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一、企業(yè)簡介

一汽國際物流有限公司位于吉林省長春市的西端，距離102國道3公里，與一汽－大眾相鄰，距一汽集團(tuán)卡車基地、轎車基地僅5公里。公司成立于1997年7月，員工6321人，其中合同工為1294人，勞務(wù)工為63人，外包工4817人是一汽集團(tuán)下屬一汽物流公司的全資子公司，企業(yè)法人王志堅，注冊資金2億元人民幣，占地78萬平方米，擁有八個物流園區(qū)，27個庫房，2個集裝箱堆場，2條專用鐵路線，1個保稅庫，是中國東北地區(qū)最大的汽車零部件智能倉儲中心和筐式配送中心。

本項目的所有實施區(qū)域均處在我公司建筑區(qū)域范圍內(nèi)，我公司占地：72萬平方米；注冊資金：2億元人民幣；資產(chǎn)總額：12.34億元人民幣；年均收入：10.56億元人民幣；主要設(shè)備：Linde4320型集裝箱正面吊，LindeT20、L12型電動托盤車，H30、R14、6噸叉車，集卡車、箱式貨車等。

長春一汽國際物流有限公司總存儲面積383251㎡，其中自有庫房面積180017㎡、外租庫房面積203234㎡，服務(wù)于一汽-大眾、一汽轎車、一汽豐田等汽車制造企業(yè)，同時具有出口包裝業(yè)務(wù)、集裝箱倉儲配送業(yè)務(wù)。

車型：2009年9種提升至2021年18種（↑9種）。

配送量：2009年64.77萬輛份提升至2021年114.37萬輛份（↑49.6萬輛份）。

萬輛生產(chǎn)停工：2009年34.74分鐘下降至2021年0分鐘（↓100%）。

日看板量：2009-2021年由2.52萬張?zhí)嵘?.04萬張（↑5.52萬張）

二、項目背景及面臨問題

（一）項目背景

隨著中國人口紅利的漸漸消失，國內(nèi)依賴人力為主的物流行業(yè)，也正努力從勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，而汽車物流行業(yè)也發(fā)生著翻天覆地的變化。以車輛為例，車、貨、人、倉都發(fā)生了變化，汽車供應(yīng)鏈上游原材料、零部件、整車及售后配件，在各個環(huán)節(jié)之間實體流動過程組成的汽車物流體系，都在變革，尤其體現(xiàn)在數(shù)字化、智能化方向上。

汽車物流是融合了運輸、倉儲、保管、包裝、搬運、物流信息等一體化的綜合性管理。在國民經(jīng)濟(jì)中扮演著重要的角色，尤其是新冠肺炎疫情以來，汽車物流已成為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。傳統(tǒng)的汽車物流專業(yè)化程度不高，甚至是效率低下。通過國內(nèi)外汽車制造企業(yè)的對比，據(jù)資料統(tǒng)計，歐美汽車制造企業(yè)的物流成本占銷售額的8%左右，鄰國日本汽車制造企業(yè)物流成本更低，達(dá)到5%左右，我國的這個數(shù)據(jù)在13%左右。物流成本的巨大差異，也反映了國內(nèi)汽車制造企業(yè)的粗放式物流管理，同時也說明物流在汽車行業(yè)的重要性，它屬于真正可改善的利潤空間，對于降低成本獲得優(yōu)勢有重要意義。

（二）目前取得的成績

長春一汽國際物流有限公司作為一家典型的第三方物流企業(yè)，其供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)是通過各類信息管理系統(tǒng)間的緊密銜接，完成對核心企業(yè)的信流，物流資金流的控制，從開始采購原料到完成所有汽車產(chǎn)前零部件物流配送過程，從而把供應(yīng)商，物流企業(yè)，到主機(jī)廠通過一個功能網(wǎng)絡(luò)緊緊聯(lián)系起來。自從20世紀(jì)90年代開始供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)便發(fā)生了重大變化，許多供應(yīng)鏈外之外的元素被納入其中。而對于第三方物流企業(yè)來說，汽車生產(chǎn)企業(yè)對原材料庫存以及發(fā)貨效率要求不斷提高，嚴(yán)重增加了存貨成木使得整條供應(yīng)鏈成本增加。

對于要面對具有多種品牌型號設(shè)計的汽車制造行業(yè)，處理供應(yīng)鏈變得更加復(fù)雜，公司正在重新調(diào)整供應(yīng)鏈。在很多行業(yè)，公司一直把重點放在核心競爭力上，把非核心的輔助性活動分包給外部承包商。生產(chǎn)的垂直分解正在給供應(yīng)鏈企業(yè)增加額外的挑戰(zhàn)，增加生產(chǎn)過程的運輸強(qiáng)度。同時，庫存單位的數(shù)量被最小化，直到點定制，從而最大限度地降低庫存風(fēng)險和成本，并縮短交貨時間。隨著庫存控制水平大大提高，企業(yè)的資金周轉(zhuǎn)流暢度提高，減少了無形財產(chǎn)的損耗。

（三）面臨的問題

目前但目前在倉儲以及入廠物流環(huán)節(jié)，企業(yè)的生產(chǎn)模式還是處于較為落后的狀態(tài)，物流供應(yīng)鏈中大規(guī)模采用緩存庫模式進(jìn)行存儲，占用大量物流資源，且大量的物流環(huán)節(jié)需要人員手工完成，整個企業(yè)勞動密集型產(chǎn)業(yè)特征仍然十分明顯，急需利用自動化與信息化深度融合方式，進(jìn)一步提高物流業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化水平，降低現(xiàn)有業(yè)務(wù)模式對人工操作的依賴程度。

