1　背景

我國是3C制造大國，約占全球70%的產(chǎn)能，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展以及全球化疫情影響，3C制造產(chǎn)業(yè)面臨著進一步的智能化升級，以適應(yīng)市場發(fā)展趨勢。該案例項目客戶是一家國家高新技術(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、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、消費電子）、汽車和通訊等領(lǐng)域。項目現(xiàn)場為客戶物流倉庫，面積約3000平方米，存在諸多作業(yè)難點：

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

（2）按項目采購物料，每次物料入庫均為不同品類，不同到貨時間，且物料尺寸及重量差異較大。

（3）需要按照不同項目制造要求來配料給產(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率高。

（4）現(xiàn)場場地面積小，物料存儲量有限，倉庫空間整體利用率低。

2　案例實施與應(yīng)用情況

在此項目中使用國自不同AGV車體，包括SLIM堆垛機器人、ANTS-A6、Picking PLUS。

SLIM堆垛機器人：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，廣泛適應(yīng)電子制造，醫(yī)藥等行業(yè)等需求。額定負載能力1.4T，舉升高度1.6m，在搬運標準1200×1000mm托盤時轉(zhuǎn)彎通道只需要2m，對比傳統(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、下料點間的快速搬運、跨廠房運輸?shù)男枨螅@著提高產(chǎn)線生產(chǎn)效率，降低人工成本。額定負載600kg，重復(fù)定位精度最高達到±5mm。

Picking PLUS：貨箱到人揀選是國自基于料箱揀選機器人Picking設(shè)計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個以上的貨箱暫存位，單個貨箱可承載30kg，最高可舉升至5m。大幅減少搬運次數(shù)，適用于物流“貨箱到人”揀貨場景。

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)運入庫；

2.1.３　尾料拆包場景

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

2.2　物料上架入庫流程

2.2.1　小件入庫上架場景

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

AGV搬運相應(yīng)料箱至上架工位分撥墻上，等待物料上架入庫存儲；

上架員工掃描物料編碼，系統(tǒng)識別待上架物料中無分撥墻當前部裝的物料，Picking將分撥墻部裝料箱送回庫內(nèi)；

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

2.2.2　滿箱替換場景

（1）上架過程中，Picking搬運相應(yīng)部裝料箱至上架工位，人工識別滿箱；

（2）若料箱已滿，人工進行滿箱標定并運回，重新綁定新料箱進行上架；

（3）同部裝物料下次來料時，直接調(diào)度新綁定的料箱；

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

（5）系統(tǒng)識別待上架物料中無分撥墻當前部裝的物料Picking將分撥墻部裝料箱送回庫內(nèi)；

2.3　庫位轉(zhuǎn)移流程

2.3.1　物料整合場景

大件貨架處于半滿狀態(tài)時，ANTS將大件貨架搬運至上架工位，上架員工將物料撿出，再將撿出的物料放入第二個排隊貨架中，實現(xiàn)庫位整合；

2.3.2　庫存轉(zhuǎn)移場景

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

2.4　備料出庫流程

2.4.1　小件備料

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

2.4.2　大件備料

調(diào)度大件貨架至ANTS排隊區(qū)，系統(tǒng)提示出庫大件所在儲位；人工將物料揀選出后，將大件轉(zhuǎn)移至出庫托盤中；觸發(fā)出庫系統(tǒng)指令，SLIM將托盤運送至線邊；

2.4.3　單顆物料備料

WMS生成出庫任務(wù)，系統(tǒng)識別物料所在儲位，Picking搬運料箱至揀選墻，人工將物料揀選出后，將物料轉(zhuǎn)移至出庫托盤中，實現(xiàn)出庫，Picking將揀選完成的料箱運回庫內(nèi)。

