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1　背景

我國(guó)是3C制造大國(guó)，約占全球70%的產(chǎn)能，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及全球化疫情影響，3C制造產(chǎn)業(yè)面臨著進(jìn)一步的智能化升級(jí)，以適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)。該案例項(xiàng)目客戶是一家國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，主要從事聲光電精密零組件及精密結(jié)構(gòu)件、智能整機(jī)、高端裝備的研發(fā)、制造和銷售，產(chǎn)品主要應(yīng)用于3C（電腦、通訊、消費(fèi)電子）、汽車和通訊等領(lǐng)域。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)為客戶物流倉(cāng)庫(kù)，面積約3000平方米，存在諸多作業(yè)難點(diǎn)：

（1）原各物流環(huán)節(jié)均為人工作業(yè)，自動(dòng)化、信息化程度低，造成物料丟失、損壞無(wú)法追溯等問(wèn)題。

（2）按項(xiàng)目采購(gòu)物料，每次物料入庫(kù)均為不同品類，不同到貨時(shí)間，且物料尺寸及重量差異較大。

（3）需要按照不同項(xiàng)目制造要求來(lái)配料給產(chǎn)線配送，分揀種類多樣且數(shù)量較大，導(dǎo)致揀貨效率低和出錯(cuò)率高。

（4）現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地面積小，物料存儲(chǔ)量有限，倉(cāng)庫(kù)空間整體利用率低。

2　案例實(shí)施與應(yīng)用情況

在此項(xiàng)目中使用國(guó)自不同AGV車體，包括SLIM堆垛機(jī)器人、ANTS-A6、Picking PLUS。

SLIM堆垛機(jī)器人：該產(chǎn)品采用激光/混合導(dǎo)航技術(shù)，具有整車重量輕、整車體積小、整車行走靈活的特點(diǎn)，廣泛適應(yīng)電子制造，醫(yī)藥等行業(yè)等需求。額定負(fù)載能力1.4T，舉升高度1.6m，在搬運(yùn)標(biāo)準(zhǔn)1200×1000mm托盤時(shí)轉(zhuǎn)彎通道只需要2m，對(duì)比傳統(tǒng)的叉車少30%寬度。

ANTS-A6：采用二維碼/激光導(dǎo)航技術(shù)，可高效完成物料在產(chǎn)線各上、下料點(diǎn)間的快速搬運(yùn)、跨廠房運(yùn)輸?shù)男枨螅@著提高產(chǎn)線生產(chǎn)效率，降低人工成本。額定負(fù)載600kg，重復(fù)定位精度最高達(dá)到±5mm。

Picking PLUS：貨箱到人揀選是國(guó)自基于料箱揀選機(jī)器人Picking設(shè)計(jì)的箱式立體揀選系統(tǒng)，通道需求窄，立體空間利用率高。Picking自帶5個(gè)以上的貨箱暫存位，單個(gè)貨箱可承載30kg，最高可舉升至5m。大幅減少搬運(yùn)次數(shù)，適用于物流“貨箱到人”揀貨場(chǎng)景。

作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 作業(yè)流程圖

2.1　物料拆包接收流程

2.1.1　小件拆包場(chǎng)景

掃描貨架編碼及小件物料碼，將小件放入貨架中，貨架滿載后或小件拆包完成后在待上架物料區(qū)等待上架工位員工輸出上架指令；

2.1.2　大件拆包場(chǎng)景

掃描貨架編碼及大件物料碼，將大件放入貨架，貨架滿載后，ANTS至拆包區(qū)將大件貨架轉(zhuǎn)運(yùn)入庫(kù)；

2.1.３　尾料拆包場(chǎng)景

識(shí)別項(xiàng)目尾料，放入尾料區(qū)托盤中，人工觸發(fā)出庫(kù)指令，由SLIM叉取托盤直接發(fā)往生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；

2.2　物料上架入庫(kù)流程

2.2.1　小件入庫(kù)上架場(chǎng)景

上架員工發(fā)出調(diào)度指令，系統(tǒng)識(shí)別調(diào)度貨架上物料明細(xì)，生成AGV調(diào)度指令；

AGV搬運(yùn)相應(yīng)料箱至上架工位分撥墻上，等待物料上架入庫(kù)存儲(chǔ)；

上架員工掃描物料編碼，系統(tǒng)識(shí)別待上架物料中無(wú)分撥墻當(dāng)前部裝的物料，Picking將分撥墻部裝料箱送回庫(kù)內(nèi)；

