SEW電機智能工廠的物流系統規劃與建設

文 / 本刊記者 王玉 趙皎云

“SEW-電機(蘇州)有限公司高效電機及智能制造工廠的投產運營，使電機的制造能力得到大幅提升，也為全行業樹立起智能工廠建設的典范。其中，自動化立體庫、AGV智能搬運、EMS空中單軌輸送等先進物流系統與技術的應用，為智能工廠建設提供了強大支撐?！?/p>

SEW集團（以下簡稱“SEW”）成立于1931年，總部位于德國，是專業生產各種系列電機、減速機和變頻控制設備的跨國性國際集團，其生產技術和市場占有率均居世界領先地位，在全球動力傳輸領域享有盛譽。1994年，SEW正式進入中國市場，在天津經濟技術開發區建立中國總部及亞太制造中心，并按照德國標準進行本地化生產，憑借穩定的產品質量和優質服務迅速打開國內市場，此后不斷加大投資力度，目前在中國已擁有3家制造中心、7家裝配及技術服務中心、50余個技術服務辦事處，服務網絡遍布全國各大中城市，產品廣泛應用于輕工、化工、建筑建材機械、鋼鐵冶金、環境保護、煤炭礦業、汽車工業、港口建設等各大工業領域，并在多項國家重點工程項目中都有應用。

SEW-電機（蘇州）有限公司（以下簡稱“SEW電機”）成立于2004年3月，致力于按照德國標準生產世界先進水平的三相異步電動機及伺服電機等產品，是SEW中國和亞太地區的電機制造中心。不久前，SEW電機高效電機及智能制造工廠（以下簡稱“SEW電機智能制造工廠”）在蘇州投產運營，引發業內外廣泛關注。這無疑是SEW中國發展的又一里程碑，不僅使SEW電機的制造能力得到大幅提升，更為全行業樹立了智能工廠建設的典范。近日，本刊記者走進SEW電機智能制造工廠，對其背后的智能物流系統建設進行了深入了解。

一、項目背景與概況

“受益于SEW電機卓越的產品品質，覆蓋全生命周期的高質量服務，以及電機市場需求的高速增長，SEW電機自成立以來業務持續高速擴展?！盨EW-電機（蘇州）有限公司執行副總經理李金長介紹說，“SEW電機始終認為，以客戶為中心的銷售是支撐工廠良好發展的核心要素，工廠產能規劃一定要先于銷售進行。隨著SEW電機原有工廠產能趨近飽和，車間場地日漸緊張，在這樣的背景下，2018年SEW電機開始計劃投資建設‘全球標桿性智能制造示范基地’，也被稱為SEW電機智能制造工廠?！?/p>

據介紹，SEW電機智能制造工廠項目占地面積5萬平方米，建筑面積6萬平方米。2019年SEW電機智能制造工廠規劃建設工作正式啟動，2023年7月SEW電機智能制造工廠正式投產運營。

二、整體規劃布局

與傳統工廠不同的是，SEW電機智能制造工廠采用雙樓層設計，工廠中央17.5米高的半成品&成品自動化立體倉庫連接著2個樓層的多個車間，是整個工廠的中樞。1樓配套建有原材料自動化立體庫、鋼棒自動化立體庫，以及收貨區、發貨區，2樓建有標件自動化立體庫。各個自動化立體倉庫通過AGV智能搬運系統與生產、裝配、包裝等工序無縫銜接。這樣的規劃布局極大縮短了工廠物流動線，有助于生產效率提升，保障客戶訂單及時發貨。

“SEW電機智能制造工廠不僅在制造方面應用全球領先的自動化設備提高產品與產量，在物流方面也極具智能化優勢?！崩罱痖L自豪地表示，“SEW自身是德國工業4.0核心技術和產品的供應商，在智能工廠建設方面有著深入研究和實踐經驗。SEW電機智能工廠在整體規劃布局時就找準‘智能工廠’的建設方向，借鑒德國SEW的建設經驗，在深入分析國內市場需求和自身工藝特點的前提下，定下了精益化、智能化、數字化、綠色化的四大目標?！?/p>

1.整體布局精益化

改善工序間物流狀況，對減少產品滯留、降低成本、提高效率具有直接作用，因此SEW電機智能制造工廠通過采用機械手搬運轉序實現批量化產品的生產加工來減少工序間物流。此外，做到原材料、半成品與產線的空間布局合理，避免不必要的物料搬運。

2.全流程智能化

從物料進廠、廠內流轉、生產、裝配，再到成品出廠，實現全流程智能化。除采用先進的智能化生產裝配設備外，在物流智能化建設方面也采用了不同形式的自動化鋼棒庫、原材料庫、標件庫、半成品&成品庫，以及AGV等智慧物流系統。

3.全流程數字化

通過WMS、MES（制造執行系統）、SAP等系統將設備、物料、人進行高效銜接，使工廠物流簡潔、高效，同時利用數字化進行流程優化，不斷提升工廠運營管理水平。

4.工廠綠色環保

將機床加工生產過程中產生的切削液、切削屑等排廢進行封閉集中管理；注重生產加工設備、物流設備的節能降耗，實現能源回收再利用；建立工廠能耗管理體系。目前，該工廠已經獲評“江蘇省綠色工廠” 。

