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作者：刘贵林 卢会超 苏运春 孙明伟 虞有海 曾玉楠
昆船智能技术股份有限公司
自1978年实施免疫规划以来，我国疫苗生产企业研发和生产能力不断提升，国产疫苗占据全国实际疫苗接种量的95%以上。我国是世界上最大的疫苗生产国，也是为数不多的依靠自身能力解决全部计划免疫的疫苗供给的国家之一。随着自动化、智能化物流设备和物流系统快速发展，越来越多的疫苗生产企业在物料生产、加工、搬运和存储过程中融入现代智能物流技术，实现疫苗生产、搬运、存储的全物资供应链上的自动化、智能化、信息化，从而加速优化疫苗生产管理模式的迭代升级。
本文介绍的智能化疫苗生产工厂物流系统项目，主要围绕信息化、智能化、自动化支持提升疫苗生产过程中仓库运营水平与服务能力，更有效地实现疫苗生产、存储、配送等协同化运作、一体化服务，提升疫苗生产企业物流成本控制能力及产业优化升级，最终实现降本增效。
该项目于2023年交付运行，主要建设内容包含横梁式货架、堆垛机、托盘输送系统、件箱输送系统、瓶装物资输送系统、AGV、机器人等设备及相关配套安全防护装置、电控系统、计算机软件系统等。其中，在疫苗生产、搬运、存储过程中，主要涉及四类物资单元：
包装类型：纸箱；重量：30kg；信息载体：一维码；规格尺寸（L×W×H）：（500×350×350mm）～（800×500×500mm）。
规格尺寸（L×W×H）：（285×215×24mm）～（500×350×50mm）；重量：2kg。
物料类型：纸箱；规格尺寸（L×W×H）：1200×1000×1500mm；重量：1000kg。
材质：不锈钢；规格尺寸（L×W×H）：1200×1000×1450mm；重量：1000kg。
在该项目中，厂房车间共建设四层（如图1），车间一层设计有半成品冷库，用于临时存放半成品，中间布置包装产线，车间二层、三层设计有半成品冷库并布置分装产线。自动化立体库存储系统位于厂房最南侧，主要用于包材的自动化存储以及出入库作业，库前一楼主要用作收货、码垛入库等，库前二楼用于包材的自动配盘、人工配盘、盘点、抽检等，库前三楼用于瓶装物资的出库、开箱、拆箱及输送等；方案设计根据分区、功能等要求，分为包材自动化立体库存储系统、成品自动化储运系统、半成品人工储运系统、托盘物料输送系统、件箱物料输送系统、瓶状物资输送系统、AGV搬运系统、机器人拆码垛系统、开箱拆盘机器人系统等9大系统。
图1 总体工艺及布局图
其中，包材自动化立体库存储系统由横梁式货架、双深堆垛机等主要设备构成，实现包材托盘物料的自动存储和出入库。
成品自动化储运系统由穿梭板式货架、托盘四向车、垂直提升机、AGV以及输送系统等主要设备组成，实现成品托盘物资的自动存储及出入库作业。
半成品人工储运系统以线边平库设计为主，物资以笼车单元的形式存在地面，用地牛进行人工出入库作业。
托盘物料输送系统主要由链式输送机、垂直提升机、外形检查、电子地上衡、托盘码分机等组成，主要用于托盘单元的包材、成品和笼车单元半成品的自动化输送及转运。
件箱物料输送系统由辊道输送机、顶升移载机、连续提升机等组成，主要用于件箱单元的包材物资自动化输送及转运。
瓶装物资输送系统由辊道输送机、弯道辊道输送机、顶升移载机、连续提升机等组成，主要用于瓶装物资的自动输送。
AGV搬运系统主要设备为潜伏式激光SLAM导航AGV，主要用于堆垛机立库前托盘单元形式的包材、成品和笼车单元形式的半成品自动化柔性搬运。
