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浔之漫智控技术(上海)有限公司
主营：西门子DP电缆代理商
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西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8诚信经营
前言 | |
物流的发展已有多年的历史，以往企业于物流上并无成本管理的意识，现在它却成为企业流程合理化的后一道关卡，而在经营战略上是降的重要关键性因素，视其为企业之三利润来源。近年来又因随着网际网络、电子商务的冲击，例如美国大的网络零售书店 - 亚马逊(Amazon)网络收店的兴起，其不仅带起一股电子商务的热潮，带起企业对物流机制的重视，因此物流已俨然成为一项热门的技术与话题。举凡与人们平日生活息息相关之行业，诸如便利市通路业、3C 产业、电子商务B2C企业、连锁出版业、业、货运业…等，莫不致力于物流系统的投资与改善，目的即是要满足现代社会多样少量的需求型态，快速且即时的送货至客户手中，以提高客户的服务满意度。 以企业财务之观点来看，物流作业的成本来自于运输、搬运、仓储、拣货等各种不同的作业成本，而根据统计，一件商品后售价的30% 是来自于物流的成本费用。而从物流的成本结构分析得知，其中拣货成本约占了40%，此外拣货作业之直接相关人力的投入，亦约占了整个物流投入人力的50%左右；而在整体物流的作业时间当中，花在拣货的时间亦占了大约30%~40%。由此观之，不论从成本、人力，或者是时间的角度来分析，都显示了拣货作业的重要性。拣货的目的不外乎是要在有限的时间内、正确的集结客户的订购内容，以缩短客户从下单到收取货品的周期时间，同时能降低其相关的作业成本。因此物流如何规划及导入一套适当的拣货系统与设备，并作好合理的拣货作业管理，是一个相当值得研究的课题。 | |
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拣货作业的策略与方法，一般可分为订单拣货(Order Picking ,By Order)、批次拣货(Batch Picking ,By Item)，或者两者的混合运用。此外尚需搭配订单的分割、订单的批次汇整及订单的合流等策略的运用，方可将整体的拣货作业效率做适当的发挥。 | ||
1. 订单拣货：依客户订单的订购内容，以一张订单为单位进行品项的拣取作业。此种拣货方法的优点有下列几项： 2. 批次拣货(Batch Picking ,By Item)：先将某一数量之订单汇整成一批次订单，再针对该批次订单进行总量拣 取，待拣货完成再针对该批次订单所拣取品项，依订购客户别进行二次分类。此种拣货方法的优点有下列 几项： a. 一次拣出商品总量，可使总行走距离缩短，亦使单位时间之拣货量增加。 b. 由于批次拣货是以商品为作业角度，因此不需待欲作业品项全数到齐前即可进行二次分类作业，亦即批次拣货作业与二次分类作业可同时进行，以缩短批次的总作业时间。 c. 由于批次拣货是以商品的总量进行拣货，然后再进行二次分类作业，如此两阶段作业间可形成相互的稽核行为，使整体拣货作业之正确率提高。 批次拣货方法的缺点则有下列几项： a. 对于客户订单并非同时集结至物流的型态而言，其累计一定数量的订单后，方可进行批次汇总拣货，如此较能达到作业的经济效益，但相对的亦会造成等待时间的浪费，使得作业之前置时间加长。 b. 批次拣货是以某一数量之客户订单集结汇总后，再以商品的总量进行拣货，因此其于拣货完成后，再进行商品的二次分类作业，方能完成客户订单的拣取。因此批次拣货需再搭配适当的分类 系统，方能完成商品的分类作业。 c. 对于库存型物流而言，若采用批次拣货作业模式，不论是否采用自动化设备来辅助分类作业，皆需再另备额外之作业空间，以完成二次分类作业。 d. 