· 灵活度和效率性:复杂的工作环境需要移动机器人保持机敏和灵活,尽可能减少机器人和环境的牵绊,同时需要简单易用,能够快速上手、高效工作。
· 无处不在的协作:随着自动化的升级,尽管机器人在不同地点工作,但彼此的协调互动必不可少,只有具备开放的机器人技术,才能更好地进行功能拓展,适应产线柔性生产需求,完成各类产线物流任务。
· 安全越来越重要:制造业对机器人的依赖越多,安全任务就越重要,企业需要更完善的手段来保护自己的财产和员工免受伤害,因此必须保证技术本身的安全和稳定性。
灵活、高效、智能的机器人应用需要强大的基础架构、技术与服务,劢微机器人在机器人的定位导航、运动控制、集群调度、安全避障、人工智能融合等领域构筑了领先的技术壁垒,能全面满足企业的多样化需求。
以技术驱动,自研核心硬件、算法及软件系统,构建了三位一体的软件系统平台,并协同演进,快速迭代升级,提供了兼具成本与性能优势的一体化场内智能物流解决方案。
自下而上的系统平台,为制造企业提供了足够弹性、敏捷和安全的机器人体验。底层车载系统的模块化设计降低现场部署难度;上层系统让机器人集群管理化繁为简;云端系统则帮助制造商构建支持统一化管理、成本效益高的运维平台。
机器人应用要变得更智能,需要近乎实时的深度学习,需要强大的数据能力和快速的分析和决策能力,但是在传统制造工厂中,横亘于各种数据源与机器人产品之间的数据孤岛是阻碍它们灵活自主的巨大障碍。
极速对接客户管理设备,可视化的上层管理系统,处理客户相关业务,可实现数据分析及信息透明化可视化管理,全方位预测及监控系统状况,保证系统 健康 运行。
首先是MW RCS调度系统,用于控制机器人行动,包括地图实时构建、自主路径规划、智能交管调度、实时动态显示、自主充电管理等功能,并且可以支持数百台不同车型在同一场地协调运作,使机器人高效、安全、稳定运行。
其次是MW WMS仓储管理系统,打破数据壁垒,全面整合库存管理、SKU管理等数据,以一个可视化的统一数据平台,帮助企业节省大量整合和管理数据资产的时间和投入。
此外,机器人的软件必须具备开放性,能够对接多种外设、灵活拓展。通过MW WCS劢微设备系统,进行系统集成、模块集成、设备管理,打通上下游整合全场。同时可以接入客户现有的 ERP 或 WMS 系统,并根据要求适配多种业务流程和设备。
RCS调度系统
WMS仓库管理系统
为了帮助机器人在复杂环境中具备更好地适应力,保障高效工作,劢微机器人发布视觉技术“天眼系统”,该系统能够为不同场景、不同需求的制造商,提供基于机器视觉与人工智能技术运用的柔性化解决方案,具备自服务、高性能等显著优势,实现无需人为干预的自动化作业。
通过覆盖全域的业务动态监控,极大程度丰富了移动机器人环境适应能力,提升物流与信息流的匹配度。开发如“托盘姿态识别”、“料笼堆叠”、“高位存储”、“库位检测”、“视觉盘点”、“无人装卸车”等核心复杂适应场景技术,大幅提高解决方案的柔性化适应能力。
更进一步,为了大大降低工厂内的安全隐患,天眼针对人车混杂场景及作业安全不规范场景,提供如车路协同、环境安全监测、作业安全监测等功能。天眼系统赋能下,移动机器人将具备更强智慧,可实现真正的业务灵活性。
托盘姿态识别
高位存取
无人装卸车
料笼堆叠
库位检测
视觉盘点
(左滑可查看更多动图)
智能物流在智能制造中的应用
大多数制造企业已经逐渐清醒地认识到生产技术领先和制造过程管理高效是其自身发展的关键环节,一些企业已经或正在实施公司级的ERP系统。ERP解决了企业资源计划问题,而对生产过程却无法做到管控。
因此,制造企业应用MES系统就变得日益重要。
