寶通科技鴻山基地的智能化物流系統(tǒng)建設(shè)

文/本刊記者 任 芳

2019年5月，無錫寶通科技股份有限公司、無錫百年通工業(yè)輸送有限公司——現(xiàn)代工業(yè)散貨物料綠色輸送智能產(chǎn)業(yè)集群鴻山基地奠基。新生產(chǎn)基地通過引進(jìn)華晟智能提供的智能物流系統(tǒng)設(shè)備，自2021年4月起，陸續(xù)投用半成品膠片立體庫、原材料立體庫、膠卷立體庫，實(shí)現(xiàn)輸送帶制造過程的信息化和智能化，為行業(yè)升級(jí)發(fā)展提供了參考借鑒。

無錫寶通科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“寶通科技”） 自2000年成立以來，一直致力于成為智能輸送服務(wù)的提供者、智能輸送技術(shù)的輸出者、智能輸送模式的創(chuàng)新者，并向著成為全球領(lǐng)先的智能輸送服務(wù)商的目標(biāo)邁進(jìn)。目前，寶通科技圍繞礦產(chǎn)開采、港口碼頭、鋼鐵冶煉、火力發(fā)電、建材水泥五大領(lǐng)域提供高強(qiáng)力節(jié)能阻燃芳綸帶、高強(qiáng)力高耐磨阻燃鋼絲帶、織物疊層阻燃輸送帶、低滾阻節(jié)能輸送帶、耐寒織物芯輸送帶、耐高溫輸送帶六大系列產(chǎn)品，為客戶提供智能輸送系統(tǒng)總包等服務(wù)。

隨著數(shù)字商業(yè)時(shí)代的到來，寶通科技也在不斷探索數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)，打造數(shù)字化輸送帶產(chǎn)品和智能化輸送服務(wù)，最終推動(dòng)整體行業(yè)產(chǎn)品的性能提升和智能物流輸送產(chǎn)業(yè)的綠色升級(jí)。通過引進(jìn)華晟智能提供的物流解決方案，寶通科技提升了輸送帶制造過程的信息化和智能化水平。

一、打造數(shù)字化工廠標(biāo)桿

作為寶通科技的子公司，無錫百年通工業(yè)輸送有限公司承擔(dān)著生產(chǎn)各類輸送帶的重要工作，目前擁有張公、梅育、鴻山三大生產(chǎn)基地，占地約160,000平方米，具備年產(chǎn)3,000萬平方米高強(qiáng)力新型復(fù)合橡膠輸送帶的研發(fā)生產(chǎn)能力。其中，鴻山基地作為新的生產(chǎn)基地，位于無錫市新吳區(qū)，總占地面積約8.3萬平方米，總建筑面積約12萬平方米。

“在鴻山基地項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)，我們的目標(biāo)就是要打造行業(yè)標(biāo)桿?！睙o錫百年通工業(yè)輸送有限公司設(shè)備部部長(zhǎng)孫永中強(qiáng)調(diào)，據(jù)他介紹，早在2009年寶通科技上市時(shí)，公司便開始大力投入創(chuàng)新研發(fā)以及包括自動(dòng)化、智能化設(shè)備在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)。隨著鴻山基地的投建，打造標(biāo)桿項(xiàng)目和標(biāo)桿企業(yè)的目標(biāo)更加明確。據(jù)此，他進(jìn)一步分享了鴻山基地的數(shù)字化轉(zhuǎn)型與智能化升級(jí)背景。

首先，從產(chǎn)品品質(zhì)角度，由于輸送帶產(chǎn)品類別豐富，寶通科技始終立足于差異化的生產(chǎn)工藝，追求特色與品質(zhì)，自動(dòng)化、智能化設(shè)備毫無疑問更加有助于管理生產(chǎn)流程，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

其次，從用工角度，“用工難”有目共睹，特別是“長(zhǎng)三角”用工緊張已經(jīng)成為行業(yè)面臨的共同難題。

第三，從響應(yīng)國(guó)家智能制造的號(hào)召角度，國(guó)家正鼓勵(lì)企業(yè)革新升級(jí)，引進(jìn)智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)、智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)，建立數(shù)字化工廠已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的必然選擇。

