通過全自動化的智能生產(chǎn)倉庫和最先進的自主運輸機器人解決方案，cts有限公司正在為西門子在德國卡爾斯魯厄的電子生產(chǎn)提供印刷電路板的自動化。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。巴伐利亞自動化專家的存儲系統(tǒng)為680多個彈匣提供了空間，這些彈匣由7個運輸機器人獨立帶到各自的生產(chǎn)和裝配線上。

卡爾斯魯厄西門子公司破壞性和特殊技術支持部的Sascha Geiger解釋說："為了與我們的自主運輸機器人一起對PCB彈匣進行解耦和短期緩沖，我們在一段時間內(nèi)一直在為我們的電子生產(chǎn)尋找更有效的解決方案，但市場上還沒有達到我們設想的智能和自動化存儲系統(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)品主要來自數(shù)字工業(yè)領域。

以前，裝有印刷電路板的彈匣在SMT組裝后由操作員手動放置在手推車上，然后運送到下游工序的指定存儲區(qū)域--在那里它們又被手工送入。為了滿足西門子的技術和質(zhì)量標準，并實現(xiàn)更高的自動化程度，迫切需要一個更現(xiàn)代化、更具生產(chǎn)力和更高效的解決方案。

Sascha Geiger繼續(xù)說道："cts 有限公司已經(jīng)在西門子卡爾斯魯厄成功地實施了移動機器人解決方案。我們對高度自動化的生產(chǎn)中倉庫的要求--實現(xiàn)無人工干預的封閉式運輸周期所必需的--對cts公司來說是非常容易接受的，因此，我們能夠在2019年開始聯(lián)合概念和設計階段。2020年秋季，系統(tǒng)交付給我們并進行組裝，經(jīng)過廣泛的功能和集成測試，我們能夠在2021年3月將智能生產(chǎn)型倉庫整合到我們的流程中，現(xiàn)在受益于一個完全自動化和高效的運輸過程，并具有完整的可追溯性。"

具有工業(yè)4.0開放連接性的自動化倉庫解決方案

cts智能生產(chǎn)型倉庫是一個智能、模塊化和高效的車間自動化存儲解決方案。它大大減少了手動放置或堆放的PCB料倉、小型裝載車（KLT）或其他容器對寶貴生產(chǎn)空間的占用。通過AMR/AIV（自主移動機器人/自主智能車）的機械和軟件接口，如果需要的話，cts智能生產(chǎn)倉庫可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的材料流完全自動化。倉庫系統(tǒng)的尺寸可以在大約8.5米至20米長、4米寬之間進行可變設計，從而為400至1300個標準的PCB雜志提供空間。其核心是一個創(chuàng)新的、節(jié)省空間的抓取系統(tǒng)，確保與存儲區(qū)域有關的有效存儲和檢索。進口/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機架空間。軟件結(jié)構(gòu)同樣是模塊化的。一個開放的連接性REST接口能夠簡單而全面地連接到MES和ERP系統(tǒng)或控制AIV/AMR車隊的中間軟件。

進口/出口端口配備了西門子的RFID技術，可對每塊PCB進行完整的追蹤。圖片來源：CTS

創(chuàng)造條件

在車間里需要一個特別緊湊的倉庫解決方案。cts生產(chǎn)型倉庫有不同的標準尺寸，也可以通過靈活的特殊解決方案來適應客戶的具體要求。cts的專家們?yōu)槲鏖T子開發(fā)了一個量身定做的概念。例如，必須保證對西門子電子生產(chǎn)中使用的兩種不同尺寸的PCB雜志的處理。對于要使用的AMR/AIVs，計劃和設計了其運輸附件的自動寬度調(diào)整。倉庫中的存儲位置也進行了相應的調(diào)整，以實現(xiàn)最佳的容量分配。一個挑戰(zhàn)是現(xiàn)場的地面條件。為了保證倉庫系統(tǒng)的穩(wěn)定安裝和運輸機器人的無障礙通道，cts安裝團隊還設計了一個特殊的地面處理。

一個有經(jīng)驗和有能力的合作伙伴帶來了回報

Sascha Geiger解釋說："在設計和開發(fā)階段，與cts專家的合作和溝通是高度建設性和開放的。我們受益于cts公司在自動化各方面幾十年的經(jīng)驗。如果出現(xiàn)障礙或問題，cts很快就會設計出合適的解決方案，因此我們實現(xiàn)了以目標為導向、以實踐為基礎的實施，這對我們來說是非常合適的。我們的合作伙伴即使對不可預見的挑戰(zhàn)做出反應，其靈活性和速度堪稱典范。"