由于是采取批次汇总拣货后，再进行分类的作业模式，因此对于订单量大的物流，会因批次拣货的次数多，而使总作业时间增加，但若为了减少批次数量而增加每批次的客户订单数，则会使得二次分类的作业时间与困难度增加。 e. 此种作业模式会因客户订单数的增加，而使得所采用的拣货设备产能趋于饱合，需再多出另一批次作业，促使总作业时间的增长。 3. 订单拣货与批次拣货混合运用：先将客户订单之订购品项依系统逻辑进行分割，某些品项依订单拣货进行，其余则采批次拣货，后再进行订单合流。 至于一个物流到底是采用订单拣货适当，或者是批次拣货合适，此尚需经过事前的详细分析与规划，而其考量的方向大致有，例如：物流的型式是属于库存型或通过型，商品的种类与特性、搬运的特性、储存单位、拣货单位、客户订单数据的EIQ 分析、商品的ABC 分类、以及是否有适当的仓储信息管理系统…等等，皆是重要的影响因素。当决定了适当的拣货策略后，要再选择与导入合适的拣货逻辑方法与设备，方能将物流之拣货效率作适当的调整与发挥，进而达到物流之整体经营目标。 | ||
二、 拣货作业之相关方法与设备 | |
根据物流的类型及采用之拣货策略大致可归纳出以下之拣货方法，但这些作法是属较为普遍的一般性应用，并非是性的应用： 1. 依拣货策略特性来区分，订单别的拣货策略，可采用摘取式的拣货作业模式。而批次别的拣货策略，则可采用播种式的拣货作业模式，而其中播种式又可分为先整批次拣货完成后，再行播种分类，或者是即摘即播两种。「即摘即播」顾名思义是当进行整批次的品项摘取时，一并进行该品项的客户需求分类作业。 2. 而若依所采用的拣货设备特性来区分，则可分为下列三种： a. 人工拣货：采用人工方式，不藉由其它自动化设备的辅助。例如传统的看单拣货、贴标拣货…等。 b. 半自动化：此种设备需藉由人力的辅助操作，以达拣货作业的进行。此外依照人与设备间的互动关系，又可区分为下列两种： (1) 人就物：物品放置固定不动，拣货人员需至物品放置处将物品拣出的作业方式。例如：电子标签辅助 拣货系统、拣货台车、掌上型终端机拣货…等。 (2) 物就人：此种设备的作业方式与人就物相反，拣货时作业者只需停驻在固定位置，等待拣货设备将欲拣取之物品运至面前的作业方式。例如：水平式或垂直式旋转料架、自动仓储..等。 3. 全自动化：由拣货设备的机械自动负责，人力的介入即可完成拣货作业。例如：自动分类机、A型自动拣货机、自动拣货流利架、拣货机器人…等。 以下根据上述的分类方法，简略的介绍各项相关拣货设备及其应用方法，然本文只单纯介绍与拣货作业有关的相关设备，至于与拣货亦息息相关的储存设备，如各式各样的静态储存货架，或者是搬运设备，如堆高机、牵引车、输送带..等，并不在本文的探讨范围内。 | |
1. 人工拣货方法 a. 拣货单据：拣货单/出货单(Picking List / Shipping List) 此种拣货方式是为传统的拣货方法，拣货人员依据信息管理系统所打印出的拣货单或出货单，一次拣取一张或多张订单，自由地行走于货架间进行订购货品的拣取。拣货人员凭借着对拣区储位熟悉的记忆，并按单据上的数据进行作业。而其中都可因人员对于拣货资料的误读，不论是品项或数量，而使拣货的 正确率降低，特别是随着人员作业时间的加长。 此传统的拣货方法可能较适用于每日订单数不多，或者每张订单的订购品项数不多，或者是所谓的少样多量的出货型态上。此外，在拣货单的设计上亦尽量以能让拣货人员易于辨识为原则。 b. 贴标拣货 此种拣货作业是于拣货前先针对订单的订购品项按需求数量印出等量的标签，亦即一件或一箱货品即印出一张标签，一张客户订单的标签数即等于该张订单的总拣货件数。此外标签上已载明相关的拣货讯息与客户信息，拣货人员以此取代拣货单以进行拣货，拣取一件货品即以一张相对应的标签贴上，一方面可以标签上的信息与拣取的货品作比对确认，另一方面当该订单的标签全数黏贴完毕，即表示完成该订单的拣货作业，而该订单于总件数的正确性则可依此作某一程度的控管。然此种拣货作业较适用于拣货单位为 箱的出货型态。 | |
