通過(guò)全自動(dòng)化的智能生產(chǎn)倉(cāng)庫(kù)和最先進(jìn)的自主運(yùn)輸機(jī)器人解決方案，cts有限公司正在為西門(mén)子在德國(guó)卡爾斯魯厄的電子生產(chǎn)提供印刷電路板的自動(dòng)化。其結(jié)果是：生產(chǎn)力和效率顯著提高，員工的心情大為舒暢，所有儲(chǔ)存和加工的印刷電路板都可完全追蹤，并大大節(jié)省了寶貴的生產(chǎn)空間。巴伐利亞自動(dòng)化專(zhuān)家的存儲(chǔ)系統(tǒng)為680多個(gè)彈匣提供了空間，這些彈匣由7個(gè)運(yùn)輸機(jī)器人獨(dú)立帶到各自的生產(chǎn)和裝配線上。

卡爾斯魯厄西門(mén)子公司破壞性和特殊技術(shù)支持部的Sascha Geiger解釋說(shuō)："為了與我們的自主運(yùn)輸機(jī)器人一起對(duì)PCB彈匣進(jìn)行解耦和短期緩沖，我們?cè)谝欢螘r(shí)間內(nèi)一直在為我們的電子生產(chǎn)尋找更有效的解決方案，但市場(chǎng)上還沒(méi)有達(dá)到我們?cè)O(shè)想的智能和自動(dòng)化存儲(chǔ)系統(tǒng)。該電子廠約有1,000名員工參與了2,000多種產(chǎn)品的生產(chǎn)，這些產(chǎn)品主要來(lái)自數(shù)字工業(yè)領(lǐng)域。

以前，裝有印刷電路板的彈匣在SMT組裝后由操作員手動(dòng)放置在手推車(chē)上，然后運(yùn)送到下游工序的指定存儲(chǔ)區(qū)域--在那里它們又被手工送入。為了滿足西門(mén)子的技術(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)更高的自動(dòng)化程度，迫切需要一個(gè)更現(xiàn)代化、更具生產(chǎn)力和更高效的解決方案。

Sascha Geiger繼續(xù)說(shuō)道："cts 有限公司已經(jīng)在西門(mén)子卡爾斯魯厄成功地實(shí)施了移動(dòng)機(jī)器人解決方案。我們對(duì)高度自動(dòng)化的生產(chǎn)中倉(cāng)庫(kù)的要求--實(shí)現(xiàn)無(wú)人工干預(yù)的封閉式運(yùn)輸周期所必需的--對(duì)cts公司來(lái)說(shuō)是非常容易接受的，因此，我們能夠在2019年開(kāi)始聯(lián)合概念和設(shè)計(jì)階段。2020年秋季，系統(tǒng)交付給我們并進(jìn)行組裝，經(jīng)過(guò)廣泛的功能和集成測(cè)試，我們能夠在2021年3月將智能生產(chǎn)型倉(cāng)庫(kù)整合到我們的流程中，現(xiàn)在受益于一個(gè)完全自動(dòng)化和高效的運(yùn)輸過(guò)程，并具有完整的可追溯性。"

具有工業(yè)4.0開(kāi)放連接性的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)解決方案

cts智能生產(chǎn)型倉(cāng)庫(kù)是一個(gè)智能、模塊化和高效的車(chē)間自動(dòng)化存儲(chǔ)解決方案。它大大減少了手動(dòng)放置或堆放的PCB料倉(cāng)、小型裝載車(chē)（KLT）或其他容器對(duì)寶貴生產(chǎn)空間的占用。通過(guò)AMR/AIV（自主移動(dòng)機(jī)器人/自主智能車(chē)）的機(jī)械和軟件接口，如果需要的話，cts智能生產(chǎn)倉(cāng)庫(kù)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的材料流完全自動(dòng)化。倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的尺寸可以在大約8.5米至20米長(zhǎng)、4米寬之間進(jìn)行可變?cè)O(shè)計(jì)，從而為400至1300個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PCB雜志提供空間。其核心是一個(gè)創(chuàng)新的、節(jié)省空間的抓取系統(tǒng)，確保與存儲(chǔ)區(qū)域有關(guān)的有效存儲(chǔ)和檢索。進(jìn)口/出口端口可以根據(jù)需要靈活地放置在一側(cè)的不同位置--它們各自只需要一個(gè)機(jī)架空間。軟件結(jié)構(gòu)同樣是模塊化的。一個(gè)開(kāi)放的連接性REST接口能夠簡(jiǎn)單而全面地連接到MES和ERP系統(tǒng)或控制AIV/AMR車(chē)隊(duì)的中間軟件。

