寶通科技鴻山基地的智能化物流系統建設

文/本刊記者 任 芳

2019年5月，無錫寶通科技股份有限公司、無錫百年通工業輸送有限公司——現代工業散貨物料綠色輸送智能產業集群鴻山基地奠基。新生產基地通過引進華晟智能提供的智能物流系統設備，自2021年4月起，陸續投用半成品膠片立體庫、原材料立體庫、膠卷立體庫，實現輸送帶制造過程的信息化和智能化，為行業升級發展提供了參考借鑒。

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

隨著數字商業時代的到來，寶通科技也在不斷探索數字化轉型與智能化升級，打造數字化輸送帶產品和智能化輸送服務，最終推動整體行業產品的性能提升和智能物流輸送產業的綠色升級。通過引進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、打造數字化工廠標桿

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

“在鴻山基地項目規劃時，我們的目標就是要打造行業標桿。”無錫百年通工業輸送有限公司設備部部長孫永中強調，據他介紹，早在2009年寶通科技上市時，公司便開始大力投入創新研發以及包括自動化、智能化設備在內的基礎設施升級。隨著鴻山基地的投建，打造標桿項目和標桿企業的目標更加明確。據此，他進一步分享了鴻山基地的數字化轉型與智能化升級背景。

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

其次，從用工角度，“用工難”有目共睹，特別是“長三角”用工緊張已經成為行業面臨的共同難題。

第三，從響應國家智能制造的號召角度，國家正鼓勵企業革新升級，引進智能生產物流系統、智能倉儲系統，建立數字化工廠已經成為企業發展的必然選擇。

正是基于此，鴻山基地全面考慮了從MES管理系統到執行系統，涵蓋智能生產物流系統、智能倉儲系統在內的現代化工業智能系統設備，以及包括數據采集、自動化設備智能監控、能源分析、問題預警等功能在內的數據云中心，打造數字化工廠標桿。

二、獨具特色的物流需求

據孫永中部長介紹，輸送帶產品非常特殊，具有很強的定制化特性，在生產物流管理和運作過程中也面臨諸多特殊性，具體來看主要表現在以下三點。

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

二是對倉儲管理系統（WMS）的挑戰較大，具體表現為：一方面物料在倉儲環節通常按照重量計算，而生產環節則按照長度計算，對倉儲管理系統中數據的準確交換無疑提出了挑戰；另一方面，在自動化立體庫中，如何對多種物料進行區域劃分并實現動態調整平衡，顯然也對倉儲管理系統提出了更高的要求。

三是物流動線的設計。存儲在自動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工位，如何實現垂直、水平距離的高效轉運也是需要重點考慮的問題。

基于鴻山基地的規劃目標以及在物流環節面臨的諸多問題和挑戰，項目團隊廣泛考察、調研了傳送帶行業的相關項目以及物流系統集成商，最終攜手在該領域有著豐富經驗的華晟智能。據介紹，早在2014年寶通科技便與華晟智能便展開了項目合作，幾年時間來一直運行穩定，華晟智能對于寶通科技的業務也有了更加深刻的理解，這也成為華晟智能能夠根據鴻山基地項目需求給出更適合方案的原因。

項目整體布局圖

三、解決方案

具體來看，由華晟智能設計并實施的物流解決方案分為智能裝備和智能軟件系統兩大部分。

1.智能裝備

（1）智能生產物流系統

覆蓋從原材料收入、存儲、出庫，以及向生產線發運，生產各工序間物流流轉，半成品存儲，成品運輸至成品庫，成品存儲以及成品發貨的全廠物流流程所使用的智能物流裝備和工裝器具，轉運裝備包括原材料AGV轉運、半成品AGV轉運、成品AGV轉運系統（見表1）。

表1 鴻山項目AGV相關情況

原材料AGV轉運系統的主要功能為：二層AGV轉運系統負責將原材料從密煉車間2樓出庫端，及從烘膠房輸送設備站點將原材料轉運至密煉機臺待料處；三層/四層AGV轉運系統負責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轉運系統的主要功能為：分別負責實現密煉車間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至密煉機臺待料處的自動輸送；以及實現壓延擠出車間膠片出入站臺至擠出機供料位膠片自動轉運。

