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P84 海康机器人智能仓储系统助力工业智造升级

来源:2017年第5期(总第205期) 作者:本刊记者 赵皎云/文 浏览:

         海康威视桐庐基地通过使用基于“机器人”的智能仓储系统,实现物料、半成品、成品的自动化、一体化运作,大幅节约了人力,提高了仓储管理效率,为制造企业内部物流系统升级做出表率。
 
本刊记者 赵皎云/文
 
         近年来,不少国内企业加快向智能制造转型升级。杭州海康威视数字技术股份有限公司(简称“海康威视”)就是先试先行并取得创新成果的典型代表。
 
        海康威视是以视频为核心的物联网解决方案和数据运营服务提供商,面向全球提供安防系统、可视化管理与大数据服务。截至2016年,海康威视已连续5年稳居全球最大的闭路电视监控系统(CCTV)和视频监控设备供应商地位,在网络摄像机、模拟和高清监控摄像机、DVR/NVR、视频编码器等多个细分市场均排名第一。
 
         海康威视认为,企业在实现智能制造的过程中,仓储物流环节与生产环节同样面临着智能化升级改造的难题。因此,海康威视凭借其独特的技术优势,自主研发了以移动机器人为核心的海康威视智能仓储机器人系统,并将其率先应用在桐庐生产基地智能工厂建设中,实现了智能化的内部物流运作。下面就请跟随本刊记者一同走进海康威视桐庐基地,感受这座新工厂的与众不同之处。
 
项目背景
        2014年,为应对国内外市场对安防视频监控产品的强劲增长需求,海康威视决定在杭州桐庐经济开发区新建安防产业基地,用于建设生产工厂、仓储物流中心,以及其他配套功能和区域,以满足公司主要产品的生产、仓储和物流配送需求,支撑未来业务的持续稳定发展。同时,为顺应《中国制造2025》战略方向,海康威视高层提出了建设一座“设备自动化、人员高效化、管理信息化”智能工厂的设想。
2015年,海康威视桐庐安防产业基地(简称“海康威视桐庐基地”)项目全面启动,总投资超30亿元,其中一期、二期用地面积约854亩,总建筑面积逾70万平方米。2016年初,项目一期正式建成投产,占地370亩,建筑面积26万平方米。为实现建设智能工厂的设想,海康威视自主研发并实施了智能仓储机器人系统,由机器人代替人力完成收货、分拣、搬运、入库、出库等物流作业,大大提高了仓储管理效率。为制造全行业实现仓储物流的自动化、信息化、智能化做出了表率。
 
项目概况
        几乎每个走进海康威视桐庐基地的参观者都会瞬间被地上那些有序移动的“橙色”机器人所吸引,它们就是海康威视智能仓储机器人。这些机器人井然有序地穿梭于货架、工作台、生产线之间,负责原材料仓库、半成品仓库、车间生产线等各个环节的货物入库、分拣搬运、出库工作。实现了:原材料的自动入库、出库管理,原材料产线自动上料,半成品的转运及暂存管理,成品入库及在库、出库管理等功能。
据介绍,目前桐庐基地共有4个原材料库,1个半成品库,2个成品库和6个工厂车间,投入使用了800多台海康威视智能仓储搬运机器人,实时管理超8万条SKU,累计管理物料30万条,为日产值近亿元的工厂提供了强大的仓储和生产物流支持。其中,在超过5万平米的成品物流中心配置了超过160台仓储机器人,实现每天5000单、超过1万箱货物的出库。与之前人工库作业相比,使用智能仓储机器人后,成品库节约人力约58%,作业效率提升84%。
 
系统构成
         桐庐基地所使用的这套智能仓储系统由海康威视旗下子公司杭州海康机器人技术有限公司提供,该系统集成了海康威视多年来在图像处理、硬件设计及嵌入式软件领域的技术积累,主要包括智能仓储机器人、机器人调度系统(RCS)、智能仓储管理系统(iWMS)三大核心模块。以“货到人”的理念为核心,将仓库分为“无人区”和“工作区”两大区域,员工只需要在工作台操作端就可以实现物料的准确入库与出库,便捷有效。
 
1.海康威视智能仓储机器人
        海康威视智能仓储机器人采用视觉导航+惯性导航技术,定位精度达到毫米级,两轮差速驱动,运行速度能达到1.0米每秒,最大负重能达到1000公斤;另外,其还采用红外、超声、碰撞条等多类防护方式,具备自动避让功能;在动力方面,机器人配备大容量磷酸铁锂电池,结合智能能源管理系统,可实现7×24小时连续运行。当电量低于设定阀值时,机器人会自行进入充电站充电。智能仓储机器人目前共有四款,具体规格参数参见图表1。
 
2.机器人调度系统(RCS)
         该系统负责控制范围内的全部机器人任务分配、调度及运行维护。其特点包括:(1)采用海康威视多种先进算法,将仓储地图转换成AGV能够识别的模型数据,从而实现任务最优分配、路径最优规划、自主充电、规避障碍物等功能;(2)在保证不出现拥堵的基础上,提供最短路径、避让控制、路径重新规划控制等多种处理机制;(3)监控机器人运行状态,当机器内部出现故障,系统将会自动生成信息发送预警通知至运维人员,并给出相应处理意见,真正做到智能运维,实时反馈。
 
