海康機器人智能倉儲系統助力工業智造升級

本刊記者 趙皎云/文

海康機器人智能倉儲系統助力工業智造升級

本刊記者 趙皎云/文

海康威視桐廬基地通過使用基于“機器人”的智能倉儲系統，實現物料、半成品、成品的自動化、一體化運作，大幅節約了人力，提高了倉儲管理效率，為制造企業內部物流系統升級做出表率。

近年來，不少國內企業加快向智能制造轉型升級。杭州海康威視數字技術股份有限公司（簡稱“海康威視”）就是先試先行并取得創新成果的典型代表。

海康威視是以視頻為核心的物聯網解決方案和數據運營服務提供商，面向全球提供安防系統、可視化管理與大數據服務。截至2016年，海康威視已連續5年穩居全球最大的閉路電視監控系統(CCTV)和視頻監控設備供應商地位，在網絡攝像機、模擬和高清監控攝像機、DVR/NVR、視頻編碼器等多個細分市場均排名第一。

海康威視認為，企業在實現智能制造的過程中，倉儲物流環節與生產環節同樣面臨著智能化升級改造的難題。因此，海康威視憑借其獨特的技術優勢，自主研發了以移動機器人為核心的海康威視智能倉儲機器人系統，并將其率先應用在桐廬生產基地智能工廠建設中，實現了智能化的內部物流運作。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，為應對國內外市場對安防視頻監控產品的強勁增長需求，海康威視決定在杭州桐廬經濟開發區新建安防產業基地，用于建設生產工廠、倉儲物流中心，以及其他配套功能和區域，以滿足公司主要產品的生產、倉儲和物流配送需求，支撐未來業務的持續穩定發展。同時，為順應《中國制造2025》戰略方向，海康威視高層提出了建設一座“設備自動化、人員高效化、管理信息化”智能工廠的設想。

2015年，海康威視桐廬安防產業基地（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，占地370畝，建筑面積26萬平方米。為實現建設智能工廠的設想，海康威視自主研發并實施了智能倉儲機器人系統，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，大大提高了倉儲管理效率。為制造全行業實現倉儲物流的自動化、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，它們就是海康威視智能倉儲機器人。這些機器人井然有序地穿梭于貨架、工作臺、生產線之間，負責原材料倉庫、半成品倉庫、車間生產線等各個環節的貨物入庫、分揀搬運、出庫工作。實現了：原材料的自動入庫、出庫管理，原材料產線自動上料，半成品的轉運及暫存管理，成品入庫及在庫、出庫管理等功能。

據介紹，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多臺海康威視智能倉儲搬運機器人，實時管理超8萬條SKU，累計管理物料30萬條，為日產值近億元的工廠提供了強大的倉儲和生產物流支持。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，實現每天5000單、超過1萬箱貨物的出庫。與之前人工庫作業相比，使用智能倉儲機器人后，成品庫節約人力約58%，作業效率提升84%。

系統構成

桐廬基地所使用的這套智能倉儲系統由海康威視旗下子公司杭州海康機器人技術有限公司提供，該系統集成了海康威視多年來在圖像處理、硬件設計及嵌入式軟件領域的技術積累，主要包括智能倉儲機器人、機器人調度系統(RCS)、智能倉儲管理系統(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”和“工作區”兩大區域，員工只需要在工作臺操作端就可以實現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

工作人員使用RF手持終端掃描托盤指示器上的條碼，系統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

海康威視智能倉儲機器人采用視覺導航+慣性導航技術，定位精度達到毫米級，兩輪差速驅動，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，結合智能能源管理系統，可實現7×24小時連續運行。當電量低于設定閥值時，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，具體規格參數參見圖表1。

2.機器人調度系統(RCS)

圖表1：海康威視智能倉儲機器人的規格參數

該系統負責控制范圍內的全部機器人任務分配、調度及運行維護。其特點包括：（1）采用海康威視多種先進算法，將倉儲地圖轉換成AGV能夠識別的模型數據，從而實現任務最優分配、路徑最優規劃、自主充電、規避障礙物等功能；（2）在保證不出現擁堵的基礎上，提供最短路徑、避讓控制、路徑重新規劃控制等多種處理機制；（3）監控機器人運行狀態，當機器內部出現故障，系統將會自動生成信息發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

物料周轉車

物料周轉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(iWMS)

該系統支持包括采購入庫、生產入庫、生產領料、成品出庫等各項倉儲業務需求。作為最終執行系統，集成了多種倉儲優化技術，可實現如下功能：（1）倉庫儲位的冷熱度分析，實時調整貨架位置，并根據貨物擺放情況，自動推薦貨架整理，提升倉儲空間利用率；（2）通過對大數據分析研究，挖掘貨物之間細微聯系，并制定相應入庫策略，提高出庫效率；（3）可與視頻監控系統互聯互通，實時查看現場工作動態，與企業ERP系統全功能對接，實現倉儲可視化。

