随着智能制造深入发展，半导体元器件行业的工厂物流系统正经历着前所未有的变革。某全球领先的电子电路基材核心供应商，不仅在智能制造领域取得显著突破，在智慧物流探索方面也走在行业前列，通过与今天国际携手打造总部基地智慧物流系统项目，为半导体元器件行业树立新标杆。
作者：王玉
半导体元器件行业对产品品质、良率及产能有着严苛要求，其生产制造流程不仅复杂，而且需要极高的精细度。近年来，我国半导体元器件行业发展成果显著，特别是在高端芯片制造、封装测试以及集成电路设计等关键领域取得突破性进展。
随着科技飞速发展以及制造业智能化转型加快，半导体元器件行业在智能制造方面也取得明显进步，越来越多的半导体元器件企业开始倾向于构建智能工厂，以提升产品质量和生产效率，从而实现效益的最大化。与此同时，传统工厂物流模式的弊端日益显现，主要包括技术落后与信息化程度低、标准化程度不高、灵活性不足以及成本控制困难。这些问题难以满足行业对高效、精准信息传递和数据分析的需求，影响产品质量和供应链效率，同时难以适应市场需求波动和紧急订单的挑战，从而增加运营成本，削弱企业的盈利能力和市场竞争力。
因此，半导体元器件企业对物流系统的需求正发生显著变化，呈现出定制化与精细化需求增强、时效性和响应速度提升、全程信息化与智能化以及对项目规划建设的高要求等新特点。具体而言，需高度洁净、恒温恒湿的物流运输和存储环境，以及精确的库存管理和批次追踪能力；需具备快速响应和准时交付能力，以满足短生产周期和产品快速更新换代的需求；同时，物流体系还需与ERP、MES等信息系统深度集成，实现全过程可视化和智能化管理。此外，对项目规划建设也提出更高要求，需要选择拥有坚实技术储备和行业项目经验的物流系统集成商来确保项目的成功实施和运营。
作为国内领先的智能制造和智慧物流系统集成服务提供商，深圳市今天国际物流技术股份有限公司（以下简称“今天国际”）密切关注着半导体元器件行业的智能制造与智慧物流系统发展及需求变化。凭借其卓越的技术实力和创新能力，今天国际已成功打造一系列智能物流解决方案，尤其是近期承接的某半导体元器件巨头（以下简称“S企业”）总部基地智慧物流系统项目，为行业树立新标杆。
据今天国际该项目负责人陈志华介绍，在此次智慧物流系统升级之前，S企业的总部基地已具备业界领先的智能制造生产能力，并在物流自动化和数字化方面进行了初步投入，建有一套成品板材自动化物流系统。然而，随着总部基地产能需求的不断攀升，工厂生产节奏日益加快，原材料、半成品以及成品的出入库频率显著增加，导致存储能力不足，同时物流作业效率低、人工操作强度较大等问题也逐渐凸显。在此背景下，S企业决定对总部基地的自动化物流系统进行全面升级，以满足日益增长的产能需求，并进一步提升交付效率。
在项目启动之初，S企业对项目需求进行了细致梳理，该项目主要涵盖覆铜板、粘结片生产制造过程中的物流运作，要求实现原材料（玻璃纤维布）到半成品（铜箔卷），再到成品（覆铜板）的全流程物流智慧化作业，包括存储、出入库、拣选、搬运、线边存储以及上线等多个环节。同时，S企业对系统的时效性、及时性、智能化，以及仓库的稳定性和可靠性提出了严苛标准，并致力于将该项目打造成为行业内的标杆性项目。
半导体行业传统物流系统与智慧物流系统对比图
半导体元器件行业现状及对物流系统的要求
根据覆铜板、粘结片的生产工艺流向，今天国际打破常规规划思路，制定适用性的方案，规划设计了三套智慧物流系统，分别为智慧玻璃布仓物流系统、智慧铜箔PP仓物流系统、智慧板材仓物流系统。三个智慧物流系统组成的整体解决方案，从源头进行质量和信息把控，形成了一整套完整的数据物流链，从而可替代诸多人工作业环节。