以我公司為集團(tuán)旗下XX汽車有限公司二廠提供入廠服務(wù)的物流資源投入情況為例：

服務(wù)區(qū)域中包含主生產(chǎn)線1條，總長度1200米，輔助生產(chǎn)線3條，共涉及870個工位， 2452種零件，年產(chǎn)45萬輛，生產(chǎn)速度為55秒/輛。為該服務(wù)區(qū)域投入的各類物流資源如下：

1、入廠服務(wù)倉儲中轉(zhuǎn)庫房7個（35萬平方米）；

2、物流人員577人；

3、各類物流工藝車輛：57臺（室內(nèi)牽引車：17臺；2T叉車32臺，3T叉車11臺，室外車輛7臺）；

4、物流設(shè)施設(shè)備：升降電梯3部；

5、其他物流資源若干；

三、應(yīng)對措施及實施內(nèi)容

（一）應(yīng)對措施

針對以上種種問題，使用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行企業(yè)轉(zhuǎn)型升級是最有效的選擇。

1、數(shù)字化概念

數(shù)字化物流是依靠虛擬仿真技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)等支持，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)對物流活動進(jìn)行描述、分析和控制，具有信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化和可視化等特點。它在計算機(jī)軟硬件設(shè)備基礎(chǔ)上，利用信息科學(xué)，對物流信息進(jìn)行離散化描述、處理、存儲、傳遞、執(zhí)行等，從而使物流系統(tǒng)更高效、可靠地處理復(fù)雜問題，為人們提供方便、快捷的物流服務(wù)。

2、汽車行業(yè)數(shù)字化

汽車行業(yè)對于數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行了大量資金投資，目前幾乎所有的生產(chǎn)部門都可以獲得計算機(jī)模擬技術(shù)的輔助和支持，很多車型項目都是使用計算機(jī)虛擬規(guī)劃方法，從產(chǎn)品設(shè)計、車輛模型、工具制造，都應(yīng)用了數(shù)字化工廠的理念，而后，逐漸擴(kuò)大到生產(chǎn)和物流的過程。數(shù)字化物流可以作為一個集成模塊，作為構(gòu)成虛擬企業(yè)模型的先決條件，是數(shù)字化工廠的一個核心構(gòu)成；通過解剖、觀察和分析物流，可以看到汽車制造工廠的所有生產(chǎn)部門，包括數(shù)字式?jīng)_壓車間、車身制造、涂裝車間，數(shù)字式裝配等，都有數(shù)字化虛擬工具的輔助支持。

3、汽車物流的數(shù)字化

汽車物流的數(shù)字化是圍繞汽車制造企業(yè)的投入、轉(zhuǎn)換、產(chǎn)出等主要物流環(huán)節(jié)，構(gòu)建數(shù)字化物流系統(tǒng)，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期的存儲、配送、回收等一體化運作，實現(xiàn)物流規(guī)劃，降低成本，提高效率。其中，投入主要是零部件的采購供應(yīng)物流，轉(zhuǎn)換則是對廠內(nèi)生產(chǎn)物料、零部件、半成品、產(chǎn)成品的物流配送，產(chǎn)出則是整車物流和售后服務(wù)物流，以及逆向物流等。汽車數(shù)字化物流的合作參與對象，包括汽車制造企業(yè)、零部件供應(yīng)商、物流裝備企業(yè)、第三方物流、智能技術(shù)服務(wù)商等。

（二）數(shù)字化賦能汽車物流的升級

1、盡可能早期應(yīng)用數(shù)字化軟件模型確定物流規(guī)劃問題早期規(guī)劃物流流程，可以有效降低運營階段的物流費用。因為在物流流程中，成本影響和成本的形成在時間上存在巨大差異，早期通過計算機(jī)建模，縮短規(guī)劃時間，建立一個穩(wěn)固的物流流程，避免后期大量資源的浪費。比如在規(guī)劃開始之前，為了降低規(guī)劃問題的復(fù)雜性，物流上的一些主要零部件由物流規(guī)劃人員確定，哪些零部件應(yīng)該納入虛擬物流的考慮范圍，可以通過帕累托分析，重點規(guī)劃哪些有較高年消耗量的 A 類和 B 類零部件，但也不能忽視 C 類零部件。

2、打造數(shù)字化信息系統(tǒng)

對于汽車物流，尤其是零部件物流，多頻次，小批量及定量不定時的特點，對精益的要求更高，如果能夠通過物流信息系統(tǒng)，與供應(yīng)商共享生產(chǎn)計劃，取貨信息，那么可以大幅度地減少作業(yè)等待所造成的浪費。當(dāng)生產(chǎn)線出現(xiàn)異常需要停止作業(yè)時，就可以通過數(shù)字化信息系統(tǒng)，通知到供應(yīng)鏈中的各個合作伙伴，同步停止相關(guān)作業(yè)，防止出現(xiàn)作業(yè)等待這種資源占用的問題。

3、重視數(shù)字化物流中心的建設(shè)

規(guī)劃與建設(shè)現(xiàn)代化數(shù)字物流中心，是汽車物流成功運作的重要一環(huán)。數(shù)字化物流中心首先要完成物聯(lián)網(wǎng)、智能化技術(shù)術(shù)全場景布局。比如物流中心可以通過 AGV、RFID 系統(tǒng)、動態(tài)識別與傳輸?shù)燃夹g(shù)，覆蓋物流中心全角落。AGV 自動化程度較高，可以沿著預(yù)定路徑行駛，不需要人工參與，一般會有自動裝卸設(shè)備，可以與其他物流設(shè)備自動串接，而且物流路徑可以根據(jù)倉儲庫位變化進(jìn)行靈活調(diào)整。以 RFID 為代表的智能實時技術(shù)，會大幅度提高生產(chǎn)物流的效率和可靠性。通過數(shù)據(jù)采集，智能分析和控制，實現(xiàn)物料存儲與傳送過程中的智能計劃調(diào)度和設(shè)備控制集成。

