移動(dòng)機(jī)器人解決方案在汽車零部件廠內(nèi)物流中的應(yīng)用

供稿/上海快倉(cāng)智能科技有限公司

近年來，隨著工業(yè)4.0的開展以及消費(fèi)者對(duì)于汽車的個(gè)性化需求不斷增加，汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，利潤(rùn)收窄，汽車廠商對(duì)于降本增效的訴求迫在眉睫，汽車制造成為自動(dòng)化程度最高的行業(yè)之一。加之疫情下汽車行業(yè)需要平衡防疫和穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，廠內(nèi)物流各環(huán)節(jié)的無人化（少人化）、智能化，既是最優(yōu)解，也迫在眉睫，移動(dòng)機(jī)器人解決方案在汽車零部件物流領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值得到凸顯。

一、汽車零部件廠內(nèi)物流自動(dòng)化解決方案

汽車零部件物流包括入廠物流和廠內(nèi)物流，前者指供應(yīng)商將物料運(yùn)輸?shù)絺}(cāng)庫(kù)的過程，后者則是將倉(cāng)庫(kù)內(nèi)物料送至線邊的流動(dòng)過程，通常涵蓋進(jìn)廠卸貨、收貨入庫(kù)、存儲(chǔ)、備料、配送、線邊管理等環(huán)節(jié)。相較之下，廠內(nèi)物流的難度和復(fù)雜度更大，通常一個(gè)汽車總裝車間大概有幾千種零部件。

汽車零部件廠內(nèi)物流采用面向生產(chǎn)線的多種物料拉動(dòng)方式、精確的庫(kù)存管理，滿足未來柔性化、大規(guī)模定制生產(chǎn)的物流需求；供應(yīng)鏈方向?yàn)榭蛻?工廠-供應(yīng)商-工廠-客戶的模式，由需求驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)，生產(chǎn)拉動(dòng)原材料；實(shí)物的流通伴隨著信息的傳遞，從客戶到供應(yīng)商涵蓋包括了SAP(ERP)、MES、 LES、WMS、DAS、TMS等信息系統(tǒng)，保證了物流網(wǎng)絡(luò)可視化，物料質(zhì)量可追溯，賬實(shí)一致。目前主要環(huán)節(jié)常用的自動(dòng)化解決方案如下：

1.卸貨環(huán)節(jié)

某中德合資汽車廠的非生產(chǎn)性物料倉(cāng)

某日資汽車零配件倉(cāng)

第一種是叉車，這也是目前應(yīng)用較為普遍的設(shè)備；第二種是自動(dòng)卸貨系統(tǒng)，即在卡車內(nèi)設(shè)有一個(gè)軌道鏈，在工廠卸貨口同樣設(shè)有一個(gè)軌道鏈，兩個(gè)軌道鏈一對(duì)接，卡車?yán)锩娴呢浳锞涂梢灾苯有兜焦S里面；第三種是無人叉車卸貨，目前它只適合于包裝完全統(tǒng)一，堆碼高度也完全統(tǒng)一的作業(yè)場(chǎng)景。

2.存儲(chǔ)環(huán)節(jié)

應(yīng)用在存儲(chǔ)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化解決方案主要分為兩大類：一類是針對(duì)小件物料，主要采用料箱式機(jī)器人系統(tǒng)，配合立體庫(kù)存儲(chǔ)；另一類是針對(duì)大件物料，一般用潛伏式機(jī)器人直接入庫(kù)，配合地面平鋪的存儲(chǔ)形式。

3.分揀環(huán)節(jié)

分揀環(huán)節(jié)主要有三種自動(dòng)化解決方案：第一種是最為常用的“貨到人”揀選解決方案；第二種是復(fù)合式機(jī)器人揀選；第三種是針對(duì)特別大的零部件，比如汽車前風(fēng)擋玻璃、后風(fēng)擋玻璃、天窗、蓄電池等零部件，由于這些零部件特別重，人工排序比較耗時(shí)耗力，部分工廠會(huì)用機(jī)械臂等設(shè)備做排序。

4.配送環(huán)節(jié)

分揀備料之后是配送環(huán)節(jié)。在配送環(huán)節(jié)，比較大的物料，汽車工廠可以采用潛伏式機(jī)器人完成線邊配送；針對(duì)部分特大件物料，如座椅、保險(xiǎn)杠等，通常會(huì)通過自動(dòng)輸送鏈直接輸送到線邊；工序間一些物料的轉(zhuǎn)運(yùn)，可以通過在潛伏式機(jī)器人上面安裝載具或者對(duì)接設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

二、機(jī)器人解決方案主要應(yīng)用場(chǎng)景與作業(yè)流程

不難看出，從卸貨、收貨、存儲(chǔ)到備料、配送，包括生產(chǎn)線，移動(dòng)機(jī)器人在汽車行業(yè)里面都是有大量的應(yīng)用。移動(dòng)機(jī)器人解決方案具體應(yīng)用場(chǎng)景及主要作業(yè)流程如下。