進(jìn)口/出口端口配備了西門(mén)子的RFID技術(shù)，可對(duì)每塊PCB進(jìn)行完整的追蹤。圖片來(lái)源：CTS

創(chuàng)造條件

在車(chē)間里需要一個(gè)特別緊湊的倉(cāng)庫(kù)解決方案。cts生產(chǎn)型倉(cāng)庫(kù)有不同的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，也可以通過(guò)靈活的特殊解決方案來(lái)適應(yīng)客戶(hù)的具體要求。cts的專(zhuān)家們?yōu)槲鏖T(mén)子開(kāi)發(fā)了一個(gè)量身定做的概念。例如，必須保證對(duì)西門(mén)子電子生產(chǎn)中使用的兩種不同尺寸的PCB雜志的處理。對(duì)于要使用的AMR/AIVs，計(jì)劃和設(shè)計(jì)了其運(yùn)輸附件的自動(dòng)寬度調(diào)整。倉(cāng)庫(kù)中的存儲(chǔ)位置也進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)最佳的容量分配。一個(gè)挑戰(zhàn)是現(xiàn)場(chǎng)的地面條件。為了保證倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的穩(wěn)定安裝和運(yùn)輸機(jī)器人的無(wú)障礙通道，cts安裝團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的地面處理。

一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)和有能力的合作伙伴帶來(lái)了回報(bào)

Sascha Geiger解釋說(shuō)："在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段，與cts專(zhuān)家的合作和溝通是高度建設(shè)性和開(kāi)放的。我們受益于cts公司在自動(dòng)化各方面幾十年的經(jīng)驗(yàn)。如果出現(xiàn)障礙或問(wèn)題，cts很快就會(huì)設(shè)計(jì)出合適的解決方案，因此我們實(shí)現(xiàn)了以目標(biāo)為導(dǎo)向、以實(shí)踐為基礎(chǔ)的實(shí)施，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)是非常合適的。我們的合作伙伴即使對(duì)不可預(yù)見(jiàn)的挑戰(zhàn)做出反應(yīng)，其靈活性和速度堪稱(chēng)典范。"

項(xiàng)目階段1：生產(chǎn)線之間的運(yùn)輸自動(dòng)化

項(xiàng)目的第一個(gè)階段是在生產(chǎn)線之間實(shí)現(xiàn)PCB雜志的運(yùn)輸。一支由六臺(tái)基于歐姆龍LD90的AMR組成的車(chē)隊(duì)，其裝載能力高達(dá)90公斤，并配有另一家制造商的運(yùn)輸系統(tǒng)，使生產(chǎn)線上的員工不必再走遠(yuǎn)路。必要時(shí)，AMR配備了自動(dòng)寬度調(diào)節(jié)裝置，以有效處理所使用的兩種尺寸的料倉(cāng)。為此，西門(mén)子制造了基于重力的輥道，作為小型緩沖器，由AMR填充或清空。

向AMR/AIV分配運(yùn)輸訂單的工作由cts自己的中間件AIV框架處理。這一智能解決方案可用于管理多達(dá)100輛車(chē)的非統(tǒng)一運(yùn)輸機(jī)器人車(chē)隊(duì)。靈活的、西門(mén)子擁有的內(nèi)部物流平臺(tái)知道每條生產(chǎn)線的狀態(tài)，并利用它來(lái)計(jì)算未來(lái)所需的材料，以滿足生產(chǎn)計(jì)劃。這兩個(gè)系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)開(kāi)放的REST接口相互通信，西門(mén)子內(nèi)部物流平臺(tái)將必要的要求傳送給AIV框架，以使運(yùn)輸訂單的創(chuàng)建與西門(mén)子解決方案同步。然而，由于生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于復(fù)雜和異質(zhì)，這一步驟仍不能完全避免將部分生產(chǎn)區(qū)作為倉(cāng)庫(kù)使用。

AIV的運(yùn)輸頂配備了自動(dòng)寬度調(diào)節(jié)功能--因此西門(mén)子使用的不同尺寸的料倉(cāng)都可以安全地運(yùn)輸。圖片來(lái)源：CTS