（三）項目實施內(nèi)容

1、自動化立體庫的使用

項目使用的托盤尺寸是：1200mm×1000mm的標(biāo)準(zhǔn)托盤，我公司使用的標(biāo)準(zhǔn)化周轉(zhuǎn)器具共有16種，如下表：

表1：標(biāo)準(zhǔn)化器具統(tǒng)計表

以上8種通用周轉(zhuǎn)器具間在尺寸設(shè)計方面互成模數(shù)，非常適合放置在標(biāo)準(zhǔn)托盤（1200×1000mm）上。其中600×400mm以及300×200mm兩種大類的周轉(zhuǎn)器具在實際生產(chǎn)中的使用比例最高，可超過70%。容器不同型號的零件盛放器具之間在經(jīng)過簡單的方向調(diào)整后可直接在標(biāo)準(zhǔn)托盤上進(jìn)行多層、多型號堆垛，器具耐擠。

根據(jù)經(jīng)濟(jì)性測算，自動化立體倉庫使用610mm×430mm×310mm的貨格尺寸，考慮到老舊庫房內(nèi)部高度較低的原因（高度為8.5米），自動化立體倉庫的最大建設(shè)高度為7米，多項方案中的占地約3000㎡的實施方案性價比最高。

生產(chǎn)車間與物流配送中心之間的直線距離為800m，因此還需建立輸送、回收雙向的自動化輥道各1000m，根據(jù)送貨區(qū)域不同，輸送線末端需向6個不同區(qū)域進(jìn)行分別傳輸，因此建立6個內(nèi)部輸送線出口共1800m，自動化傳輸線共3.8千米；

（1）整體流程

本階段項目通過建立集約型、近工廠中心的物流標(biāo)準(zhǔn)化、自動化立體庫，對物流模式進(jìn)行技術(shù)升級和信息化升級，從而更好的應(yīng)對一汽-大眾排產(chǎn)逐漸準(zhǔn)確，提前規(guī)劃各類零件分步驟實現(xiàn)快進(jìn)快出、降低庫存。

①入庫流程

操作工人根據(jù)入庫信息任務(wù)，將需要入庫的物料托盤放在入庫暫存區(qū)，并PDA掃碼確認(rèn)，將補(bǔ)貨物料信息和托盤信息發(fā)給RCS，RCS調(diào)度AGV到指定搬運地點，掃描確認(rèn)后將對應(yīng)的托盤叉取搬運到庫區(qū)存儲并給出入庫完成命令。

②出庫流程

上層ERP系統(tǒng)將下貨任務(wù)單推送給WMS，工作臺工作人員在系統(tǒng)界面發(fā)起揀貨任務(wù)，和RCS系統(tǒng)對接，將倉位信息發(fā)到RCS，RCS調(diào)度叉車AGV搬運指定儲位上托盤至該出庫工作臺，工作臺工作人員按照界面揀貨需求揀選相應(yīng)貨物。最終工作臺工作人員確認(rèn)該貨架揀貨任務(wù)完成后，通過掃碼設(shè)備給出任務(wù)完成命令，RCS調(diào)度AGV將托盤搬回倉庫儲位。

（2）立體庫、多層穿梭車

立體庫規(guī)模約為6巷道、35000個貨位，出入庫流量2100箱/h，4向穿梭車數(shù)量大于36臺，遠(yuǎn)高于同行業(yè)10臺以下規(guī)模，同時設(shè)有模塊化冗余設(shè)計，兼容性強(qiáng)。

穿梭叉車功能特性如下：

叉取式搬運貨物，最高可支持2700m提升高度；

激光slam導(dǎo)航，回轉(zhuǎn)半徑小，定位精度高；

柔性運動控制，驅(qū)動無極調(diào)速，安全靜音，最大運行速度可達(dá)2m/s；

智能/獨立電源管理，低電量自主充電，200Ah免維護(hù)電池，安全無污染；

多重安全防護(hù)，激光+紅外防撞，前碰撞條檢測，雙急停按鈕，叉齒傳感器、聲音告警等多安全防護(hù)；

設(shè)備狀態(tài)指示，多顯示屏、指示燈等顯示實時狀態(tài)信息；

無線網(wǎng)絡(luò)通信，支持 WIFI 網(wǎng)絡(luò)通信和無縫漫游，網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域無障礙運行。

人機(jī)安全：

表2、人機(jī)安全設(shè)備清單

（3）自動輸送線

輸送線長1450m，上線/返空2條輸送線，流量2100箱/h。采用分布式接線法，輥筒線快修快換。

（4）自動分揀線

總流量2100箱/h，8條分揀線，高速分揀。

移載設(shè)備采用頂升移載，結(jié)實耐用，滿足所有箱型的移載。

掃碼設(shè)備采用拍照攝像，兼容多種形式看板。

（5）WMS系統(tǒng)和WCS系統(tǒng)

WMS系統(tǒng)是長春一汽國際物流有限公司為集團(tuán)公司汽車生產(chǎn)而建立的物流倉儲管理系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)在2007年由一汽進(jìn)出口公司進(jìn)行國際招標(biāo)，系統(tǒng)由INFOR公司中標(biāo)，選用的是WMS9.0.2版本；服務(wù)器是由啟明公司中標(biāo)，選用的IBM公司的小型機(jī)。系統(tǒng)自上線至今已有近10年時間，保證了多個集團(tuán)主機(jī)廠公司百萬輛生產(chǎn)的任務(wù)。