1.系统组成
（1）智慧玻璃布仓物流系统
玻璃布原材料为直径约1m的卷状物料，采用特殊容器承载，每个容器中存放1卷物料，货物重量约1000kg/托盘。系统主要由牛腿式货架、双伸位托盘堆垛机、辊筒托盘输送机、往复式提升机、直轨式RGV、AGV等硬件设备，以及WMS、WCS、AGV调度系统等软件组成。
（2）智慧铜箔PP仓物流系统
铜箔物料为直径约40cm的卷状物料，采用特殊容器承载，每个容器存放3卷物料，货物重量约1500kg/托盘。系统主要由牛腿式货架、双伸位托盘堆垛机、辊筒托盘输送机、往复式提升机、直轨式单工位RGV、直轨式双工位RGV、AGV等硬件设备，以及WMS、WCS、AGV调度系统等软件组成。
（3）智慧板材仓物流系统
板材物料为片状，长为2.2m，宽为1.4m，采用平面钢制托盘承载，每托盘的货物重量大于1600kg。系统主要由牛腿式货架、单伸位托盘堆垛机、辊筒托盘输送机、往复式提升机、直轨式RGV等硬件设备，以及WMS、WCS等软件组成。
2.主要作业流程
（1）原材料入库。玻璃布等原材料来料后，WMS仓库管理系统下发入库指令，由WCS调度系统执行入库作业，由入库人员把自带托盘的原材料放置入库站台；然后，由辊筒式输送机和机械手对自带托盘的原材料自动更换上立体库内循环托盘；直轨RGV小车将原材料搬运到立体库上架站台；由双伸位堆垛机把原材料搬运到货架中存储，完成立体库入库作业。
（2）原材料出库及上线。WMS系统与MIS生产系统对接，根据MES生产系统的工单需求提前备料，把当天需要的物料出库到线边仓待用。当WMS系统发出物料供应指令时，WCS系统执行出库作业，首先由双伸位堆垛机把系统指定的物料从货架中取出，并放置到RGV接驳站台；再由直轨RGV小车把物料搬运至线边仓进行暂存；当生产系统叫料时，再由潜伏式AGV把线边仓指定的物料搬运到生产机台，完成出库上线流程。
（3）铜箔卷/粘结片入库。由外仓运送来的，或玻璃布车间生产完成的粘结片及铜箔卷（覆铜板半成品），在到达入库口时，WMS系统下发入库指令，由WCS系统执行入库作业，由辊筒式输送机和机械手对自带托盘的原材料进行自动更换立体库内循环托盘作业；然后，由直轨RGV小车将粘结片或铜箔卷搬运到立体库上架站台；最后，由双伸位堆垛机把货物托盘搬运到货架中存储，完成入库作业。
（4）粘结片包装与出库。 WMS系统下发入库指令，WCS系统执行出库作业，首先由双伸位堆垛机把系统指定的物料从货架中取出，并放置在RGV接驳站台，再由直轨RGV小车把物料搬运到包装仓进行暂存，或者直接输送到包装工位进行包装、发货。
（5）铜箔卷出库到加工车间，并完成上线。根据MES生产工单需求提前备料，把当天需要的物料提前出库到线边仓待用，WMS系统下发出库指令，首先由双伸位堆垛机把系统指定的物料从铜箔立体库货架中取出，并放置在RGV接驳站台；再由直轨式双工位RGV小车把物料搬运到线边仓进行暂存；当生产系统叫料时，由单工位RGV把线边仓中指定的物料搬运到生产机台，完成出库上线流程。
（6）板材成品入库。铜箔车间生产完成的覆铜板，由AGV搬运至智慧板材仓入库口，WMS系统下发入库指令，由RGV自动搬运至指定巷道，堆垛机将半成品放置在指定位置，完成入库作业。
（7）成品出库及发货。当WMS系统发出成品出库指令时，由堆垛机到指定货位取货并放置在指定的RGV上，再由RGV运送至指定出库道口；然后，由人工驾驶叉车搬运至出库集货，完成发货。
