科研单位智能仓储系统建设方案

智能制造是指将物联网、大数据、云计算等新一代信息技术与设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节融合，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称，具备以智能工厂为载体，以关键制造环节智能化为核心，以端到端数据流为基础、以网通互联为支撑的四大特征，可有效缩短产品研制周期、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗，对推动制造业转型升级具有重要意义。

智能仓储系统是为了建设一个符合工厂实际业务流程、操作标准规划、系统功能完善的仓储物流管理系统，与工厂各业务系统全面集成，实现无纸化办公，存储、配送物料全流程追溯，仓储物流的柔性化快速响应，提升物料管理的信息化、可视化，提升库房管理的效率，是智能工厂建设的基础条件之一。

物料管理作为制造过程中的核心要素之一，是产品精益制造和质量保障的重要内容，智能物料管理系统是实现智能制造的基本前提。由于单位性质和历史原因，目前大多数科研单位制造过程中的物料管理尚不够完善，与自动化、信息化和智能化水平差距较远。以电装生产相关物料管理为例，主要不足体现为以下几个方面：

(1）库房规模小、地点分散，有单位级库房和部门级（项目组）自有库房之分。前者在硬件条件、管理制度方面较为正规，但后者一般管理较为随意，大部分不能满足质量管理体系要求。

(2）两种库房都存在物料存储类型单一的情况，基本以电子元器件为主，一般都未规划主辅材料、机械件及技术图纸等存储区域。科研单位生产过程中的常见物料及存储状况如表1所示。

(3）无论是单位级库房还是部门自有库房，都缺乏先进的软件管理系统，不具备智能仓储的基本特征，无法实现自动化、信息化和智能化的管理。经调研：项目组自有库房大部分仅限于存放功能，没有软件系统进行规范管理，单位级库房虽有出入库管理软件，大部分无法真正实现与ERP、MES的互联。

总之，这种原始的物料管理形式，存在场地、人员投入的重复和资源浪费，在管理效率方面也远远落后于当今先进的物料仓储与管理系统。

智能仓储系统将覆盖产品生产过程中所涉及的各种定额物料，包括电子元器件、PCB板、钢网/治具、导线、热控多层材料、装机用零部组件、结构件、半成品以及构成产品的关键辅料等的自动入库、存储、出库单自动匹配、自动出库、物料转运、智能分拣等业务流程环节。通过借助智能二维码系统、智能仓储设备、无人转运设备（AGV小车）、机械臂、视觉系统等先进仓储物流装置及设备，实现如下目标：

(1）实现数字化、信息化、智能化管理，打通物料的各个流通环节信息，确保物料全寿命周期内的可追溯性，满足产品质量管控要求。

(2）通过物流执行过程的软硬件集成平台，实现物料从出库到配送至生产线的全过程信息化管理。

(3）通过和AGV小车、视觉系统、大数据模型等自动化物流硬件和软件的集成，实现物料分拣出库、配送、转序调度的自动化控制，减少生产过程中的物料配送取用时间，确保准确率并提高生产效率。

(4）通过将WES软件（物料执行系统）、MES（制造执行系统）、企业ERP平台等信息系统的深度集成，对接智能仓储数据、SMT产线的云料仓数据、钢网的智能货架数据，将来可能实现的线束加工数据（线束全自动加工流水线），实现所有业务流程的无纸化和自动化。

上述内容如图1～图3所示。

本文以笔者所在单位某库房建设（改造）为例进行介绍，仅供参考，库房布局如图4所示。

布局及功能说明：

(1）散料存储：提供3个尺寸约为L9m*W2.5m*H3m的智能散料立体库，单个立体库规划储位24000个（共72000个），可满足300个以上项目，每个项目近200种元器件的存储。

(2）盘料存储：提供1个尺寸为L9m*W2m*H3m的智能盘料立体库，单个立体库规划储位10000个（储位载具所占空间较用于散料存储的防静电箱更薄），可满足今后日益普及的盘带料存储和其它标准包装料的存储。

(3）文件存储：提供6个尺寸为L1.4m*W1m*H3m的垂直循环货柜，单个货柜规划储位（标准文件夹）1000个，可满足6000份文件的存储。

(4）特殊元器件存储：提供9个尺寸为L1.2m*W0.7m*H2m的氮气干燥柜，储位若干，可用于对温湿度、静电特别敏感的和CMOS等特殊/关键/贵重元器件的存储。