（2）智能倉儲系統

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，實現原材料、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、庫位智能優化，自動庫存分析報表、倉庫可視化展示等內容。

原材料立體庫一層左右兩側各設計一組智能出入庫系統，半成品膠片立體庫一層二層分別設計智能出入庫輸送對接系統，可同時滿足物料和空托盤的自動出入庫功能。原材料和半成品入庫時，綁定物料條碼；出庫時，根據對接的MES系統下發的任務自動出庫。

總的來看，大致流程為：原材料立體庫根據生產節拍需求自動出庫所需原材料，由AGV送至密煉車間不同的樓層，密煉車間生產出混凝膠，并將其冷卻制成半成品膠片，之后由AGV轉運至半成品膠片立體庫，并根據生產計劃送至壓延擠出車間，制成半成品膠卷并入立體庫儲存，以待后續工序使用。

2.智能軟件系統

（1）WMS系統和WCS系統

通過在項目中部署WMS庫存管理系統，負責物流倉庫的資源管理以及對物流操作流程的管理；主要功能包括基礎數據模塊、入庫管理、出庫管理、庫存管理、軟件接口、指令管理、統計查詢報表模塊。

流程為：WCS接到WMS的訂單任務后，根據物流配送需求，將任務拆分成若干部分，分別控制輸送機、堆垛機、AGV、RGV等物流設備，以完成物流控制操作。WCS通過內建的倉庫物流過程平面圖，系統能夠實時抓取當前所控制裝備的運行狀態，如發生異常，WCS系統會在界面上對應的設備上以紅色進行顯示，并產出警報，通知倉庫管理人員當前發生的故障信息，以便排除故障，避免影響系統的正常運行。

（2）對接ERP和MES

由系統服務器提供數據庫服務，通過局域網與管理層進行貨物信息的數據交互與處理，實現與內部MES和ERP等信息系統的集成和資源共享，主要信息交換的內容包括出入庫訂單數據、物料信息、入庫綁定數據等。

四、技術亮點

1. AGV路徑自動優化

AGV調度系統是生產物流環節的重要組成部分，其任務分配、車隊管理、避讓決策等功能模塊的綜合性能直接影響實際生產效率。

本項目中，任務分配模塊結合實際生產需求，通過構造車輛/任務時間預測數學模型，作為任務分配方案的評價指標，進而結合遺傳算法在海量分配方案中快速收斂迭代得到動態最優解。同時，系統采由多線程并發方式處理遺傳算法迭代邏輯，加快決策過程，提升系統的實時性，在已搭建地圖中對其他AGV已規劃路徑但未走過的路徑點標記為不可通行，然后通過算法根據出發點及目的地進行AGV路徑優化，比傳統的遺傳算法效率更高，且對遺傳算法中結果出現“走回頭路”這一現象進行了優化。

建設中的自動化立體庫

圖1 WMS系統界面

車隊管理、避讓決策模塊，將任務路徑長度、任務延遲時間、優先級、車輛電量、車輛空間位置、區域擁堵狀態等諸多狀態作為特征，結合實際生產工藝需求，將各類限制要求抽象為控制指標。在此前提下，通過前期仿真，后期生產現場相結合的方式收集海量特征數據，應用AI隨機森林模型對系統進行離線訓練，并線上部署執行實時決策，實現AI智能AGV調度系統。

通過在AGV路徑優化上的創新，使AGV在確保運行安全的前提下運行效率提升26%。

2. 邊緣智能控制器和邊緣計算

邊緣計算作為云計算的一項重要補充，在構建互聯工廠中的作用正越來越受到重視，是時下構建智能化工廠過程中必須優先考慮的內容之一。

本項目通過天樞邊緣智能控制器和邊緣計算，采集處理物料數據、出入庫數據、智能物流裝備實時運行數據等，有效解決了現場的數據延遲、帶寬和帶寬成本問題、傳統系統連接問題、物聯網安全問題，為智能物流裝備和系統管理提供了必要的數據輸入來源，為建立可視化、精細化控制或優化資產運營的數字孿生，物聯網資產服務化、數字化轉型打好數據基礎。

