廣告 | 點擊查看

摘要：當前國內鋼鐵企業冷軋生產線中鋼卷的裝卸搬運作業高度依賴于人工操作天車完成，這一傳統模式制約了鋼卷下線的輸送效率，還加劇了鋼卷在搬運轉移過程中遭受二次磕碰損傷的風險。鑒于此，本研究設計并實現了一種先進的鋼卷物流包裝機組智能調度管理系統。該系統集成了自動化運輸、實時信息跟蹤以及智能入庫等核心功能模塊，實現了鋼卷自主線機下線后的全自動化處理流程。該系統的部署顯著增強了鋼卷的流轉效率，促進了車間向深度無人化、即時化、智能化轉型，為智能重載物流領域提供了一種兼具可靠性與高效性的新型運輸管理模式。

關鍵詞：鋼卷包裝；智能物流；調度系統

作者：王越1 王新宇1 牛海頤1 李青2 孫雷1

1北京機科發展科技股份有限公司

2河北唐山河鋼浦項汽車板有限公司

一

引言

冷軋卷材包裝作業是鋼鐵產品生產流程中一項至關重要的環節，涵蓋了產品質量、成本管控以及產品物流三大核心要素[1]。其中產品物流作為最終環節，其流暢性尤為重要。然而，近年來我國鋼鐵行業包裝工藝仍沿用早期從國外引用的技術，導致行業內技術水平參差不齊，限制了機組和操作人員工作效率，牽制了行車運輸能力的發揮，進而形成了生產物流瓶頸，對生產任務的順利完成造成了不利影響。

隨著勞動成本的持續上漲以及鋼鐵產品利潤空間的顯著縮減，布置自動化與智能化設備及集成信息系統以優化生產流程，提高生產效率并降低勞動成本，已成為推動鋼鐵產業轉型升級的重要發展趨勢[2]。例如，芬蘭Pesmel公司專注于鐵鋼包裝與物流領域，具備集成度合理的工廠布局，其包裝機組實現了包裝材料制作與包裝作業的同步集成[3]；德國Siemag公司提供可靈活選擇包裝設備和自動化控制水平，可以組合成半自動和全自動包裝機組，功能全面且擴展性強[4]；韓國SumJung公司專注于鋼鐵產品包裝裝備系統的研究與集成方案的提供，其生產線配備了先進的全自動設備，顯著提升了整體生產效率及作業自動化水平[5]。這些先進應用實例表明，國外鋼鐵物流環境規范，包裝設備自動化程序高，包裝鏈集成供應，有效均衡生產物流，確保了物流暢通。在當前工業4.0和智慧工廠的大背景下，需要建立實時、智能、連續的產品信息跟蹤，高偉[6]通過對鋼卷庫區進行智能化改造，實現了行車遠程控制和智能化無人駕駛，節省了大量人力資源，提升了庫區物流作業效率，同時降低了庫區作業的安全風險。因此，本文設計了一種鋼卷物流包裝機組的智能調度系統，旨在為鋼卷物流包裝機組提高運輸效率，為國內冷軋卷材包裝作業的優化改進提供有價值的參考。

二

鋼卷物流包裝機組的需求分析

按照鋼卷生產的工藝流程，鋼卷包裝一般位于前道機組的后面，在前道機組產出產品至包裝機組完成包裝工序，最終將包裝完的成品入庫。整個物流包裝機組一般分為入口物流、包裝機組和出口物流三部分，入口物流是包裝機組的前端環節，負責將待包裝的原材料或產品有序輸送至包裝機組，包裝機組是核心執行單元，完成產品的包裝，最后出口物流負責將包裝完成的產品輸送至下一環節。

1.入口物流

根據前道機組與包裝機組的連接方式，入口物流分為柔性連接和剛性連接兩種。柔性連接一般采用行車運卷方式，這種連接方式可降低對包裝機組最大包裝速率的要求，但過于依賴天車數量和場地條件。剛性連接一般采用鋼卷小車配合步進梁運卷方式，這種連接方式生產效率較高，連續性好，但由于柔性不佳過于依賴包裝機組自身的生產效率。因此，在同樣的前道機組條件下，選擇不同的連接方式，包裝機組的包裝速率也不同。