目前核心機(jī)群已經(jīng)用了近10年，超過了5年的報廢年限，近半年內(nèi)頻繁出現(xiàn)故障，且WMS系統(tǒng)軟件部分INFOR公司已不再對老版本進(jìn)行維護(hù)工作。因此，對保障汽車生產(chǎn)企業(yè)正常生產(chǎn)存在極大的隱患。

本項目通過搭建的WMS系統(tǒng)和WCS系統(tǒng)，形成自己的know-how，該自有系統(tǒng)具備高度可用性，支持集成化管理。

完善的WMS系統(tǒng)包括以下管理功能：

項目方案如下：

WMS 標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)勢——WMS標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)不僅可以提高資源使用效率還可以大大提供公司的管理水平。

為實現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)，本階段項目所購置自動化立體庫設(shè)備、WMS標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)軟件如下：

表3、主要設(shè)備清單

2、六軸機(jī)器人的應(yīng)用

因物流環(huán)節(jié)中存在大量的汽車零部件轉(zhuǎn)換包裝工作，及其消耗人力成本，因此考慮在汽車零部件轉(zhuǎn)換包裝環(huán)節(jié)使用六軸機(jī)器人進(jìn)行代替。本項目中使用的六軸機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成主要可分為三大部分：即工業(yè)機(jī)器人、抓取裝置、視覺識別裝置等，具體構(gòu)成如下圖20所示。

系統(tǒng)視覺識別裝置采用Halcon軟件完成圖像處理，該軟件包具有成熟的圖像處理算法；采用IDS雙目視覺識別設(shè)備與計算機(jī)系統(tǒng)組成視覺識別裝置的硬件平臺?；贖Develop的開發(fā)環(huán)境能夠兼容Windows操作系統(tǒng)，在此環(huán)境下選用其標(biāo)準(zhǔn)程序算法開發(fā)后能夠轉(zhuǎn)化到操作系統(tǒng)的程序輸出。

（1）識別系統(tǒng)

本系統(tǒng)的核心技術(shù)就是基于視覺的零部件識別，識別過程主要可以分為兩個過程，首先即是獲得要抓取零部件的模板，即首先通過訓(xùn)練使系統(tǒng)明確執(zhí)行任務(wù)的抓取目標(biāo)；當(dāng)系統(tǒng)明確模板后進(jìn)行在線的目標(biāo)匹配，即在眾多的目標(biāo)中獲取要抓取的零件。獲取零件模板可通過離線建模的方式完成，其離線建模具體過程是首先讀取零件的點云模型，通過圖像分割將識別目標(biāo)與背景圖像進(jìn)行分離；然后將感興趣區(qū)域生成零件的表面點云模板。通過視覺識別設(shè)備采集模型點云數(shù)據(jù)，對于采集得到的數(shù)據(jù)利用threshold算子去除場景背景，該步驟可以加速后續(xù)的處理速度。并利用reduce_domain算子提取得到目標(biāo)識別定位過程中的感興趣區(qū)域。最后利用create_surface_model算子生成模型的表面模板。

通過深度相機(jī)實時采集場景點云數(shù)據(jù)，并去除背景。在實際使用過程中，存在外部的干擾光源可能會使圖像的成像背景產(chǎn)生干擾的情況，這些干擾光源可能來自于建筑物室內(nèi)原有的照明系統(tǒng)，工藝車輛在途徑操作區(qū)域時的車燈光、來自于外部的自然可見光等，這些外部光污染可能會使采集到的零件圖像背景產(chǎn)生模糊、混沌的效果，進(jìn)而導(dǎo)致零件邊緣輪廓模糊，不易捕捉零件形狀的情況產(chǎn)生，針對此種該情況，我們在軟件處理時我們利用的是深度相機(jī)實時采集并去除背景的方式，即數(shù)據(jù)庫在初次記錄某種零件信息時，會首先對此種零件的外形進(jìn)行多種角度（左視圖、右視圖、正面視圖、背面試圖、俯視圖、仰視圖及部分含有一定偏離視角的視圖共10種以上）的拍攝，并將拍攝的形狀信息錄入數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，機(jī)器視覺系統(tǒng)在進(jìn)行圖像采集時也會利用自帶的強(qiáng)光源近距離對零件進(jìn)行打光，由于各種光源打在金屬零件表面所形成的點云與空曠背景中形成的點云存在較大差距，因此系統(tǒng)通過對形成的點云分布形狀進(jìn)行記錄，并去除其余背景圖像，僅保留此點云形狀，那么我們在此過程中可有效去除由外接光源引起的干擾，再利用find_surface_model算子完成對表面模板和場景點云之間的相互配準(zhǔn)，將視覺識別設(shè)備到場景點云表面的距離作為篩選條件如圖7所示

如以上系統(tǒng)在實際使用中處于相對獨立的區(qū)域且能夠遠(yuǎn)離干擾光源，其成像效果將會更好。

（2）建立視覺識別設(shè)備與機(jī)器人的空間關(guān)系

通過圖像處理，系統(tǒng)會得出某一零件的優(yōu)先抓取位置，但是這個位置是視覺識別設(shè)備中的位置，工業(yè)機(jī)器人并不知道這個參數(shù)的具體含義，因為視覺識別設(shè)備和機(jī)器人所處的參考系不同，所以我們需要建立視覺識別設(shè)備與機(jī)器人的關(guān)系模型。