(5）钢网存储：提供7个尺寸为L2.12m*W0.78m*H2.6m的钢网专用货架，可存储693块型号为736mm*736mm的钢网板。

(6）电子辅料等储存：提供规格为L2m*W1m*2.6m（宽*高，双排）的智能货架3排(每排9m长)，规划储位若干，用于生产装机用电装主辅材料的存储。

(7）大件及临时存储：提供规格为L2m*W?m*2.6m的智能货架2排（厚度定制,单排总长度9m），规划存储位若干，用于大型件和临时物料的存储。

(1）自动、智能转运区：利用AGV机器人转运物料，设置物料接驳存区，用于物料的缓存。

(2）物料处理区：“交接窗口”和“备料台”，用于物料的交接、拆包、打包、绑定等。

(3）宣传与展示：“内外展示窗户”、“风淋门”、“看板”，其中，看板可实时展示“智能立体库内部运行情况”、“物料的库存情况”和“WES软件的操作界面”等。

根据单位科研生产特点，总结出智能仓储系统的业务流程图，如图5所示。

(1）来料识别：通过MES在系统内形成物料唯一追溯码,打印粘贴在对应物料最小包装上，MES系统内记录物料包括SAP码、物料描述、供应商、包装方式等来料基本信息，WES可以通过物料追溯码获取对应信息。

(2）清点入库：物料检验合格后，传至仓储库入口，系统完成清点入库。

(3）智能货位管理：自动扫码、存入设备，动态定义地址；可实现物料与货位进行双向关联。在物料入库时，只需要扫描物料条码，系统即可自动分配货位，并自动完成入库。

(4）物料数据信息同步更新：将物料入库/退库信息同步传递给MES系统。

(1）按出库单配料：通过MES系统的指令，依据出库单中的物料信息、需求数量，与WES中物料库位信息结合，生成按批次配料单，完成相应出库单物料的分拣。

(2）物料出库：以出库单为单位完成所有物料的分拣和出库，多个出库单顺序配料时，避免同一物料在不同出库单配料过程中多次出库和入库操作；同一库位多种物料同时需求时，系统一次性出库。

(3）退料管理：针对产线退料，依据不同形式的退料原因，形成对应的“入库单”，例如：工序停产、出库单退料、产线不良退料。

(4）数据信息同步更新：物料库存数量变化、出库单物料配料数据，在WES中实时更新并同步到MES系统中，根据物料信息与出库单信息的关联，实现物料在产品生命周期的追溯。

库内管理主要包括以下内容（篇幅原因，不展开介绍）：

(1）库位补料：支持总仓到分仓的管理模式，可实现系统设置调拨预警，人工触发移库业务和手工触发移库。

(2）出入库物料信息复核：系统具备对出入库物料的准确性和数量的复核机制。可自动核对当前库内物料，输出欠料信息。退库操作时，实物可不退回仓储库，仓储账目可更新（免退料管理）。

(3）循环盘点：可预设各类物料的盘点周期，以物料或库位为单位并依据设定数据，循环完成库内物料盘点，盘点内容包含：物料信息和数量、存储库位、各存储区域空间等，盘点结果实时传递MES系统。

其它功能还包括容差调整、物料预警、物料冻结/解冻、物料车间寿命管理、预约管理和远程管理等。

(1）物料信息查询：对库存物料除基本信息（品名、规格、品牌、供货厂家、产品批号、生产日期、有效期和包装方式）以外，可查询信息包含：仓储区域、库位、物料状态（是否冻结、替代物料信息）、分仓和总仓的实际数量。

(2）任务综合查询：以出库单或物料为单位，WES执行的出入库任务及任务详情查询；循环盘点数据实时查询；物料库内移动数据（物料信息、移动数量、移动位置）；线边存储物料信息查询（物料信息、各型号在库数量、各型号报废数量和时间）。

(3）库内状态查询：仓储库各存储区域内库位状态使用数量统计。

(4）设备运行参数查询:仓储库内各存储区域环境参数（温度、湿度值），仓储设备关键参数、保养及维修记录查询。

(5）日志查询：系统操作有记录、可查询。

(1）物料信息统计：设定时间段内各物料进出库数量、退货数量；预警次数及预警原因。

(2）进出库位频率统计：单位时间段存储区域内各库位进出物料次数。

(3）报表信息管理：可自定义系统中各种数据信息，以报表形式显示。

智能仓储系统主要包括以下核心设备（如表2所示）。

主要设备如图6～图10所示。

本智能仓储方案方案符合科研单位产品制造实际业务流程和操作标准规划，系统功能完善。可满足科研单位的物料存储要求，并可实现自动化和智能作业，同时在管理上与产品制造各业务系统全面集成，实现无纸化办公，存储、配送物料全流程追溯，提升物料管理的信息化、可视化，提升库房管理的效率，满足科研单位产品制造过程中的质量管控要求，可供相关单位借鉴。