针对S企业智慧物流系统项目，陈志华特别强调了半导体工厂物流系统规划设计的特殊性。他指出，在遵循常规工厂物流系统规划设计原则的基础上，必须充分考虑半导体工厂的独特性，包括物料规格属性的多样性、工艺流程的复杂性以及柔性化生产的需求。在设计过程中，通过优化方案布局，实现物料标准化，在确保系统稳定运行的同时，充分发掘及利用设备的最大潜能，并预设应急路径以应对潜在风险。
S企业智慧物流系统项目工艺流程示意图
总体而言，该智慧物流项目在规划设计方面具有诸多亮点：
1.该项目根据工厂的生产工艺流程，进行科学合理的空间布局，实现库内资源的最大化利用，从而提升整体运营效率。
2.在系统规划设计中，项目团队借助仿真模型进行论证，并进行专业设备的定制选型，从而显著提升设备作业效率，大幅减少人工搬运作业，降低运营成本。
3.该项目创新性地采用单板流作业模式，相比其他物流项目，可有效减少空板的堆叠和发放过程，简化工艺流程，进一步提高系统的稳定性和可靠性。
4.该项目设计的软件系统具备强大的实时监测功能，能够准确反映仓库的库存情况、货物位置以及运输路径，可为企业提供精确、全面的仓库管理数据，这有助于企业更好地掌握仓库运营状况，优化库存结构，进而减少库存损失和浪费现象，实现更加高效、精准的物流管理。
该智慧物流系统项目于2023年年中成功投入运营，这标志着S企业总部基地的物流智能化水平迈上新台阶。该项目的应用，不仅实现了入库、存储、出库等物流作业环节的智能化升级，还显著减少人工干预，大幅缩短人工作业时间，从而加速货物的流转速度，提升仓库的整体运营效率，为满足S企业日益增长的业务需求提供了有力支持。
与此同时，智慧物流系统的运用，还有效降低了企业的仓储运营成本、物料搬运成本，并减少人力需求，优化设备使用，以及降低能源消耗，不仅有助于提升企业的盈利能力，更有助于增强其在市场中的竞争力。
值得一提的是，该项目以精益理念为指导，在充分考虑资金投入与功能实现的经济性指标基础上，创新性地解决了复杂需求下的工厂仓库智能化、工厂线边配送、成品下线自动发货等问题。信息技术与先进物流技术的深度融合，使项目在初步实施阶段便实现效率的最优化，为S企业的持续发展和竞争力提升奠定坚实基础。
据陈志华介绍，未来S企业智慧物流系统项目将围绕无人化、智能化、信息化方向进行持续的升级与优化。特别是在那些人力作业难度大、人工需求量多的关键环节，将逐步引入机器人技术，从而实现更高效、精准的物流作业。
谈及半导体元器件行业工厂物流系统的发展趋势，陈志华认为，未来半导体元器件行业的自动化仓储系统应围绕“货架+机器人+识别系统”的核心架构进行建设。这一系统解决方案具备柔性化、集成化、网络化、高精度、高速高效、稳定可靠以及节能环保等诸多特点，其技术性能已达到国际先进水平，能够充分满足客户多样化的仓储需求，并贯穿于生产、仓储等各个环节。
此外，陈志华还指出，半导体元器件行业工厂在智慧物流的精益化建设方面仍有待突破。未来，需根据整个价值流的需求，精准确定供应、生产和产品发货中的必要步骤，打造无中断、无绕道、无等待、无回流的物流线路和工艺，以实现物流效率的最大化。从技术和装备创新的角度来看，如何提高货物的装卸搬运活性，实现快速装卸，将是未来值得深入研究的关键技术。
编辑、排版：罗丹
本文内容源自《物流技术与应用》2024年9期(点击可查看掌上电子刊)，有删改。
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