空调成品物流全自动化一个流的生产模式

【摘 要】 本文介绍家用空调成品物流全自动化一个流的生产模式、原理、关键技术和实际生产应用中的情况。

【关键词】 空调 成品物流 自动化

【Abstract】 This article centers around the production mode，theory，key technology and specific scenario of the automatic logistic of finished residential air conditioner.

【Key words】 Air Conditioner Cargo logistic Automation

家用空调经流水线装配，由各零部件组装成为一台空调成品。空调装配完成后为保证其质量，仍需经过15分钟的静置时间，再由检漏仪器通过检漏孔探测空调成品是否存在冷媒的泄漏；此工序行业内为静置检漏；成品完成静置检漏后需将其堆列在叉板上，以便转入仓库，此工序称为搬运码垛；为对空调成品进行数量、账务管理，因此增加了MES扫描入库工序；此后便可将码垛好的空调成品由生产车间转至仓库储存发货即转运入库；整个流程统称为空调成品物流；本文将描述一种全新的集机械化、自动化、信息化的成品物流模式。

1 研发思路与实现方法

针对家用空调成品物流，目前行业内均由人工操作，具体如图1。

此操作过程存在了以下几点问题：（1）人员问题：单条产线单班需投入5名员工进行作业；（2）叉板问题：因转运使用手动叉车，空调成品在下线码垛时需堆放在叉板上，一家较成熟的大型公司，每年的叉板维护费用超过200万；（3）质量问题：暂存区静置15分钟，时间多为检漏员工估算，不受控；针对上述三个问题，重新设计规划了一整套完整的最优成品输送模式：具体如图2。

2 具体实施

针对空调成品物流中的四道工序静置检漏、搬运码垛、MES扫描入库、转运入库，分别进行阐述。

2.1 静置检漏

（1）静置缓存线设计：根据生产节拍、机型大小计算出满足15分钟静置缓存线体的长度。以某机线体为例：该线体主打A机型、B机型，具体尺寸如表1；并且已知该线体最快生产节拍为14秒每台。

故根据最快生产节拍、最大成品尺寸可计算出静置缓存线的长度；如下：

15×60÷14≈65（台）‥‥‥‥‥‥‥公式1 根据最快生产节拍算出15分钟产量。

65×555≈36000（毫米）‥‥‥‥‥‥公式2 根据15分钟产量算出线体长度。

为减少占地面积，设计成2层4段的运回线体，考虑提升机位置故宽放4米，静置缓存线体整体长度为40米，分为4段每段长10米。

（2）自动检漏设计：检漏工序包含了两个动作，将检漏仪通过检漏孔插入空调成品内检漏3秒，若合格便贴上QC标识；其中需满足不同成品、检漏孔位置不同的要求。故方案需考虑：检漏的方式、检漏合格与否的判断、检漏不合格的处理；综合考量，择最优方案。

检漏方式：通过扫描成品的条码，确定检漏孔位置。增加软件数据库，将条码信息与产品信息及包装箱检漏孔信息关联，以达成满足不同成品的检漏要求。

检漏合格与否的判断：将检漏仪信号引出，并与检漏设备的电控连接，通过检漏仪信号，设备自动判断检漏合格与否。

检漏不合格处理：检漏合格流入下一工序，检漏不合格则流入增加的返修线内。

2.2 搬运码垛

引进码垛机器人完成搬运码垛工序，对于码垛机器人的设计，主要考虑夹具、定位系统、电控三方面的设计。

（1）夹具设计：利用伺服电机对夹具进行精确控制；考虑不同空调成品的尺寸大小，重量等问题，设计夹具如图3。

（2）定位系统：设计专用定位滚筒，在滚筒中增加定位导向，通过连接伺服电机对产品进行精准定位；具体如图4。

（3）电控系统： 机器人控制：驱动机器人，对机器人实现精确定位。变频器：对物料定位滚筒进行调速。伺服电机：对夹具系统进行精确定位。PLC控制：通过PLC控制，对整个设备实现精确定位。与机器人系统配合，完成自动码垛。人机界面：通过人机界面实现对设备运行状态监视及相关参数的调整，并对个别机构实现手动控制。

2.3 MES扫描入库

本方案通过增加一台自动扫描设备完成对条码的自动扫描，同时增加一套信息交互软件将采集到得条码信息与码垛机器人进行交互，同时与MES系统进行交互完成扫描入库；设备布局示意图如图5。

2.4 转运入库

空调成品完成静置检漏、扫描入库、堆列码垛后，由板链线输出，如此即可装车转库，此工序采用机动叉车增加属具——夹抱设备直接夹抱装车。如图6。

2.5 整体物流生产模式（如图7）

3 核心技术

3.1 行业首次采用机器人检漏

采用机器人代替人工进行检漏，贴标；增加扫描仪，通过在数据库中维护产品数据，扫描仪扫描条码后根据不同机型自动调整机器人位置，完成不同产品自动检漏、贴标的效果。

机器人在公司已成功运用于成品码垛技术中，且机器人在精密的焊接领域应用相当广泛，但首次将机器人运用在成品机自动检漏中；对比现有基地所推广的室内机空调自动检漏设备为一段流水线，不可移动！机器人检漏设备，占地面积小，且移动方便，可供不同线体快速切换、使用。并且现有室内机空调自动检漏设备价格为23万，价格高昂。

3.2 集自动扫描入库、控制码垛机器人的信息交互系统

本信息交互系统，实现了2大类功能：（1）自动扫描后数据与MES交互，根据基础信息，实现不同订单，按不同栈板号自动入库；（2）自动扫描后与MES交互，根据基础信息，控制机器人自动切换程序，控制线体流动，实现全自动无人化。

4 效益对比

4.1 人员增效

通过改善空调成品物流模式，采用全新的集机械化、自动化、信息化的成品物流模式；直接实现单班增效5人的效果。

4.2 质量增效

通过改善空调成品物流模式，从源头上杜绝静置时间无正确的测量，检漏员工“凭感觉” 确定静置时间导致的无法保证产品质量。通过自动扫描，检测出不合格条码，提升条码粘贴合格率，防止错贴、漏贴。

4.3 成本增效

通过改善空调成品物流模式，去除叉板直接降低叉板的维护成本。

5 结语

空调成品物流全自动化一个流的生产模式，实现从暂存静置、人工检漏、人工扫描，人工码垛，人工转运到自动缓存、机器人检漏、自动扫描、码垛、转运的一个流成品物流模式。将原有的劳动密集型工序转变为技术密集型；提高行业自动化程度，降低人力成本，在劳动力日益匮乏的今天，提高核心竞争力，与品牌价值。

参考文献：

[1]三浦宏文编著.机电一体化实用手册[K].上海：科学出版社，2001年8月.

[2]汪凯等编著.机械设计手册[K].北京：机械工业出版社，1991年9月.

[3]向晓汉等编著.三菱FX系列PLC完全精通教材[M].北京：化学工业出版社，2013年7月.

[4]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2001年.

[5]王积伟等编著.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2005年.

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