在全球數字化轉型的背景下,智能化的浪潮正席卷各行各業,特別是那些對于效率和成本比較敏感的應用場景,更是智能化的重要著力點,比如倉儲行業。這也推動倉儲自動化日漸成為引人注目的風口。
倉儲自動化起源于20世紀50年代的美國,彼時開發者將計算機控制技術應用到傳統的高架倉庫中,開創了自動化倉儲的先河。人們很快意識到此舉對于提升倉儲運營效率、降低綜合成本的好處,因此很快將這樣的成功案例復刻到了更廣泛的倉儲應用中。
時至今日,倉儲自動化根據應用場景的不同,演化出了兩種類型:
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工業生產型工業企業基于原材料、半成品、成品以及零備件等貨物存儲、輸送和信息化管理,實現物料自動傳輸與訂單自動處理,提高生產配套效率、車間物流管理水平以及倉儲管理能力。這已經是工業4.0藍圖中重要的一環。
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商業配送型主要為商業企業提供產品存儲、分揀、配送和信息化管理,實現信息自動傳輸與訂單自動處理,提高訂單處理能力,降低訂單分揀成本,進而減少流通成本。此類應用業已成為今天龐大的電商王國不可或缺的支柱。
可見,倉儲自動化已經與智能制造、電子商務這兩個重要的經濟引擎深度綁定,其未來可持續的發展前景毋庸置疑。據Allied Market Research的市場研究數據,2022年全球倉庫自動化市場規模約為157億美元;在2023至2031年間,預計該市場的年復合增速為15.3%,在2031年將達到576 億美元。
圖1:倉儲自動化在降本增效方面成效顯著
(圖片來源:TE)
倉儲自動化中的創新技術
按照比較嚴謹的定義,倉儲自動化是指通過信息化、物聯網和機電一體化等技術,提供智能化物流解決方案,通過將物料出入庫、存儲、輸送、生產、分揀等物流過程自動化、信息化和智能化,來實現降本增效的目的。由此不難看出,新技術的應用是倉儲自動化發展的底層驅動力。
與其他自動化系統類似,倉儲自動化系統也包括感知、連接、決策、執行等幾個關鍵環節,構建起了一個完整的數據產生、傳輸、處理和應用的鏈條。這其中,也是各種創新技術的演兵場。
識別與感測
現代倉儲管理依托RFID技術,可以自動讀取倉庫中不同貨物的數字標簽,識別其“身份”并進行自動化處理,提供了一種高效的解決方案。同時,更多的傳感技術也正在被集成到倉儲自動化系統中,讓相關的設備具備諸如機器視覺和空間感知等能力,以便可以綜合更多的數據,建立更全面的洞察。
物聯網
高效物流傳送的背后,實際上是更為高效的數據流的傳輸。物聯網為倉儲自動化提供了一個數據通信的基礎骨架,特別是無線連接技術的應用,將大量的倉儲設備連為一體,確保數據在其中快速而準確地傳遞。
倉儲管理系統(WMS)
這是整個倉儲自動化系統的“大腦”,匯聚來自各方面的數據,并通過處理最終形成決策指令,驅動整個倉儲系統的高效運轉。值得注意的是,AI技術的應用,正在賦能WMS新一輪的迭代升級,建立在海量數據基礎上的洞察,為優化流程、避免故障、提升效率帶來更大的價值。
倉儲機器人
自主運作的機器人作為倉儲系統中實現貨物搬運的末端執行器,是倉儲自動化的一個重要標志,其中具有代表性的包括AGV(自動導航車輛)、AMR(自主移動機器人)和ASRS(自動存儲和檢索系統)。它們可以根據預先設置好的線路(如AGV)或者是自主感知周圍環境(如AMR)自動化運行,實際上自身就已經是一個集環境感知、決策規劃和控制執行于一體的綜合智能設備,且產品的功能和形態也日趨多樣化。
智能基礎設施
為了支撐整個倉儲系統的智能化發展,相關的基礎設施也需要智能化升級,比如為AGV和AMR配套的智能充電站、安全監控設備等,這也是將倉儲自動化系統無縫融入到倉儲物流體系中的關鍵。
當然,想要構建起一個理想的倉儲自動化系統,要從大量具體而微的技術細節入手,元器件的選型就是不容忽視的一個環節。如何正確選擇元器件,以滿足新一代倉儲自動化系統設計的要求?其中需要考量的要素有很多,不過有三個方面的需求特別值得關注,那就是:可靠性、連接性和安全性。
確保EMI設計的可靠性
智能倉儲系統具有連續不間斷工作的特性,因此對于高可靠性和長壽命具有天生的依賴。可以想見,在一個高速運轉的倉庫物流系統中,任何停工故障都是不能接受的。
確保系統的可靠性是一個綜合性的工作,其中任何一個環節都不容疏漏。比如,在空間密閉而緊湊的倉庫中,隨著電子設備越來越多,EMI(電磁干擾)設計方面的挑戰會特別突出。這是因為每個電氣或電子裝置均可能是潛在的EMI源,其必須滿足嚴苛的EMI可靠性標準要求。