目前，通常采用手眼標(biāo)定的方式完成視覺識別設(shè)備與機(jī)器人末端的關(guān)系的建立，其具體過程如圖22所示，其中的手眼標(biāo)定算法在市場上已比較成熟，精確度較高，實現(xiàn)過程簡單。完成標(biāo)定后機(jī)器人即可獲知抓取目標(biāo)零件的擺放姿態(tài)與位置信息。

（3）抓取裝置、機(jī)器人與系統(tǒng)集成

A．抓取裝置設(shè)計

本統(tǒng)所選用的抓取裝置是工業(yè)吸盤，通過計算機(jī)系統(tǒng)控制繼電器的通斷間接控制吸盤進(jìn)行吸取或者關(guān)斷吸取，氣源將氣體通過電磁閥輸送給真空發(fā)生器，真空發(fā)生器連接工業(yè)吸盤，在真空作用下，吸盤即可吸取零件，由于電磁閥不能夠與計算機(jī)系統(tǒng)直接連接，因此需要通過繼電器進(jìn)行驅(qū)動。

本系統(tǒng)抓取裝置設(shè)計時需充分考慮應(yīng)用場景的切換，在此建議采用工業(yè)吸盤作為抓取設(shè)備，其應(yīng)用靈活，可根據(jù)零件大小切換吸盤尺寸，而且不用更改氣路和電路連接系統(tǒng)，在實際應(yīng)用中成功率極高（幾乎可達(dá)100%）。

B．機(jī)器人與系統(tǒng)連接

工業(yè)機(jī)器人通過標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet/IP通訊協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)與計算機(jī)系統(tǒng)對的“無縫銜接”，機(jī)器人僅需獲得從計算機(jī)系統(tǒng)中傳輸過來的坐標(biāo)參數(shù)和邏輯指令，二機(jī)器人的運動軌跡則由機(jī)器人本體控制系統(tǒng)利用之前傳輸過來的坐標(biāo)參數(shù)和邏輯指令計算出最優(yōu)抓取路徑然后對抓取設(shè)備進(jìn)行控制。

3、AGV技術(shù)在汽車物流領(lǐng)域的應(yīng)用

（1）實施區(qū)域

A．高位貨架區(qū)

高位貨架用于大規(guī)模的商品存儲，可以由多種自動化物流設(shè)備實現(xiàn)相關(guān)作業(yè)。常規(guī)高位貨架布局中，大多采用無人叉車進(jìn)行上架和下架操作，同時負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運。但是無人叉車在轉(zhuǎn)運中，速度較慢，從而影響到整個環(huán)節(jié)的作業(yè)效率。因此本文提出無人叉車與潛伏式AGV協(xié)同作業(yè)，其中，無人叉車替代傳統(tǒng)高位叉車負(fù)責(zé)高位貨架二層及以上的庫存上架以及下架商品的出庫；潛伏式AGV可以應(yīng)用于高位貨架一層，實現(xiàn)高位貨架區(qū)域的庫存上架以及下架商品的出庫。這樣的布局可有效地保證無人叉車運行區(qū)域在通道中，只負(fù)責(zé)上架和下架操作；潛伏式AGV負(fù)責(zé)商品外部轉(zhuǎn)運，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，提升效率。

B．揀選區(qū)

揀選區(qū)負(fù)責(zé)履行大部分零散揀選訂單，基于傳統(tǒng)人工倉庫，作業(yè)面積大、新員工尋找貨位困難、揀選員工績效考評難等問題，導(dǎo)入潛伏式AGV貨到人揀選。一方面，潛伏式AGV可以替代人工的行走，減少勞動強(qiáng)度；另一方面，貨到人揀選具有優(yōu)化的PC界面，方便員工迅速尋找貨位揀選商品；同時，操作工作站集中，人員管理難度降低。

C. 分揀區(qū)

根據(jù)倉庫業(yè)務(wù)流程，分揀區(qū)主要分為訂單商品分揀和包裹分揀。導(dǎo)入分揀機(jī)器人，完成超大播種墻的訂單分播和包裝完成后的包裹分揀，提升分揀效率。

（2）補(bǔ)貨策略

及時準(zhǔn)確地將貨物補(bǔ)充到揀選區(qū)是保證揀選效率的重要因素。如何保證揀選區(qū)存儲量和補(bǔ)貨頻次平衡，以及補(bǔ)貨的簡易性，是補(bǔ)貨策略的重點。補(bǔ)貨數(shù)據(jù)需要和商品銷售信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，WMS需要根據(jù)過去某段時間和當(dāng)前的SKU的銷售量以及揀選區(qū)的存儲量，確認(rèn)每種SKU的存儲量，以及需要從高位貨架區(qū)補(bǔ)貨的數(shù)量，按照如下流程進(jìn)行補(bǔ)貨操作。

A.高位貨架一層有需求補(bǔ)貨的SKU

當(dāng)高位貨架一層的商品庫存數(shù)量小于揀選區(qū)需求補(bǔ)貨量時，WCS調(diào)度潛伏式AGV將商品從高位貨架一層存儲區(qū)轉(zhuǎn)運至潛伏式AGV上架區(qū)域，由人工上架至潛伏式AGV的揀選區(qū)；當(dāng)高位貨架一層的商品庫存數(shù)量大于揀選區(qū)需求補(bǔ)貨量時，WCS調(diào)度潛伏式AGV將商品從高位貨架一層存儲區(qū)轉(zhuǎn)運至拆碼垛區(qū)域，由自動拆碼垛機(jī)器人將需求的數(shù)量進(jìn)行拆垛重新碼放到轉(zhuǎn)運潛伏式AGV的載具上，潛伏式AGV將商品從高位貨架一層存儲區(qū)轉(zhuǎn)運至潛伏式AGV上架區(qū)域，由人工上架至潛伏式AGV的揀選區(qū)，拆垛完成剩余的商品庫存，由潛伏式AGV轉(zhuǎn)運返回高位貨架一層存儲區(qū)。