1.倉(cāng)庫(kù)內(nèi)零部件分揀

通常用到的是“貨到人智能揀選”整體解決方案。其作業(yè)流程為：根據(jù)產(chǎn)線的生產(chǎn)情況，生成物流倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的拉動(dòng)任務(wù)，拉動(dòng)系統(tǒng)任務(wù)給到移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)之后，機(jī)器人將對(duì)應(yīng)的零部件搬到揀選工作站，人工再根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的提示進(jìn)行揀選。揀選又分為整箱揀選及拆零揀選兩種方式。

2.產(chǎn)線搬運(yùn)

產(chǎn)線搬運(yùn)也分幾種類型。一種是分揀好的零部件通過移動(dòng)機(jī)器人由線邊倉(cāng)或者暫存區(qū)搬運(yùn)到產(chǎn)線具體的工位。還有一類比如排序件、JIS件或者大件，這些也是由機(jī)器人從線邊倉(cāng)搬運(yùn)至產(chǎn)線工位。

因此，移動(dòng)機(jī)器人在汽車零部件廠內(nèi)物流中的應(yīng)用主要包括兩種解決方案：貨到人解決方案和智能搬運(yùn)解決方案。其整體的作業(yè)流程及主要功能為：

入庫(kù)環(huán)節(jié)，員工進(jìn)行分揀完成后，呼叫移動(dòng)機(jī)器人將空貨架移出到入庫(kù)工位，人工把對(duì)應(yīng)的物料放上去之后進(jìn)行入庫(kù)確認(rèn)，機(jī)器人就會(huì)把這部分物料按照出庫(kù)時(shí)效性要求，以及相關(guān)的熱度要求在庫(kù)內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)到合適的位置，該位置由WMS進(jìn)行控制。當(dāng)處于非作業(yè)狀態(tài)下，客戶會(huì)下發(fā)一些理庫(kù)任務(wù)或者盤點(diǎn)任務(wù)，機(jī)器人就會(huì)把盤點(diǎn)、理貨需求對(duì)應(yīng)的物料搬運(yùn)到相應(yīng)的工作站，然后由人工進(jìn)行相關(guān)作業(yè)。此外，還具備熱度移位功能，即還沒有相關(guān)任務(wù)下發(fā)時(shí)，已經(jīng)有一些預(yù)判式的訂單進(jìn)入后臺(tái)，這時(shí)候后臺(tái)就會(huì)進(jìn)行熱度移位處理，也會(huì)自主生成一些任務(wù)訂單，要求機(jī)器人之間互相進(jìn)行貨架的調(diào)換，把下一批次或者明天、后天要出庫(kù)的物料放到前置小倉(cāng)，方便人工快速揀選。

出庫(kù)環(huán)節(jié)，由出庫(kù)訂單直接下發(fā)到工作站，人工確認(rèn)開始揀選后，由機(jī)器人將相關(guān)的物料搬運(yùn)到需求的工作站，由人工確認(rèn)物料揀出之后，會(huì)把這個(gè)貨架直接退回。

三、機(jī)器人解決方案應(yīng)用案例及價(jià)值

某中德合資汽車廠倉(cāng)庫(kù)面積3000平方米，存儲(chǔ)容量18000種，要求倉(cāng)庫(kù)必須具備非常高的空間利用率。此外，維修物料的分揀量具有隨機(jī)性且不可預(yù)測(cè)，而且設(shè)備一旦出現(xiàn)故障停產(chǎn)會(huì)造成巨大的損失，因此維修物流需要快速分揀并送至線邊，這對(duì)分揀時(shí)效性提出了很高的要求。

在項(xiàng)目實(shí)施前，該倉(cāng)庫(kù)已經(jīng)具備很高的自動(dòng)化和信息化水平，統(tǒng)一使用SAP iPro系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部物流的全流程覆蓋，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的提升和擴(kuò)展，本身也是不小的挑戰(zhàn)。

長(zhǎng)安民生倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的移動(dòng)機(jī)器人解決方案

為此，快倉(cāng)智能將多年來對(duì)汽車行業(yè)客戶需求的深刻把握融入到方案整體設(shè)計(jì)中，定制開發(fā)WCS系統(tǒng)，輔助SAP iPro系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物料的批次管理、先進(jìn)先出、掃碼移庫(kù)、快速查詢、有效期管理等。

WCS系統(tǒng)采用“貨到人”的設(shè)計(jì)方案，以快倉(cāng)智能第三代玄武M100為硬件主體，實(shí)現(xiàn)一站式作業(yè)，快速完成貨物出庫(kù)、入庫(kù)的核對(duì)、揀選工作，提高工作效率；方案采用的圖形化操作界面，可降低操作人員使用難度，提高物料存取準(zhǔn)確率，保障庫(kù)房物料的賬實(shí)準(zhǔn)確。

