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★MiR自主移動機(jī)器人

1　背景

中國制造業(yè)加快現(xiàn)代化進(jìn)程的核心是生產(chǎn)方式的重構(gòu)，通過智能轉(zhuǎn)型，企業(yè)的研發(fā)與生產(chǎn)效率獲得提升，從而得以更快更靈活地抓住市場需求。在這個過程中，自動化是近乎必需的路徑，除了生產(chǎn)方式需要自動化技術(shù)，越來越多的企業(yè)開始對生產(chǎn)物流進(jìn)行智能升級，中國廚衛(wèi)家居行業(yè)的龍頭企業(yè)廈門建霖健康家居股份有限公司（下稱“建霖家居”）就是其中的領(lǐng)跑者。

市場對衛(wèi)浴產(chǎn)品的需求是消費升級的絕佳印證。隨著消費者對科技家居、品質(zhì)品味、節(jié)能環(huán)保等要素的要求提升，曾經(jīng)基礎(chǔ)的衛(wèi)浴設(shè)施也迎來了改頭換貌的“科技與狠活”時代，從源頭上來看，就是對產(chǎn)品創(chuàng)新、設(shè)計、制造、交付都提出了新的要求。在這樣的發(fā)展趨勢下，建霖家居開啟了智能工廠的設(shè)計建設(shè)，不僅進(jìn)行產(chǎn)線的智能化升級，更突破傳統(tǒng)對車間產(chǎn)線的物流流程進(jìn)行了全面的自動化升級部署，其中最具標(biāo)桿意義的便是旗下的建霖健康家居廚衛(wèi)智慧園區(qū)（下稱“廚衛(wèi)智慧園區(qū)”），服務(wù)于眾多國際知名廚衛(wèi)家居品牌。

隸屬建霖家居，專注推動集團(tuán)數(shù)字化工廠建設(shè)的廈門阿匹斯智能制造系統(tǒng)有限公司智造工程研究所高級經(jīng)理夏緒干表示：“作為我們物流自動化轉(zhuǎn)型的伙伴，MiR從初期的場景探索開始，逐步幫助我們完成了大規(guī)模AMR應(yīng)用場景的落地。工廠物流工作的自動化是建霖的全新嘗試，此次合作讓我們成功在廚衛(wèi)智慧園區(qū)一期的衛(wèi)浴產(chǎn)品組裝車間實現(xiàn)產(chǎn)線物流精準(zhǔn)化、高效化、無人化，更為未來集團(tuán)旗下其他園區(qū)的智能物流建立了標(biāo)桿方案?！?/p>

2　項目實施與應(yīng)用

廚衛(wèi)智慧園區(qū)的衛(wèi)浴產(chǎn)品智能組裝車間，目前共部署了12臺MiR自主移動機(jī)器人（Autonomous Mobile Robots-AMR），其中包括六臺MiR250 AMR、兩臺MiR600 AMR及其他車型。機(jī)器人車隊分為三組協(xié)同作業(yè)，并分別配置了零件料車頂升機(jī)器人、成品回收機(jī)器人以及空棧板配送機(jī)器人。三組機(jī)器人由車隊管理軟件MiR Fleet以及移動機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)RCS3.0（Robot Control System）統(tǒng)一管理，同時與建霖家居自主開發(fā)的TMS（Transportation Management System）系統(tǒng)集成，如圖1所示，實現(xiàn)與周邊的MES（Manufacturing Execution System）和WMS（Warehouse Management System）系統(tǒng)信息互通，很好地解決了產(chǎn)線信息資源、硬件資源的調(diào)配與任務(wù)優(yōu)先級，車隊與產(chǎn)線任務(wù)配合度高，調(diào)度流暢，運行高效。在當(dāng)前的部署場景下，每臺MiR AMR平均每天開機(jī)工作時間達(dá)12小時以上，其中零件配送節(jié)拍達(dá)到8次/小時/臺，成品回收節(jié)拍達(dá)到4次/小時/臺。

圖1 大型MiR AMR車隊在建霖家居協(xié)同作業(yè)

3　應(yīng)用創(chuàng)新

MiR AMR車隊在車間每日三大工作流程具體包括:

（1）零件配送：組裝線派發(fā)零件運輸需求，配送區(qū)接到MES系統(tǒng)需求，配送人員準(zhǔn)備好所需物料，下發(fā)訂單給MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)自動派發(fā)任務(wù)給MiR Fleet車隊管理系統(tǒng)，由系統(tǒng)調(diào)度AMR裝載物料并發(fā)車運輸至組裝線，AMR卸載滿物料車后自動帶回工位的空料車，空車返回配送區(qū)為下一次運輸做準(zhǔn)備。

（2）成品運輸：組裝線裝配完成后的成品運輸，F(xiàn)leet調(diào)度系統(tǒng)接到MES指令后分配AMR前往取貨，運送至廠內(nèi)OQC檢驗區(qū)，待檢驗完成，產(chǎn)品裝車由AMR小車運輸至立體倉庫接駁點，后由人工叉車配送至立體倉庫門口。

（3）空棧板配送：組裝線空棧板運輸，MiR Fleet車隊管理系統(tǒng)接到MES指令后分配AMR前往拆盤機(jī)取空棧板，AMR裝載空棧板后運輸至對應(yīng)的組裝工位。

