海康智能仓储机器人系统助力用户实现智慧物流

1 背景介绍

现代企业仓储物流与生产环节普遍面临着智能化升级改造的难题。

海康威视是以视频为核心的物联网解决方案和数据运营服务提供商,连续五年蝉联全球视频监控企业第一位。2014年,公司营业收入达172亿,同比增长60%。在订单快速增长和努力实现「千亿海康」目标的背景下,2014年6月海康威视正式启动安防产业基地建设项目。

2015年下半年,海康威视安防产业基地一期竣工投产,占地面积约370亩,建筑面积约26万平方米。基地一期规模庞大,共有4个原材料库、1个半成品、2个成品库和6个工厂车间。车间内部面积大,各车间之间距离远,且生产过程中的物料以及成品种类多、重量大,跨多楼层作业都增加了仓储作业的难度和强度。同时,物料出入库频次高、业务流程复杂也增加了物料出/入库及配送工作的管理难度。

海康威视桐庐基地

2 项目详情介绍

顺应《中国制造2025》战略方向,海康威视桐庐安防产业基地一期2015年启动智能工厂项目,其中智慧机器人仓储系统由杭州海康机器人技术有限公司(以下简称「海康机器人」)承接并实施完成。2016年初,逾800台智能仓储机器人在海康威视桐庐基地上线,这是国内目前同类机器人应用数量最多、规模最大的智能仓储案例。

海康机器人为其量身定制智能化仓储物流解决方案,其中智能仓储机器人系统由智能仓储管理系统(iWMS)、机器人调度系统(RCS)、智能仓储机器人三部分组成。

智能仓储管理系统(iWMS)支持包括採购入库、生产入库、生产领料、成品出库等各项仓储业务需求,其作为上层的仓储业务管理系统,iWMS集成了多种仓储优化技术,实现仓库储位的冷热度分析,支持实时调整货架位置;根据货物存储情况,自动推荐货架整理,有效提升仓储空间利用率系统。通过对大数据的分析研究,iWMS还可挖掘货物之间的相关联系,并制定相应的入库策略,以提高出库效率;另外它支持与企业ERP系统全功能对接,还可与视频监控互联互通,实时查看现场工作动态,实现仓储可视化。

机器人调度系统(RCS)负责控制范围内全部机器人的任务分配、调度及运行维护。RCS建立移动机器人的世界模型,将仓储地图转换成机器人能够识别的模型数据,採用多种先进算法,实现任务的最优分配、路径的最优规划。另外其还有安排AGV进行自主充电、路径二次规划等功能,使系统能充分发挥其最佳的工作效能;RCS可以监控机器人的运行状态,当机器人内部出现故障,系统将会自动生成预警信息及相应的处理意见,一併发送给运维人员,真正做到智能运维、实时反馈。

智能仓储机器人採用视觉导航+惯性导航技术,定位精度达到毫米级,两轮差速驱动,运行速度能达到1.0米每秒,最大负重能达到1000公斤。另外,其还採用雷射、红外、超声、碰撞条等多种防护方式,具备自主避让功能;在动力方面,机器人配备大容量磷酸铁锂电池,循环寿命长。

值得一提的是,整个智能仓储系统具有非常强的灵活性、可扩展性及可靠性,针对不同现场环境,只需在地面部署二维码及简单的系统配置就可投入使用,大大缩短了实施工期。

多系统对接

机器人自主充电

跨楼层接驳

3 项目亮点

以「货到人」为核心设计理念的智能仓储解决方案成功解决了传统仓储基地人工作业强度高、业务繁杂等痛点,操作员只需在操作台便可完成货物拣选、上下架及其他仓储工作,减少了大量行走时间和劳动强度,保证了产线生产/仓储业务的安全性、准确性和时效性。该方案同时降低了对工作人员的能力要求,无需安排有多年仓储经验的员工,5min内新员工即可上岗。

智能仓储管理系统(iWMS)的兼容性极高,可与上层业务系统对接,集成度高,使原本离散的工作方式得以实现信息化、流程化,提升了信息交互效率,保障生产的有序进行。在基地SKU种类繁杂和出入库频次高的挑战下,iWMS配合RCS调动机器人实现高效搬运并对仓库储位进行冷热度分析,大幅提升仓储作业的效率。

此外,该智能仓储机器人系统扩展性强,可接入搬运、分拣等其他内物流机器人,实现全工厂整体自动化物流。打破「物流孤岛」,打通原材料仓库与产线、产线之间、线尾到成品仓库等关键的物流节点,使整个生产过程变得更高效、智能、安全。

以「货到人」为核心理念的智能仓储解决方案

4 项目效益

在生产过程中,智能仓储机器人代替人工完成收货、分拣、搬运、入库、出库等物流作业,大大提高了仓储管理效率,为整个制造行业实现仓储物流的自动化、信息化、智能化做出表率。该系统在海康威视桐庐生产基地应用以来,能够满足基地日产值亿元的仓储及内物流需求。与传统人工库操作相比,使用海康威视智能仓储系统,成品库节约人力约58%,提升工作效率84%,在节约生产成本的同时,大大地提高了生产效率。