貨架中全部物料完成上架后，Picking將空貨架運(yùn)回至拆包區(qū)，同時(shí)將拆包區(qū)已滿載的貨架運(yùn)至上架區(qū)。

2.2.2　滿箱替換場(chǎng)景

（1）上架過(guò)程中，Picking搬運(yùn)相應(yīng)部裝料箱至上架工位，人工識(shí)別滿箱；

（2）若料箱已滿，人工進(jìn)行滿箱標(biāo)定并運(yùn)回，重新綁定新料箱進(jìn)行上架；

（3）同部裝物料下次來(lái)料時(shí)，直接調(diào)度新綁定的料箱；

（4）若料箱未滿，但當(dāng)前物料尺寸已放不進(jìn)料箱中，也可使料箱運(yùn)回，重新綁定空料箱；

（5）系統(tǒng)識(shí)別待上架物料中無(wú)分撥墻當(dāng)前部裝的物料Picking將分撥墻部裝料箱送回庫(kù)內(nèi)；

2.3　庫(kù)位轉(zhuǎn)移流程

2.3.1　物料整合場(chǎng)景

大件貨架處于半滿狀態(tài)時(shí)，ANTS將大件貨架搬運(yùn)至上架工位，上架員工將物料撿出，再將撿出的物料放入第二個(gè)排隊(duì)貨架中，實(shí)現(xiàn)庫(kù)位整合；

2.3.2　庫(kù)存轉(zhuǎn)移場(chǎng)景

庫(kù)存料轉(zhuǎn)移至項(xiàng)目， E R P 下發(fā)任務(wù)后， 由Picking將需轉(zhuǎn)移庫(kù)存料箱及部裝料箱搬運(yùn)至上架工位揀選墻，人工取出物料后，Picking將完成轉(zhuǎn)移任務(wù)的料箱搬運(yùn)回庫(kù)內(nèi)；

2.4　備料出庫(kù)流程

2.4.1　小件備料

ERP創(chuàng)建出庫(kù)任務(wù)，由Picking搬運(yùn)部裝料箱至分撥墻上，員工揀選料箱至相應(yīng)托盤，實(shí)現(xiàn)整料箱出庫(kù)；

2.4.2　大件備料

調(diào)度大件貨架至ANTS排隊(duì)區(qū)，系統(tǒng)提示出庫(kù)大件所在儲(chǔ)位；人工將物料揀選出后，將大件轉(zhuǎn)移至出庫(kù)托盤中；觸發(fā)出庫(kù)系統(tǒng)指令，SLIM將托盤運(yùn)送至線邊；

2.4.3　單顆物料備料

WMS生成出庫(kù)任務(wù)，系統(tǒng)識(shí)別物料所在儲(chǔ)位，Picking搬運(yùn)料箱至揀選墻，人工將物料揀選出后，將物料轉(zhuǎn)移至出庫(kù)托盤中，實(shí)現(xiàn)出庫(kù)，Picking將揀選完成的料箱運(yùn)回庫(kù)內(nèi)。

2.5　線邊工位上線

2.5.1　物料轉(zhuǎn)運(yùn)

通過(guò)系統(tǒng)選擇備料區(qū)已備好的部裝托盤，發(fā)出轉(zhuǎn)運(yùn)指令，SLIM運(yùn)送托盤至系統(tǒng)指定的線邊存放區(qū)；

2.5.2　空托運(yùn)回

人工進(jìn)行物料接收后，將空料箱放入空托盤中，同時(shí)觸發(fā)空托運(yùn)回指令，SLIM將空托盤及料箱運(yùn)回至倉(cāng)庫(kù)空箱區(qū)；

2.5.3　尾箱上線

SLIM運(yùn)送托盤至線邊工位，由人工揀選，完作業(yè)時(shí)，SLIM搬運(yùn)空托返回。

3　應(yīng)用創(chuàng)新性

該項(xiàng)目覆蓋客戶生產(chǎn)車間、原材料倉(cāng)庫(kù)，機(jī)器人完成入庫(kù)搬運(yùn)、出庫(kù)揀選、線邊配送等環(huán)節(jié)的自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)。