該倉(cāng)庫(kù)的貨架采用柔性化設(shè)計(jì)，無需地面固定并可以快速部署。存放小型零配件的輕型貨架采用多層貨架的設(shè)計(jì)，層高及每一層的貨格分配都可以結(jié)合客戶需求靈活調(diào)節(jié)，提升了貨架利用率。放置大型零配件的重型貨架采用分體式設(shè)計(jì)，由貨架疊盤機(jī)進(jìn)行堆疊碼放，提高倉(cāng)庫(kù)單位面積存儲(chǔ)量。

考慮到倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)狹長(zhǎng)，部署緊湊的特點(diǎn)，快倉(cāng)智能將柔性化理念同樣融入到工作站設(shè)計(jì)中。倉(cāng)庫(kù)內(nèi)三個(gè)工作站在滿足入庫(kù)、出庫(kù)、盤點(diǎn)需求的同時(shí)，可以根據(jù)產(chǎn)線的突發(fā)任務(wù)進(jìn)行靈活切換，提升整體運(yùn)行效率。

自投入運(yùn)營(yíng)以來，該倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)存投資比降低30%，庫(kù)存周轉(zhuǎn)率提升25%，空間利用率提升30%，成為該品牌在汽車智能倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)域的又一個(gè)新標(biāo)桿。

四、汽車行業(yè)移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品升級(jí)趨勢(shì)及快倉(cāng)優(yōu)勢(shì)

作為衡量一個(gè)國(guó)家消費(fèi)趨勢(shì)和制造業(yè)水平的風(fēng)向標(biāo)，汽車工業(yè)是最早引入移動(dòng)機(jī)器人的行業(yè)之一，而2019年汽車零部件廠內(nèi)物流領(lǐng)域才真正有樣板項(xiàng)目落地，行業(yè)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用還有很長(zhǎng)的距離。

未來的汽車智能工廠，將從制造為中心，轉(zhuǎn)向服務(wù)型供應(yīng)鏈為中心，工業(yè)互聯(lián)、感知技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析將會(huì)在供應(yīng)鏈上下游大范圍推廣應(yīng)用。汽車行業(yè)對(duì)穩(wěn)定性和安全性的超高標(biāo)準(zhǔn)，考驗(yàn)著移動(dòng)機(jī)器人廠商在調(diào)度效率、單機(jī)可靠性等各個(gè)方面的“看家功底”。 汽車零配件物流需求場(chǎng)景復(fù)雜，技術(shù)難度較大，也對(duì)機(jī)器人解決方案的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確率提出更高的要求。移動(dòng)機(jī)器人要同時(shí)滿足工藝、包裝、上線方式、運(yùn)行環(huán)境、生產(chǎn)節(jié)拍、信息系統(tǒng)等方面的嚴(yán)苛要求，這意味移動(dòng)機(jī)器人必須是集產(chǎn)品線完整性、適配性、系統(tǒng)調(diào)度及運(yùn)行邏輯能力、安全性、穩(wěn)定性、廠商系統(tǒng)集成能力于一身的“六邊形戰(zhàn)士”。在這方面，快倉(cāng)智能也有一些自己的經(jīng)驗(yàn)和感悟供行業(yè)借鑒交流。

移動(dòng)機(jī)器人必須是集產(chǎn)品線完整性、適配性、系統(tǒng)調(diào)度及運(yùn)行邏輯能力、安全性、穩(wěn)定性、廠商系統(tǒng)集成能力于一身的“六邊形戰(zhàn)士”。

硬件方面，快倉(cāng)智能根據(jù)客戶的現(xiàn)場(chǎng)問題和需求，提供包括玄武、霸下等一系列產(chǎn)品，滿足汽車行業(yè)的要求。

軟件方面，快倉(cāng)智能可以根據(jù)汽車行業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行行業(yè)級(jí)定制，形成一套從容應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求的系統(tǒng)，特別是針對(duì)客戶項(xiàng)目中已安裝的第三方平臺(tái)，快倉(cāng)智能會(huì)進(jìn)行優(yōu)化甚至重構(gòu)以推進(jìn)項(xiàng)目落地。

此外，項(xiàng)目落地過程中行業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累更是不可或缺的要因，行業(yè)know-how能力并不能在實(shí)驗(yàn)室或研發(fā)工位上憑“靈光一現(xiàn)”而獲得，而是需要在實(shí)際場(chǎng)景中不斷摸索、長(zhǎng)期沉淀而來。憑借創(chuàng)新性產(chǎn)品與行業(yè)know-how能力，快倉(cāng)智能面向汽車零配件形成了產(chǎn)線搬運(yùn)、產(chǎn)前倉(cāng)貨到人（RDC/LOC）、售后倉(cāng)/貿(mào)易倉(cāng)貨到人等多種解決方案。