正是基于此，鴻山基地全面考慮了從MES管理系統(tǒng)到執(zhí)行系統(tǒng)，涵蓋智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)、智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)在內(nèi)的現(xiàn)代化工業(yè)智能系統(tǒng)設(shè)備，以及包括數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化設(shè)備智能監(jiān)控、能源分析、問題預(yù)警等功能在內(nèi)的數(shù)據(jù)云中心，打造數(shù)字化工廠標(biāo)桿。

二、獨(dú)具特色的物流需求

據(jù)孫永中部長(zhǎng)介紹，輸送帶產(chǎn)品非常特殊，具有很強(qiáng)的定制化特性，在生產(chǎn)物流管理和運(yùn)作過程中也面臨諸多特殊性，具體來看主要表現(xiàn)在以下三點(diǎn)。

一是原材料、半成品的品種較多，由于每種物料的形狀、狀態(tài)（如粉末狀、液態(tài)、固態(tài)）、重量（從幾公斤到幾百公斤不等）均不一樣，因此如何設(shè)計(jì)合適的工裝器具，以及立庫區(qū)域的劃分等成為首要挑戰(zhàn)。

二是對(duì)倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)（WMS）的挑戰(zhàn)較大，具體表現(xiàn)為：一方面物料在倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)通常按照重量計(jì)算，而生產(chǎn)環(huán)節(jié)則按照長(zhǎng)度計(jì)算，對(duì)倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確交換無疑提出了挑戰(zhàn)；另一方面，在自動(dòng)化立體庫中，如何對(duì)多種物料進(jìn)行區(qū)域劃分并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整平衡，顯然也對(duì)倉儲(chǔ)管理系統(tǒng)提出了更高的要求。

三是物流動(dòng)線的設(shè)計(jì)。存儲(chǔ)在自動(dòng)化立體庫中的原材料、半成品如何以最佳的路線被送至不同樓層的生產(chǎn)工位，如何實(shí)現(xiàn)垂直、水平距離的高效轉(zhuǎn)運(yùn)也是需要重點(diǎn)考慮的問題。

基于鴻山基地的規(guī)劃目標(biāo)以及在物流環(huán)節(jié)面臨的諸多問題和挑戰(zhàn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)廣泛考察、調(diào)研了傳送帶行業(yè)的相關(guān)項(xiàng)目以及物流系統(tǒng)集成商，最終攜手在該領(lǐng)域有著豐富經(jīng)驗(yàn)的華晟智能。據(jù)介紹，早在2014年寶通科技便與華晟智能便展開了項(xiàng)目合作，幾年時(shí)間來一直運(yùn)行穩(wěn)定，華晟智能對(duì)于寶通科技的業(yè)務(wù)也有了更加深刻的理解，這也成為華晟智能能夠根據(jù)鴻山基地項(xiàng)目需求給出更適合方案的原因。

項(xiàng)目整體布局圖

三、解決方案

具體來看，由華晟智能設(shè)計(jì)并實(shí)施的物流解決方案分為智能裝備和智能軟件系統(tǒng)兩大部分。

1.智能裝備

（1）智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)

覆蓋從原材料收入、存儲(chǔ)、出庫，以及向生產(chǎn)線發(fā)運(yùn)，生產(chǎn)各工序間物流流轉(zhuǎn)，半成品存儲(chǔ)，成品運(yùn)輸至成品庫，成品存儲(chǔ)以及成品發(fā)貨的全廠物流流程所使用的智能物流裝備和工裝器具，轉(zhuǎn)運(yùn)裝備包括原材料AGV轉(zhuǎn)運(yùn)、半成品AGV轉(zhuǎn)運(yùn)、成品AGV轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)（見表1）。

表1 鴻山項(xiàng)目AGV相關(guān)情況

原材料AGV轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的主要功能為：二層AGV轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將原材料從密煉車間2樓出庫端，及從烘膠房輸送設(shè)備站點(diǎn)將原材料轉(zhuǎn)運(yùn)至密煉機(jī)臺(tái)待料處；三層/四層AGV轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將原材料從密煉車間3樓/4樓出庫端送至需求工位。