机器人拆码垛系统主要采用关节机器人，实现件箱单元形式的包材的拆垛和码垛、配盘。
开箱、拆盘机器人系统由辊道输送机、顶升移载机、关节机器人等组成，主要实现捆扎箱型在输送线上的自动取箱、剪带、回收、开箱、取瓶等功能。
图2 总体工艺全流程图
方案工艺流程主要包含常规包材物料的收货、码垛、拆垛、入库、出库、抽检、配盘、产线供料，瓶装物资的开箱、拆箱、产线供料等工艺流程，半成品的入出库、产线供料，成品的入库出库发货，托盘、笼车的周转等全工艺流程。方案总体工艺流程如图2。
信息化管理系统下发空托盘出库任务，堆垛机将空托盘组从立体库中取出放至堆垛机站台，AGV将空托盘组搬运至托盘组拆盘工位拆盘，拆成单个的空托盘经条码识别器扫码后由AGV搬运至码垛工位，任务完成，具体工艺流程如图3。
图3 空托盘组出库工艺流程
空托盘组出库完成后，系统下发包材自动码垛任务，包材纸箱物料人工上线后经输送机自动输送位，经自动贴码和条码识别后，异常的包材输送到异常处理站台，由人工进行处理。无异常的包材输送至机器人取料工位，由机器人自动取料码垛，并上传件箱、托盘绑定信息。
在人工码垛时，由人工将物料堆码在空托盘上，经无线手持进行扫码录入后发起入库任务。
系统下发包材实托盘入库任务，AGV把收货区支架上的实托盘或机器人码好的实托盘搬运到入库站台，实托盘经输送机向前输送，外形检测、称重和条码识别，无异常的输送到堆垛机取货站台，经堆垛机将实托盘送至立体库储存，异常的输送机反转，实托盘输送回入库站台，由人工处理后再重新入库。具体工艺流程如图4。
图4 包材码垛入库工艺流程
信息化管理系统下发车间包材供给任务，堆垛机将实托盘从立体库中取出，放到堆垛机站台，经输送机输送到出库站台，由AGV将实托盘搬运至车间AGV支架上，具体工艺流程如图5。
图5 包材实托盘整托出库工艺流程
信息化管理系统下发车间空托盘回库任务，AGV将空托盘搬运至空托盘组盘工位进行组盘，再将空托盘组搬运至入库站台，由输送机送到堆垛机站台，堆垛机将空托盘组搬运到立库储存，任务完成，信息上传信息化管理系统，具体工艺流程如图6。
图6 车间产生的包材尾盘及空托盘回库工艺流程
信息化管理系统下发配盘任务，空托盘由拆盘工位进行拆盘，拆成单个的空托盘经条码识别器扫码后，由AGV搬运至配盘区机器人码垛工位，信息上传信息化管理系统。
堆垛机将需要配盘的实托盘经从立库中取出放至堆垛机站台，实托盘经输送机输送到出库站台，由AGV将实托盘搬运至配盘区的机器人取料工位，由机器人进行拣选配盘，信息上传信息化管理系统。配好的实托盘由AGV、输送机、堆垛机搬运入库缓存或直接搬运至车间AGV支架上。配盘产生的尾盘由AGV输送机、堆垛机搬运入库，任务完成，信息上传信息化管理系统，具体工艺流程如图7。
图7 包材配盘供车间工艺流程
人工配盘在库前三层人工站台完成。
信息化管理系统下发瓶装物资盒供车间任务，堆垛机将实托盘从立体库中取出放至堆垛机站台，经输送机输送到出库站台，由AGV将实托盘搬运至配盘区的机器人取料工位，由机器人拆成整箱，整箱物料经件箱输送线输送到开箱拆盒机器人处，由机器人将整箱瓶装物资拆成单盒状态，单盒瓶装物资经件箱输送线输送到车间输送线，任务完成，具体工艺流程如图8。
图8 瓶装物资盒供车间工艺流程
信息化管理系统下发待包装产品入待包装产品库任务，AGV将灌装线尾端支架上的待包装产品托盘搬运到冷缓区，由落地设备落到地面，便于人工地牛作业，任务完成。