關鍵流程

目前海康威視桐廬基地的工廠布局主要由原材料庫、半成品庫、成品庫和生產車間等功能區域構成，對海康威視智能倉儲機器人系統的應用已經貫穿了從原材料入/出庫、產線上料、半成品轉運及暫存，到成品入/出庫等整個生產環節。其中，原材料庫是最早導入該系統的環節，實現了全部作業流程統一管理。

據了解，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檢、入庫、存儲，以及按照產線需要上料等任務。如果采用傳統的人工作業方式，員工要準確找到每種物料的難度和效率可想而知。

1.質檢

為確保生產正常運行，原材料入庫前需要經專人檢驗，并通過托盤指示器實現系統管理。每個托盤指示器上都有一個條碼，收貨時通過PDA手持終端設備實現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，比如紅色代表未經過檢驗，當檢驗員完成檢驗，在PDA手持終端設備上進行確認，隨后系統會發射無線信號，將托盤指示器指示燈變為藍色或綠色；如果檢驗員需要尋找某一個貨物，只需要在PDA手持終端設備上輸入物料代碼，對應的托盤指示器就會發出聲光提示。

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手持終端設備掃描托盤指示器上的條碼，系統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托盤上的物料放至貨架上，并用掃描槍設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.產線自動上料

智能倉儲管理系統與生產管理系統（MES）實現對接，根據工廠的生產計劃，提前將產線所需要的原材料進行靈活備貨。

當生產管理系統完成對各條產線的生產計劃排程后，該生產計劃會自動推送到智能倉儲管理系統。系統根據收到的生產計劃自主計算所需原材料所處具體位置，并自動下發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電腦顯示屏上的系統指示，揀出相應物料放入物料周轉車上的料箱中，一組揀選完成后，物料周轉車由倉儲機器人自動送至提升機，隨后進入車間產線。

成品經自動分揀系統完成出庫集貨

出貨

項目亮點

與傳統作業流程相比，以“貨到人”模式為核心的智能倉儲機器人系統自動化、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，提升生產效率和質量；另一方面，配套的機器人調度系統和智能倉儲管理系統采用大數據分析技術對倉儲進行布局，大幅提升倉儲作業效率和跨產線生產安全性。

此外，該系統擴展性強，可接入搬運、分揀等其他內物流機器人，實現全工廠整體自動化物流。它打破了“物流孤島”，打通原材料與產線、產線之間、線尾到成品倉庫等關鍵物流節點，使得整個生產過程變得高效、智能、安全。

其中的技術亮點包括：

（1）導航技術：視覺+慣性導航，室內高精度導航技術。

（2）運動控制技術：柔性運動控制技術。

（3）無線通信技術：近千臺設備的實時無線通信。

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

（5）大數據分析技術：倉庫冷熱區貨架調整，最優出庫效率。

（6）多系統無縫集成技術：實現上層財務系統、生產管理系統、下層電梯控制系統、自動化生產線控制系統的無縫集成。

為生產帶來了以下變革：

搬運無人化：大大降低工人的工作強度。

全程無紙化：打通各個環節的物料交接信息流，省去了大量人工交接時的紙質單據。

生產節能：倉庫實現無燈作業，節能減排。

提高生產管理：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

海康威視很早就意識到倉儲物流是智能制造中一個非常細分且發展空間巨大的領域，具有整合流程、協調上下游、優化庫存、降低成本等重要作用，因此在該領域不斷發力。目前桐廬基地已經借助海康威視智能倉儲系統實現了原材料、半成品、成品的一體化管理運作，未來海康威視會不斷嘗試增加機器人的應用環節，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，海康威視結合自身在工業相機、傳感器和智能化決策系統等多種關鍵技術優勢，使得機器人具有了更多智能領域的應用能力。這一創新應用也有望幫助更多制造企業實現“智造”升級。

值得一提的是，為在機器人和智能倉儲業務領域取得更大發展，海康威視于2016年將原有的機器人業務中心獨立注冊登記為——杭州海康機器人技術有限公司，依托海康威視在視音頻、成像采集與核心算法等領域技術積累，主要開拓機器視覺、移動機器人、行業級無人機三大業務，致力于為客戶提供專業產品及解決方案，助力中國制造企業轉型升級。目前推出的智能倉儲機器人系統適用于多品種、小訂單分揀需求的倉儲作業環境，在3C制造業、煙草、醫療、服裝、食品、汽車制造等行業擁有廣闊的市場前景。