廚衛(wèi)智慧園區(qū)的組裝車間內(nèi)，人員較多，并大都處于走動狀，這對AMR運行時的路線容錯率以及避障能力均是非常高的要求。MiR AMR擁有獨立的安全系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，根據(jù)AMR最適用的安全標(biāo)準(zhǔn)EN1525，MiR AMR的安全功能達(dá)到ISO13849性能水平所規(guī)定的PLd級，這意味著系統(tǒng)發(fā)生危險故障的概率相當(dāng)于20年不到一次，在動態(tài)環(huán)境與人員物料密集區(qū)域，均可保障安全高效避障。

此外，廚衛(wèi)家居行業(yè)的組裝車間一大特點是運輸流程點位比較離散，產(chǎn)線并非長期固定，而是由多個小型工作站組成，這意味著負(fù)責(zé)物料或成品運輸?shù)募夹g(shù)必須能夠快速調(diào)整工作流程以做到實時配合。MiR AMR的部署無需鋪設(shè)路軌，不對車間環(huán)境做任何改變。每臺AMR小車都配備了激光掃描技術(shù)、3D相機(jī)、內(nèi)置傳感器和出色的軟件，能夠分析途經(jīng)環(huán)境避開障礙物，自主實時規(guī)劃路徑及調(diào)整路線，靈活應(yīng)對場地變化及任務(wù)變更，其智能靈活性較傳統(tǒng)的AGV和叉車都高出許多。

圖2 不同載重量的MiR AMR協(xié)同完成零件配送與成品運輸工作

4　效益分析

通過規(guī)模部署，MiR AMR為廚衛(wèi)智慧園區(qū)實現(xiàn)了三層智能升級，包括人才技能的智慧轉(zhuǎn)型，廠內(nèi)物料運輸精準(zhǔn)度與效率的提升，以及工廠制造流程的全面升級。

廈門建霖健康家居股份有限公司高級技術(shù)經(jīng)理宿大鵬表示：“位于廚衛(wèi)智慧園區(qū)一期三樓的衛(wèi)浴產(chǎn)品智能組裝車間主要服務(wù)于建霖的大客戶，銷售與訂單模式多為‘小批量多品種’，因此產(chǎn)線時常面臨換線、換品類的變化，并且交貨期緊湊且嚴(yán)格。MiR的AMR智能、安全、操作友好，在實際調(diào)度中接入了我們的MES系統(tǒng)，日常運行非常平穩(wěn)，從生產(chǎn)效率、工人績效等多方面帶來了根本性提升。”

在人才技能的智慧轉(zhuǎn)型方面，得益于MiR AMR簡單易用的特點，建霖家居成功幫助大部分曾經(jīng)的搬運工人學(xué)會了AMR操作技術(shù)。MiR AMR通過網(wǎng)頁控制和智能設(shè)備即可操作，圖形化的編程界面非常直觀，前線工人無需編程經(jīng)驗也可直接上手，在MiR技術(shù)團(tuán)隊與經(jīng)銷商廈門經(jīng)銳精密設(shè)備有限公司的支持下，僅通過幾天的培訓(xùn)時間，操作者即可熟悉AMR的運作。

圖3 MiR AMR確保人機(jī)協(xié)作、人機(jī)共事安全

受惠于AMR規(guī)模化部署，一方面工人們的工作強(qiáng)度得以降低，另一方面，他們的專業(yè)技能獲得了提升。此外，和其他領(lǐng)域的制造企業(yè)一樣，建霖家居同樣面臨著招工難的困境，而隨著智慧工廠的建成，更安全的工作環(huán)境以及在自動化技術(shù)輔助下的工作任務(wù)，對年輕人來說，都更具吸引力。

而廠內(nèi)物料運輸精準(zhǔn)度與效率的提升，則主要是依靠MiR AMR安全、智能、靈活這三大技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)而確保了日常工作中較高的AMR稼動率和運行效率，實現(xiàn)了產(chǎn)線物流精準(zhǔn)配送。

5 項目意義

建霖家居的案例不僅展示了制造業(yè)在智能化轉(zhuǎn)型過程中的實踐和成果，也為同行業(yè)的其他企業(yè)提供了寶貴的經(jīng)驗。通過MiRAMR的應(yīng)用，建霖家居實現(xiàn)了物流自動化的突破，提升了企業(yè)的內(nèi)部物流效率，促進(jìn)了員工技能的提升和工作環(huán)境的改善。此外，該案例還突顯了自動化技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性和潛力，為制造業(yè)的未來發(fā)展提供了新的方向。

建霖集團(tuán)智能營運發(fā)展平臺、阿匹斯智能制造事業(yè)部總監(jiān)范剛表示：“作為衛(wèi)浴行業(yè)的頭部企業(yè)，我們非常早便開始關(guān)注產(chǎn)線、車間的物流自動化轉(zhuǎn)型，自動化物流可以讓我們領(lǐng)先同行一步，物流自動化能力也是建霖集團(tuán)生產(chǎn)制造長遠(yuǎn)競爭力的一個重要體現(xiàn)。我們有信心能夠在2~3年內(nèi)，看到物流自動化帶來的投資回報。廚衛(wèi)智慧園區(qū)組裝車間物流自動化的成功部署和經(jīng)驗積累，將推動集團(tuán)智能制造的快速復(fù)制，未來將會在集團(tuán)旗下的其他廠區(qū)和園區(qū)得到推廣應(yīng)用。我們還將陸續(xù)建造更多的智慧工廠?！?/p>

摘自《自動化博覽》2024年8月刊