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杭州?？禉C器人技術有限公司（以下簡稱：“?？禉C器人”），是面向全球的移動機器人、機器視覺產品提供商。公司依托近千人的高水平研發團隊，布局移動機器人、機器視覺等業務領域，通過對軟硬件產品及平臺的研發創新，致力于持續推動行業智能化，引領智能制造進程，幫助制造企業實現倉儲物流環節與生產環節智能化升級改造。?？禉C器人為杭州海康威視數字技術股份有限公司（以下簡稱：?？低暎┮肓俗灾餮邪l的智能移動機器人系統，并將其率先應用在桐廬生產基地智能工廠項目建設中，為?？低晫崿F了智能化的內物流運作。

1、項目背景

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2019年，?？低曇堰B續4年穩居全球安防50強首位。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。

2014年，為應對國內外市場對安防視頻監控產品的強勁增長，?？低暃Q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，以及其他配套區域，以滿足主要產品的生產、倉儲和物流配送需求，支撐未來業務的持續穩定發展。2015年，海康威視桐廬安防產業基地（簡稱“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。2016年初，項目一期正式建成投產，建筑面積達26萬平方米。2019年，項目二期建成，建筑面積達28萬平方米。為實現建設智能工廠的設想，從2015年起引進并實施了智能移動機器人系統，由機器人代替人工來完成收貨、分揀、搬運、入庫、出庫等物流作業，大大提高了倉儲管理效率。為整個制造行業實現倉儲物流的自動化、信息化、智能化做出表率。

2、系統構成

桐廬基地所使用的這套智能移動機器人系統由海康機器人提供，該系統主要包括智能移動機器人、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。

2.1　智能移動機器人

智能移動機器人采用視覺或激光SLAM+慣性等混合導航，定位精度達到毫米級，支持差速、全向、舵輪等多種驅動底盤，運行順暢智能避障，最大負重能達到1000公斤（也可定制更大負載額的機器人）。另外，其還采用激光、紅外、超聲、碰撞條等多種防護方式，具備自主避讓功能；在動力方面，機器人配備大容量磷酸鐵鋰電池，循環壽命長。

2.2　機器人調度系統（RCS）

該系統負責控制范圍內的全部機器人的任務分配、調度及運行維護。其功能包括：（1）采用多種先進算法，將倉儲地圖轉換成機器人能夠識別的模型數據，從而實現任務的最優分配、路徑的最優規劃、自主充電、規避障礙物等；（2）在保證不出現擁堵的前提下，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）監控機器人的運行狀態，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，并給出相應的處理意見，真正做到智能運維，實時反饋。

2.3　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。作為最終的執行系統，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，減少貨架搬運距離；（2）通過對海量訂單信息的大數據分析，挖掘物料之間的細微聯系，并制定相應的入庫策略，滿足訂單快速齊套發貨需求；（3）實現對物料包規、尺寸等信息的精細化管理，合理選擇最優貨架存儲，充分利用庫容空間；（4）實現動態波次與靜態波次相結合，提高出庫效率；（5）與視頻監控系統互聯互通，可實時查看現場工作動態；（6）與企業ERP、MES、SRM等系統全功能對接，實現業務信息實時交互。

圖1 智能倉儲系統架構示意圖

3、關鍵流程

目前桐廬基地的布局主要由原材料庫、半成品庫、備件庫、成品庫和生產車間等功能區域構成，智能移動機器人系統結合其他配套子系統，應用范圍涵蓋從原料進廠到成品發貨的所有倉儲內物流環節，其中包括原材料采購收貨、質檢、上架儲存、外協發貨、生產訂單發貨、內部調撥轉儲、產線物料配送、在制品存儲及轉運、外協收貨、成品下線入庫、成品發貨、備件管理以及各類逆向物流等業務流程。

圖2 智能倉儲解決方案示意圖

3.1　原材料管理

作為典型的3C電子制造企業，海康威視的原材料倉庫業務具有物料種類繁雜、品質管控要求高、收貨業務峰值明顯、發貨業務頻次高等業務特點，傳統的管理模式下，對作業人員熟練程度要求高，收發貨效率低且出錯率較高。在導入智能倉儲解決方案的同時，除引入移動機器人設備外，?？禉C器人團隊與?？低旾T團隊、供應鏈倉儲部門協同工作，在功能區規劃、業務流程設計、IT系統整合等方面對未來業務方案做了全新設計。

3.2　采購入庫流程

（1）流程簡述

供應商提前在SRM供應商管理平臺維護送貨單據，原材料碼頭收貨人員根據送貨單號拉取明細核對清點物料。清點完的物料通過PDA進行收貨過賬。在入庫上架之前物料需要經過IQC專人檢驗，檢驗合格后的物料經由工作臺呼叫移動機器人搬運入庫，庫存狀態變更為可用狀態。