項(xiàng)目階段2：利用智能生產(chǎn)倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化

cts生產(chǎn)內(nèi)倉(cāng)庫(kù)作為一個(gè)全自動(dòng)化的中央材料供應(yīng)站，被放置在生產(chǎn)線附近，將稀缺的生產(chǎn)區(qū)域從臨時(shí)存放的彈匣中解放出來(lái)。長(zhǎng)約13米，寬約4米，高約4米，現(xiàn)在可以為西門(mén)子卡爾斯魯厄使用的兩種尺寸的680多個(gè)PCB雜志提供有效的可用存儲(chǔ)空間。該存儲(chǔ)解決方案配備了三個(gè)進(jìn)口/出口端口，允許人工訪問(wèn)和通過(guò)AMR/AIV解決方案處理--無(wú)論是來(lái)自cts還是第三方供應(yīng)商。通過(guò)這種方式，西門(mén)子實(shí)現(xiàn)了PCB料倉(cāng)物料流的完全自動(dòng)化，同時(shí)也為操作人員提供了必要時(shí)自行干預(yù)的選擇。新解決方案的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)。西門(mén)子自己的SCALANCE RFID技術(shù)被集成到進(jìn)出口端口，用于PCB的WiP（在制品）跟蹤。這確保了整個(gè)生產(chǎn)鏈的完整可追溯性。智能存儲(chǔ)和優(yōu)化算法使倉(cāng)庫(kù)能夠在空閑階段自動(dòng)對(duì)存儲(chǔ)的PCB雜志進(jìn)行優(yōu)化重組，以實(shí)現(xiàn)最快的出口。

因此，cts智能生產(chǎn)倉(cāng)庫(kù)被完全整合到全自動(dòng)的工藝流程中，以裝載和卸載AMR車(chē)隊(duì)，而AMR車(chē)隊(duì)又從連接到系統(tǒng)的所有自動(dòng)化生產(chǎn)和裝配線上供應(yīng)或收集材料。cts中間件AIV框架與西門(mén)子的模塊化智能內(nèi)部物流平臺(tái)相連，該平臺(tái)包含整個(gè)運(yùn)輸邏輯，并將AMR/AIV的運(yùn)輸請(qǐng)求以及倉(cāng)庫(kù)的進(jìn)出口訂單傳送給cts中間件作為輸出，并從其接收有關(guān)內(nèi)容、狀態(tài)和性能的信息。在AMRs/AIVs的同時(shí)，對(duì)于手動(dòng)或部分自動(dòng)化的生產(chǎn)線或在數(shù)據(jù)連接方面沒(méi)有連接的生產(chǎn)線，可以由員工進(jìn)行進(jìn)口和出口。

自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人和cts生產(chǎn)中倉(cāng)庫(kù)的概念是西門(mén)子卡爾斯魯厄的成功。另一個(gè)完全自動(dòng)化的倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)已經(jīng)在計(jì)劃之中。在西門(mén)子集團(tuán)內(nèi)部，這個(gè)項(xiàng)目也在短時(shí)間內(nèi)吸引了大量的關(guān)注--與此同時(shí)，已經(jīng)有其他地方的人詢(xún)問(wèn)類(lèi)似的解決方案。

生產(chǎn)力和效率的提高，從而實(shí)現(xiàn)快速攤銷(xiāo)

負(fù)責(zé)技術(shù)矩陣的部門(mén)主管Markus Ziehl總結(jié)道："有了自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人的概念和全自動(dòng)的cts生產(chǎn)中倉(cāng)庫(kù)，我們可以集中精力于核心流程，從而明顯地更快、更好、更智能地進(jìn)行產(chǎn)。新的解決方案減輕了我們員工的負(fù)擔(dān)，并將非增值活動(dòng)減少到最低限度。不需要耗費(fèi)時(shí)間去尋找雜志，因?yàn)槊恳粔K電路板的位置都是已知的。此外，我們還能夠節(jié)省幾平方米的寶貴生產(chǎn)空間。我們得到了一個(gè)高度創(chuàng)新和顛覆性的解決方案，完全滿足西門(mén)子在質(zhì)量和安全方面的高標(biāo)準(zhǔn)。由于實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)力和效率的飛躍，我們預(yù)計(jì)我們的投資將得到有吸引力的回報(bào)。"

他的同事Sascha Geiger補(bǔ)充說(shuō)："同時(shí)，我們期待著與cts合作的更多項(xiàng)目，這將使我們的制造業(yè)更有生產(chǎn)力和競(jìng)爭(zhēng)力。"