自動(dòng)化立體倉庫是物料搬運(yùn)、倉儲(chǔ)科學(xué)的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程,它以高層立體貨架為主要標(biāo)志,以成套先進(jìn)搬運(yùn)設(shè)備為基礎(chǔ),以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主要手段,高效率地利用空間、時(shí)間和人力進(jìn)行出入庫管理。把自動(dòng)化立體倉庫技術(shù)應(yīng)用到貨物流通領(lǐng)域中,能極大地提高貨物流通效率,減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

下面以某項(xiàng)目為例,介紹5G技術(shù)賦能AMR在倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 總體方案

某倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)是以自動(dòng)化立體倉庫為核心,包括貨架系統(tǒng)、堆垛機(jī)系統(tǒng)、托盤輸送系統(tǒng)、AMR智能搬運(yùn)系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)、WCS系統(tǒng)等部分,實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)輸送轉(zhuǎn)運(yùn)、自動(dòng)入庫倉儲(chǔ)、自動(dòng)出庫配發(fā)的自動(dòng)化物流流程。

1.1 總體規(guī)劃布局

總體規(guī)劃布局如圖1所示。

本項(xiàng)目AMR運(yùn)行區(qū)域約1200平方米,為2F立庫和2F2～6車間之間的連廊,主要由AMR潛伏式機(jī)器人在5個(gè)車間和立庫之間實(shí)現(xiàn)貨物或材料的周轉(zhuǎn)和入出庫作業(yè)。

基于目前立庫和廠房的布局以及連廊的搬運(yùn)流程,本項(xiàng)目采用RCS和AMR潛伏式機(jī)器人,實(shí)現(xiàn)各車間和立庫之間物料的自動(dòng)化搬運(yùn),提升了車間之間的內(nèi)物流效率,實(shí)現(xiàn)了車間內(nèi)的人力降本和作業(yè)規(guī)范。

1.2 AMR定制項(xiàng)

AMR外形圖如圖2所示。

(1)AMR車體載重和高度根據(jù)需求定制,車身搭載5G智能模塊,如圖3所示。

針對(duì)傳統(tǒng)移動(dòng)機(jī)器人采用Wi-Fi遠(yuǎn)控信號(hào)時(shí)延大、穩(wěn)定性差以及覆蓋弱等弊端,AMR潛伏式機(jī)器人推出搭載高性能工業(yè)級(jí)5G無線模組的5G系列,可適應(yīng)更復(fù)雜、更嚴(yán)苛的工業(yè)場(chǎng)景。

(2）支持不同運(yùn)營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò)

全網(wǎng)通,支持中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通等運(yùn)營(yíng)商的通信網(wǎng)絡(luò),支持SA/NSA網(wǎng)絡(luò)選擇,幫助客戶靈活接入不同的5G模式網(wǎng)絡(luò)。

(3）高性能工業(yè)級(jí)5G無線模組

5G無線模組無線理論下行速率可達(dá)2Gbps,上行速率230Mbps,具備低延時(shí)、高帶寬、大連接傳輸?shù)忍匦?能帶來更寬廣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋性、更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接以及更高效的數(shù)據(jù)傳輸,極大提升了移動(dòng)機(jī)器人在數(shù)據(jù)漫游環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性。

(4)5G網(wǎng)絡(luò)+移動(dòng)機(jī)器人,強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,高效穩(wěn)定

本項(xiàng)目采用的移動(dòng)機(jī)器人為5G定制版,AMR運(yùn)行區(qū)域覆蓋關(guān)聯(lián)中國(guó)移動(dòng)5G專用網(wǎng)絡(luò)資源,共關(guān)聯(lián)5G基站2個(gè)、共享式UPF設(shè)備2套。

通過高速5G通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互,數(shù)據(jù)鏈接更加穩(wěn)定,在多車間、跨廠房的AMR搬運(yùn)作業(yè)中,極大地減少了由于網(wǎng)絡(luò)漫游造成數(shù)據(jù)丟包及平臺(tái)失聯(lián),提高了AMR在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.3 AMR搬運(yùn)布局展示

立庫前由于空間原因只能走單通道,所以設(shè)置幾個(gè)避讓點(diǎn),如圖4所示。車間前的連廊可以設(shè)置三個(gè)通道,每個(gè)車間前有一個(gè)入口和出口,如圖5所示。

1.4 滿托出庫、返空、余托回庫AMR搬運(yùn)流程

(1）上層WMS系統(tǒng)下發(fā)滿托出庫任務(wù)給RCS系統(tǒng),包括起始點(diǎn)位和終點(diǎn)點(diǎn)位,RCS系統(tǒng)調(diào)度就近AMR前往立庫前的等待點(diǎn)。