人工将托盘放置在冷缓区落地设备上后，经信息化管理系统下发待包装产品出库供车间包装线任务，AGV将冷缓区设备上待包装产品库托盘搬运到包装线前端支架上，任务完成，具体工艺流程如图9、图10。
图9 笼框出库工艺流程
图10 半成品搬运工艺流程
半自动入库：人工用叉车/地牛把实托盘搬运到AGV支架上，信息化管理系统下发成品半自动入库任务，入一层成品库，AGV将车间支架上的成品实托盘搬运至垂直提升机一楼处输送机上，经输送机、垂直提升机输送到一楼，任务完成。人工持手持扫码后将成品实托盘从输送带一端叉下，搬运到一层成品库指定位置扫码上架储存。
自动入库：产线给出入库信号，入库信号传递给信息化管理系统下发成品入库任务，入一层成品库。
AGV将车间支架上的成品实托盘搬运至垂直提升机一楼处输送机上，经输送机、垂直提升机输送到一楼输送机站台，人工用手持设备扫码后将成品实托盘从输送带一端叉下，搬运到一层成品库指定位置扫码上架储存，任务完成，具体工艺流程如图11。
图11 成品入库工艺流程
信息化管理系统下发成品出库任务，一层成品库出库，人工根据手持系统指导将成品实托盘下架并搬运到垂直提升机一楼处输送站台，人工用手持发起出库任务，经输送机、垂直提升机输送到二楼输送站台，人工下线，任务完成。
在进入垂直提升机前进行外形检测，异常的输送机反向转动，实托盘输送回站台，由人工处理后再重新进入垂直提升机，具体工艺流程如图12。
图12 成品出库工艺流程
机器人拆码垛系统设计为机器人直接和潜伏式无缝AGV对接的形式。此方案与常规的采用输送线和机器人配合的系统相比，可使设备大幅减少、占用空间小、成本低。
方案设计有托盘码分机直接和潜伏式AGV无缝对接的方案，码分机采用定制化框架式托盘码分机，内部移除顶升机构，留出AGV进出的空间，方便AGV取放货；与此同时，在托盘码分机特定位置安装条码识别器，实现托盘搬运过程中无人化读取和自动化搬运。
方案中设计有潜伏式AGV和地牛之间的无缝对接方案，方案中采用定制化升降输送机和AGV托板设计，在其中间留出AGV进出升降空间及旋转的空间，保证设备工作时互不干涉。AGV到地牛的对接工艺流程如图13，地牛到AGV的对接工艺流程如图14。
图13 AGV到地牛对接工艺流程
图14 地牛到AGV对接工艺流程
方案中设计了瓶装物资的开箱拆盘机器人系统，主要由输送线、开箱机器人、拆盒机器人、视觉识别系统等组成。系统可根据已知箱型捆扎带、胶带粘贴情况，自动将箱体上的捆扎带剪开、回收并将空箱、废捆扎带统一回收，实现了瓶装物资全流程处理自动化作业，全过程无需人员介入。
包材物料单元配盘作业机器人具备自动配盘混码功能。机器人通过先进的混码算法软件对订单信息（包含混码类型、货物尺寸、数量等）进行分析，结合自身携带的3D视觉系统并配合AGV调度系统自动完成单品规拆垛以及多品规混码作业流程，实现包材物料单元出库配盘业务的全自动化作业。
本文以某智能化疫苗生产工厂物流系统物资单元为切入点，系统归纳了疫苗生产环节中各物料单元存储、周转工艺流程，并根据货物类型采用标准托盘、笼框等输送载具，结合生产计划实时、准确、自动完成货物的存储、输送以及搬运，创新应用了AGV系统、机器人拆码垛系统等现有先进物流技术，有效衔接了疫苗生产过程中的储、产、运等工艺，开创了全新工艺理念，改变了现有的传统生产模式，提高了疫苗自动化生产能力，实现疫苗生产过程中的自动化、智能化和信息化。
———— 物流技术与应用 ————
编辑、排版：罗丹
本文内容源自《物流技术与应用》2024年5期，有删改。
