海康機器人智能倉儲系統(tǒng)助力工業(yè)智造升級

本刊記者 趙皎云/文

?？禉C器人智能倉儲系統(tǒng)助力工業(yè)智造升級

本刊記者 趙皎云/文

?？低曂]基地通過使用基于“機器人”的智能倉儲系統(tǒng)，實現(xiàn)物料、半成品、成品的自動化、一體化運作，大幅節(jié)約了人力，提高了倉儲管理效率，為制造企業(yè)內(nèi)部物流系統(tǒng)升級做出表率。

近年來，不少國內(nèi)企業(yè)加快向智能制造轉(zhuǎn)型升級。杭州?？低晹?shù)字技術(shù)股份有限公司（簡稱“?？低暋保┚褪窍仍囅刃胁⑷〉脛?chuàng)新成果的典型代表。

?？低暿且砸曨l為核心的物聯(lián)網(wǎng)解決方案和數(shù)據(jù)運營服務提供商，面向全球提供安防系統(tǒng)、可視化管理與大數(shù)據(jù)服務。截至2016年，?？低曇堰B續(xù)5年穩(wěn)居全球最大的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)(CCTV)和視頻監(jiān)控設(shè)備供應商地位，在網(wǎng)絡攝像機、模擬和高清監(jiān)控攝像機、DVR/NVR、視頻編碼器等多個細分市場均排名第一。

?？低曊J為，企業(yè)在實現(xiàn)智能制造的過程中，倉儲物流環(huán)節(jié)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)同樣面臨著智能化升級改造的難題。因此，?？低晳{借其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，自主研發(fā)了以移動機器人為核心的海康威視智能倉儲機器人系統(tǒng)，并將其率先應用在桐廬生產(chǎn)基地智能工廠建設(shè)中，實現(xiàn)了智能化的內(nèi)部物流運作。下面就請跟隨本刊記者一同走進海康威視桐廬基地，感受這座新工廠的與眾不同之處。

項目背景

2014年，為應對國內(nèi)外市場對安防視頻監(jiān)控產(chǎn)品的強勁增長需求，?？低暃Q定在杭州桐廬經(jīng)濟開發(fā)區(qū)新建安防產(chǎn)業(yè)基地，用于建設(shè)生產(chǎn)工廠、倉儲物流中心，以及其他配套功能和區(qū)域，以滿足公司主要產(chǎn)品的生產(chǎn)、倉儲和物流配送需求，支撐未來業(yè)務的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。同時，為順應《中國制造2025》戰(zhàn)略方向，海康威視高層提出了建設(shè)一座“設(shè)備自動化、人員高效化、管理信息化”智能工廠的設(shè)想。

2015年，?？低曂]安防產(chǎn)業(yè)基地（簡稱“海康威視桐廬基地”）項目全面啟動，總投資超30億元，其中一期、二期用地面積約854畝，總建筑面積逾70萬平方米。2016年初，項目一期正式建成投產(chǎn)，占地370畝，建筑面積26萬平方米。為實現(xiàn)建設(shè)智能工廠的設(shè)想，?？低曌灾餮邪l(fā)并實施了智能倉儲機器人系統(tǒng)，由機器人代替人力完成收貨、分揀、搬運、入庫、出庫等物流作業(yè)，大大提高了倉儲管理效率。為制造全行業(yè)實現(xiàn)倉儲物流的自動化、信息化、智能化做出了表率。

“阡陌”智能倉儲機器人

原材料庫

成品庫

入庫月臺

原材料入庫前需經(jīng)專人檢驗

托盤指示器

每箱物料都有對應的條碼

項目概況

幾乎每個走進海康威視桐廬基地的參觀者都會瞬間被地上那些有序移動的“橙色”機器人所吸引，它們就是?？低曋悄軅}儲機器人。這些機器人井然有序地穿梭于貨架、工作臺、生產(chǎn)線之間，負責原材料倉庫、半成品倉庫、車間生產(chǎn)線等各個環(huán)節(jié)的貨物入庫、分揀搬運、出庫工作。實現(xiàn)了：原材料的自動入庫、出庫管理，原材料產(chǎn)線自動上料，半成品的轉(zhuǎn)運及暫存管理，成品入庫及在庫、出庫管理等功能。