负责车间中生产过程的数字化管理, 实现信息与设备的深度融合,为ERP系统提供完整、及时、准确的生产执行数据 ,是智能工厂的基础。
能提供生产现场及时信息给管理者,以便达到有效控制现场的目的。
基于生产为核心,管控生产过程的物料、品质、人员、设备、工装等相关要素的一体化智能制造管理。
MES应用不仅是实施一个信息化系统,已经成为提升企业生产管理水平,优化企业的生产管理模式,提升效益的核心手段之一。
通过实施MES系统,可以贯通从采购到售后服务的全制造流程,透明化生产现场运作,大大提升了生产制造各部门的管理实时性和有效性。
MES系统着重解决生产过程管控、防错防呆、产质量追溯、设备运行等相关管理目标,具体如下:
(1)全面集成。 承上启下,完成公司所有与MES系统链接的信息化系统 (如ERP、PLM等)、自动化控制系统(如钣金、铜排、二次裁线、产线等)和设备(如实验设备等)的无缝集成,通过MES系统整合上下游信息流、建立一个业务统一、流程顺畅、数据规范的生产管理平台。
(2)精益排程 。结合ERP系统建立先进的计划体系,制定在产能和物资等资源约束条件下的详细排程计划,统一指挥控制物料、人员、流程指令和设备等工厂生产资源。
(3)自动化物流和物料管理。 MES系统应覆盖部分WMS功能,并实现与自动化物流系统(如自动化立库、AGV小车等)一道完成生产物流管理,在数字化工厂内实现无人化自动物料流转,MES系统指挥和跟踪物料流动、管理物料消耗、编制物料投料计划等,同时采用工单、批次管理,实现对物料的跟踪和回馈。
(4)质量管理。 质量管理以生产过程质量信息汇总和控制为核心,建立快速、高效全过程的质量反馈、质量处理、质量跟踪控制,MES系统自动生成各类质量报告和出厂试验报告等资料。
(5)生产过程管理。 以全厂数据采集系统为基础,建立起综合控制系统,包括电子看板、SCADA系统集成、监控中心和Andon系统等,实时显示整个生产过程的各种现场数据,并按照预先设定的报条件,出现异常情况应及时报警提醒,并采取相应的调度措施。
(6)设备管理。 对生产车间主要生产设备的使用频率、运行状况、工时、定额、能耗、产能等有关信息进行采集和分析,对设备进行全面的运筹管理,以达到保持设备完好率、充分发挥其效能的目的。
(7)统计分析。 对实时数据进行统计分析 ,通过对大量数据的综合分析,可以对生产运行情况进行有效评价,为优化组织、提高产量质量、提高设备保障能力、降低生产成本提高强有力的手段 ,如员工绩效管理、核算计件工资、设备效率分等。
(8)移动化应用。 支持手机、PDA等移动终端,实现移动端的派工报工、接料发料、数据录入、生产进度跟踪、实时统计分析展示等。
业务的协同性。 使传统的生产过程“黑箱”透明化,不仅提高了企业信息集成的程度,也使企业极大地改善了业务部门间的“协同性”。
计划的适应性。 不仅使企业制定的生产计划具有了更明显的可操作性,使计划得到更有效的执行,同时,在计划执行可以得到保证的条件下,企业可以进一步提高计划的精确性和适应性,以便有效地配置和利用有限资源。
成本的可控性。 在获取了大量更为准确的分步成本数据的基础上,不仅使企业可以更精确地核算和控制产品成本,也为降低产品成本指出了方向和方法。
智能物流在离散智能制造的装配线上应用越来越具有举足轻重的作用。随着仓储物流装备制造业快速的发展,会有更多的软硬件技术应用到智能制造生产中。本文分析了制造行业目前的发展现状及面临的痛点,并以实际应用案例佐证了智能物流在智能制造实现过程中的重要性。最终得出结论:智能物流系统不是简单的设备组合,而是以系统思维的方式对设备功能的充分应用,实现软硬件接口的无缝和快捷,这是一个全局优化的复杂过程。