項目階段1：生產(chǎn)線之間的運輸自動化

項目的第一個階段是在生產(chǎn)線之間實現(xiàn)PCB雜志的運輸。一支由六臺基于歐姆龍LD90的AMR組成的車隊，其裝載能力高達90公斤，并配有另一家制造商的運輸系統(tǒng)，使生產(chǎn)線上的員工不必再走遠路。必要時，AMR配備了自動寬度調(diào)節(jié)裝置，以有效處理所使用的兩種尺寸的料倉。為此，西門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100輛車的非統(tǒng)一運輸機器人車隊。靈活的、西門子擁有的內(nèi)部物流平臺知道每條生產(chǎn)線的狀態(tài)，并利用它來計算未來所需的材料，以滿足生產(chǎn)計劃。這兩個系統(tǒng)通過一個開放的REST接口相互通信，西門子內(nèi)部物流平臺將必要的要求傳送給AIV框架，以使運輸訂單的創(chuàng)建與西門子解決方案同步。然而，由于生產(chǎn)環(huán)境過于復雜和異質(zhì)，這一步驟仍不能完全避免將部分生產(chǎn)區(qū)作為倉庫使用。

AIV的運輸頂配備了自動寬度調(diào)節(jié)功能--因此西門子使用的不同尺寸的料倉都可以安全地運輸。圖片來源：CTS

項目階段2：利用智能生產(chǎn)倉庫實現(xiàn)完全自動化

cts生產(chǎn)內(nèi)倉庫作為一個全自動化的中央材料供應站，被放置在生產(chǎn)線附近，將稀缺的生產(chǎn)區(qū)域從臨時存放的彈匣中解放出來。長約13米，寬約4米，高約4米，現(xiàn)在可以為西門子卡爾斯魯厄使用的兩種尺寸的680多個PCB雜志提供有效的可用存儲空間。該存儲解決方案配備了三個進口/出口端口，允許人工訪問和通過AMR/AIV解決方案處理--無論是來自cts還是第三方供應商。通過這種方式，西門子實現(xiàn)了PCB料倉物料流的完全自動化，同時也為操作人員提供了必要時自行干預的選擇。新解決方案的另一個優(yōu)勢。西門子自己的SCALANCE RFID技術被集成到進出口端口，用于PCB的WiP（在制品）跟蹤。這確保了整個生產(chǎn)鏈的完整可追溯性。智能存儲和優(yōu)化算法使倉庫能夠在空閑階段自動對存儲的PCB雜志進行優(yōu)化重組，以實現(xiàn)最快的出口。

因此，cts智能生產(chǎn)倉庫被完全整合到全自動的工藝流程中，以裝載和卸載AMR車隊，而AMR車隊又從連接到系統(tǒng)的所有自動化生產(chǎn)和裝配線上供應或收集材料。cts中間件AIV框架與西門子的模塊化智能內(nèi)部物流平臺相連，該平臺包含整個運輸邏輯，并將AMR/AIV的運輸請求以及倉庫的進出口訂單傳送給cts中間件作為輸出，并從其接收有關內(nèi)容、狀態(tài)和性能的信息。在AMRs/AIVs的同時，對于手動或部分自動化的生產(chǎn)線或在數(shù)據(jù)連接方面沒有連接的生產(chǎn)線，可以由員工進行進口和出口。

自動運輸機器人和cts生產(chǎn)中倉庫的概念是西門子卡爾斯魯厄的成功。另一個完全自動化的倉庫系統(tǒng)已經(jīng)在計劃之中。在西門子集團內(nèi)部，這個項目也在短時間內(nèi)吸引了大量的關注--與此同時，已經(jīng)有其他地方的人詢問類似的解決方案。

生產(chǎn)力和效率的提高，從而實現(xiàn)快速攤銷

負責技術矩陣的部門主管Markus Ziehl總結(jié)道："有了自動運輸機器人的概念和全自動的cts生產(chǎn)中倉庫，我們可以集中精力于核心流程，從而明顯地更快、更好、更智能地進行產(chǎn)。新的解決方案減輕了我們員工的負擔，并將非增值活動減少到最低限度。不需要耗費時間去尋找雜志，因為每一塊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。我們得到了一個高度創(chuàng)新和顛覆性的解決方案，完全滿足西門子在質(zhì)量和安全方面的高標準。由于實現(xiàn)了生產(chǎn)力和效率的飛躍，我們預計我們的投資將得到有吸引力的回報。"

他的同事Sascha Geiger補充說："同時，我們期待著與cts合作的更多項目，這將使我們的制造業(yè)更有生產(chǎn)力和競爭力。"