(2)RCS系統(tǒng)反饋是否可以進(jìn)入信號(hào)給立庫WMS系統(tǒng),WMS系統(tǒng)檢測(cè)到立庫出口有滿托盤并反饋給RCS系統(tǒng)可以進(jìn)入。

(3)RCS系統(tǒng)調(diào)度空閑AMR進(jìn)入,舉升托盤并搬運(yùn)至目標(biāo)點(diǎn)位即車間的入口。

(4)AMR前往車間入口前的等待點(diǎn),流程同（2）。

(5)AMR釋放掉執(zhí)行其他任務(wù)或者前往暫存區(qū)暫存或者去充電。

(6）若產(chǎn)生空托盤,待疊盤機(jī)疊盤之后,車間輸送線WCS系統(tǒng)下發(fā)反空任務(wù)給RCS系統(tǒng),RCS系統(tǒng)調(diào)度AMR將空托盤搬運(yùn)至立庫。

(7）若產(chǎn)生余托,則由人工使用終端和手持觸發(fā)搬運(yùn)任務(wù),搬運(yùn)信號(hào)給到WMS系統(tǒng),WMS系統(tǒng)下發(fā)給RCS系統(tǒng),RCS系統(tǒng)調(diào)度AMR將余托返回至立庫。

1.5 AMR功能特性

(1）自主定位導(dǎo)航,采用慣性導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、SLAM導(dǎo)航（開角：260°）等技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定位。

(2）柔性運(yùn)動(dòng)控制,采用雙輪差速驅(qū)動(dòng),支持前進(jìn)、后退、旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)控制,運(yùn)動(dòng)過程平滑柔順。

(3）智能電源管理,支持多等級(jí)電量閥值控制,低電量時(shí)自主充電,完成充電后自主返回工作。

(4）多重安全防護(hù),支持前遠(yuǎn)距離檢測(cè)、前近距離檢測(cè)、前/后碰撞檢測(cè)、前/后急停按鈕等多級(jí)安全防護(hù),實(shí)現(xiàn)安全可靠的運(yùn)動(dòng)控制。

(5）大型貨物搬運(yùn),支持1500kg貨物舉升、搬運(yùn)、旋轉(zhuǎn)、下放。

(6）設(shè)備狀態(tài)指示,通過狀態(tài)指示燈、顯示屏、提示電量、設(shè)備狀態(tài)等。

(7）無線網(wǎng)絡(luò)通信,兼容5G網(wǎng)絡(luò)通信和Wi-Fi,網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域無障礙運(yùn)行。

2 物流流程

2.1 外來品入庫流程

外來品到達(dá)站臺(tái)后人工碼垛在子托盤上（如已經(jīng)帶子托盤則可跳過此部）,并由人工搬運(yùn)至檢驗(yàn)區(qū)待檢,收貨過程中使用手持終端確認(rèn)相關(guān)信息。

完成檢驗(yàn)后,人工搬運(yùn)至入庫口輸送機(jī),放置于母托盤上并使用手持終端綁定相關(guān)產(chǎn)品信息及入庫信息,確認(rèn)后系統(tǒng)自動(dòng)開始入庫作業(yè)。

進(jìn)入到立庫存儲(chǔ)的貨物（如外調(diào)成品、重量和尺寸合規(guī)的原材料等）由庫前輸送系統(tǒng)輸送至立庫站臺(tái),由堆垛機(jī)插取后自動(dòng)按照系統(tǒng)指定貨物放置貨物并反饋?zhàn)鳂I(yè)信息。

進(jìn)入到樓庫的貨物（超重原材料等）由庫前輸送系統(tǒng)輸送至樓庫提升機(jī)提升至2、3、4、5層,2層貨物由AMR接駁,3、4、5層貨物由人工叉車對(duì)接。

超規(guī)超限貨物由人工使用電梯提升至3、4、5層進(jìn)行存儲(chǔ),系統(tǒng)記錄相關(guān)信息。

2.2 原材料供應(yīng)車間出庫流程

系統(tǒng)下達(dá)原材料出庫指令后,立庫內(nèi)原材料由堆垛機(jī)搬運(yùn)至2層出庫平臺(tái),樓庫內(nèi)2層原材料由AMR自動(dòng)取貨,3、4、5層人工使用叉車搬運(yùn)至提升機(jī)內(nèi)降至2層,由AMR自動(dòng)取貨。

AMR接取后通過連廊搬運(yùn)至車間2層對(duì)接口,由輸送機(jī)接駁后輸送至1層、2層供應(yīng)口,顯示相關(guān)出庫信息,由人工使用叉車將子托盤從母托盤上插下使用并手動(dòng)確認(rèn)完成作業(yè)。