一、背景
智能物流是智能制造实现的关键一环。对于离散制造业来说,不同企业差别很大,工艺复杂,过程离散,难以形成产品化的解决方案。其数字化、信息化难度很大,真正体现着制造业信息化总体水平。通过仓储软件输入+硬件输出,将货品(原材料、工具、产品)等物料进行自动仓储存取作业,保障生产线工作的不间断,根据生产节拍进行及时准确的生产配送,使企业各生产单位相互之间以及与众多的各类库房之间形成供应关系,通过WMS、WCS、输入输出接口等软件系统,高效、准确地控制货物、货流,清楚反映上下游仓储状况,保证生产作业计划和物品存取的准确性。图1是自动化物流系统的总体工艺设计图。
二、制造业的重要地位和现状
由于生产企业的特性(尤其是大型生产企业),一般没有办法将常规仓库设立在每一个车间旁边,而生产线的生产是一个实时的过程,不允许有任何一点停顿,因此智能物流的主要作用是用来支持生产线的不间断生产,保证其生成速度的迅速,存储空间利用率更高。其特点为:占地面积尽量少,需要尽量多地利用空间存储;存储的内容复杂,包括空托盘、配套任务、半成品、成品;信息流与物流同步;出入库效率要高;供应配送准确率高。
1.行业痛点
标准工艺不易制定,难以掌握,设备、人员、管理等方面状况复杂。在人员对设备不熟悉的前提下,缺少具备现场解决问题的思路。实际生产时造成无法按标准执行工艺,而部分产品由于一些关键工艺受机器等资源的限制,或其他特殊情况导致存在着多种加工工艺流程并存的情况。产品结构及设计变更的管理更为困难,手工作业时面对庞大的材料清单、复杂的生产状况等,常常造成交货延迟,库存积压,加工失误,市场时而供不应求等等问题。由于工程变更缺乏科学规范的管理,也经常造成一些物料的停滞,企业的库存积压。此时,就需要一些人员、设备、管理等方面的升级,并改善资金有限等问题,确保工艺流程快速、有效。制造企业现状图,如图2。
2.应用案例
(1)项目概述
本项目针对某离散制造业特定产品的装配流程和装配工艺,重新设计、布局,建设了一套智能物流生产线(产品装配生产线),本系统按照智能物流和智能管理的需求,以数字化生产线执行管控为目标,改变传统的装配模式,实现了任务下达、仓储齐套、AGV发运、工位装配等整个装配生产过程的信息跟踪与管控,建设批量装配的、符合每个工位装配特点的、高效智能的、相对柔性的智能制造装配生产线。
本智能制造装配产线对应的线边库包括的设备有:托盘库(箱式堆垛机立体库)、物料库(自动化升降库)、齐配套库、AGV、输送线、RFID、LED等。
本制造装配产线对应的线边库包括的软件有:托盘库管理软件、物料库管理软件、齐配套库管理软件、托盘库控制调度软件、物料库控制调度软件、AGV控制调度软件、与ERP接口、与MES接口等等。
(2)项目作业流程
实际生产过程中,往往有很多不确定因素,如产品的重修返工,材料、半成品的报废、工位机器的故障、拿取物料不及时等等,管理人员很难及时掌控现场状况。
图3为项目物流布局图,主要是解决生产企业的特性(尤其是大型生产企业),使其生产线的产生变为一个实时的过程,不停顿、送料及时、排故及时等等。其作业流程为:上层系统通过接口下发指令,AGV接收指令沿输送线前往托盘立体库(图8)、
物料立体货柜取货(图9),
工作人员可在人工齐套工位(图10)对AGV放置的物料进行配套处理。
随后AGV将物料送至检验台,检验完毕后,AGV沿输送线将货物送到工位,货物触发工位自动加工系统,进行货物的生产加工。加工完毕后,AGV将成品送到成品存放区(图11)。实现了智能物流。
(3)物流与信息流
