CN114042649A

CN114042649A - 一种基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法

Info

Publication number: CN114042649A
Application number: CN202111363165.1A
Authority: CN
Inventors: 常梦辉; 吴瑞芳; 赵俊丽; 高岩; 赵珂
Original assignee: Zhengzhou Coal Machinery Shuyun Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Zhengzhou Coal Machinery Shuyun Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2021-11-17
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2041-11-17
Also published as: CN114042649B

Abstract

本发明公开了一种基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，属于液压支架结构件生产技术领域，解决了因分拣线边托盘转换和AGV转运不及时以及后续缓存物料管控困难的问题。分拣车间包括分拣下料位、分拣线、合盘周转区，以及用于放置零件的托盘、用于转运托盘的AGV运输小车；该方法包括：首先安照线边托盘、合盘周转区托盘、空托盘的判断顺序进行分拣，一种零件分拣完后，将达到满载转运条件的托盘向后工序转运，未达到转运条件时，根据后续待分拣钢板的材质、板厚和零件种类来确定线边托盘是否需要转入合盘周转区；以T为时间周期，对合盘周转区中存放相同零件的托盘进行一次合盘操作。

Description

一种基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法

技术领域

本发明属于液压支架结构件生产技术领域，具体涉及一种基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法。

背景技术

钢板的切割分拣在机械装备制造、船舶海工等行业中均广泛应用，但目前的钢板切割分拣普遍存在自动化程度低、人工劳动强度大、生产效率低等现象，严重影响了产能的提升以及造成了生产资源的浪费，同时也不利于产品质量的提高，达不到精益生产的要求。

现有的钢板切割车间借助激光切割机、自动分拣桁架、视觉系统、AGV等自动化设备替代了部分人工作业，提高了钢板切割及分拣的自动化、智能化程度。然而，由于车间布局紧凑和缓存空间、AGV数量和分拣线边可容纳托盘数量的制约，造成以下问题：有限的缓存空间导致加工完成的工件无法进入缓存区，从而分拣线边的托盘无法及时向后工序转运，造成生产阻塞；其次，由于AGV数量有限，频繁的托盘运输任务导致AGV工作负荷过大，从而转运不及时也会造成生产停滞；再次，由于钢板切割零件的多样性与分拣线边可容纳托盘数量有限的制约，导致零件分拣过程中需要频繁的倒换托盘，在一定程度上增加了AGV的工作负荷，而且托盘转运批次的不一致增加了后续缓存物料的管控难度，同时需要大量的托盘数量。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提出了一种基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，分拣车间包括分拣下料位、分拣线、合盘周转区，以及用于放置零件的托盘、用于转运托盘的AGV运输小车；在合盘周转区设置有托盘周转货架；

该合盘分拣方法包括下列步骤：

S1、在激光切割车间切割完成后的钢板进入分拣下料位，根据套料方案获取钢板上所有零件的种类、数量、重量；

S2、检查线边托盘存放的零件信息，判断钢板上的零件是否与线边托盘中的零件相同，若线边托盘中存在相同零件，则优先分拣此种零件，将此种零件分拣到该托盘内；若线边托盘中不存在相同零件，则按照设定的零件分拣优先级进行逐个分拣；

S3、当钢板上的一种零件分拣完成时，判断放置该零件的线边托盘是否达到满载转运条件，若达到满载转运条件，则呼叫AGV运输小车执行满托盘转运任务，将该托盘转运至下一工序，并在原托盘位置补充一个空托盘；若未达到满载转运条件，判断当前钢板是否分拣完、后续待分拣的钢板与当前钢板的材质、板厚是否相同；若后续待分拣的钢板与当前钢板的材质、板厚相同，则执行步骤S4，若后续待分拣的钢板与当前钢板的材质、板厚不同，则执行步骤S5；

S4、后续待分拣的钢板与当前钢板的材质、板厚相同，判断后续待分拣钢板上的零件种类与线边托盘中的零件是否相同，若线边托盘中存在相同零件，则将存放相同零件的托盘留在线边原位，等待下一张钢板相同零件的分拣，同时将线边装载其它不同种类零件的未满托盘转移到合盘周转区暂存；若线边不存在相同的零件，则将线边未满托盘全部转移到合盘周转区暂存，同时，执行步骤S6；

S5、后续待分拣的钢板零件与当前钢板的材质、板厚不同，则等当前钢板零件分拣完成之后，将线边托盘全部转移到合盘周转区暂存，同时，执行步骤S6；

S6、搜索合盘周转区中是否存在与待分拣钢板零件相同的零件，若存在，则将合盘周转区中存放该零件的托盘转移到线边进行补位，等待下一张钢板零件的分拣；若合盘周转区不存在相同零件，则选择对应数量的空托盘转移到线边进行补位；

