基于转向架智能制造的物流系统

基于转向架智能制造的物流系统

彭东哲

(中车株洲电力机车有限公司，湖南株洲412001)

摘要：本文通过对转向架智能制造生产中物流系统的研究，梳理从制造BOM生成到物料齐套性配送的流程和环节，全面阐述了智能产线的物流系统的设计过程，为探索智能产线的设计规范化与建设流程化提供参考。

一、概述

智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容，是促进工业向高端迈进，建设制造强国的重要举措 ，也是打造国际竞争优势的必然选择。各国将智能制造视为振兴实体经济和新兴产业的支柱和核心，以及提升竞争力和可持续发展能力的基础和，关键智能制造技术是制造技术和自动化技术等多学科相互渗透和融合的一种综合技术，对中国制造业的健康转型和科学发展具有重大意义 。

转向架是作为轨道交通车车辆的走行部分，起着支撑、牵引、导向、减震运行的作用，对轨道交通车辆运行的安全性和平稳性至关重要，是保证铁路运输安全的关键核心部件。物料配送是仓储和生产的中间环节，在整个生产物流中起着重要的连接桥梁作用，会直接影响产品的生产效率与交付速度。因此建立智能的生产物流系统，实现物料及时准确的准时化配送，有利于企业实现高效的生产作业。为此，本文提出了一种转向架装配智能化制造技术，以实现装配用以实现转向架制造过程中物料的全过程受控和可追溯，达到提升装配效率和质量的目的。本文以转向架智能制造建设分析为例，全面阐述了智能产线的物流系统的设计过程，为探索智能产线的设计规范化与建设流程化提供参考。

二、转向架生产制造工艺路线介绍

根据转向架部件结构，转向架生产分为构架生产（构架焊接、构架加工、构架涂装），轮对生产（车轮车轴加工、轮对压装、传动装置组装、轴箱体组装），转向架整体组装（构架附件组装、转向架落架、转向架称重调簧、转向架收尾）。其生产方式分为焊接、机加工、涂装、压装、螺栓连接等方式。转向架生产工艺流程如图1所示。

图1、某产品转向架工艺流程

三、转向架事业部智能制造物料系统的基本框架

物料信息流生成及数字化齐套分析

1、信息化建设主要依托于MES系统(生产指挥调度系统)，通过与公司 ERPEAS、WMS、 PCS、PLM 等系统连接，实现数据的共享，进而实现对计划、物料、工艺、质量、设备等信息的有效调度、跟踪和统计，并提供对生产异常情况的快速响应支持。

2、以MES为核心的主要信息流传递交互过程

1二、物料 BOM 信息生成及传递

1、在转向架智能制造的过程中，物料BOM信息是生产和物流传递的依据和源头，基于TC、EAS与MES有效集成，实现BOM在设计、工艺、制造的一体化展开，设计BOM、工艺BOM、制造BOM数据链无缝对接。以设计BOM（E-BOM）作为数据唯一输入源，通过对设计BOM转换后添加工艺规程、工艺路线等信息形成工艺BOM（P-BOM），在工艺BOM上面向制造模块的结构调整，并添加工艺辅料、原材料等形成制造BOM（M-BOM），在制造BOM上建立工艺路线，导入工艺规程、标准工时、分配物料等，实现从设计到制造的一致性，实现设计BOM、工艺BOM、制造BOM、检验BOM的数据源一致性，实现BOM数据在各业务系统的准确传递。

三、数字化齐套性分析引出的物料按需配送

四、1、基于生产计划的物料配送计划

①路径1：“12个月滚动计划” → “项目制造计划”（释：带入事业部制造计划模板） → “事业部制造计划” → “主计划” → “车间计划”（释：带入工序排程模板） → “（生产订单）生产工艺查询” → MES系统（释：数据库数据存放）；

②路径2：“协同计划” → “车间计划”（释：带入工序排程模板） → “（生产订单）生产工艺查询” → MES系统（释：数据库数据存放）；

2）APS板块：“执行[MES-APS订单基础数据导入]”（释：APS从MES数据库数据抓取） → 对订单计划排程 → “执行[APS-MES派工单反馈]”（释：APS排程后数据传向MES） ；