膠片AGV轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的主要功能為：分別負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)密煉車間2樓母煉膠及空托盤垛、1樓終煉膠片及空托盤垛從出入庫站臺(tái)至密煉機(jī)臺(tái)待料處的自動(dòng)輸送；以及實(shí)現(xiàn)壓延擠出車間膠片出入站臺(tái)至擠出機(jī)供料位膠片自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)。

（2）智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)

主要包括原材料立體庫、半成品膠片立體庫、半成品膠卷立體庫，實(shí)現(xiàn)原材料、半成品膠片、半成品膠卷的智能出入庫，空托盤出入庫，先入先出管理、庫位智能優(yōu)化，自動(dòng)庫存分析報(bào)表、倉庫可視化展示等內(nèi)容。

原材料立體庫一層左右兩側(cè)各設(shè)計(jì)一組智能出入庫系統(tǒng)，半成品膠片立體庫一層二層分別設(shè)計(jì)智能出入庫輸送對(duì)接系統(tǒng)，可同時(shí)滿足物料和空托盤的自動(dòng)出入庫功能。原材料和半成品入庫時(shí)，綁定物料條碼；出庫時(shí)，根據(jù)對(duì)接的MES系統(tǒng)下發(fā)的任務(wù)自動(dòng)出庫。

總的來看，大致流程為：原材料立體庫根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍需求自動(dòng)出庫所需原材料，由AGV送至密煉車間不同的樓層，密煉車間生產(chǎn)出混凝膠，并將其冷卻制成半成品膠片，之后由AGV轉(zhuǎn)運(yùn)至半成品膠片立體庫，并根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃送至壓延擠出車間，制成半成品膠卷并入立體庫儲(chǔ)存，以待后續(xù)工序使用。

2.智能軟件系統(tǒng)

（1）WMS系統(tǒng)和WCS系統(tǒng)

通過在項(xiàng)目中部署WMS庫存管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)物流倉庫的資源管理以及對(duì)物流操作流程的管理；主要功能包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、入庫管理、出庫管理、庫存管理、軟件接口、指令管理、統(tǒng)計(jì)查詢報(bào)表模塊。

流程為：WCS接到WMS的訂單任務(wù)后，根據(jù)物流配送需求，將任務(wù)拆分成若干部分，分別控制輸送機(jī)、堆垛機(jī)、AGV、RGV等物流設(shè)備，以完成物流控制操作。WCS通過內(nèi)建的倉庫物流過程平面圖，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)抓取當(dāng)前所控制裝備的運(yùn)行狀態(tài)，如發(fā)生異常，WCS系統(tǒng)會(huì)在界面上對(duì)應(yīng)的設(shè)備上以紅色進(jìn)行顯示，并產(chǎn)出警報(bào)，通知倉庫管理人員當(dāng)前發(fā)生的故障信息，以便排除故障，避免影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

（2）對(duì)接ERP和MES

由系統(tǒng)服務(wù)器提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)，通過局域網(wǎng)與管理層進(jìn)行貨物信息的數(shù)據(jù)交互與處理，實(shí)現(xiàn)與內(nèi)部MES和ERP等信息系統(tǒng)的集成和資源共享，主要信息交換的內(nèi)容包括出入庫訂單數(shù)據(jù)、物料信息、入庫綁定數(shù)據(jù)等。

四、技術(shù)亮點(diǎn)

1. AGV路徑自動(dòng)優(yōu)化

AGV調(diào)度系統(tǒng)是生產(chǎn)物流環(huán)節(jié)的重要組成部分，其任務(wù)分配、車隊(duì)管理、避讓決策等功能模塊的綜合性能直接影響實(shí)際生產(chǎn)效率。