B.高位貨架一層無需求補(bǔ)貨的SKU

由WCS調(diào)度無人叉車，將商品從高位貨架叉取交接到高位貨架兩端一層潛伏式AGV交接貨架中。當(dāng)高位貨架一層的商品庫存數(shù)量小于揀選區(qū)需求補(bǔ)貨量時，WCS調(diào)度潛伏式AGV將商品轉(zhuǎn)運至潛伏式AGV上架區(qū)域，由人工上架至潛伏式AGV的揀選區(qū)；當(dāng)高位貨架一層的商品庫存數(shù)量大于揀選區(qū)需求補(bǔ)貨量是，WCS調(diào)度潛伏式AGV將商品轉(zhuǎn)運至拆碼垛區(qū)域，由自動拆碼垛機(jī)器人，將需求的數(shù)量進(jìn)行拆垛重新碼放到轉(zhuǎn)運潛伏式AGV的載具上，潛伏式AGV將和商品從高位貨架一層存儲區(qū)轉(zhuǎn)運至潛伏式AGV上架區(qū)域，由人工上架至潛伏式AGV的揀選區(qū)，拆垛完成剩余的商品庫存，由潛伏式AGV轉(zhuǎn)運返回高位貨架一層存儲區(qū)。

（3）揀選策略

由于生產(chǎn)管理系統(tǒng)采用的是看板式要貨模式，即一張看板對應(yīng)一種零件的要貨模式，同時由于輸送線的運輸能力有限，對貨物包裝尺寸有嚴(yán)格要求，因此本項目的揀選策略選用的是以標(biāo)準(zhǔn)化物流單元為單位的量份式供應(yīng)方式。

如果提總訂單某SKU數(shù)量大于存儲區(qū)整托盤數(shù)量/體積的80%～100%，則采用高位貨架區(qū)提總揀選再分揀的流程進(jìn)行：

① WMS任務(wù)下發(fā)至高位貨架區(qū)；

② WCS調(diào)度無人叉車，將WMS指定貨位中的托盤叉出，放置在無人貨架區(qū)每條通道兩端的一層潛伏AGV交接點位的潛伏AGV空貨架底框上；

③ 潛伏AGV接到無人叉車放置完成信息后，搬運貨架底框+商品送至拆碼垛機(jī)器人交接點位；

④ 拆碼垛機(jī)器人，將指定數(shù)量的外箱拆到輸送線中，通過輸送線，送至包裝工位，剩余庫存由潛伏式AGV送至揀選區(qū)進(jìn)行補(bǔ)貨上架。

5、5G技術(shù)應(yīng)用

以上項目主要實施地點是紅旗風(fēng)順庫房，它是一汽集團(tuán)紅旗長青工廠的物流配送中心，為紅旗車型長青工廠年產(chǎn)11萬輛的生產(chǎn)目標(biāo)提供優(yōu)質(zhì)、高效地產(chǎn)前零部件的倉儲、轉(zhuǎn)包、配送服務(wù)，分別存儲紅旗長青工廠的大物與中小物，當(dāng)下汽車行業(yè)物流企業(yè)正朝著智能化、自動化、信息平臺化、物流網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。根據(jù)集團(tuán)公司十三五規(guī)劃，針對生產(chǎn)效率、操作環(huán)境、服務(wù)質(zhì)量、人工成本進(jìn)行新技術(shù)設(shè)備的引進(jìn)，逐步邁向“自動化”、“智能化”發(fā)展的要求， 2019年在紅旗風(fēng)順倉庫引進(jìn)AGV技術(shù)，采用AGV貨到人的模式，優(yōu)化物流運行，縮減人工成本，降低單車物流成本。自紅旗風(fēng)順庫房AGV投入運行以來，AGV車輛出現(xiàn)過由于WIFI網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的車輛故障、定位超時等問題，對生產(chǎn)造成不同程度的影響，因此本次測試旨在針對5G技術(shù)特點進(jìn)行研究分析，結(jié)合紅旗風(fēng)順庫房智能AGV運行場景進(jìn)行深入研討，論證基于5G技術(shù)得AGV應(yīng)用可行性。項目以日趨成熟的5G技術(shù)結(jié)合智能化設(shè)備應(yīng)用為場景進(jìn)行研究論證，隨著5G網(wǎng)絡(luò)、5G模組等設(shè)備逐步普及，在智能化設(shè)備應(yīng)用中具備廣泛的推廣前景。

現(xiàn)有AGV無線組網(wǎng)方式普遍采用傳統(tǒng)企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)解決方案，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)都是基于傳統(tǒng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)布置實現(xiàn)的，在信號干擾、漫游切換、覆蓋范圍、帶寬容量、網(wǎng)絡(luò)延時等方面問題突顯，無法有效滿足企業(yè)智能化設(shè)備對通信網(wǎng)絡(luò)越來越嚴(yán)苛的通信要求。利用5G技術(shù)低延時、高帶寬、廣鏈接的特性，進(jìn)行智能AGV基于5G網(wǎng)絡(luò)運行測試。

基于5G技術(shù)特點，搭建5G網(wǎng)絡(luò)企業(yè)專網(wǎng)，綜合考慮傳統(tǒng)Wi-Fi專網(wǎng)劣勢及企業(yè)高性能的連接需求，從而提出了基于運營商移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行企業(yè)專網(wǎng)的部署，有效融合了大網(wǎng)與專網(wǎng)資源共享的問題，同時通過運營商移動網(wǎng)絡(luò)提供高效、高性能的網(wǎng)絡(luò)連接?？蓪⑦\營商公用網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)專有網(wǎng)絡(luò)有效融合部署，提升網(wǎng)絡(luò)使用效率，有效解決無線信號干擾、切換、體驗差問題。