（1）針對(duì)物料品類多、差異大的特點(diǎn)，該項(xiàng)目采用國(guó)自旗下多類型物流機(jī)器人（SLIM堆垛機(jī)器人、ANTS-A6、Picking PLUS）協(xié)同作業(yè)模式，針對(duì)不同的搬運(yùn)對(duì)象，實(shí)現(xiàn)整場(chǎng)物流規(guī)劃。并在同一場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)多類型物流機(jī)器人不同導(dǎo)航方式的混合調(diào)度，多種揀貨模式混合運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)和配送智能化，有效提高揀貨效率和降低出錯(cuò)率。

圖2 ANTS貨架入庫(kù)

圖3 Picking在小件倉(cāng)庫(kù)

圖4 SLIM在任務(wù)等待區(qū)域

（2）生產(chǎn)系統(tǒng)、倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)高度集成，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間無(wú)縫銜接，精確到每個(gè)SKU物料庫(kù)位和配送點(diǎn)位。智能倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)存和訂單信息實(shí)時(shí)更新可見，物料搬運(yùn)全程可控，且實(shí)時(shí)顯示搬運(yùn)路徑及內(nèi)容。

圖5 SLIM跨樓宇配送

（3）采用Picking PLUS，存儲(chǔ)高度達(dá)到3.5m，比人工揀選貨架高度提升近1倍。料箱分格可靈活調(diào)整，最多可拓展至6分格，大幅提升庫(kù)位數(shù)量，有效提高庫(kù)存容量。

（4）創(chuàng)新揀選站設(shè)計(jì)，采用托盤揀選和料箱揀選相結(jié)合的模式，在出庫(kù)揀選環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)僅在單個(gè)工作站即可完成大中小件物料揀選。工作站采用緩存貨架方式揀選，人機(jī)作業(yè)解耦，最大限度釋放整體性能；電子標(biāo)簽與屏幕提示結(jié)合，提供友好的人機(jī)操作界面。

圖6 SLIM小件&大件出庫(kù)

（5）后臺(tái)管理全程實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化與自動(dòng)化，所有機(jī)器人作業(yè)均由調(diào)度系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)分配，實(shí)現(xiàn)任務(wù)可視化管理。產(chǎn)能變化、機(jī)器人運(yùn)行路徑、運(yùn)行狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)信息均一目了然，方便管理。全程自動(dòng)化，有效避免了上料錯(cuò)誤和信息丟失。

圖7 WMS管理系統(tǒng)

4　效益分析

（1）倉(cāng)儲(chǔ)信息數(shù)字化管理水平大幅提升

實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)物流自動(dòng)化布局，從人工生產(chǎn)到信息集成化一步到位。通過(guò)智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)信息的數(shù)字化、可視化管理，可快速導(dǎo)出倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)，方便業(yè)務(wù)盤點(diǎn)和統(tǒng)計(jì)。

（2）物流效率大幅提升

通過(guò)機(jī)器人自動(dòng)將器具搬運(yùn)至指定庫(kù)位，減少了非必要行走和轉(zhuǎn)運(yùn)。替換人工牽引車，大幅減少車輛混行，作業(yè)區(qū)域更加井然有序，物流效率提高46%，并大幅降低揀貨出錯(cuò)率。

（3）人力成本顯著下降

機(jī)器人替代人員進(jìn)行物料轉(zhuǎn)運(yùn)，大幅度降低了人力成本投入，年平均節(jié)省近百萬(wàn)元。

（4） 現(xiàn)場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)利用率大幅提升

小件物料存儲(chǔ)區(qū)域同一區(qū)域物料存儲(chǔ)數(shù)量較人工時(shí)提高45%，大件物料存儲(chǔ)區(qū)域同一區(qū)域物料存儲(chǔ)數(shù)量較人工時(shí)提高60%。

5　案例意義

加大支持力度，增強(qiáng)技術(shù)突破能力，提高產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力?！笆奈濉睂?duì)消費(fèi)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高度支持將助力中國(guó)3C產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。

國(guó)自機(jī)器人深耕移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)十年，擁有長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的移動(dòng)機(jī)器人項(xiàng)目應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，已形成包括面向3C制造、光伏、醫(yī)療等行業(yè)的成熟解決方案，全系列物流機(jī)器人涵蓋存取、揀選、重載等物流場(chǎng)景。

智能物流機(jī)器人憑借系統(tǒng)化、自動(dòng)化、智能化的優(yōu)勢(shì)，將有效提升相關(guān)企業(yè)的智能制造水平，也必將成為助力3C制作行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵設(shè)備。

摘自《自動(dòng)化博覽》2022年4月刊