三、智能物流系統的應用

走進SEW電機智能制造工廠現場，干凈整潔的環境讓人眼前一亮。在寬敞明亮的廠房內，各種各樣的自動化生產裝配設備、機器人、自動化立體庫系統，以及AGV智能搬運系統構成智能工廠實體，原材料、半成品、成品的物料存儲、分揀、配送上線等物流作業全流程與生產裝配工序高效銜接，全流程智能化作業，流程順暢高效。

原材料自動化立體倉庫

關于工廠智能物流系統的建設及應用，SEW-電機（蘇州）有限公司裝配處經理惠潔向記者進行了重點介紹。

綜上所述，單相抑郁癥患者左額葉、左顳葉可見明顯萎縮現象，且左額葉萎縮程度多與病程有密切關聯，提示該病可為中樞神經系統退行性疾病。

半成品&成品自動化立體庫

RGV在半成品&成品自動化立體庫中的應用

1.鋼棒自動化立體庫

鋼棒是生產轉子的主要原材料，具有較長長度、較重重量的特點，同時使用量非常大。為應對鋼棒存儲占用面積大、不便于搬運與管理等難題，SEW電機采用了專業鋼棒自動化立體庫。

鋼棒自動化立體庫由RGV、堆垛機、高位貨架、長大料鐵箱以及信息系統組成，共5個巷道。鋼棒自動化立體庫由1臺頂部運行堆垛機進行取放貨，設有1個入庫口和1個出庫口，通過1臺無接觸供電RGV連接多組軸加工生產單元，采用桁架機器人系統，自動為軸加工設備上料，實現了鋼棒料的密集存儲，以及出入庫、存儲、供料的智能化作業。

2.原材料自動化立體倉庫

原材料庫具有低頻次、大批量整箱出入庫、大庫容量的要求。對此，SEW電機采用了雙伸位堆垛機自動化立體倉庫。

原材料自動化立體庫共設4個進出貨口，由RGV、雙伸位堆垛機、高位貨架及信息系統等構成，可實現原材料自動存儲、出入庫作業。

3.標件自動化立體庫

“標件”是指用于裝配的較小零部件，具有多批次、小批量的出入庫特點。SEW電機采用了四向穿梭車自動化立體倉庫。

標件自動化立體庫由密集貨架、四向穿梭車、快速提升機、揀選工作站、相關輸送系統及信息系統等構成，3臺四向穿梭車由1臺提升機配合在倉庫多層貨位中快速運行，可快速滿足小件零部件多批次、小批量的“貨到人”揀選、流轉及供料。整個系統極具柔性，可通過增加四向穿梭車數量來應對未來業務量的增長。

4.半成品&成品自動化立體庫

半成品&成品自動化立體庫縱跨1樓車間與2樓車間，是整個工廠中樞。

半成品&成品自動化立體庫1樓和2樓南北兩側各有2個出入庫口，由RGV、輸送線、堆垛機、高位貨架及信息系統等構成。 1樓車間生產的零件由AGV搬運至1樓入庫口，自動暫存到自動化立體庫中；1樓或2樓車間需要物料時，自動化立體庫通過堆垛機及輸送機送至對應揀選站完成揀選，然后通過AGV送至對應生產線；2樓完成生產后，再通過AGV送至自動化立體倉庫；成品發運時，先由自動化立體庫將指定成品運送至1樓出貨口，然后再通過AGV送至1樓包裝區域進行包裝，最終完成發貨。

EMS空中單軌輸送系統

天津SEW自主研發生產的AGV智能搬運系統

5. EMS 空中單軌輸送系統

EMS空中單軌輸送系統由減速電機、無接觸能量傳輸系統、無線通訊技術、車載控制器系統診斷和監控、車輛調度系統等組成，可通過EMS小車快速自動地進行上下樓層不同工序間的物料運輸。

6.AGV 智能搬運系統

工廠應用天津SEW自主研發生產的AGV智能搬運系統，實現同樓層物料搬運作業。

SEW的AGV小車利用無接觸供電技術，動力源鋪設在工廠地板下面，通過感應取電的方式隨用隨取，不僅效率高，還避免了動力電池的高成本和二次污染。工廠2層地板薄不便于鋪設線槽，SEW通過在AGV行駛通道上鋪設地板格來設置動力源，保障了AGV設備在2層較薄地板上的穩定運行和高效充電。AGV調度系統與MES互聯互通，實現作業精準化、透明化。

7.信息系統應用與集成

“對于智能工廠建設來說，智能化絕不是簡單的省人化或者無人化，還與信息系統應用與集成密切相關，SEW智能制造工廠通過信息系統的應用與集成實現了智能工廠的透明化、可視化，可實時追蹤生產訂單進度和實際生產情況?！崩罱痖L表示。