S7、以时间T为周期，每隔一个周期，检查合盘周转区中是否有两个或两个以上的托盘存放了同一种零件，对存放相同零件的不同托盘进行合盘操作。

优选的，所述分拣线为两条，两条分拣线分别设有一级分拣工位和二级分拣工位，一级分拣工位用于分拣1.8米以上的零件，二级分拣工位用于分拣1.8米以下的零件，待分拣钢板进入分拣工线后先经过一级分拣工位分拣大件零件，然后进入二级分拣工位分拣小件零件。

优选的，分拣过程中，同一托盘同时只能存放一种零件，分拣过程中，拣出的零件存放到对应分拣线旁的线边托盘内，不允许放在其它分拣线的线边托盘。

优选的，步骤S2中采用大件优先、相同零件优先的原则进行逐个分拣时，对于零件A，先判断合盘周转区是否存在相同零件的托盘，若存在相同零件的托盘，则将此托盘转入分拣线边，对该零件A进行分拣；若合盘周转区不存在相同零件的托盘，则选择一个空托盘对零件A进行分拣。

优选的，在当前钢板零件分拣过程中，若零件种类大于线边可容纳托盘数量，则先在线边选择一个未满托盘转到合盘周转区，将合盘周转区内存放相同零件的托盘转换到线边，若合盘周转区没有相同零件，则补充一个空托盘到线边。

优选的，所述步骤S3中，依据每种零件的大小、重量确定托盘容量C，同时按照每天的零件需求量确定托盘转运批次B，设每天计划生产部件P的数量为X架，每个部件P需要零件A的数量为Y个，则托盘的转运批次为B＝X*Y个，取托盘转运批次B和托盘容量C二者的最小值作为判断是否达到满载转运的标准；当托盘中零件数量达到托盘转运批次B和托盘容量C中的最小值时执行满载转运。

本发明中的分拣合盘方法可实现以下功能：

(1)便于实现未达到零件转运批量的托盘在进行零件切换时临时存放；

(2)有助于实现同一零件在多个托盘存放的情况下按照需求批量数量进行合盘作业；

(3)对于小件零件的分拣，分拣托盘采用与后续车间不一样的托盘，使得分拣线的线边可以同时放置更多数量的托盘，在合盘区合盘后统一更换托盘；

(4)增加合盘工序可以提高分拣线的柔性与灵活性，解决了套料与下料顺序的不确定性对分拣线的影响；

(5)可以按照后续工位状态向后续环节释放物料，实现后续生产环节的生产均衡调整；

(6)按照计划需求批量释放物料，降低后续生产环节对物料管控的难度。

利用工厂仿真软件Plant Simulation对切割车间建立三维模型，对切割工序、分拣和转运工序进行仿真运行，仿真结果表明，本发明中的分拣合盘方法在一定程度上提高了设备利用率并且降低了工位阻塞时间。具体表现在以下三个方面：

(1)合盘区的增加缓解了由于零件种类较多、分拣线边托盘更换不及时，分拣线拥堵，进而导致切割机台无法及时下料，影响切割产出，造成生产资源的浪费的情况；

(2)合盘方法提高了分拣工位的柔性和灵活性。分拣线线边可容纳的托盘数量有限，由于前后分拣零件的变更将会带来较多的托盘切换调整需求，托盘的频繁变换增加了物流转运的次数，从而会对零件分拣的效率造成影响。此外，相同零件极有可能会在不同的分拣线上完成分拣作业，因此最终可能会出现两个托盘存放不同数量同种零件的情况，增加托盘使用量与物流转运量。同时，由于物流转运批次的减少与托盘数量占用的变多，将会对物流与托盘数量造成一定压力。

(3)合盘有助于加强后续车间对线边缓存的管控。由于需要考虑物料在时间上的齐套性，以及部分大件物料托盘容量的限制，对于分拣完成的零件必须考虑按照一定批量向后续车间进行转移的策略，否则会造成物料不齐套或者各零件齐套数量不一致，造成后续车间线边库存管理混乱的情况。若出现相同零件存放在不同分拣托盘的情况，必然会导致物料线边齐套管控问题(如齐套缺料与物料过早达到线边问题)。

附图说明

图1本发明基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法的流程图；

图2切割车间布局图；

图3分拣工位布局；

图4为周转区利用情况统计图。

图中标号：1为激光切割车间，2为激光切割机，3为分拣车间，4为分拣线，5为一级分拣工位，6为二级分拣工位，7为托盘，8为分拣下料位、9为托盘周转货架。

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

实施例1

本实施例中未采用合盘方式，所述分拣线为两条，两条分拣线分别设有一级分拣工位和二级分拣工位，一级分拣工位用于分拣1.8米以上的零件，二级分拣工位用于分拣1.8米以下的零件，依据分拣工位的不同使用大小不同的两种托盘；转运原则为：当线边托盘达到转运批量和托盘容量的最小值时，呼叫AGV执行满托盘转运任务；当分拣工位前后分拣钢板的材质、板厚发生变化时，将线边未满托盘全部转运到后工序；受线边可容纳托盘数量的制约，当线边5个小托盘全被占用且下一种待分拣零件与线边无相同零件时，在线边托盘中选择一种零件转到后工序，同时补充一个空托盘。具体实施步骤如下：

