，以及庫存貨物的分布情況等。
2、 入庫時，系統(tǒng)自由分配貨位，按照由下到上的原則，也可以具體指定任意貨位;出庫時，原則上按入庫登錄順序(入庫日期和批號)，即先進(jìn)先出的原則。
3、 計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用全漢化圖形界面，具有良好的開放性，系統(tǒng)功能便于修改和再次開發(fā)。
運(yùn)作流程
按照成品，內(nèi)包材和輔料三種不同物料劃分，其物流作業(yè)流程分別如下：
一、 成品物流
蒙牛六期物流中心從前到后依次為生產(chǎn)區(qū)、入庫區(qū)、儲存區(qū)和出庫區(qū)，具體運(yùn)作流程如下：
(一) 生產(chǎn)區(qū)
22臺封箱機(jī)經(jīng)輸送鏈與碼盤機(jī)器人接頭，輸送鏈在碼垛錢江帶產(chǎn)品的紙箱提升至離地面2米處。紙箱由碼盤機(jī)器人按貨架層間距的尺寸要求，整齊地碼放在下游輸送帶上的托盤上。
(二) 入庫區(qū)
1、 碼好產(chǎn)品的托盤由環(huán)行穿梭車搬運(yùn)到自動立體庫外與巷道堆垛機(jī)連接的輸送機(jī)上。裝有苗條型產(chǎn)品的托盤在入庫前需要進(jìn)行塑料薄膜纏繞。
2、 在入庫區(qū)設(shè)有雙工位高速環(huán)行穿梭車，將入庫貨物向入庫口進(jìn)行分配。托盤貨物在上穿竣車之前，須經(jīng)過外形合格檢測裝置，未通過者由小車送到整形裝置處進(jìn)行整形后再入庫。
3、 經(jīng)檢測碼垛合格的托盤被堆垛機(jī)自動放到計算機(jī)系統(tǒng)指定的貨位上。
(三)出庫區(qū)
1 、出庫作業(yè)區(qū)設(shè)置20個停車位，可以滿足20輛運(yùn)輸車同時裝卸任務(wù)。堆垛機(jī)從貨架上取出裝有產(chǎn)品的托盤，送到庫房外的環(huán)行穿梭車上。根據(jù)銷售清單，產(chǎn)品托盤從滾筒式輸送機(jī)被送到裝貨車旁。
2、在環(huán)行穿竣車的某處設(shè)立產(chǎn)品分拆區(qū)域，需要分拆的托盤在此脫離穿竣車道，通過人工分揀后，再回到穿竣車道上。
二、內(nèi)包材物流
1、入庫
內(nèi)包材從外部采購回來時，由人工卸車碼放在托盤上后，用叉車將包材放置到輸送機(jī)上，運(yùn)至入庫臺上(一個入口)。堆垛機(jī)接到指令后將貨物就近或者按照預(yù)先設(shè)定的位置先放到穿梭板上，由穿竣板的往復(fù)運(yùn)動將貨物放置到貨架(兩種尺寸貨架)上。
2、出庫
根據(jù)生產(chǎn)的需求，由堆垛機(jī)自動將所需紙卷、紙盒托盤取出放到和生產(chǎn)車間相通的一端。從庫房至生產(chǎn)灌裝機(jī)之間的物料搬運(yùn)采用激光導(dǎo)引自動搬運(yùn)機(jī)器人(AGV)。AGV將整托盤紙卷或紙盒送到無菌灌裝機(jī)指定的工位，人工輔助上紙卷或紙盒。空托盤由AGV送回包材庫。系統(tǒng)充分考慮到了生產(chǎn)結(jié)束后剩余包材回庫問題，在下次出貨時優(yōu)先使用剩余的包材。
三、輔料物流
紙箱：在輔料庫中指定的工位，由人工將紙箱拆捆后，按生產(chǎn)要求的數(shù)量、方向放到搬運(yùn)車的裝載模具內(nèi)。
吸管：在輔料庫中指定的工位，由人工將吸管拆箱后，把箱內(nèi)所有的吸管放在搬運(yùn)車上的周轉(zhuǎn)箱內(nèi)。
紙箱及吸管至生產(chǎn)車間裝箱和貼管機(jī)的運(yùn)送，采用空中無人自動搬運(yùn)懸掛車完成。搬運(yùn)車可自動將這些輔料送到所需上料的裝箱機(jī)處，并自動投放到裝箱機(jī)上的紙箱緩沖工位。生產(chǎn)結(jié)束后或更換品種時，搬運(yùn)車能將剩余紙箱或吸管送回輔料庫內(nèi)。
技術(shù)亮點(diǎn)
蒙牛六期自動化物流系統(tǒng)是高科技設(shè)備和控制技術(shù)的高度集成，以規(guī)模之大、創(chuàng)新點(diǎn)之多、自動化程度之高、運(yùn)行效率之高備受業(yè)界矚目。該項(xiàng)目從信息管理控制系統(tǒng)到物流設(shè)備應(yīng)用擁有諸多創(chuàng)新技術(shù)。
在控制系統(tǒng)方面，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)物流與多庫存儲物流的統(tǒng)一調(diào)度管理。物流中心的高度自動化要求對成品自動化庫、內(nèi)包材自動化庫、輔料庫進(jìn)行多庫統(tǒng)一調(diào)度和管理，即建立包括倉儲物流信息管理系統(tǒng)、自動化庫房控制與監(jiān)控系統(tǒng)和自動化庫房控制執(zhí)行系統(tǒng)等在內(nèi)的信息控制系統(tǒng);實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流與包裝的自動化控制，生產(chǎn)物流與存儲物流的統(tǒng)一管理調(diào)度，以及多庫存儲與生產(chǎn)物流的統(tǒng)籌管理等。
在高科技設(shè)備應(yīng)用方面，該項(xiàng)目涵蓋了多種先進(jìn)高效的自動化設(shè)備，其中AGV和空中懸掛輸送系統(tǒng)是蒙牛六期中的最大亮點(diǎn)。特別是在內(nèi)包材出庫環(huán)節(jié)引入了 AGV，從根本上實(shí)現(xiàn)了真正的自動化搬運(yùn)，成為蒙牛集團(tuán)同類項(xiàng)目中的一大突破。據(jù)了解，在其他項(xiàng)目的立體庫中，內(nèi)包材搬運(yùn)作業(yè)多由計算機(jī)控制堆垛機(jī)使貨物下架，由軌道出庫。相比之下，AGV的應(yīng)用使蒙牛六期的運(yùn)輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全的智能化，大大提高了工作效率，降低了人力成本。
從一年來的運(yùn)轉(zhuǎn)情況看，蒙牛六期物流系統(tǒng)已基本達(dá)到了當(dāng)初的規(guī)劃設(shè)計目標(biāo)，取得了令人滿意的效果。以此為基礎(chǔ)，蒙牛乳業(yè)集團(tuán)有信心將位于呼和浩特和林德爾縣的總部基地建設(shè)成國內(nèi)規(guī)模最大、科技含量最高的現(xiàn)代化工廠，成為國內(nèi)外乳制品行業(yè)的典范。
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