據(jù)介紹，目前桐廬基地共有4個原材料庫，1個半成品庫，2個成品庫和6個工廠車間，投入使用了800多臺?？低曋悄軅}儲搬運機器人，實時管理超8萬條SKU，累計管理物料30萬條，為日產(chǎn)值近億元的工廠提供了強大的倉儲和生產(chǎn)物流支持。其中，在超過5萬平米的成品物流中心配置了超過160臺倉儲機器人，實現(xiàn)每天5000單、超過1萬箱貨物的出庫。與之前人工庫作業(yè)相比，使用智能倉儲機器人后，成品庫節(jié)約人力約58%，作業(yè)效率提升84%。

系統(tǒng)構(gòu)成

桐廬基地所使用的這套智能倉儲系統(tǒng)由?？低暺煜伦庸竞贾莺？禉C器人技術(shù)有限公司提供，該系統(tǒng)集成了?？低暥嗄陙碓趫D像處理、硬件設(shè)計及嵌入式軟件領(lǐng)域的技術(shù)積累，主要包括智能倉儲機器人、機器人調(diào)度系統(tǒng)(RCS)、智能倉儲管理系統(tǒng)(iWMS)三大核心模塊。以“貨到人”的理念為核心，將倉庫分為“無人區(qū)”和“工作區(qū)”兩大區(qū)域，員工只需要在工作臺操作端就可以實現(xiàn)物料的準確入庫與出庫，便捷有效。

入庫工作臺

入庫工作臺-細節(jié)

工作人員使用RF手持終端掃描托盤指示器上的條碼，系統(tǒng)便會自動分配一臺倉儲機器人馱著相應的貨架來到工作臺

貨位條碼

1.海康威視智能倉儲機器人

?？低曋悄軅}儲機器人采用視覺導航+慣性導航技術(shù)，定位精度達到毫米級，兩輪差速驅(qū)動，運行速度能達到1.0米每秒，最大負重能達到1000公斤；另外，其還采用紅外、超聲、碰撞條等多類防護方式，具備自動避讓功能；在動力方面，機器人配備大容量磷酸鐵鋰電池，結(jié)合智能能源管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)7×24小時連續(xù)運行。當電量低于設(shè)定閥值時，機器人會自行進入充電站充電。智能倉儲機器人目前共有四款，具體規(guī)格參數(shù)參見圖表1。

2.機器人調(diào)度系統(tǒng)(RCS)

圖表1：?？低曋悄軅}儲機器人的規(guī)格參數(shù)

該系統(tǒng)負責控制范圍內(nèi)的全部機器人任務分配、調(diào)度及運行維護。其特點包括：（1）采用?？低暥喾N先進算法，將倉儲地圖轉(zhuǎn)換成AGV能夠識別的模型數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)任務最優(yōu)分配、路徑最優(yōu)規(guī)劃、自主充電、規(guī)避障礙物等功能；（2）在保證不出現(xiàn)擁堵的基礎(chǔ)上，提供最短路徑、避讓控制、路徑重新規(guī)劃控制等多種處理機制；（3）監(jiān)控機器人運行狀態(tài)，當機器內(nèi)部出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將會自動生成信息發(fā)送預警通知至運維人員，并給出相應處理意見，真正做到智能運維，實時反饋。

原材料出庫

物料周轉(zhuǎn)車

物料周轉(zhuǎn)車由倉儲機器人自動送至提升機

當電量低于30%時，機器人自行進入充電站充電

3.智能倉儲管理系統(tǒng)(iWMS)