3.基于大數據和AI技術實現出入庫效率優化

為了提升廠內倉儲物流的出入庫效率，降低成本，華晟智能在智能裝備和系統中應用了一系列的大數據和AI技術，對內部和外部變化做出響應以及預測，人和機器人之間的協作更加安全、高效、低成本。

基于大數據和AI技術的應用主要集中在貨位分配優化，揀選作業路徑優化，出入庫調度優化等問題的優化上。在不增加倉庫設備和投資的前提下，立足立體庫現有的設備資源、倉庫進行任務作業的能力和待進行作業任務的特點，合理優化調度出入庫任務的作業順序，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時間，提高立體倉庫出入庫作業的效率，增加經濟效益。經過優化上述三項內容，提升廠內倉儲物流出入庫效率20%以上。

華晟智能AGV用于原材料、半成品及成品轉運

五、項目效果

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。智能生產物流系統、智能倉儲系統為鴻山基地的數字化轉型和智能化升級提供了全面的助力。例如，實現多品種小批量的柔性制造；實現精準匹配精準輸送；通過預測性維護實現維護成本降低20%；通過路徑優化共實現AGV效率提升26%；實現生產效率提升37.5%；綜合合格率提升至99.9%。

對于目前項目取得的效果，孫永中部長給予了充分的肯定，并從五個方面總結了項目的效果。

第一，提高空間利用率，提升現場管理能力。引入自動化立體庫之后，所有的物料實現了立體存儲，車間更加整潔有序，有利于車間5S管理及后期現場管理。

第二，精簡倉儲人員，優化人員配置。目前來看，項目省略了全部叉車使用維護人員，部分倉儲物流人員等。值得一提的是，隨著燃油叉車的節省，也減少了環境污染，更加綠色環保。

第三，管理透明可視。通過系統，管理人員可以實時、方便快捷地查看物料信息及狀態，實現精準的庫位管理，同時實現無紙化辦公。

第四，產品質量追溯性更強。同樣基于系統，可以準確快速地查找生產、物流等相關信息，實現產品質量的追溯管理。

第五，整個生產過程更具節奏，更加可控。由于全部實現了自動化，生產不受人的因素影響，可以形成固定的生產節拍，對生產效率、可靠性、可控性均有提升。

孫永中部長表示，未來鴻山基地還將持續優化物流系統，進一步提升數字化、智能化水平。例如，在入庫環節，將進一步引進自動掃碼堆垛系統，實現自動入庫；在生產環節，不斷優化生產工藝，提高自動化能力，如引入機器人實現自動上料等，同時做好精益化、精細化生產。此外，還將在數據采集、分析和管理方面進一步細化。“總之，讓整個生產流程更精益、數據更精確更完善，整個生產執行系統更高效，更具有柔性化。”他強調。

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無錫寶通科技股份有限公司是一家業務涵蓋現代工業散貨物料智能輸送與服務、移動互聯網兩大領域的民營上市企業。公司始終堅持“科技創新、差異化發展”的策略，不斷延伸服務范圍、拓展業務領域。目前，公司已發展成擁有無錫百年通工業輸送有限公司、無錫寶通智能物聯科技有限公司等多家全資、控股子公司的集團化企業。

在“成為全球領先的智能輸送服務商”的愿景目標下，通過優質的產品和完善的服務，寶通贏得了國家能源集團（神華）、天安煤業、寶武鋼鐵、中國建材、海螺水泥等國內高端客戶的認可和贊譽，市場占有率穩居全國前列。不僅如此，寶通秉持“國際化、高端化”的發展戰略，為力拓（RioTinto）、必和必拓（BHP）、嘉能可（Glencore）等礦業、水泥、鋼鐵行業國際巨頭提供定制化的產品與服務，成為國際一線品牌企業。