本項(xiàng)目中，任務(wù)分配模塊結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需求，通過構(gòu)造車輛/任務(wù)時(shí)間預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，作為任務(wù)分配方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)而結(jié)合遺傳算法在海量分配方案中快速收斂迭代得到動(dòng)態(tài)最優(yōu)解。同時(shí)，系統(tǒng)采由多線程并發(fā)方式處理遺傳算法迭代邏輯，加快決策過程，提升系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，在已搭建地圖中對(duì)其他AGV已規(guī)劃路徑但未走過的路徑點(diǎn)標(biāo)記為不可通行，然后通過算法根據(jù)出發(fā)點(diǎn)及目的地進(jìn)行AGV路徑優(yōu)化，比傳統(tǒng)的遺傳算法效率更高，且對(duì)遺傳算法中結(jié)果出現(xiàn)“走回頭路”這一現(xiàn)象進(jìn)行了優(yōu)化。

建設(shè)中的自動(dòng)化立體庫

圖1 WMS系統(tǒng)界面

車隊(duì)管理、避讓決策模塊，將任務(wù)路徑長(zhǎng)度、任務(wù)延遲時(shí)間、優(yōu)先級(jí)、車輛電量、車輛空間位置、區(qū)域擁堵狀態(tài)等諸多狀態(tài)作為特征，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)工藝需求，將各類限制要求抽象為控制指標(biāo)。在此前提下，通過前期仿真，后期生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)相結(jié)合的方式收集海量特征數(shù)據(jù)，應(yīng)用AI隨機(jī)森林模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行離線訓(xùn)練，并線上部署執(zhí)行實(shí)時(shí)決策，實(shí)現(xiàn)AI智能AGV調(diào)度系統(tǒng)。

通過在AGV路徑優(yōu)化上的創(chuàng)新，使AGV在確保運(yùn)行安全的前提下運(yùn)行效率提升26%。

2. 邊緣智能控制器和邊緣計(jì)算

邊緣計(jì)算作為云計(jì)算的一項(xiàng)重要補(bǔ)充，在構(gòu)建互聯(lián)工廠中的作用正越來越受到重視，是時(shí)下構(gòu)建智能化工廠過程中必須優(yōu)先考慮的內(nèi)容之一。

本項(xiàng)目通過天樞邊緣智能控制器和邊緣計(jì)算，采集處理物料數(shù)據(jù)、出入庫數(shù)據(jù)、智能物流裝備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)等，有效解決了現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)延遲、帶寬和帶寬成本問題、傳統(tǒng)系統(tǒng)連接問題、物聯(lián)網(wǎng)安全問題，為智能物流裝備和系統(tǒng)管理提供了必要的數(shù)據(jù)輸入來源，為建立可視化、精細(xì)化控制或優(yōu)化資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的數(shù)字孿生，物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)服務(wù)化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型打好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.基于大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)出入庫效率優(yōu)化

為了提升廠內(nèi)倉儲(chǔ)物流的出入庫效率，降低成本，華晟智能在智能裝備和系統(tǒng)中應(yīng)用了一系列的大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)，對(duì)內(nèi)部和外部變化做出響應(yīng)以及預(yù)測(cè)，人和機(jī)器人之間的協(xié)作更加安全、高效、低成本。

基于大數(shù)據(jù)和AI技術(shù)的應(yīng)用主要集中在貨位分配優(yōu)化，揀選作業(yè)路徑優(yōu)化，出入庫調(diào)度優(yōu)化等問題的優(yōu)化上。在不增加倉庫設(shè)備和投資的前提下，立足立體庫現(xiàn)有的設(shè)備資源、倉庫進(jìn)行任務(wù)作業(yè)的能力和待進(jìn)行作業(yè)任務(wù)的特點(diǎn)，合理優(yōu)化調(diào)度出入庫任務(wù)的作業(yè)順序，合理為貨品分配入庫貨位和選擇出庫貨位，從而減少出入庫作業(yè)時(shí)間，提高立體倉庫出入庫作業(yè)的效率，增加經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過優(yōu)化上述三項(xiàng)內(nèi)容，提升廠內(nèi)倉儲(chǔ)物流出入庫效率20%以上。

華晟智能AGV用于原材料、半成品及成品轉(zhuǎn)運(yùn)