該系統(tǒng)支持包括采購入庫、生產(chǎn)入庫、生產(chǎn)領(lǐng)料、成品出庫等各項倉儲業(yè)務需求。作為最終執(zhí)行系統(tǒng)，集成了多種倉儲優(yōu)化技術(shù)，可實現(xiàn)如下功能：（1）倉庫儲位的冷熱度分析，實時調(diào)整貨架位置，并根據(jù)貨物擺放情況，自動推薦貨架整理，提升倉儲空間利用率；（2）通過對大數(shù)據(jù)分析研究，挖掘貨物之間細微聯(lián)系，并制定相應入庫策略，提高出庫效率；（3）可與視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)互通，實時查看現(xiàn)場工作動態(tài)，與企業(yè)ERP系統(tǒng)全功能對接，實現(xiàn)倉儲可視化。

關(guān)鍵流程

目前?？低曂]基地的工廠布局主要由原材料庫、半成品庫、成品庫和生產(chǎn)車間等功能區(qū)域構(gòu)成，對海康威視智能倉儲機器人系統(tǒng)的應用已經(jīng)貫穿了從原材料入/出庫、產(chǎn)線上料、半成品轉(zhuǎn)運及暫存，到成品入/出庫等整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。其中，原材料庫是最早導入該系統(tǒng)的環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了全部作業(yè)流程統(tǒng)一管理。

據(jù)了解，原材料庫面積約為6000平米，存放著接近2萬種電子元器件，主要肩負著原材料的質(zhì)檢、入庫、存儲，以及按照產(chǎn)線需要上料等任務。如果采用傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，員工要準確找到每種物料的難度和效率可想而知。

1.質(zhì)檢

為確保生產(chǎn)正常運行，原材料入庫前需要經(jīng)專人檢驗，并通過托盤指示器實現(xiàn)系統(tǒng)管理。每個托盤指示器上都有一個條碼，收貨時通過PDA手持終端設(shè)備實現(xiàn)與對應托盤貨物的綁定，托盤指示器通過不同顏色的燈光代表物料的不同狀態(tài)，比如紅色代表未經(jīng)過檢驗，當檢驗員完成檢驗，在PDA手持終端設(shè)備上進行確認，隨后系統(tǒng)會發(fā)射無線信號，將托盤指示器指示燈變?yōu)樗{色或綠色；如果檢驗員需要尋找某一個貨物，只需要在PDA手持終端設(shè)備上輸入物料代碼，對應的托盤指示器就會發(fā)出聲光提示。

2.入庫

驗收完的物料由專人送至入庫工作臺，工作人員使用PDA手持終端設(shè)備掃描托盤指示器上的條碼，系統(tǒng)便會自動分配一臺倉儲機器人馱著相應貨架來到工作臺，而工作人員只需把左側(cè)托盤上的物料放至貨架上，并用掃描槍設(shè)備掃描物料上的條碼和所放貨位的條碼，便完成了入庫工作。

3.產(chǎn)線自動上料

智能倉儲管理系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)（MES）實現(xiàn)對接，根據(jù)工廠的生產(chǎn)計劃，提前將產(chǎn)線所需要的原材料進行靈活備貨。

當生產(chǎn)管理系統(tǒng)完成對各條產(chǎn)線的生產(chǎn)計劃排程后，該生產(chǎn)計劃會自動推送到智能倉儲管理系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)收到的生產(chǎn)計劃自主計算所需原材料所處具體位置，并自動下發(fā)控制指令給移動機器人，移動機器人將貨物搬運到倉庫出庫工位。出庫工位工作人員根據(jù)電腦顯示屏上的系統(tǒng)指示，揀出相應物料放入物料周轉(zhuǎn)車上的料箱中，一組揀選完成后，物料周轉(zhuǎn)車由倉儲機器人自動送至提升機，隨后進入車間產(chǎn)線。