TE Connectivity (TE)的Corcom濾波器就為抑制電源線路上的EMI問題提供了一個理想的解決方案。其中,Corcom AHV三相高性能EMI濾波器采用雙級或單級三角形配置,可過濾額定電壓高達760VAC和額定電流高達1,000A應用的電磁干擾,以支持大功率的應用,且漏電流很低,是倉儲自動化充電設施等應用的理想選擇。而且,該EMI濾波器采用緊湊的書架或底盤設計,占地面積小,可節省空間和成本,這也為倉儲系統整體的布局規劃設計提供了極大的便利性。
AHV三相EMI濾波器通過了UL 60939-3標準UL認證并符合CSA22.2 No 8標準,這無疑為其在復雜EMI環境中的應用,提供了一個有力的背書。
圖2:Corcom AHV三相高性能EMI濾波器
(圖源:TE)
支持穩固而靈活的連接性
隨著進入倉庫的智能設備越來越多,且其電子系統日趨復雜,必須要認真考慮在設備之間建立穩固而靈活的連接。而如果有一種現成商用的互連系統,能夠提供可靠的電氣連接,使用便利,且其通用性還能帶來成本上的優勢,肯定會受到開發者的青睞。
TE的AMPMODU MTE連接器就是為滿足這樣的設計需求而開發的。該連接器邊框能夠用引導肋將較小的母端和引腳組件編成一組,形成較大的單排或雙排鎖定連接器,應用十分靈活;其采用的鎖定和極化設計,有助于實現配接的穩固性和可靠性;該連接器還提供不同的端接、鍍層等選項,以滿足廣泛的硬件互連需求。
與AMPMODU MTE連接器配套使用的電纜組件,在提升整個互連系統穩固性和靈活性方面也發揮著重要的作用。其正向閂鎖可防止在劇烈沖擊和振動環境中脫落,滑動保持尾部選項有助于在焊接前將連接器牢固地固定在電路板上,極化設計確保了正確插配。該系列電纜組件長度為3"和11.8",具有母頭對母頭和公頭對公頭組裝選項,還可提供各種端接(包括壓接和IDC)、電鍍和安裝選項,可滿足32AWG至20AWG范圍內的線對板和線對線需求。同時,IDC和壓接式觸點可互換,這也使得現場維修變得更為方便。
總之,有了這樣的現成商用互連產品,就可以一站滿足倉儲自動化中的諸多設計需求!
圖3:AMPMODU MTE現成電纜組件
(圖源:TE)
無死角守護更高的安全性
作為工業自動化的一個分支,倉儲自動化中的安全性是一道不可逾越的紅線。這種安全性上的需求包括倉儲自動化系統本身的安全性,即要避免設備運行過程中各類安全事故的發生;也包括作業人員的安全,特別是在人機共處、協同工作的場景中,這種安全訴求顯得更為迫切。
通常來講,整個自動化系統的安全,需要從幾個不同的層面一起著手,才能確保安全無死角。首先,在元器件級方案上,就要選用符合安全標準的物料;其次,在系統級設計上,要充分考慮安全冗余,確保在局部出現失效或故障的情況下,整個系統仍能安全運作;再有,要部署相關的安全監測設施,保證及時發現安全問題并進行處理,在這方面引入基于AI和大數據分析的預測性維護,做到防患于未然,是當下一個重要的技術路徑;最后,一旦出現了安全問題,要有快速而可靠的終止機制,通過人工的干預,守住這道最后的安全防線。
在守衛這最后一道安全防線中,“一按即停”的按鈕急停開關就是一個看似簡單卻不可或缺的存在。大家對于這種“紅色的蘑菇頭” 按鈕一定不陌生,但由于其在安全防護中的關鍵作用,在設計和制造時也不可隨便。
以TE Connectivity的Alcoswitch PBES16按鈕急停開關為例,該產品符合IEC 60947-5-1和IEC 60947 5-5標準;具有IP65防護等級,可以承受惡劣環境;20N的作用力,適用于加固應用并可避免意外觸發。為了滿足不同應用的要求,該按鈕急停開關還提供焊接或快速連接斷開等不同端子類型的產品,以及照明或非照明兩種型號,并提供兩種不同的致動器按鈕樣式選項,可以說是倉儲自動化安全防護方面的可靠“衛士”。
圖4:Alcoswitch PBES16按鈕急停開關
(圖源:TE)
本文小結
有分析顯示,很多企業(特別是中小型企業)的物流成本會占到經營總成本的30%左右,因此將倉儲自動化作為降本增效的切入點,就成為了現代制造業和商業公司的必然選擇。
不過,盡管倉儲自動化、智能化的愿景十分宏大,但是實現起來必須從每一顆小小的元器件入手,選擇那些能夠順應倉儲自動化發展大趨勢的物料,依托每一顆料的性能優點最終構建起整個系統的大優勢。
本文所介紹的來自TE的三款元件,就是能夠幫助你構筑這一競爭優勢的基石,來詳細了解一下吧!
相關技術資源
Corcom AHV系列三相高性能EMI濾波器,了解詳情>>
AMPMODU MTE現成電纜組件,了解詳情>>
Alcoswitch PBES16按鈕急停開關,了解詳情>>
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原文標題:倉儲自動化:大趨勢下的小元件
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