一汽集團(tuán)紅旗車型汽車零部件倉儲庫房有12臺智能AGV機(jī)器人在運行通過WIFI設(shè)備連接，在處理爆發(fā)式任務(wù)流時有以下幾個問題：覆蓋能力弱、延時不可控、信號干擾強(qiáng)?；赪IFI無線網(wǎng)路的車輛調(diào)度信息在傳輸與確認(rèn)過程中往往需要幾秒的時間，極端情況下（信號不好或者網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)大的情況）甚至?xí)霈F(xiàn)更長的通訊時延。此外，為了確保無人車輛在不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下穩(wěn)定運行，設(shè)備與設(shè)備之間的安全間距必須隨網(wǎng)絡(luò)的最大延時的增加而增加，這使得工業(yè)車輛需要不斷的減速停車重新啟動，極大地限制了整個系統(tǒng)的效率提升。由于WIFI使用的是非授權(quán)頻段，非常容易受干擾，再加上倉庫和工廠中有大量的金屬貨架，導(dǎo)致信號衰減嚴(yán)重，會加劇現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性，造成延時大，丟包率高甚至AGV和控制端掉線。

鑒于以上情況，我公司制定了三種不同的實施方案：

方案一：5G+AGV模式，即直接讓AGV設(shè)備接收5G信號，設(shè)備控制服務(wù)器通過公網(wǎng)，將控制信號傳遞給AGV設(shè)備；

方案二：5G+CPE+AGV模式，即設(shè)備控制服務(wù)器用通過5G網(wǎng)絡(luò)與CPE設(shè)備相連，通過CPE（客戶前置設(shè)備，將高速4G或者5G信號轉(zhuǎn)換成WiFi信號的設(shè)備）將5G信號轉(zhuǎn)化為WIFI信號，從而將控制信號傳遞給AGV設(shè)備；

方案三：通過搭建5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，提供專屬網(wǎng)絡(luò)，增加MEC（多接入邊緣計算設(shè)備，將高密度計算、大流量和低時延需求的業(yè)務(wù)就近部署，滿足客戶對安全、速率及可靠性的多重要求的設(shè)備）進(jìn)一步降低時延提高數(shù)據(jù)安全，確定5G+MEC+AGV的技術(shù)測試路徑，針對一汽集團(tuán)紅旗車型零部件倉儲庫房AGV設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)應(yīng)用場景測試。（詳情見表4，各要素滿分為10分）

表4、5G技術(shù)應(yīng)用選型

由上表得分可知，如果使用方案1（5G+AGV）這種方式，因負(fù)責(zé)AGV控制的現(xiàn)有服務(wù)器無法連入5G設(shè)備，因此無法保障數(shù)據(jù)的連通性，也無法保證網(wǎng)絡(luò)信號的延時時間；

使用方案2（5G+CPE+AGV）這種方式，可以很好的將所有非5G設(shè)備連入5G網(wǎng)絡(luò)，但WIFI的信號因抗干擾能力較差，也不適用于現(xiàn)有的生產(chǎn)環(huán)境；

使用方案3（5G+MEC+AGV）這種模式，則可以在很好地兼容控制設(shè)備的基礎(chǔ)上，與下游的自動化設(shè)備間實現(xiàn)低時延、無干擾地進(jìn)行實時控制的效果。

綜上所述，使用方案3即5G+MEC+AGV方式的實施策略是最優(yōu)選擇。

通過5G+邊緣計算實現(xiàn)高帶寬、低時延、高可靠的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，解決wifi網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小，信號不穩(wěn)定，維護(hù)困難等問題；

通過5G分流網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)本地分流，降低時延，并實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不出物流園區(qū)，保證數(shù)據(jù)安全性；

通過建設(shè)私有云平臺，實現(xiàn)物流園區(qū)各類管理系統(tǒng)上云，提高硬件資源利用率，提升工作效率。

園區(qū)用戶訪問公網(wǎng)，分流網(wǎng)關(guān)對數(shù)據(jù)進(jìn)行透傳，數(shù)據(jù)流量通過核心網(wǎng)訪問互聯(lián)網(wǎng)。

通過測試AGV設(shè)備在5G網(wǎng)絡(luò)上可穩(wěn)定運行，車輛調(diào)度、系統(tǒng)交互正常，為優(yōu)化延時平均10ms可滿足AGV設(shè)備運行，同時創(chuàng)新性的MEC邊緣計算應(yīng)用，有效的保證了數(shù)據(jù)安全。

通過本次測試，基本滿足廠區(qū)基于WiFi信號向5G信號改造的要求，業(yè)務(wù)可正常運行。5G技術(shù)具有延時可控、覆蓋范圍廣、延時低、干擾低等特點，利用5G傳輸調(diào)度信息，能有效的將通訊時延控制在毫秒級。相比較于WIFI的各種棘手問題，5G的高速率、大帶寬和低時延特性，能夠帶來更寬廣的網(wǎng)絡(luò)覆蓋、更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接和更高效的數(shù)據(jù)傳送。再結(jié)合MEC邊緣計算、云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，會進(jìn)一步提高AGV的智能，使其能夠勝任更多的應(yīng)用場景。通過紅旗風(fēng)順庫房5G技術(shù)測試，為未來5G技術(shù)推廣應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。2021年在應(yīng)用測試的基礎(chǔ)上針對BC庫房進(jìn)行5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項目，繼續(xù)推廣5G技術(shù)在零部件庫房應(yīng)用，深入進(jìn)行5G技術(shù)在生產(chǎn)場景的探索工作，打造5G+智慧物流新模式。