2. 半自动化 - 人就物拣货设备 a. 电子标签辅助拣货系统 在欧美一般称为PTL(Pick-to-light or Put-to-light) System ，在日本称之为CAPS(Computer Aided Picking System) 或者DPS (Digital Picking System) 。其主要是由主控计算机来控制一组安装在货架储位上的电子装置，藉由灯号与显示板上数字的显示，以引导拣货人员正确、快速的拣取货品。 电子标签若依硬件设计与应用之不同，可分为标准型与经济型两种。 (1) 标准型：在标签的面板设计上，除了灯号与按键外，尚有一可显示数量的LED 显示设计。而按键亦有双键式(确认键与缺货键)及三键式(确认键与可调整数量的上、下键)两种。一般标准型的电子标签较常用于出货频的商品储位，采用一对一方式，亦即一个电子标签只对应一个拣储位。但亦有应用于出货频率低的商品，采一对多方式，亦即一个电子标签只对应多个拣储位，而于拣货时LED上除了数量显示外，另有应拣储位代号的辅助显示。由于一对多的作业方式尚需拣货者的判断，可能会提高拣货的错误率，因此较适用于B , C级的商品。 (2) 经济型：与标准型的差别在于其只有灯号与按键的设计，无法显示应拣数量，因此硬件成本较低。而在拣货应用上则是数个经济型标签共同对应一个标准型标签，由标准型标签作为数量显示器。由于硬件成本较为低廉，且是采用一对一的方式运作，因此对于出货频率低的商品，亦可采用此项设备 ，以降低投资成本。而电子标签在拣货系统上之应用，依拣货作业方法之不同可分为摘取式(Pick-to-light) 与播种式(Put-to-light)两种。 (1) 摘取式：货架上安装的标签所对应的是商品，拣货人员依标签的指示，自货架上将商品取下。其在应用类型上有下列几种： (a) 一人一单摘取：亦即一个拣货人员一次负责拣取一张订单，大部份拣货区采用重量棚式的储存货架，若安装电子标签，即是采取此种拣货方式。 (b) 接力式摘取：一个拣货人员只负责某一部份拣区的标签，当订单进入其负责区域，拣货员只针对其负责区域下，有点亮标签的品项拣货，当拣货完成则将该订单之拣货箱转传至下一个相邻区域的负责人继续该订单的拣货，而其则可进行下一张订单的拣货作业。因此一张订单在其拣货周期中是被不同拣货者接力来完成的。一般大部份拣货区采用流利架式的储存货架，若安装电子标签，即采取此种拣货方式。 | |
(2) 播种式：货架上安装的的标签所对应的是客户，拣货人员将批次汇总后之商品，依标签的指示，并分配至订购客户。其在应用类型上有下列几种： (a) 接力播种：其整体之作业方法与接力式摘取相同，作业员只针对其负责区域下，有点亮标签的客户进行商品的分类作业，而一种商品则是在不同的作业者接力下来完成的。 (b) 通道播种：此种作业是将整个播种区域划分为数个信道，各个信道间是立作业，彼此间不互相影响，而一个通道所函盖的客户即自成为一个批次。在理论上，一个通道完成所有品项之播种分类后，该通道则可继续另一批次不同客户的播种分类。 | |
b. 非实时型(Off Line) 掌上型终端机(Handy terminal ) 掌上型终端机又可称为数据收集器(Data Collector)，主要是利用轻薄短小的设备在作业现场依终端机的作业指示，来进行各项作业。一般掌上型终端机较常应用在仓储管理方面，例如进货验收、库存盘点、出货检核…等，或者应用在制造业生产在线的数据收集。 其其在拣货作业上的应用，不论采用的是订单拣货或批次拣货，拣货人员只要遵守终端机上的拣货储位指示，至地点拣取应拣货商品，并可搭配掌上型终端机内附的条形码扫瞄器，作进一步的应拣商品确认，使得拣货正确率比传统的看单拣货为提升，除此之外，拣货的动线亦根据订单的订购内容，作过适当的规划安排，并反应在指示上。 掌上型终端机一般于作业前，需先至计算机下载拣货数据，待拣货完成后，再至计算机处将拣货结果上传至计算机。