（2）流程設計亮點

針對到貨時間集中這一特點（收貨業務峰值明顯），規劃團隊充分利用月臺空間大的優勢，規劃較大的暫收區域，從而可以快速卸貨，縮短司機的等待時間。

打通iWMS系統與SRM及ERP系統的接口，倉庫人員掃描送貨單據，即可獲取貨物及單據信息，快速完成貨物接收，賬務實時同步。

開發了托盤指示器，通過與貨物信息的綁定，一是代替托盤標識，二是指示器本身具有聲光功能，系統根據貨物狀態（是否需要檢驗、上哪種類型的貨架等）自動控制指示器亮燈顏色，方便現場目視化管理，三是品質人員可使用手持設備輸入需要查找的物料，系統控制對應的指示器蜂鳴和閃爍，從而便于快速查找需要檢驗的貨物。

開發了貨物重量尺寸測量裝置，可自動采集貨物的重量尺寸等信息并上傳系統，在推薦貨架時根據實際尺寸選擇最優貨架，充分利用庫存空間。

從掃描送貨單收貨、托盤綁定至上架掃描，物料、數量信息多環節校驗，確保庫存信息的準確性；全程條碼掃描，無需手工輸入，員工作業難度低；通過機器人實現“貨架到人”，員工只需將物料搬運至上架工位，按界面提示上架掃描，系統選擇最優儲位，機器人自動搬運貨架入庫；根據物料出庫頻次及發貨預測計算貨架熱度，機器人將貨架擺放在最合理的儲位，即熱度高的貨架靠近發貨工作臺，方便快速出庫。

3.3　生產發料流程

（1）流程簡述

計劃下達生產訂單后，MES根據產線產能進行排產。MES排單的呼叫備料排程信息推送至iWMS。倉庫人員通過排程信息提前完成備料，并將對應的工單物料綁定籠車。原材料需要上線時，產線人員呼叫指定工單的籠車，并由移動機器人運送至工廠。

（2）流程設計亮點

打通iWMS與MES的接口，實時從MES接收訂單排程信息。

JIT方式備料：工作臺根據訂單需求時間、優先級等條件自動啟動出庫任務，結合備料前置時間設定，確保備料的及時性，同時線邊物料不至于大量積壓。

通過機器人實現“貨到人”分揀，員工無需走動，僅在工作臺根據界面提示取貨并掃描條碼校核，減輕勞動強度、降低熟練度要求、提高發貨準確性。

上線物料采用標準籠車裝載，RCS系統自動控制提升機/貨梯，機器人搬運籠車實現物料的跨樓層轉運，直送工廠線邊。

通過信息化和自動化實現流程再造，將原材料倉庫備料作業配置成車間生產的前置工序，將倉儲、分揀、配送、上線、生產等環節整合為一個完整的業務流。

3.4　成品入庫流程

（1）流程簡述

成品組裝線完成，線尾工作人員掃描貨物集成碼進行綁定托盤。綁定過程會對托盤貨物總重量進行校驗，防止貨物超重。綁定完進行線尾呼叫移動機器人的動作，機器人背負成品完成成品的跨樓層直接入庫。

（2）流程設計亮點

iWMS系統集成工業相機、碼垛機器人、輸送線、提升機、移載機器人（滾筒類）、潛伏機器人等硬件設備，實現全自動調度及信息交互。

產品在線尾包裝完成后，經由滾筒輸送、滾筒AGV轉運、碼垛、掃描、潛伏機器人跨樓層搬運、入庫存儲等環節，全程無人參與。

作業時效（包括實物入庫和賬務處理）由人工模式的2小時縮短為全自動模式下的10分鐘；與傳統作業相比，全自動模式省去了單據打印、人工碼垛、人工搬運、復核交接、單據錄入等作業環節。

3.5　售后備件庫出庫流程

（1）流程簡述

售后備件庫根據各個分公司的調撥需求，生成出庫訂單。通過ERP推送至iWMS系統，iWMS根據出庫單據的屬性，按照一定的策略匯總成波次。經由移動機器人搬運出庫，工作臺先揀后播完成訂單的揀選。

（2）流程設計亮點

售后備件倉庫物料SKU多，多為散件，無標簽，人工作業極易混淆。iWMS設置指定的上架策略，保證物料不混放，極大減少了出錯率。

iWMS將訂單池的訂單按照一定的波次策略合并成一個波次，匯總揀貨，大大減少機器人的搬運頻次。

出庫工作臺與分播墻結合應用，根據訂單明細分揀至對應貨格，作業流程明確清晰，出庫效率得到很大的提升。

4、多設備對接場景

（1）移載機器人（滾筒類）對接碼垛機械臂

成品組裝線完成裝箱之后，成品箱由員工放置在滾筒線上。MES監測滾筒線PLC下位機狀態，發現滿箱時立即通知RCS調度機器人完成成品箱的接駁。移載機器人（滾筒類）背負成品箱至封箱機前輸送線，自動封箱機完成封箱。封箱完的成品在輸送線緩存位置排隊，機械臂依次抓取進行成品碼垛。每一個托盤最后1箱完成碼垛后，MES通知RCS完成成品的整托入庫搬運。