2.5　線邊工位上線

2.5.1　物料轉(zhuǎn)運

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

2.5.2　空托運回

人工進行物料接收后，將空料箱放入空托盤中，同時觸發(fā)空托運回指令，SLIM將空托盤及料箱運回至倉庫空箱區(qū)；

2.5.3　尾箱上線

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

3　應(yīng)用創(chuàng)新性

該項目覆蓋客戶生產(chǎn)車間、原材料倉庫，機器人完成入庫搬運、出庫揀選、線邊配送等環(huán)節(jié)的自動化搬運作業(yè)。

（1）針對物料品類多、差異大的特點，該項目采用國自旗下多類型物流機器人（SLIM堆垛機器人、ANTS-A6、Picking PLUS）協(xié)同作業(yè)模式，針對不同的搬運對象，實現(xiàn)整場物流規(guī)劃。并在同一場景中實現(xiàn)多類型物流機器人不同導(dǎo)航方式的混合調(diào)度，多種揀貨模式混合運行，實現(xiàn)了倉儲和配送智能化，有效提高揀貨效率和降低出錯率。

圖2 ANTS貨架入庫

圖3 Picking在小件倉庫

圖4 SLIM在任務(wù)等待區(qū)域

（2）生產(chǎn)系統(tǒng)、倉儲系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)高度集成，實現(xiàn)系統(tǒng)之間無縫銜接，精確到每個SKU物料庫位和配送點位。智能倉儲庫存和訂單信息實時更新可見，物料搬運全程可控，且實時顯示搬運路徑及內(nèi)容。

圖5 SLIM跨樓宇配送

（3）采用Picking PLUS，存儲高度達到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，大幅提升庫位數(shù)量，有效提高庫存容量。

（4）創(chuàng)新揀選站設(shè)計，采用托盤揀選和料箱揀選相結(jié)合的模式，在出庫揀選環(huán)節(jié)實現(xiàn)僅在單個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，人機作業(yè)解耦，最大限度釋放整體性能；電子標簽與屏幕提示結(jié)合，提供友好的人機操作界面。

圖6 SLIM小件&大件出庫

（5）后臺管理全程實現(xiàn)無紙化與自動化，所有機器人作業(yè)均由調(diào)度系統(tǒng)后臺自動分配，實現(xiàn)任務(wù)可視化管理。產(chǎn)能變化、機器人運行路徑、運行狀態(tài)、任務(wù)狀態(tài)信息均一目了然，方便管理。全程自動化，有效避免了上料錯誤和信息丟失。

圖7 WMS管理系統(tǒng)

4　效益分析

（1）倉儲信息數(shù)字化管理水平大幅提升

實現(xiàn)現(xiàn)場物流自動化布局，從人工生產(chǎn)到信息集成化一步到位。通過智能倉儲管理系統(tǒng)，實現(xiàn)倉儲信息的數(shù)字化、可視化管理，可快速導(dǎo)出倉庫數(shù)據(jù)，方便業(yè)務(wù)盤點和統(tǒng)計。

（2）物流效率大幅提升

通過機器人自動將器具搬運至指定庫位，減少了非必要行走和轉(zhuǎn)運。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率。

（3）人力成本顯著下降

機器人替代人員進行物料轉(zhuǎn)運，大幅度降低了人力成本投入，年平均節(jié)省近百萬元。

（4） 現(xiàn)場倉庫利用率大幅提升

小件物料存儲區(qū)域同一區(qū)域物料存儲數(shù)量較人工時提高45%，大件物料存儲區(qū)域同一區(qū)域物料存儲數(shù)量較人工時提高60%。

5　案例意義

加大支持力度，增強技術(shù)突破能力，提高產(chǎn)業(yè)核心競爭力。“十四五”對消費電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的高度支持將助力中國3C產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展。

國自機器人深耕移動機器人行業(yè)十年，擁有長時間、大范圍的移動機器人項目應(yīng)用經(jīng)驗，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，全系列物流機器人涵蓋存取、揀選、重載等物流場景。

智能物流機器人憑借系統(tǒng)化、自動化、智能化的優(yōu)勢，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)升級的關(guān)鍵設(shè)備。

摘自《自動化博覽》2022年4月刊