在拣货作业过程中终端机是不与计算机直接联机，亦即拣货的讯息不会实时回传至后台作业管理系统，因此其较适用于不需实时反应拣货讯息或者库存信息的作业上。 c. RF Terminal Picking / On Line 这是另一种掌上型终端机，与前述之差别在于其利用无线电电通讯技术，让终端机本身能与后台的计算机系统，于作业过程中一直维持着联机状态，让彼此间的数据能做实时性的传输。 一般RF终端机亦常应用在仓储管理方面，例如进货验收、库存盘点、实时性的补货、储位的调整…等。而其在拣货作业上的应用与上述非实时型掌上终端机相同，好处在于其能实时的反应订单的拣货状态，或者实时反应拣位上的库存状况，让补货作业为实时，降低因补货不及致使拣货作业之延迟。 d. 拣货台车(Picking Cart) 此设备是在拣货台车上装设一部控制计算机以及数个电子标签，而每个标签分别代表一张客户订单。一般而言，拣货台车较适用在批次拣货的策略上，利用即摘即播的作业模式，一次拣取多张订单，以提升整体作业效率。 台车上的控制计算机会先将批次拣货数据作一路径计算，并藉由拣货讯息的显示，来导引拣货人员进行批次汇总的商品拣货作业，而于拣取某品项总量后，其会控制电子标签以显示该品项正确的分类信息，以 达即摘即播作业。 |
一、概述：
惠州市桥东水厂原属老厂，日产量11万吨/日，共分三期建成，期产量3万吨/日，由广东省建筑设计院于1982年设计，其净水工艺为机械反应+斜管沉淀+双阀滤池，并于1984年投产；二期产量4万吨/日，由广州市自来水公司于1987年设计，其净水工艺为网格反应+斜管沉淀+虹吸滤池，于1988年投产；三期产量4万吨/日，套用二期的图纸，于1994年投产。后因水质性缺水，整个桥东水厂于1999年9月停产。
随着惠州市经济的快速发展，总量为38万吨/日（河南岸水厂18万吨/日和江北水厂20万吨/日）的
供水已不能满足需求，故我公司于2003年底决定对桥东水厂进行挖潜改造。由于时间紧、资金少、地方
有限，加上原净水构筑物搁置时间久，使改造工程增加了不少难度。改造工程总体原则为，在基本保持
原工艺构筑物基础上，对整个工艺流程进行现代化、自动化改造。整个净水工艺为网格反应+斜管沉
淀+小阻力快滤池，于2004年3月开工,2005年2月4日正式投产，改造后供水能力为12万吨/日。
桥东水厂自动控制系统设计是在原有两个水厂经验积累上设计出来的，起点高，具有强的实用性、控制性、通用性、开放性、可扩展性。整个工程的设计、施工、安装、调试全部由公司技术人员自己完成，现已成功运行三个多月。本工程全部净水工艺过程由计算机自动控制（备有手动操作），控制系统设计采用集中管理、分散控制，由三级组成：级，就地控制（即现场控制盘）；二级，现场控制PLC站；三级，控制室。在实际应用中，自控系统保持了、的运行，体现了自控系统便于管理，供水、节能降耗、提高设备的使用寿命等特点，为管理人员了的的数据依据，提高了劳动生产力，大大降低了劳动强度，同时也提高了社会效益和经济效益。
二、自动化设备的选型及依据
只有把自动化技术与生产工艺合理结合，改造工程才能达到节约投资的目的。随着技术的进步，新设备新很快，我们没有必要追求、的设备??性价比好的设备，满足功能需求即可。通过实用性及经济性分析，在自动控制方面决定着重保证净水系统自动化，这涉及到设备选型问题。设备选型工作是一个非常重要的环节。实际上，老水厂的改造往往比新建水厂为复杂。它受到原有系统和资金等方面的限制，不但要关系到水厂未来的自动化方向，同时要满足现在的控制要求。避免那种设备没用多少年就无法购买到备件的现象。我们深切的体会到进口产品配件新换代快，供货周期长，价格昂贵的特点。同时在设备选型上应尽量选熟悉的，并且开放性要好，为以后的升级打下好的基础。在桥东水厂自动化设备选型时，重要设备、仪表，如投药泵、加氯机、部分在线仪表、PLC、变频器等采用进口产品，其它设备，如在滤池工艺自控设备选型中，我们大胆选用国产阀门及机组，在控制上对这些设备针对性的做些处理。