母托盤自動(dòng)供應(yīng)至成品入庫口,如成品入庫口已經(jīng)有待命母托盤則輸送至疊盤機(jī)進(jìn)行疊垛。

超規(guī)超限原材料由人工使用電梯進(jìn)行搬運(yùn),系統(tǒng)記錄相關(guān)信息。

2.3 成品入庫及原料返庫流程

成品完成子托盤堆碼纏膜后,由人工使用叉車搬運(yùn)至母托盤上并使用手持終端綁定相關(guān)信息,并確認(rèn)入庫,系統(tǒng)自動(dòng)將貨物通過輸送系統(tǒng)將托盤輸送至AMR接駁位,AMR將貨物搬運(yùn)至立庫2層入庫站臺(tái),堆垛機(jī)根據(jù)系統(tǒng)指令將貨物搬運(yùn)至指定貨位并回傳信息,完成入庫作業(yè)。

當(dāng)車間入庫口處沒有母托盤時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)觸發(fā)母托盤補(bǔ)位作業(yè),由拆盤機(jī)拆出一個(gè)母托盤供應(yīng)至入庫口位置,若拆盤機(jī)內(nèi)空置,則由立庫進(jìn)行補(bǔ)充。

2.4 倉儲(chǔ)物流庫區(qū)和連廊各端貨物周轉(zhuǎn)

成品或半成品完成子托盤堆碼纏膜后,由人工使用叉車搬運(yùn)至母托盤上并使用手持終端綁定相關(guān)信息,并確認(rèn)貨物周轉(zhuǎn)信息,立體倉庫系統(tǒng)自動(dòng)將貨物通過輸送系統(tǒng)將托盤輸送至AMR接駁位,AMR將貨物搬運(yùn)至備用庫（2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)車間）進(jìn)行備用儲(chǔ)存入庫或周轉(zhuǎn),堆垛機(jī)或AMR根據(jù)系統(tǒng)指令將貨物搬運(yùn)至指定區(qū)域并回傳信息,完成入庫或周轉(zhuǎn)作業(yè)。

連廊各端車間貨物（半成品）周轉(zhuǎn),WMS系統(tǒng)下達(dá)半成品周轉(zhuǎn)指令,通過各車間進(jìn)出貨物端實(shí)現(xiàn)半成品調(diào)劑,半成品不進(jìn)立庫。

2.5 成品發(fā)貨流程

系統(tǒng)下發(fā)發(fā)貨出庫指令,堆垛機(jī)根據(jù)指令將貨物搬運(yùn)至一層出庫站臺(tái),輸送系統(tǒng)將貨物輸送至出庫口并在顯示屏上顯示出庫信息,人工使用叉車將貨物取走并手動(dòng)確認(rèn)完成作業(yè),母托盤自動(dòng)疊垛,系統(tǒng)完成發(fā)貨。

2.6 異常處理流程

所有貨型檢測(cè)不合格或信息不匹配貨物原地退回處理。

3 應(yīng)用前景

AMR在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行,配合低延時(shí)率、高時(shí)效、低功耗,搭配倉儲(chǔ)物流管理系統(tǒng),提高了運(yùn)行效率和使用效率,節(jié)省了占地面積。5G技術(shù)的發(fā)展為智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更好的網(wǎng)絡(luò)支持和通信保障。

伴隨著物流倉儲(chǔ)運(yùn)輸智能化時(shí)代的到來,AMR相較于傳統(tǒng)AGV在技術(shù)、應(yīng)用、自動(dòng)化程度等方面具有更大優(yōu)勢(shì),越來越受到智慧物流領(lǐng)域的重視,因此5G技術(shù)賦能智能制造的發(fā)展已成為當(dāng)今物流智能化研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。

4 結(jié)束語

當(dāng)前傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型可以看作是自動(dòng)化升級(jí)和信息技術(shù)的融合提升,借助5G高速網(wǎng)絡(luò),可以實(shí)現(xiàn)資源利用、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)收益的最大化,可以提升企業(yè)在生產(chǎn)、倉儲(chǔ)和銷售等方面的管理能力,實(shí)現(xiàn)所謂的智能制造,使企業(yè)在今天競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境下能獲得更好的優(yōu)勢(shì)。

在工業(yè)制造方面,AMR機(jī)器人作為智能化的搬運(yùn)工具,搭配5G技術(shù)提高了生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn)了智能制造和自動(dòng)化生產(chǎn),完美地解決了生產(chǎn)車間到物流倉庫的倉儲(chǔ)和配送環(huán)節(jié),更高效經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了“黑燈工廠”、無人化管理模式,推動(dòng)了傳統(tǒng)行業(yè)的高速高質(zhì)量發(fā)展。