5 项目意义

仓储物流是智能制造中一个发展空间巨大的领域,具有整合流程、协调上下游、优化库存、降低成本等重要作用。随着仓储物流技术水平的提高,仓储效率得以提升,成本进一步下降,智能、安全的仓储内物流模式有助于保障企业生产高效顺利地进行。海康威视智能仓储机器人系统在技术上实现多项突破,「货到人」的设计理念也为制造业生产作业流程带来深刻变革——大幅节约了人力,提升了仓储的作业效率和跨产线生产的安全性,为制造企业的内物流系统升级做出表率。

除了在海康威视桐庐基地一期的应用外,智能仓储机器人系统还应用于中创物流、网易考拉等电商、快递、物流行业以及3C/汽车制造业/传统制造业的原材料仓库。在智能化仓储物流的实践过程中,海康机器人结合自身在工业智能相机、移动机器人、智能算法、软体平台等方面的优势,提供全方位的智能化仓储解决方案,助力中国制造向中国「智」造转型升级。

海康机器人国内市场总监吴尧

自动化博览:请简单介绍海康机器人能够为物流仓储行业提供的产品或解决方案。

吴尧:为了承接海康威视在智能制造领域的物联网战略,海康机器人围绕与图像相关的人工智慧基础性研究成果,开辟机器视觉、移动机器人及行业级无人机三大业务线。其中,移动机器人这条业务线目前已有系列齐全的仓储、搬运、分拣和泊车四款机器人及调度系统、仓储管理系统等软硬体产品。机器视觉业务线产品包含各类工业智能相机,可用于静态/动态读码称重系统。

在物流仓储行业,我们通过升级优化海康威视自身的供应链,对外面向电商物流、工业制造、包裹速递及社会化物流等不同细分领域输出成熟可靠的机器人产品及应用解决方案。例如,中创物流青岛南港智能仓库整合了我司智能仓储机器人、工业视觉相机和iWMS仓储管理系统等多项先进的物流科技,实现了货物在收货环节的自动分拣、自动称重、自动打尺和机器人自动搬运,出库环节的机器人自动入箱,以及全程的可视化管理,大大提升了仓库的作业效率和准确率,完成了从传统仓储到多功能、一体化、智能化仓储服务的转变。自投入使用智能仓储机器人系统后,入库分拣线最高速度可达4秒/件,工作台入库效率900件/小时,出库装箱单货柜效率提升30%。

自动化博览:海康机器人物流仓储产品和解决方案有哪些优势?

吴尧:(1)产品具有技术优势:海康威视智慧机器人具有领先的导航技术,同类移动机器人产品中,我们较早使用精度高且经济柔性的「惯性+视觉」导航方式;另一方面,海康机器人自主研发的机器人调度系统整合了高超的算法能力,可实现从单个机器人的定位导航,运动控制,到多个机器人的协作,系统可基于大数据,深度学习,进行最佳路线规划及分配。

(2)解决方案丰富全面:面对应用场景种类庞杂的挑战,我们突破内物流领域的重大关键、基础、共性技术,开发以移动机器人为基础的扩展性应用,依託于强大的多机器人大规模集群调度能力、以及具有自主智慧财产权的智能仓储及货位优化算法,根据不同行业的应用特点,在深度理解行业的基础上形成了相应配套的整体解决方案。

(3)可视化追溯管理平台:海康威视是以视频为核心的物联网解决方案和数据运营服务提供商,作为其子公司,海康机器人将产品与海康威视在安防、可视化管理与大数据服务方面优势加以贯通。例如我们的物流可视化追溯管理系统,由智能读码系统、视频监控系统、视频管理平台三部分组成,可实现自动读码、包裹追踪等功能,这为企业的仓储及分拣作业过程提供了安全可靠的可视化追溯管理平台。

自动化博览:海康机器人在仓储物流领域的创新主要体现在哪些方面?

吴尧:做移动机器人不难,难的是做能感知、有智慧的移动机器人及整个解决方案,没有人工智慧技术和视频技术的积淀及强大的软硬体开发制造能力很难做到。

不同于传统简单重复的自动化设备,应用基于人工智慧、视频技术的智慧内物流解决方案后,智能仓储机器人系统具备了可多维感知和自主判断的大脑及支持与上层业务系统ERP、MES联动的后台管理调度系统,有效帮助企业实现原材料入库、生产、产线、出库、半成品、成品、拣选、盘点的全流程的信息与物体互联互通。例如海康威视机器视觉系统基于图片与视频提取物料信息,并通过算法与软体传递给上层系统,供下一环节的流程决策使用,进而安排机器人实现物料的仓储、搬运或分拣,解决空间内的物体流通的问题,与外围自动化设备无缝衔接。

自动化博览:随着技术的发展,智慧物流、智慧仓储成为行业发展的热点,针对此贵公司有何战略布局?

吴尧:在物联网时代,视频图像一定是最为丰富的一个传感器。海康威视敏锐捕捉到了现在市场的变化,迎合了行业发展的趋势,并结合原来专注的图像採集、分析、识别的优势,对于以视觉为主的人工智慧进行战略投资。现在9300人的研发团队里边有超过600人对图像人工智慧进行基础性科学研究。

海康机器人现在以及未来需要做的是——将海康威视在深度学习、图像识别、云计算等方向十几年的技术积淀,不断运用到实际产品中,实现人工智慧技术在移动机器人、机器视觉等板块的落地应用,以智慧领航内物流变革,助力中国智造。

摘自《自动化博览》2017年7月刊

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