四、項目效益分析與評估

（1）項目實施前后的效益指標(biāo)對比、產(chǎn)生知識產(chǎn)權(quán)情況；

項目實施后在以下指標(biāo)方面取得了顯著效果：

①、人力資源方面節(jié)約各類操作人員233人；

②、綜合辦公方面，由于采用大量信息化手段，因此每年可節(jié)約各類辦公用品（紙、筆、打印設(shè)備等）23萬元；

③、運營方面每年可節(jié)約各類工藝車輛177輛（2T叉車57輛、3T叉車22輛，牽引車41輛，其他車輛67輛；

④、由于減少了零件在存儲環(huán)節(jié)的賬實相符率以及配送過程中的出貨差錯率，因此在企業(yè)運營方面每年可節(jié)約各類糾錯成本3000萬元以上；

⑤、項目采用數(shù)字化技術(shù)，加入了大約15種先進(jìn)數(shù)學(xué)算法，不僅實現(xiàn)了設(shè)備間的高度協(xié)同化，而且設(shè)備控制系統(tǒng)還可以根據(jù)日常生產(chǎn)中出現(xiàn)的不同異常情況，自動判斷異常原因，并根據(jù)不同原因，調(diào)用不同的系統(tǒng)智能算法進(jìn)行異常情況的問題解決，在節(jié)約大量管理成本的過程中，是控制各類自動化設(shè)備的總控制系統(tǒng)實現(xiàn)了初步的智能化運轉(zhuǎn)。節(jié)約管理成本約50萬元/年。

⑥、該項目獲得知識產(chǎn)權(quán)8項，其中實用新型專利6項，軟件著作權(quán)0項，為企業(yè)未來通過政府的高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證奠定堅實基礎(chǔ)；

（2）項目實施對企業(yè)業(yè)務(wù)流程改造與創(chuàng)新模式的影響；

利用信息化與自動化身邊度融合手段，使企業(yè)的單位生產(chǎn)率取得了顯著的提高，由原有的9.8萬元/人提升至目前的17.87萬元。企業(yè)也由原來的勞動密集型企業(yè)順利轉(zhuǎn)化為現(xiàn)在的技術(shù)密集型企業(yè)，在企業(yè)轉(zhuǎn)型過程中也伴隨著企業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)化，以及智能制造與現(xiàn)代物流業(yè)兩種產(chǎn)業(yè)間的深度融合的過程。物流模式的改善主要是通過以下兩種方式來進(jìn)行體現(xiàn)：

①由庫存數(shù)量被動拉動轉(zhuǎn)變以實際產(chǎn)量主動推動物流業(yè)務(wù)協(xié)同模式，即通過物流管理系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)的無縫銜接，使得很多物流環(huán)節(jié)可以與生產(chǎn)環(huán)節(jié)同步獲得信息或更早獲得信息，大量需要進(jìn)行數(shù)量預(yù)測的工作都變實現(xiàn)了精確化量化，全面實現(xiàn)了生產(chǎn)與物流業(yè)務(wù)間的高度協(xié)同，同時也可以通過物流管理系統(tǒng)對輛份式、量份式、準(zhǔn)時化、預(yù)裝配、排序等物物流配送模式進(jìn)行混合式管理；

②物流服務(wù)獲得了更強(qiáng)的延展性，服務(wù)范圍已從原有的從供應(yīng)商到工廠卸貨區(qū)，延伸到了生產(chǎn)線線邊庫。服務(wù)寬度從每個服務(wù)中心從是一種單一配送模式服務(wù)的管理模式發(fā)展為可以在一個服務(wù)中心中同時實施多種不同服務(wù)模式，且各服務(wù)模式間還可以根據(jù)需要進(jìn)行自由排列組合與工藝步驟調(diào)整。

（3）項目實施對提高企業(yè)競爭力的作用。

項目實施后，對企業(yè)原有的物流模式進(jìn)行了全方位變革，不僅提高了企業(yè)的勞動生產(chǎn)率，而且擺脫了各線下物流操作環(huán)節(jié)不受控的歷史，使大量的物流操作業(yè)務(wù)被納入信息管理系統(tǒng)的管轄范圍內(nèi)。

同時，由于在項目中實施了大量的信息化與數(shù)字化手段，企業(yè)的人力成本、管理成本、日常運營成本、綜合辦公成本均產(chǎn)生了顯著下降，對于汽車生產(chǎn)企業(yè)來說，其綜合物流成本由原來的12%下降到了11.5%，成功提升了客戶企業(yè)商品的競爭力，也使得客戶對我企業(yè)的依賴程度得到了進(jìn)一步提高。

五、項目總結(jié)與未來展望

本次項目將所有的信息流程進(jìn)行了接口統(tǒng)一以及無縫銜接，徹底消除了各系統(tǒng)間信息傳輸不暢的情況，消除了信息孤島。同時也成功將企業(yè)由勞動密集型轉(zhuǎn)型成為技術(shù)密集型企業(yè)。通過將信息化技術(shù)與自動化設(shè)備之間進(jìn)行深度融合，不僅實現(xiàn)了企業(yè)自身的競爭力提升，而且也實現(xiàn)了智能制造業(yè)與現(xiàn)代物流業(yè)之間的深度融合，提高了客戶粘性。為企業(yè)未來向無人化、少人化物流模式的發(fā)展，奠定了堅實基礎(chǔ)。