物流和信息流之间的关系是密不可分的。一方面,物流活动产生大量的原材料供应、产成品消费等信息。为提高物流的效率,要求信息流保持畅通,并准确反馈物流各环节运作所需求的信息。另一方面,信息技术的不断进步为信息的及时大规模传递创造了条件,反过来促进物流服务范围的扩大和物流组织管理手段的不断改进,促进物流能力和效率的提高。
图4为物流与信息流图,是针对特定产品的装配流程和装配工艺,自动物料和智能管理的需求,通过与上层接口的对接,配合生产线执行管控,实现工艺(内置,支持VPPC导入)、任务(手工录入,支持VPPC导入)和物料(物料库)的导入、导出,来改变传统的装配模式,建设的一套实现批量装配、符合每个工位装配特点的、高效智能的、相对柔性的数字化装配生产线。
(4)网络结构
物流信息平台是智慧物流高效运转的中枢。信息化平台主要价值在于:信息的高效协同、各环节信息的通畅和透明,可以使供应链的企业高效及时掌握物流信息,通过共享信息支撑行业与市场规范化协同工作机制的建立。
图5为整个智慧物流的强大运转结构图,其通过大数据、人工智能和机器学习、自动驾驶车辆、AGV自动引导车和卡车、物联网传感器、机器人、自组织智能、智能货架、智能集装箱、GPS、射频识别(RFID)、电子数据交换(EDI)、区块链等,实现物流的自动化、可视化、可控化、智能化、网络化,从而提升物流效率,降低成本,推动供应链向更高水平发展。
?(5)业务流程
图6为完整的业务流程图。其主要包括生产任务、生产准备、任务管控、生产执行、生产统计。首先对生产任务进行导入、新建(可随时查询任务的变动日志)。其次进行原材料的领用入库;人员的调配;工位及工装准备;物料库进行齐套配置等等。再次通过查询任务的可执行条件;对任务进行调整、下达;跟踪任务执行进度;导出任务执行质量、进度等数据。其次进行生产工位智能调度的执行。最后通过数据的统计,实现动态数据的实时查看;生产统计、质量统计;事务(排故、维修等)记录。
(6)功能模块
图7为本项目设计的数字化生产线执行管控系统的功能模块图。其主要包括:任务管理、生产执行、生产物流、统计分析、基础数据管理、生产调度、产线数据采集七大功能。实现了装配线及部装线所需物料的暂存、拣选、配料功能,并与AGV 配套实现工位物料自动配送至各个工位。并与AGV 配套实现工位物料自动配送至各个工位。数字化生产线执行管控系统能对物料实现行迹化管理,可实现对物料的自动记录、告警、远程查看、统计和对生产任务、质量、工时的统计等。
3.传统制造到智能制造的升级
上述项目真正解决了传统制造在设备、人员、管理等方面状况复杂的问题。在全自动化的操作下,降低了人工成本,缩短了工艺时间,缩减了工艺流程,降低了人员和工艺流程的费用支出,真正地改变了传统制造业的弊端,实现了传统制造到智能制造的升级,如图12。
三、总结
智能物流系统不是简单的设备组合,而是以系统思维的方式对设备功能的充分应用,实现软硬件接口的无缝和快捷,这是一个全局优化的复杂过程。通过运用系统集成的方法,使各种物料最合理、经济、有效地流动,实现物流的信息化、自动化、智能化、快捷化和合理化,使货物的存储形态从静态存储过渡为动态存储,使货物在仓库内按需要自动存取,使仓库转变为企业生产物流中的一个重要环节;通过短时储存,使外购件和自制生产件在指定的时间自动输出到下一道工序生产,进而形成一个智能化的物流作业流程。智能物流在离散智能制造的装配线上应用越来越具有举足轻重的作用。随着仓储物流装备制造业快速的发展,会有更多的软硬件技术应用到智能制造生产中。?
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