入口物流有I、Y、W三種配置方式。其中，I配置是一條包裝機組服務一條前道機組；Y配置是一條包裝機組服務兩條前道機組；W配置是多條包裝機組服務多條前道機組[7]。

2.包裝機組

包裝機組一般采用運輸鏈、步進梁等設備進行鋼卷運輸，與包裝設備配合使用，完成鋼卷的包裝工序。常用的包裝設備包括自動包紙機、自動包鐵皮機、自動打捆機等，根據包裝工序的要求不同，包裝機組的配置也不相同。

3.出口物流

根據車間布置，包裝機組與成品庫如果在同一跨車間，可以由天車從包裝機組的出口直接將包好的成品卷吊運入庫，如果在不同跨車間，需要配置鋼卷車進行運輸，再由天車進行吊運。在行車運力不足，物流堵塞的情況下，可在出口增加緩存棧道，緩解成品庫行車的壓力。

三

鋼卷物流包裝機組概況

本研究的物流包裝機組不再遵循傳統物流中的“I型配置”“Y型配置”“W型配置”，方案中包含三條前道機組，通過入口物流的5臺鋼卷車與一條包裝機組的入口相連，包裝機組的出口再通過出口物流的2臺鋼卷車與分布在兩跨的成品庫相連，如圖1所示。

圖1 物流包裝機組配置方案

1.系統構成

鋼卷物流包裝機組系統由4臺子母車、1臺過跨車、1臺橫移車、1臺Ω車和1條包裝機組組成，實現鋼卷的運輸和包裝。如圖1所示，從入口交接段到包裝捆扎段最后到出口緩存段共53個工位。其中入口物流包含3個前置機組交接位、2個檢修位和19個緩存位；包裝機組包含1個包裝入口交接位、1個包裝出口交接位和13個打包工位；出口物流包含12個緩存位和2個檢修位。

2.運輸工藝流程

為了滿足三條前置機組同時生產時的節拍要求，分別由橫移車、1#子母車、過跨車對接三條前置機組的交接工位，保證鋼卷被及時運輸。接卷后所有鋼卷被運送至入口物流緩存工位進行緩存，然后由2#子母車按照包裝計劃按順序將鋼卷送到包裝機組進行包裝。包裝完成的鋼卷根據入庫計劃，由3#和4#子母車運輸到相應的緩存工位，再由天車進行吊運入庫。

三條前置機組的產品的運輸工藝流程如圖2所示。

圖2 運輸工藝流程圖

四

智能調度管理系統的設計

為實現鋼卷物流包裝機組的調度方案及生產數據的跟蹤和管理，設計開發了智能調度管理系統，如圖3所示。該系統采用C/S 架構，分為多個功能模塊，分別是：車輛智能調度、用戶管理、鞍座管理、監控中心管理以及信息查詢等。該系統可實現與MES的數據對接與傳輸、解析生產數據以及對物流車的調度、管理和監控。

圖3 智能調度管理系統

1.車輛智能調度

本系統通過車輛智能調度實時跟蹤物流車信息并下發相應指派任務完成車輛調度，在鋼卷到達前置機組與物流包裝機組交接工位后，MES發送取卷報文至智能調度管理系統，通過解析報文獲得鋼卷信息，并向物流車發送取卷任務指令，同時實時監控車輛狀態信息，車輛調度的監控界面如圖4所示，可以實現車輛之間的協同工作。

圖4 車輛調度監控窗口

2.鞍座管理系統

鞍座在物流中用于鋼卷的支撐和固定，是確保鋼卷高效存儲、轉運與包裝的關鍵環節。鞍座管理包括鞍座的分配、狀態監控、調度優化以及與車輛調度協同，因此鞍座管理是智能調度系統的重要組成部分，本文中物流包裝機組的整個鞍座分布于ABC三個區域，如圖3中所示，A區0～23鞍座，B區24～38鞍座，C區39～53鞍座。