3）MES板块：“开工条件检查”中“获取派工单”（释：对“（生产订单）生产工艺查询”时间数据更新覆盖） → “派工单下达”。

由 MES 系统下达基于工位的物料配送计划，ERP 系统下达车间产线级日物料需求计划，MES 系统锁定三日计划。所有物料均需入库管理，其中外部物料进入自动立体仓库入库及进入现场缓存区域虚拟入库均由物流部实施，产线下线成品或半成品入虚拟库位由事业部实施，MES 系统调取库存信息进行计划管理分析。

四、智能物流配送系统

智能制造车间物料配送系统基于进入自动立体仓库依据需求从仓库内配送到工位和不进入自动立体仓库直接配送到工位两种原则。转向架制造单元数字化体制改造配套的物流配送系统包括：自动化立体仓库、AGV控制系统、内部物联网和集成化物流管理控制系统WMS。

最好画张图，盘进立库，接收什么？异常退库？

1、物流配送系统

外部物料、厂内直送件及事业部自制件，依据事业部生产配送计划，物流部统一管理协调按配盘方案经检验合格后入自动立体仓库或者存放现场缓存区域。立体仓库仅为物料中转缓存及自动化配送用。AGV依据转向架事业部 MES 指令从自动立体仓库取货配送至指定工位或者产线。

立库

2、AGV

自动化立体仓库对物料采用高架自动存取方式，充分利用空间优势，提供库房的空间利用率，通过巷道堆垛机对物料进行自动存取，提高了出入库作业效率，降低人工作业强度。堆垛机的控制系统采用高稳定性的进口控制设备，配套成熟的堆垛机控制程序，通过无线网络与其它控制设备进行数据通讯，对堆垛机运行进行实时监控，随时掌握堆垛机系统的运行状态和作业参数，保证巷道堆垛机高效、稳定、可靠地运行。堆垛机水平+垂直运行采用闭环调速、激光测距或条码带绝对认证方式，通讯采用红外通讯方式，运行性能很高。

在立体自动化库房内，利用高层货架、巷道堆垛机三维运动、自动传输系统实现生产物料的自动存取功能。立体仓库设计为存储2天生产任务所需的物料。以此作为生产物料的缓冲区域，有效避免物料异常对生产进度的影响。

AGV小车由控制系统根据现场生产节拍实现物料从自动化立体仓库自动配送到现场各工位，生产区预留专门物料通道。生产过程中如有出现缺料现象，通过人工触发按钮向仓储系统传送缺料请求，系统会在相应的位置发出声光报警提醒，AGV小车根据人工呼叫要求配送相应的物料，包括将空托盘运回指定区域。AGV小车配送能实现柔性运输，使整个转向架制造单元的物流运输通畅、快捷、有序。

叉式AGV车：

举升式AGV车：

六、创新运用-生产环节的二维码应用

在制定了各工序的配盘方案后，在物流环节应通过二维码的方式进行执行，以达到物料的实际存放与配盘方案完全一致的目的。

二维码种类繁多，其中起重要作用的有物料二维码、工装器具二维码、库位（地址）二维码。

物料二维码：用于物料的快速识别，包括：物料编码、物料名称、规格型号、数量、计量单位、批次号（或序列号）、项目等信息。

工装器具二维码：用于转运工具的快速识别，包括：转运设备二维码、托盘二维码、标准料箱二维码、转运工具二维码等信息。

库位（地址）二维码：用于库位（地址）的快速识别，包括：库位（地址）编号、库存信息等信息。

2、二维码的编码规格

基于二维码的应用场景绝大部分都是通过手持设备进行扫描操作，需要采用一种能快速识别、快速读取、快速交互的编码方式进行编码。建议使用 QRCode（快速识别二维码），采用标准的 JSON 字符串格式作为二维码内容的编码格式，UTF-8 作为二维码内容的编码规格。

六、结束语

本文以转向架智能制造建设分析为例，全面阐述了智能产线的物流系统的设计过程，从产品BOM生成，基于生产计划的物料配送计划生成，车间级物流配送系统的建立等方面，实现了物料端到端的智能化配送，显著提升了制造管控水平、生产与物流系统的柔性能力。为转向架智能制造生产奠定了坚实的基础。

参考文献：

徐海霞，蒋兴加. 车轮智能化生产线规划方案设计[J]电力机车与城轨车辆 2017(5) 57-60

王良涛，赵文渊，刘洋.机车转向架装配智能化制造技术[J]电力机车与城轨车辆 2022(11) 116-120