(1)建立切割车间仿真模型。结合车间现场资源配置情况、钢板及零件信息、工艺设备数据和物流转运设备数据，利用工厂仿真软件Plant Simulation对切割车间建立三维模型。

(2)切割完成的钢板进入分拣下料位时，根据套料方案获取钢板上的零件种类、数量，如下表1所示。

表1实施例1中的钢板零件信息表

(3)由套料方案看出该钢板零件对应的托盘类型全为小托盘，因此，直接前往二级分拣工位进行分拣。

(4)分拣过程中，对达到转运批量和托盘容量最小值的托盘呼叫AGV向后工序转运；当钢板材质、板厚发生变化时，对线边的托盘进行清空，即将线边托盘全部转向后工序；当钢板零件种类大于线边容纳托盘数量且线边托盘全被占用时，为了减少分拣工位停滞时间，随机选择一个托盘转向后工序。

(5)设置仿真运行时间为10天，根据仿真结果得到切割机和分拣工位的设备利用率如表2所示。

表2实施例1中的设备利用率

	激光切割机	分拣工位
			平均作业时间	64.75％	48.56％
平均等待时间	18.75％	43.31％
			平均阻塞时间	14.5％	8.13％

实施例2

采用本发明中的基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，并结合工厂仿真软件Plant Simulation对该方法进行验证。车间模型和分拣工位分别如图2、图3所示。分拣车间3包括分拣下料位8、分拣线4、合盘周转区，以及用于放置零件的托盘7、用于转运托盘7的AGV运输小车；在合盘周转区设置有托盘周转货架9；所述分拣线4为两条，两条分拣线分别设有一级分拣工位5和二级分拣工位6，一级分拣工位5用于分拣1.8米以上的零件，二级分拣工位6用于分拣1.8米以下的零件，待分拣钢板进入分拣线后先经过一级分拣工位5分拣大件零件，然后进入二级分拣工位6分拣小件零件。分拣过程中，同一托盘同时只能存放一种零件，分拣过程中，拣出的零件存放到对应分拣线旁的线边托盘内，不允许放在其它分拣线的线边托盘。

S1、在激光切割车间1切割完成后的钢板进入分拣下料位8，根据套料方案获取钢板上所有零件的种类、数量、重量，如下表3所示。

表3实施例2中的钢板零件信息表

S2、检查线边托盘存放的零件信息，判断钢板上的零件是否与线边托盘中的零件相同，若线边托盘中存在相同零件，则优先分拣此种零件，将此种零件分拣到该托盘内；若线边托盘中不存在相同零件，则按照大件优先、相同零件优先的原则进行逐个分拣时，对于零件A，先判断合盘周转区是否存在相同零件的托盘，若存在相同零件的托盘，则将此托盘转入分拣线边，对该零件A进行分拣；若合盘周转区不存在相同零件的托盘，则选择一个空托盘对零件A进行分拣。

在当前钢板零件分拣过程中，若零件种类大于线边可容纳托盘数量，则先在线边选择一个钢板中不存在同种零件的未满托盘转到合盘周转区，将合盘周转区内存放相同零件的托盘转换到线边，若合盘周转区没有相同零件，则补充一个空托盘到线边。

本实施例中，线边托盘存放的零件信息如下表所示。此时分拣工位2共有5个小托盘位，3个已被占用，2个为空闲状态。当前钢板上共有5种零件，线边托盘存在一种相同零件，还存在2个空托盘，因此，需要额外补充2个托盘。

表4实施例2中的线边托盘零件信息

检查合盘周转区中暂存的零件信息，如下表5所示。当前周转区中不存在与钢板上相同的零件，因此，先将线边2个不同零件的托盘转到合盘周转区，然后从空托盘区补充两个空托盘到线边。

表5实施例2中的托盘周转区暂存托盘零件信息

S3、当钢板上的一种零件分拣完成时，判断放置该零件的线边托盘是否达到满载转运条件，若达到满载转运条件，则呼叫AGV运输小车执行满托盘转运任务，将该托盘转运至下一工序，并在原托盘位置补充一个空托盘；若未达到满载转运条件，判断当前钢板是否分拣完、后续待分拣的钢板与当前钢板的材质、板厚是否相同。