成品經(jīng)自動分揀系統(tǒng)完成出庫集貨

出貨

項目亮點

與傳統(tǒng)作業(yè)流程相比，以“貨到人”模式為核心的智能倉儲機器人系統(tǒng)自動化、信息化、智能化程度較高。一方面，通過使用智能倉儲機器人，可大幅降低工人勞動強度，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量；另一方面，配套的機器人調(diào)度系統(tǒng)和智能倉儲管理系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對倉儲進行布局，大幅提升倉儲作業(yè)效率和跨產(chǎn)線生產(chǎn)安全性。

此外，該系統(tǒng)擴展性強，可接入搬運、分揀等其他內(nèi)物流機器人，實現(xiàn)全工廠整體自動化物流。它打破了“物流孤島”，打通原材料與產(chǎn)線、產(chǎn)線之間、線尾到成品倉庫等關(guān)鍵物流節(jié)點，使得整個生產(chǎn)過程變得高效、智能、安全。

其中的技術(shù)亮點包括：

（1）導航技術(shù)：視覺+慣性導航，室內(nèi)高精度導航技術(shù)。

（2）運動控制技術(shù)：柔性運動控制技術(shù)。

（3）無線通信技術(shù)：近千臺設(shè)備的實時無線通信。

（4）調(diào)度管理技術(shù)：近千臺設(shè)備的調(diào)度管理，任務分配，涉及多個算法的配合使用。

（5）大數(shù)據(jù)分析技術(shù)：倉庫冷熱區(qū)貨架調(diào)整，最優(yōu)出庫效率。

（6）多系統(tǒng)無縫集成技術(shù)：實現(xiàn)上層財務系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、下層電梯控制系統(tǒng)、自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的無縫集成。

為生產(chǎn)帶來了以下變革：

搬運無人化：大大降低工人的工作強度。

全程無紙化：打通各個環(huán)節(jié)的物料交接信息流，省去了大量人工交接時的紙質(zhì)單據(jù)。

生產(chǎn)節(jié)能：倉庫實現(xiàn)無燈作業(yè)，節(jié)能減排。

提高生產(chǎn)管理：解決倉儲人員管理痛點，做到倉庫人員培訓半小時上崗。

應用前景

?？低暫茉缇鸵庾R到倉儲物流是智能制造中一個非常細分且發(fā)展空間巨大的領(lǐng)域，具有整合流程、協(xié)調(diào)上下游、優(yōu)化庫存、降低成本等重要作用，因此在該領(lǐng)域不斷發(fā)力。目前桐廬基地已經(jīng)借助海康威視智能倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)了原材料、半成品、成品的一體化管理運作，未來?？低晻粩鄧L試增加機器人的應用環(huán)節(jié)，在智能倉儲與智能制造上更進一步。

在桐廬基地的智能化倉儲物流實踐過程中，海康威視結(jié)合自身在工業(yè)相機、傳感器和智能化決策系統(tǒng)等多種關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢，使得機器人具有了更多智能領(lǐng)域的應用能力。這一創(chuàng)新應用也有望幫助更多制造企業(yè)實現(xiàn)“智造”升級。

值得一提的是，為在機器人和智能倉儲業(yè)務領(lǐng)域取得更大發(fā)展，海康威視于2016年將原有的機器人業(yè)務中心獨立注冊登記為——杭州?？禉C器人技術(shù)有限公司，依托海康威視在視音頻、成像采集與核心算法等領(lǐng)域技術(shù)積累，主要開拓機器視覺、移動機器人、行業(yè)級無人機三大業(yè)務，致力于為客戶提供專業(yè)產(chǎn)品及解決方案，助力中國制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。目前推出的智能倉儲機器人系統(tǒng)適用于多品種、小訂單分揀需求的倉儲作業(yè)環(huán)境，在3C制造業(yè)、煙草、醫(yī)療、服裝、食品、汽車制造等行業(yè)擁有廣闊的市場前景。