五、項(xiàng)目效果

今年4月，半成品膠片立體庫率先上線，隨后，原材料立體庫、半成品膠卷庫也相繼投用。智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)、智能倉儲(chǔ)系統(tǒng)為鴻山基地的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)提供了全面的助力。例如，實(shí)現(xiàn)多品種小批量的柔性制造；實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)匹配精準(zhǔn)輸送；通過預(yù)測(cè)性維護(hù)實(shí)現(xiàn)維護(hù)成本降低20%；通過路徑優(yōu)化共實(shí)現(xiàn)AGV效率提升26%；實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率提升37.5%；綜合合格率提升至99.9%。

對(duì)于目前項(xiàng)目取得的效果，孫永中部長(zhǎng)給予了充分的肯定，并從五個(gè)方面總結(jié)了項(xiàng)目的效果。

第一，提高空間利用率，提升現(xiàn)場(chǎng)管理能力。引入自動(dòng)化立體庫之后，所有的物料實(shí)現(xiàn)了立體存儲(chǔ)，車間更加整潔有序，有利于車間5S管理及后期現(xiàn)場(chǎng)管理。

第二，精簡(jiǎn)倉儲(chǔ)人員，優(yōu)化人員配置。目前來看，項(xiàng)目省略了全部叉車使用維護(hù)人員，部分倉儲(chǔ)物流人員等。值得一提的是，隨著燃油叉車的節(jié)省，也減少了環(huán)境污染，更加綠色環(huán)保。

第三，管理透明可視。通過系統(tǒng)，管理人員可以實(shí)時(shí)、方便快捷地查看物料信息及狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的庫位管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。

第四，產(chǎn)品質(zhì)量追溯性更強(qiáng)。同樣基于系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確快速地查找生產(chǎn)、物流等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯管理。

第五，整個(gè)生產(chǎn)過程更具節(jié)奏，更加可控。由于全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，生產(chǎn)不受人的因素影響，可以形成固定的生產(chǎn)節(jié)拍，對(duì)生產(chǎn)效率、可靠性、可控性均有提升。

孫永中部長(zhǎng)表示，未來鴻山基地還將持續(xù)優(yōu)化物流系統(tǒng)，進(jìn)一步提升數(shù)字化、智能化水平。例如，在入庫環(huán)節(jié)，將進(jìn)一步引進(jìn)自動(dòng)掃碼堆垛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)入庫；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高自動(dòng)化能力，如引入機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上料等，同時(shí)做好精益化、精細(xì)化生產(chǎn)。此外，還將在數(shù)據(jù)采集、分析和管理方面進(jìn)一步細(xì)化。“總之，讓整個(gè)生產(chǎn)流程更精益、數(shù)據(jù)更精確更完善，整個(gè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)更高效，更具有柔性化?！彼麖?qiáng)調(diào)。

相關(guān)鏈接

無錫寶通科技股份有限公司是一家業(yè)務(wù)涵蓋現(xiàn)代工業(yè)散貨物料智能輸送與服務(wù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)兩大領(lǐng)域的民營(yíng)上市企業(yè)。公司始終堅(jiān)持“科技創(chuàng)新、差異化發(fā)展”的策略，不斷延伸服務(wù)范圍、拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域。目前，公司已發(fā)展成擁有無錫百年通工業(yè)輸送有限公司、無錫寶通智能物聯(lián)科技有限公司等多家全資、控股子公司的集團(tuán)化企業(yè)。

在“成為全球領(lǐng)先的智能輸送服務(wù)商”的愿景目標(biāo)下，通過優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和完善的服務(wù)，寶通贏得了國(guó)家能源集團(tuán)（神華）、天安煤業(yè)、寶武鋼鐵、中國(guó)建材、海螺水泥等國(guó)內(nèi)高端客戶的認(rèn)可和贊譽(yù)，市場(chǎng)占有率穩(wěn)居全國(guó)前列。不僅如此，寶通秉持“國(guó)際化、高端化”的發(fā)展戰(zhàn)略，為力拓（RioTinto）、必和必拓（BHP）、嘉能可（Glencore）等礦業(yè)、水泥、鋼鐵行業(yè)國(guó)際巨頭提供定制化的產(chǎn)品與服務(wù)，成為國(guó)際一線品牌企業(yè)。