企業內部的智能化物流

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電梯直達

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發表于 2017-9-29 21:18:57 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

工業4.0對生產加工機床提出了更加靈活、更加柔性化的要求。因此，企業現在的內部物流設備也必須針對這些要求重新考慮、設計。德國的下薩克森州的高等院校和經濟學家們正在研究一種全新的解決方案：利用人類認知能力設計的生產控制系統，改變企業內部物流的現狀。

在工業領域中將不同的生產控制系統相互連接在一起是很常見的事情。因為連接能夠保證很高的生產效率和生產能力。但控制系統相互連接時經常遇到的問題是：當聯網系統中的某一局部出現故障時常常會導致所有的生產設備無法運行，造成代價高昂的生產中斷。

而此時要想改變為生產加工機床提供原材料的供應系統就只能在付出昂貴的代價、經過較長時間的努力才能實現。因此，在這樣的背景條件下能夠靈活的調整原材料供應路線，快速地繞過故障停機設備，及時的保證其他加工設備的原材料供應就能保證企業的競爭力了。

第四次工業革命的新技術有可能在下一個十年內改變現在的生產和物流過程。CPS網宇實體系統能夠實現生產加工設備、倉庫系統、產品和輔助工位器具的聯網，實現全新的生產過程。

生產設備和輸送設備的聯網

不久的將來，生產車間內統一、集中的原材料控制方式將成為歷史。因為在未來的生產過程中被輸送的原材料會通過生產控制系統獨立自主的找到自己的目的地。在德國聯邦教育與研究部推動的Netkops‘網絡化認知生產系統’項目開發的就是一種新型的分散式控制的企業生產和內部物流控制系統。

圖2 根據微型電機的原理進一步改進設計的、適用于新開發的輸送系統用的微型電動機樣機

Netkops項目對物流系統的基本要求是：能夠平行傳輸原材料流和信息流信息的輸送設備和生產設備網絡。物料流的控制由新型的‘生產控制路由器’來完成，這種生產控制路由器的控制方式是一種分散式控制方式：在每一臺輸送設備、輸送周轉箱等都內置了控制器。這種控制器就是每一個被輸送物資運動路線的‘設計師’，被我們稱之為路線規劃器。有了這一控制器之后就不再需要上一級的中央控制系統了。

實現靈活的物流運動

與路線規劃器、網絡和數據通信相比較，網宇實體系統的核心部件是十字輸送平臺：一種能夠像十字路口一樣向四個方向輸送原材料的輸送平臺。十字輸送平臺是由許多小型的輸送模塊組成，每一個小型輸送模塊能夠彼此相互作用、相互影響，又能夠各自獨立的完成輸送運動和回轉運動。這些小型輸送模塊各由一個微型輸送驅動裝置和一個回轉驅動裝置組成。在這許許多多小型輸送模塊的共同作用下，十字輸送平臺就能夠就地做出正確的判斷、決定，并根據路由器的指示將原材料沿某一方向運送出去。這就使得十字輸送平臺具有更高的物資運輸自由度了：除了能夠完成原材料出、入平臺，還能調整原材料的輸送方向、完成裝箱、分箱、重新配貨、排序或者中間緩沖保存等任務。當前的研究項目不僅已經完成了自由的運輸路線規劃同時完成了設備聯網和數據通信的試驗，開發出了新的十字輸送平臺微型驅動系統以及它的變型系統。

能夠很好的貫徹落實企業內部物流的功能、方便使用、十字輸送平臺的經濟性和使用可行性等是對十字輸送平臺執行機構、驅動技術和控制技術提出的要求。由于小型輸送模塊的空間非常狹小，所以就要求它的驅動裝置必須要有很高的功率密度，能高效的限制熱損耗。當然，微型驅動系統也必須準確的滿足內部物流功能的技術要求。這些要求不僅包含了動態的、多驅動裝置的轉速能夠實現同步驅動要求，而且也包含了回轉驅動時準確的調整方向、位置的要求。另外，各個微型模塊的數量較多但不能因此而有很高的價格，只有這樣才能使這一系統有很好的經濟性。

未來到底是什么

開發項目的設計師們根據微型電機的原理進一步改進設計了適合在十字輸送平臺中使用的微型電動機。新的微型電機所采用的技術能夠在低轉速時提供很大的扭矩，滿足了十字輸送平臺的技術要求，完全省去了使用變速機構。

這種微型電機是一種外轉子式的電動機，即：電機的軸是固定不動的、電動機產生的旋轉動能直接驅動旋轉著的電機外殼并將動力傳遞給被輸送的原材料。另外，它還省去了具有調節和控制作用的編碼器，使這種微型電機的結構更加緊湊，功率密度更高，具有很高的過載能力和很好的能源利用效率。

為這微型高功率密度直驅電機供電的是集成在微型輸送模塊底部的新型變頻器和新型逆變器，專門為這種微型電動機開發的調節控制電路省去了使用旋轉編碼器和位置傳感器，因此有著很好的經濟性、體積小、占用空間少和更高的靈敏度。同時沒有編碼器的微型電機滿足了很高的轉速準確性、定位精度和動態性能要求，能夠實現多個模塊的旋轉同步和位置同步運動。

在信息數據交換以及分散式路由器控制中，各個輸送驅動模塊都能與十字輸送平臺的輸送部件聯網、一起運動。除了交換數據信息之外，它們還能實現最佳的能量交換：被輸送原材料的制動能可以直接傳遞給其他運動使用。由于省略了減速器和編碼器，全新設計了電動機和逆變器，因此降低了系統的成本費用。相信，不久的將來就會出現經濟的使用十字輸送平臺的情況，同時在短時間內就可以收回投資成本。