當物流車將鋼卷從鞍座上取走或放入鞍座時，鞍座管理系統實時更新鞍座狀態。在系統界面上點擊鞍座，將彈出鞍座的詳細信息，如圖5所示。在鞍座詳細信息中點擊“禁用”按鈕可將鞍座禁用，禁用后的鞍座不參與系統調度。禁用鞍座在鞍座詳情中點擊“啟用”按鈕可恢復鞍座啟用狀態，啟用后的鞍座將恢復鞍座的功能。

圖5 鞍座庫位信息

當鋼卷從外部吊入，需要進入包裝線包裝時，可以將鋼卷放到任意入口緩存鞍座上，在系統相應的鞍座信息中錄入鋼卷號，點擊庫位更新按鈕，鋼卷既可以進入自動調度系統。

3.信息查詢系統

信息查詢系統是鋼卷物流系統智能調度管理的重要支撐，其功能和性能直接影響著物流效率和管理水平。本研究中的信息查詢系統可以通過可視化界面查詢全部的鋼卷信息、任務信息等，并可以對鋼卷信息進行新增、修改和刪除，如圖6所示，可以實時監控和調整調度策略，為用戶提供全面、準確、實時的鋼卷物流信息查詢服務。

圖6 任務信息查詢

五

應用成效

傳統鋼卷物流包裝機組采用人工操作天車或物流車進行鋼卷運輸，鋼卷信息通過人工錄入方式進行管理。人工調度存在等待任務時間過長或任務分配不合理的情況，由于冷軋生產線為24小時不間斷生產，人工調度耗費大量人工成本的同時，在人員交接、疲勞操作時，易產生人為因素的錯誤。而智能調度系統能依據任務優先級、物流車位置及運行狀態等因素，提前規劃任務順序優化任務分配。當一臺物流車完成當前任務后，系統能迅速為其安排下一個合適任務，避免出現物流車完成任務后長時間等待新任務的情況。在本案例中，有多臺物流車和眾多運輸任務，系統通過精準計算，讓每臺物流車都能緊密銜接不同任務，減少設備閑置時間，提高設備利用率。同時，所有鋼卷信息由系統傳輸，保證了數據的實時性和準確性。

六

結論

隨著鋼鐵行業信息化發展，鋼卷物流系統智能調度管理系統成為提升效率的關鍵。本研究提出了一種鋼卷物流包裝機組的配置方案和調度方案，可以解放行車的運輸壓力，降低人工成本，推動冷軋卷材包裝的自動化、智能化發展。同時，本研究設計開發的智能調度管理系統，配備高效的物流傳運設備以及倉庫管理系統，可以有效解決傳統鋼卷物流管理面臨的挑戰，提高生產效率，降低運營成本，提升安全性，實現信息共享，可以廣泛應用于鋼鐵企業的冷軋卷材包裝生產線，具有重要的現實意義和廣闊的應用前景。

參考文獻:

[1]楊方態,石欣陽.中國鋼鐵產品包裝的現狀與包裝開發[J],國外包裝技術,1990(3).

[2]于革剛,劉明利,孫瑞濤等.對鋼卷包裝中幾個關鍵技術問題的研究[J],軋鋼,2006,23(2).

[3]劉海紅,段思斌.Pesmel全自動鋼卷包裝生產線工藝研究分析[J],包裝工程,2013(21).

[4]王子標.鋼卷包裝機組的現狀和發展[J].冶金設備, 2022(003):000.

[5]左斌,趙東洋,方波.全自動無人化鋼卷包裝機組的工藝分析[J].冶金設備, 2015(3):5.

[6]高偉.鋼卷庫區物流管理系統智能化改造[J].冶金設備管理與維修, 2024, 42(4):17-18.

[7]王濤.冷軋卷材自動包裝與區域物流一體化系統的設計與研究[D].東北大學,2015.

———— 物流技術與應用 ————

編輯、排版：王茜

本文內容源自

歡迎文末分享、點贊、在看！轉載請聯系后臺。

廣告宣傳