據他進一步介紹，在物流信息系統方面，SEW智能制造工廠主要應用有AS/RS系統、四向穿梭車調度系統、WMS、WCS、SCADA、MCS（輸送線控制系統）、RCS機器人調度系統等智能控制系統，這些系統與SEW的SAP和MES系統高效對接，同時集成傳感器、驅動與控制、數字孿生等先進技術，實現多設備協同作業與有序銜接，儲位智能定位，貨到人智能揀選，可以快速、高效地完成各種操作，實現產線的無人化配送，將智能化貫穿全部生產制造全流程。

四、技術亮點與優勢

談及SEW智能制造工廠中的智能物流技術亮點，李金長強調：“SEW自身是物流裝備領域的核心技術及產品供應商，長期致力于把先進技術和產品運用到物流系統中去。在SEW智能制造工廠項目的智能物流系統中，我們應用了非常多的先進技術來保障系統穩定運行，如無接觸供電技術、能量管理系統、低壓伺服電動滾筒、MAXOLUTION?系統等?！?/p>

1.無接觸供電技術

在自動化立體庫中，SEW無接觸供電技術在堆垛機、AGV、RGV EMS等物流設備與系統中都有應用。

例如，以往的堆垛機采用滑觸線供電，使用后需定期維護，并且滑觸線的規格和容量應按照堆垛機所需的用電量進行設計。而本項目中的堆垛機采用SEW MOVITRANS無接觸供電技術，可以在長期使用過程中免維護使用。

在AGV中，SEW MOVITRANS無接觸供電技術采用IP54防護等級，可實現免維護（無磨損），適用于24小時×7天的連續運行環境；集成SEW近30年的現場分散控制技術的精華，線纜埋在地板下，省去控制柜安裝；TES供電站模塊設計緊湊，效率高達96% (Boosted Energy efficiency)；導航采用電磁導航方式，檢測MOVITRANS?電纜產生的電磁波，通過切換導引模塊內傳感器來進行導航，最終實現驅動輪差速控制AGV運行方向。

2.超級電容+能量管理系統

在自動化立體庫的堆垛機上，SEW“超級電容+能源管理系統”解決方案的應用也是一大亮點。

SEW集成式運動控制器MOVIPLC、高性能伺服驅動器MOVI-AXIS/MOVI-DRIVE、異步伺服電機 (DRL)、超級電容+能量管理等技術的應用，可以對堆垛機在下降和減速過程中產生的能量進行收集，以達到節約能源、降低峰值的目的。柜內變頻器使用多軸變頻器，系統直接使用超級電容所提供的直流電源，從而省去一般變頻器所具備的整流環節。堆垛機運行速度越快，頻率越高，節能效果越好，可達40%以上。

SEW無接觸供電技術在自動化立庫堆垛機中的應用

3.電動滾筒驅動系統

在自動化立體庫的貨架中間或輸送線上，使用了ECDriveS低壓伺服電動滾筒驅動系統。ECDriveS用于替代傳統的輥道輸送設備，適合輕型物料的輸送，無需任何的安裝空間限制。相比傳統的現場分散驅動解決方案，ECDriveS的控制器體積比減速電機的接線盒還要小，更加節省空間。并且，ECDriveS調試和維修非常簡單，用戶只需選擇典型的應用驅動模式，無需復雜的編程。ECDriveS是基于低功率等級的滾筒式輸送設備開發的，只需24V電源即可驅動，減少布線工作量，是一種低功率范圍的滾筒輸送機驅動系統。

4.MAXOLUTION?系統

MAXOLUTION?系統集SEW多項高科技模塊化產品于一體，是可為諸多行業用戶提供針對智能化物流輸送以及工廠自動化的全新驅動解決方案。在SEW電機智能工廠的EMS單軌輸送系統中，MAXOLUTION?系統采用模塊化，具有靈活性的配置，集成SEW的MOVITRANS-2.0無接觸供電技術、SWG波導通訊技術、MOVIPRO-1.5智能車載控制器技術、HM31安全控制技術、PXV-2.0安全二維碼定位技術，以及MOVIVISION調度管理系統/3D仿真/虛擬調試/大數據智能監測技術等，使整個系統運行更加安全、高效。

五、未來規劃與展望

李金長坦言，當前SEW電機智能制造工廠尚處于運營初期，所有物流系統應用都在按照規劃不斷增加和完善，產能也在不斷爬坡，但智能工廠的運營效果已經清晰可見。例如，與老廠相比，新工廠單位面積產能可實現翻倍增長，生產效率大幅度提高；AGV的投入應用，讓叉車工人大幅減少；各類信息系統的應用和互聯互通，讓生產統計和計劃管理人員大幅減少；與此同時，運營管理精細化、智能化程度，也已邁上了新臺階。

接下來，SEW電機智能制造工廠的重點提升方向包括：1.持續增加AGV應用數量，實現全廠覆蓋；2. 持續向數字化升級，在透明化、可視化基礎上，進一步應用數字化技術進行數據挖掘、流程優化；3.不斷研發生產新產品，以更好地滿足客戶需求，支撐工廠產能提升和高效運營管理。

未來，SEW電機將引入更多德國先進的智能化技術和產品進行本土化生產，做好中國市場服務，為中國智能裝備制造產業升級賦能。