3.智能仓储管理系统(iWMS)
        该系统支持包括采购入库、生产入库、生产领料、成品出库等各项仓储业务需求。作为最终执行系统,集成了多种仓储优化技术,可实现如下功能:(1)仓库储位的冷热度分析,实时调整货架位置,并根据货物摆放情况,自动推荐货架整理,提升仓储空间利用率;(2)通过对大数据分析研究,挖掘货物之间细微联系,并制定相应入库策略,提高出库效率;(3)可与视频监控系统互联互通,实时查看现场工作动态,与企业ERP系统全功能对接,实现仓储可视化。
 
关键流程
         目前海康威视桐庐基地的工厂布局主要由原材料库、半成品库、成品库和生产车间等功能区域构成,对海康威视智能仓储机器人系统的应用已经贯穿了从原材料入/出库、产线上料、半成品转运及暂存,到成品入/出库等整个生产环节。其中,原材料库是最早导入该系统的环节,实现了全部作业流程统一管理。
据了解,原材料库面积约为6000平米,存放着接近2万种电子元器件,主要肩负着原材料的质检、入库、存储,以及按照产线需要上料等任务。如果采用传统的人工作业方式,员工要准确找到每种物料的难度和效率可想而知。
 
1.质检
        为确保生产正常运行,原材料入库前需要经专人检验,并通过托盘指示器实现系统管理。每个托盘指示器上都有一个条码,收货时通过PDA手持终端设备实现与对应托盘货物的绑定,托盘指示器通过不同颜色的灯光代表物料的不同状态,比如红色代表未经过检验,当检验员完成检验,在PDA手持终端设备上进行确认,随后系统会发射无线信号,将托盘指示器指示灯变为蓝色或绿色;如果检验员需要寻找某一个货物,只需要在PDA手持终端设备上输入物料代码,对应的托盘指示器就会发出声光提示。
 
2.入库
        验收完的物料由专人送至入库工作台,工作人员使用PDA手持终端设备扫描托盘指示器上的条码,系统便会自动分配一台仓储机器人驮着相应货架来到工作台,而工作人员只需把左侧托盘上的物料放至货架上,并用扫描枪设备扫描物料上的条码和所放货位的条码,便完成了入库工作。
 
3.产线自动上料
        智能仓储管理系统与生产管理系统(MES)实现对接,根据工厂的生产计划,提前将产线所需要的原材料进行灵活备货。
 
         当生产管理系统完成对各条产线的生产计划排程后,该生产计划会自动推送到智能仓储管理系统。系统根据收到的生产计划自主计算所需原材料所处具体位置,并自动下发控制指令给移动机器人,移动机器人将货物搬运到仓库出库工位。出库工位工作人员根据电脑显示屏上的系统指示,拣出相应物料放入物料周转车上的料箱中,一组拣选完成后,物料周转车由仓储机器人自动送至提升机,随后进入车间产线。
 
项目亮点
        与传统作业流程相比,以“货到人”模式为核心的智能仓储机器人系统自动化、信息化、智能化程度较高。一方面,通过使用智能仓储机器人,可大幅降低工人劳动强度,提升生产效率和质量;另一方面,配套的机器人调度系统和智能仓储管理系统采用大数据分析技术对仓储进行布局,大幅提升仓储作业效率和跨产线生产安全性。
 
         此外,该系统扩展性强,可接入搬运、分拣等其他内物流机器人,实现全工厂整体自动化物流。它打破了“物流孤岛”,打通原材料与产线、产线之间、线尾到成品仓库等关键物流节点,使得整个生产过程变得高效、智能、安全。
其中的技术亮点包括:
(1)导航技术:视觉+惯性导航,室内高精度导航技术。
(2)运动控制技术:柔性运动控制技术。
(3)无线通信技术:近千台设备的实时无线通信。
(4)调度管理技术:近千台设备的调度管理,任务分配,涉及多个算法的配合使用。
(5)大数据分析技术:仓库冷热区货架调整,最优出库效率。
(6)多系统无缝集成技术:实现上层财务系统、生产管理系统、下层电梯控制系统、自动化生产线控制系统的无缝集成。
 
为生产带来了以下变革:
搬运无人化:大大降低工人的工作强度。
全程无纸化:打通各个环节的物料交接信息流,省去了大量人工交接时的纸质单据。
生产节能:仓库实现无灯作业,节能减排。
提高生产管理:解决仓储人员管理痛点,做到仓库人员培训半小时上岗。
 
应用前景
        海康威视很早就意识到仓储物流是智能制造中一个非常细分且发展空间巨大的领域,具有整合流程、协调上下游、优化库存、降低成本等重要作用,因此在该领域不断发力。目前桐庐基地已经借助海康威视智能仓储系统实现了原材料、半成品、成品的一体化管理运作,未来海康威视会不断尝试增加机器人的应用环节,在智能仓储与智能制造上更进一步。
 
        在桐庐基地的智能化仓储物流实践过程中,海康威视结合自身在工业相机、传感器和智能化决策系统等多种关键技术优势,使得机器人具有了更多智能领域的应用能力。这一创新应用也有望帮助更多制造企业实现“智造”升级。
 
        值得一提的是,为在机器人和智能仓储业务领域取得更大发展,海康威视于2016年将原有的机器人业务中心独立注册登记为——杭州海康机器人技术有限公司,依托海康威视在视音频、成像采集与核心算法等领域技术积累,主要开拓机器视觉、移动机器人、行业级无人机三大业务,致力于为客户提供专业产品及解决方案,助力中国制造企业转型升级。目前推出的智能仓储机器人系统适用于多品种、小订单分拣需求的仓储作业环境,在3C制造业、烟草、医疗、服装、食品、汽车制造等行业拥有广阔的市场前景。



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