圖3 成品箱接駁

圖4 機械臂抓取成品碼垛

（2）叉取式機器人對接立體庫入庫

成品存儲由立體庫和機器人智能倉組成，采用存揀分離的策略。立體庫完成高密度存儲，機器人智能倉完成快速高頻的揀選。機器人智能倉設置安全庫存高低水位，當庫存低于低水位時，觸發請求立體庫進行庫存補貨，補貨至安全庫存為止。當出現緊急需求時，觸發緊急補貨策略，請求立體庫完成緊急補貨。立體庫出庫口，RCS與立體庫對接，當成品出庫至立體庫出庫口時，叉取式機器人進行成品的轉移，將整托成品從立體庫出口轉移至潛伏機器人的貨架上，完成補貨。

圖5 叉取式機器人進行成品的轉移

（3）跨樓層對接提升機電梯

原材料配送以及成品入庫等場景中，產線與倉庫分屬不同樓層時，通過WCS與提升機和電梯的對接，完成跨樓層配送的業務。解決了跨樓層配送時效性低的痛點。并且通過綜合監控管理平臺，實時檢測所有提升機的狀態，保證后期運維的高效和直觀程度。電梯的移動機器人模式與人工模式也支持任意切換，保證了物流動線規劃的靈活性。

圖6 移動機器人系統與提升機對接

圖7 移動機器人系統與電梯對接

（4）貨箱到人機器人（CTU）對接播種墻揀選

針對小訂單，標準周轉箱的業務場景。創新性地將傳統“人找貨”、“貨架到人”的倉儲作業模式升級為“貨到人”，無論是高位密集存儲或是窄巷道作業場景，貨物均能輕松就位，目標作業更精準，揀選效率更高。首次在機器人方案中實現了倉庫多層立體空間利用，讓柔性、高效的物流機器人系統擁有了能與多層穿梭車匹敵的密集存儲能力。

圖8 CTU對接播種墻揀選

5、項目亮點及成效

與傳統作業流程相比，以“貨到人”模式為核心的智能移動機器人系統自動化、信息化、智能化程度高。一方面，通過使用移動機器人，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人工智能、大數據分析技術對倉儲進行布局，能大幅提升倉儲的作業效率和跨產線生產的安全性。

此外，該系統的擴展性強，可接入移載、叉取式等多系列內物流機器人，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的物流節點，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）混合導航：視覺/Slam+慣性導航，室內高精度導航技術；

（2）柔性布局：布局可靈活規劃，方便項目實施；

（3）實時通信：近千臺設備的實時無線通信；

（4）優化調度：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）混行協同：不同系列、不同型號的移動機器人在項目中根據不同業務需求支持協同配合，極大提升作業效率；

（6）大數據分析：倉庫冷熱區貨架調整，最優出庫效率；

（7）系統集成：上層財務系統、生產管理系統、下層電梯控制系統、產線自動化設備控制系統集成。

為生產帶來了以下變革：

（1）搬運無人化：大大降低工人的工作強度；

（2）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；

（3）生產節能：倉庫實現無燈作業，節能減排；

（4）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；

在桐廬智能移動機器人系統實踐過程中，產品提供方?？禉C器人，巧妙利用工業相機、傳感器和智能化決策系統等多種關鍵技術優勢，使得機器人具有更多智能范圍的能力。這一創新應用也有望幫助更多制造企業實現“智造”升級。

截止目前，桐廬基地共建成3個原材料庫（面積：30000㎡）、6個半成品庫（面積：36000㎡）、2個成品庫（面積：40000㎡）、1個備件庫和12個工廠車間，共投入使用近1300臺移動機器人，累計管理庫存SKU數量60萬余條。構建從原材料、半成品倉庫、成品生產、成品倉庫、全流程物流自動化系統，借助智能移動機器人系統，實現物料、半成品、成品的智能化搬運，倉儲物流人員節省35%，效率提升40%，是滿足1.5億元日出貨需求的強大倉儲物流支持。

在超過20萬平方米的生產區域配置了超過250臺移動機器人，實現每天3000多筆訂單、超過7500搬運頻次的原材料、半成品、成品搬運需求。與之前人工搬運相比，使用移動機器人系統后，生產搬運節約人力約58%，作業效率提升約84%。

在超過1萬平方米的原材料倉儲區域（網絡工廠原材料倉）配置了超過90臺移動機器人，實現每天900多筆訂單、超過6000行原材料配送需求。與之前人工搬運相比，使用移動機器人系統后，原材料管理人員節約人力約60%，作業效率提升約60%。

6、應用前景

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。桐廬基地目前已經借助移動機器人系統實現了原材料、半成品、成品的一體化管理運作，未來?？低晻粩鄧L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。

在桐廬項目基礎上，?？禉C器人得以為其他制造企業輸出行之有效的智能產品和解決方案。2018年，華域視覺武漢通暢生產基地在大規模采用移動機器人后，物流人員減少30%，發貨效率提高35%以上，物料配送及時率提升95%以上。截至2019年底，基于移動機器人的智能倉儲系統已為3C、電子半導體、汽車制造、電商快遞、第三方物流、零售、食品飲料、光伏、醫藥、煙草、鞋服等行業打造了眾多標桿案例。

摘自《自動化博覽》2020年7月刊