基于机器人和物联网技术的智能立体库

发布时间：2017-12-22 作者：佚名

关键字：机器人物联网技术

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自工业互联网概念提出以来，全球产业界积极开展应用实践和探索，新一轮科技变革和业务创新蓬勃兴起，工业互联网逐渐发展为重要的智能基础设施、先进的生产力和新型的经济形态。

自2016年6月起，工业互联网产业联盟面向成员单位及全社会启动了先进应用案例征集工作，旨在寻找我国工业互联网应用和技术的最佳实践，为工业互联网的实施部署提供示范和标杆。通过联盟专家组的两轮评审，2016年共评审出12个工业互联网优秀应用案例并汇编成册，于2017工业互联网峰会上正式发布。

联盟将定期在微信公众号与社会各界分享2016工业互联网优秀应用案例，敬请关注。

智能化生产领域案例二：

基于机器人和物联网技术的智能立体库

——智能制造下的智能物流模式

导读

海尔集团创业于1984年，截止16年，全球营业额实现2016亿，利润实现203亿，近十年收入复合增长率达到6.1%，利润复合增长率达到30.6%，连续8年蝉联是全球大型家电第一品牌。海尔作为全球布局的国际化公司，目前运营10大品牌，连续十五年蝉联中国市场最有价值品牌第一，遍布全球10大研发中心和108个工厂。

海尔对智能制造的探索-互联工厂模式，得到了行业、国家的广泛认可，以用户为核心的互联工厂模式普适性广、复制性强。为了持续深入探索、固化和对外复制互联工厂模式，并在智能制造的新技术、标准、模式和创新方面进行全方位的应用突破、资源整合，海尔于2016年2月，成立了青岛海尔工业智能研究院。智研院定位于构建全球工业智能领域一流资源共创共赢生态系统，输出中国智能制造落地技术，为广大企业转型升级提供全套解决方案。包括高端人才培育、高附加值的咨询服务、新厂建设、老厂升级等全流程解决方案服务，软硬件集成解决方案等。

大规模定制模式下，基于机器人及物联网技术运用的智能物流仓储模式探索

海尔互联工厂以模块化、自动化、信息化为支撑，以标准化、精益、质量保障为基础，核心是以最佳用户体验为导向，实现按需生产的大规模定制模式。

【打造大规模定制模式下的新型柔性制造能力】

海尔在互联工厂探索道路上，逐步形成独创的大规模定制模式下的新型柔性制造能力，为支撑此能力，与相关资源方共同探索智能立体库（包括自动存储设备、计算机管理系统、机器人、基于物联网技术的AGV/RGV、功能模块以及主要流程等）方案。

【智能技术驱动创新，颠覆传统物流模式】

利用机器人和物联网技术相结合，建设智能、高效的智慧仓储系统。根据实际需求以及现有信息化平台、通过增加硬件设施和深化信息调度，实现仓储管理信息化、标准化、可视化、智能化、自动化。以信息系统平台和硬件设施为支撑，以成品出入库和物料搬运为主体业务，实现工厂的智慧管理和运行，使仓储、搬运、信息、人员等资源能够柔性调度，实现工厂智能化。

【构建新型柔性仓储物流体系】

通过互联网、物联网、物流网等技术运用，整合物流资源，并结合IWMS智慧物流系统，满足用户个性化需求，实现“智能物流”快速服务和配送。

结合物联网和智能终端等技术，实现实时管控和智能调度的智能仓储与物流

项目实施涉及所有与仓储物流相关的业务流程，主要包括原材料出入库，智能拣配，成品智能仓库和物流。

【新型柔性物流体系的总体架构和主要内容】

（1）总体架构

智能立体库整体系统架构以WMS为核心，通过设备支持系统（包括RFID等）及关联子系统，快速、准确、动态地获取货物处理数据作为其系统运行的基础，实现用户不同订单的合并和订单分配，通过上下系统接口技术，与企业的资源管理系统ERP等系统实现无缝连接，有效实施快速响应战略。

如图1所示：

图1 总体技术方案与架构

（2）主要内容

海尔互联工厂智能立体库设计根据“总体规划，分期实施”的策略，制定了总体工艺布局方案，包括码垛区在内的7个区域设计，以及智能穿梭机器人业务系统设计，通过WCS和TCS控制系统进行业务处理。

【网络互联架构： M2M关键技术搭建物联网互联】

（1）M2M技术互联

M2M重点在于机器对机器的无线通信，存在以下三种方式：机器对机器，机器对移动电话（如用户远程监视），移动电话对机器（如用户远程控制）。

如图2所示：

图2 网络架构方案

（2）云计算信息闭环

通过云计算将大量互联信息用网络连接的计算资源统一管理和调度。构成一个计算资源池向用户按需服务，云计算能对物联网中数以万计的各类物品的实时动态进行管理，进行智能分析，处理，从而实现网络互联信息闭环反馈。

【数据架构和应用：物联网信息技术的运用】

（1）信息采集

采用射频识别（RFID）技术，通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，采用视频识别，使用电子标签对采集的信息进行标准化标识，使用射频识别装置对信号进行采集。

（2）信息传递

在物联网中的主要传递采用的是无线技术，在仓库里建立互联网IP，提供高效的传送通道。

（3）信息处理

对仓库内，各类物品的实时动态进行管理，进行智能分析，处理。同时对设备采用分布式管理模式，各设备独立运行，统一管理模式，实现信息处理和优化。

【安全及可靠性：智能化机器人设备规划与安全维护】

（1）开放性模块化的控制系统体系结构

主要部分为机器人控制器，和运动控制器、传感器处理板等连接来完成机器人的运动规划，主控逻辑等功能。

（2）模块化层次化的控制器软件系统

采用分层和模块化结构设计来实现层次化，其分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次面对不同的功能需求来进行开发。并且和系统中多个模块协作实现功能。

（3）机器人的故障诊断与安全维护技术

通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。

（4）网络化机器人控制技术

控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。

两项世界首创，八项指标高于行业水平

【两项世界首创】

硬件设备创新：四方向穿梭机器人，出入库能力强，支持高效拣选作业，布局柔性高，支持货物多深位存储和操作；本智能立体库系统是通过电阻尺实现载物平台调平，从而可以自身实现换层工作，节约了其他种类穿梭车换层需要借助外力的叉车和堆垛机，从而提高了效率、节约了投资；本智能立体库系统实现智能控制。

软件控制系统创新：WCS/TCS系统执行系统与WMS仓储管理系统的运用，可实现根据库存需求实时调度和监控穿梭机器人的各种功能。

【八项指标高于行业平均水平】

【实施效果】

胶州二期工程实现了如下应用效果：

效率相比传统仓库提高50%

存储能力相对传统仓库提升70%

投资相对传统节约30%