其它各种电气设备（继电器，各种开关等），通讯、控制电缆，各种水位、压力仪表，计算机等等也都有选用国内产品。实践证明，即能满足生产的要求，同时大大降低了生产成本。
三、自控系统概况
桥东水厂净水系统采用微机自动化控制系统（兼有手动操作控制），控制方式体现了国内目前自动化水平和特点。水厂采用PLC+PC的控制系统，该系统是一个由PLC和计算机组成的实时多任务集散型（集中管理、分散控制）网络控制系统，数据处理能力强，能对生产过程进行实时监控，系统稳定性能好。能实现控制站和现场手动操作的分级控制，其模块的结构设计，具有扩展灵活，结构开放，组网能力强的特点。
硬件设备方面，该系统包括三菱公司Q系列可编程控制器、变频器、闽台大众工控机。SA软件选用Inbbtion公司IFIX3.5组态软件。
该系统包括四个部分，投加自动化、沉淀池排泥自动化、滤池自动化、数据采集自动化。整个水厂按生产工艺，共设置了8个PLC工作站，所有PLC之间通过同轴电缆以MELSECNET/H网互联通讯，传输速度达25Mbps，通讯网为令牌总线网。它提供一种浮动主站功能，当一个主PLC站停止运行，网络系统仍能让所有挂网的PLC继续正常运行。
工控主机与PLC之间采用RS232接口进行通信。其中一部主机还负责向总公司调度室进行工作，通讯线路目前是采用电信局的帧中继业务，数据库采用关系数据库SQLSERVER，利用ODBC进行数据通信。
系统从功能上可分为两部分，实时自动控制部分及监控管理部分，前者由7个站构成（一期滤池站、二期滤池站、三期滤池站、一期排泥车站、二三期排泥车站、一期投加站、二三期投加站），后者由通讯主站组成。
3．1通讯主站
主站是全厂生产指挥的调度，动态反映各工艺环节的工作状况和主要技术参数，是用于监控所有滤池站、投加站、排泥车站。主站配有2个通讯模块，串口通讯，用于人机对话。在其上位机上可随时调出各生产区段的组态运行模拟图及相关技术参数，实时记录打印有关运行曲线及报表，并向各区段发送指挥生产的各项指令。
主站与上位机通信选用两台工业计算机，双机热备，确保一定的冗余。可对报警信号进行报警显示。当其它PLC站产生故障报警信号，主站报警铃响，并且相应的光字牌会亮。
在设计时还要充分考虑控制线路的干扰问题，通讯电缆、控制电缆包括仪表信号走线应该避开强电设备，以避免产生干扰。
3．2一期p;滤池站的工艺是复杂的，与其有关的控制系统也非常繁琐。该站主要完成滤水及反冲两项控制任务，一般将滤池工作状态分为3种：停池、滤水、反冲。主要采集滤池水位、处理反冲排队、大工作周期设置等工作。
对于每一个滤池的自动控制，主要是通过控制其装设的4个阀门（进水阀、滤水阀、反冲阀、排污阀）的开关来实现。从工艺及经济考虑这四种阀门均选用电控阀门，每个滤池设有远传压力式水位计，压力值远传至PLC进行自动化监控处理。
离心机型号 | 转鼓 直径 mm | 污泥 处理量 m3/h | 主变频器功率 KW | 副变频器功率 KW | 副电机型号 | 副电机 力矩 N.m |
LW350W | φ350 | 6-15 | 30 | 5.5 | QABP-132S-4A | 35 |
LW430W | φ430 | 20-30 | 30 | 7.5 | QABP-132M-4A | 47.8 |
LW520W | φ520 | 30-45 | 45 | 11 | QABP-160M-4A | 70 |
LW720W | φ720 | 60-85 | 90 | 22 | QABP-180L-4A | 140.1 |
序号 | 差速 r/min | 小轴转速 r/min | 副电机 频率 Hz | 螺旋推料力矩 N.m |
1 | 小 2 | 2018 | 67.3 | 3230 |
2 | 7.7 | 1500 | 50 | 4350 |
3 | 典型 12 | 1108 | 36.9 | 4350 |
4 | 大 20 | 380 | 12.7 | 4350 |