依据每种零件的大小、重量确定托盘容量C，同时按照每天的零件需求量确定托盘转运批次B，设每天计划生产部件P的数量为X架，每个部件P需要零件A的数量为Y个，则托盘的转运批次为B＝X*Y个，取托盘转运批次B和托盘容量C二者的最小值作为判断是否达到满载转运的标准；当托盘中零件数量达到托盘转运批次B和托盘容量C中的最小值时，呼叫AGV执行满托盘转运任务，并在原托盘位置补充一个空托盘。

若后续待分拣的钢板与当前钢板的材质、板厚相同，则执行步骤S4，若后续待分拣的钢板与当前钢板的材质、板厚不同，则执行步骤S5；

S7、假设以6小时为一个时间周期，对合盘周转区中存放相同零件的托盘进行一次合盘操作，合盘周转区中的托盘信息如下表6所示。表6中的零件Y552-0101-50分别存在于托盘21358和21432中，此时对两个托盘中的零件进行合盘操作。

表6实施例2中的托盘周转区暂存托盘零件信息

设置仿真运行时间为10天，从仿真运行结果中分别获取分拣线托盘周转与合盘数量统计结果、切割与分拣设备利用率如表7、表8所示，周转区利用情况见图4。由表7可以看出，切割车间平均每天有149个托盘需要进入周转区进行暂存，而且每天所有钢板加工完成后，周转区与分拣线边分别有62个和9个托盘的最终状态不在一个托盘，需要进行合盘操作。

表7实施例2中的分拣线托盘周转与合盘数量统计

表8实施例2中的设备利用率

	激光切割机	分拣工位
			平均作业时间	75.85％	53.50％
平均等待时间	15.69％	45.29％
			平均阻塞时间	8.45％	1.22％

从两次仿真模拟的结果中可以看出，增加合盘周转区、采用分拣合盘方法之后，切割机的设备利用率由64.75％提高到了75.85％，平均堵塞时间由14.5％减少到了8.45％。结果表明：合盘方法提高了设备利用率并且降低了工位阻塞时间。具体表现在以下三个方面：

(1)合盘区的增加缓解了由于零件种类较多、分拣线边托盘更换不及时造成分拣线拥堵，进而导致切割机台无法及时下料，影响切割产出，造成生产资源的浪费的情况；

(3)合盘有助于加强后续车间对线边缓存的管控。由于需要考虑物料在时间上的齐套性，以及部分大件物料托盘容量的限制，对于分拣完成的零件必须考虑按照一定批量向后续车间进行转移的策略，否则会造成物料不齐套或者各零件齐套数量不一致造成后续车间线边库存管理混乱的情况。若出现相同零件存放在不同分拣托盘的情况，必然会导致物料线边齐套管控问题(如齐套缺料与物料过早达到线边问题)。

上面结合实施例对本发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims

1.一种基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，其特征在于，分拣车间包括分拣下料位、分拣线、合盘周转区，以及用于放置零件的托盘、用于转运托盘的AGV运输小车；在合盘周转区设置有托盘周转货架；

该合盘分拣方法包括下列步骤：

2.根据权利要求1所述的基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，其特征在于，所述分拣线为两条，两条分拣线分别设有一级分拣工位和二级分拣工位，一级分拣工位用于分拣1.8米以上的零件，二级分拣工位用于分拣1.8米以下的零件，待分拣钢板进入分拣工线后先经过一级分拣工位分拣大件零件，然后进入二级分拣工位分拣小件零件。

3.根据权利要求1所述的基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，其特征在于，分拣过程中，同一托盘同时只能存放一种零件，分拣过程中，拣出的零件存放到对应分拣线旁的线边托盘内，不允许放在其它分拣线的线边托盘。

4.根据权利要求1所述的基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，其特征在于，步骤S2中采用大件优先、相同零件优先的原则进行逐个分拣时，对于零件A，先判断合盘周转区是否存在相同零件的托盘，若存在相同零件的托盘，则将此托盘转入分拣线边，对该零件A进行分拣；若合盘周转区不存在相同零件的托盘，则选择一个空托盘对零件A进行分拣。

5.根据权利要求1所述的基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，其特征在于，在当前钢板零件分拣过程中，若零件种类大于线边可容纳托盘数量，则先在线边选择一个未满托盘转到合盘周转区，将合盘周转区内存放相同零件的托盘转换到线边，若合盘周转区没有相同零件，则补充一个空托盘到线边。

6.根据权利要求1所述的基于有限缓存的钢板零件分拣合盘方法，其特征在于，所述步骤S3中，依据每种零件的大小、重量确定托盘容量C，同时按照每天的零件需求量确定托盘转运批次B，设每天计划生产部件P的数量为X架，每个部件P需要零件A的数量为Y个，则托盘的转运批次为B=X*Y个，取托盘转运批次B和托盘容量C二者的最小值作为判断是否达到满载转运的标准；当托盘中零件数量达到托盘转运批次B和托盘容量C中的最小值时执行满载转运。