《電子技術(shù)應(yīng)用》
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移動機器人大軍,,涌向人類工廠

2021-08-29
來源:雷鋒網(wǎng)
關(guān)鍵詞: 移動機器人 西門子 AMR

  在移動機器人領(lǐng)域,,中國廠商已處于世界頭部位置。

  在位于上海經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的上海西門子開關(guān)有限公司工廠(下文簡稱“西門子開關(guān)工廠”)中,,上百臺移動機器人規(guī)范自如地來回行進著,,除了講解員與部分操作系統(tǒng)的工作人員,幾乎看不到其它人影,。

  從收貨,、質(zhì)檢、入庫,,到在庫理貨,、出庫集貨和產(chǎn)線送料,,移動機器人無不覆蓋,,在復(fù)雜的工廠動線以及多樣的工作流程下秩序井然。

  如今,,移動機器人正走進越來越多工廠——而西門子開關(guān)工廠,,僅是其中一面寫照。

  1,、移動機器人進入工廠

  事實上,,移動機器人的發(fā)展歷史與工業(yè)機器人相當(dāng),只不過前者早期并未受到過多關(guān)注,。

  移動機器人最初被大眾所熟知,,是出于一次大型并購——2012 年,亞馬遜以 7.75 億美元收購了倉儲物流機器人明星企業(yè) Kiva Systems,,后者主要研發(fā)采用二維碼導(dǎo)航移動機器人,。

  “這是一個標志性的事件”,Interact Analysis 高級研究總監(jiān)張鍵表示,,“它使得移動機器人不再局限于汽車,、煙草等自動化程度較高的制造業(yè)中,而開始大規(guī)模應(yīng)用到物流分揀領(lǐng)域”,。

  在亞馬遜對 Kiva 機器人批量應(yīng)用后,,國內(nèi)出現(xiàn)了諸多基于二維碼導(dǎo)航的類 Kiva 方案,比如京東的“亞洲一號倉”,;菜鳥為天貓打造的智能倉,、“蘇寧云倉”等,。

  如今,移動機器人已經(jīng)出現(xiàn)了不少細分類別,,從導(dǎo)航技術(shù)上可以大致分為四類——磁導(dǎo)航移動機器人,、二維碼導(dǎo)航移動機器人、激光雷達導(dǎo)航移動機器人,、視覺導(dǎo)航移動機器人,。

  就行業(yè)普遍認知來看,前兩者可以歸類為 AGV,,后兩者被稱為自然導(dǎo)航移動機器人,,可以歸類為 AMR(Automated Mobile Robot,即自主移動機器人),。

  AMR 無需依靠外部基礎(chǔ)設(shè)施去定位和固定路徑,,而是能夠通過機器人對周圍環(huán)境的感知進行自主路徑規(guī)劃,其技術(shù)路線以激光或者視覺 SLAM 為主,。

  不過,,由于應(yīng)用了更多傳感器以及需要考慮環(huán)境的干擾,AMR 造價更為高昂,,移動速度一般也慢于獨占場地的 AGV,。

  如今,尤其在倉儲物流場景中,,基于二維碼導(dǎo)航的移動機器人已經(jīng)得到普遍應(yīng)用,,且占據(jù)絕大部分存量市場,包括極智嘉,、??怠⒖靷}在內(nèi)的國內(nèi)廠商正是這類產(chǎn)品的早期入局者,,吃到了倉儲物流自動化建設(shè)過程中的第一波紅利,。

  不過,隨著倉儲物流場景第一波紅利瓜分殆盡,,移動機器人廠商開始嘗試打開工業(yè)市場這道大門,,而 AMR 正是開啟的鑰匙。

  “自然導(dǎo)航 AMR 的柔性和全局適應(yīng)性更好,,更適用于人機混合,、場景改造困難的工業(yè)環(huán)境”,迦智科技陳首先曾向雷鋒網(wǎng)(公眾號:雷鋒網(wǎng))說道,。

  2015-2018 年間,,國內(nèi) AMR 廠商輩出,包括極智嘉,、隆博科技,、優(yōu)艾智合,、迦智科技等近十家移動機器人廠商陸續(xù)布局工業(yè) AMR。

  在這期間,,在倉儲物流領(lǐng)域已經(jīng)小有名氣的極智嘉也開始進軍工業(yè)領(lǐng)域,,基于自身前期在電商倉儲領(lǐng)域積累的技術(shù)、產(chǎn)品,、方案,,從應(yīng)用場景與電商倉儲相似的工業(yè)倉儲場景做起。

  AMR 進入工業(yè)場景初期,,由于國內(nèi)工業(yè)自動化水平不夠高,,對移動機器人的應(yīng)用仍處于早期試用階段。另外,,AMR 在技術(shù)層面也處于驗證階段,,需要在實際工業(yè)場景下一邊試行,一邊修正,。

  正當(dāng) AMR 嘗試打開工業(yè)市場時,,一次時代的浪潮以及偶然性的環(huán)境變化為 AMR “添了一把柴火”。

  2020 年,,“新基建”的提出,,為國內(nèi)工業(yè)數(shù)字化進程踩了一腳油門,另外,,“十四五”規(guī)劃的其中一個目標,,便是提出將數(shù)字經(jīng)濟核心的數(shù)字產(chǎn)業(yè)的比例提升至 10%,。

  由此,,越來越多工廠邁出了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第一步,多數(shù)工業(yè) AMR 項目也加速進行場景驗證,;西門子開關(guān)工廠和極智嘉的合作便是其中之一,。

  2、西門子開關(guān)工廠的“人”換人

  在上海經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)中,,一座全流程柔性自動化的智慧物流工廠在 2020 年成功落地,,而這座工廠便是西門子開關(guān)工廠。

  隨著工業(yè) 4.0 時代的到來,,西門子開關(guān)工廠開始關(guān)注數(shù)字化轉(zhuǎn)型的落地,。當(dāng)時,西門子開關(guān)工廠有 500 多名員工,,年產(chǎn)超過 35000 臺真空斷路器和 12000 臺中壓開關(guān)柜,。

  對西門子開關(guān)工廠而言,其需求主要有兩大方面——一是改造原有的原材料存儲,,改善送料流程過度依賴人工的狀況,;二是促進廠區(qū)人員管理從手工勞動逐步向機器人應(yīng)用技術(shù)管理轉(zhuǎn)型,。

  另外,工廠內(nèi)的各個產(chǎn)線都在工作狀態(tài),,即使對工廠進行改造升級,,如何保證產(chǎn)線工作的同步進行也是需要考慮的因素之一。

  當(dāng)時,,西門子開關(guān)工廠對比了市場上的各種解決方案,,要么投資巨大,要么方案不夠靈活,,一旦落地難以改變,;這與西門子開關(guān)客制化生產(chǎn)之間存在一定矛盾。

  在多方的權(quán)衡和對比下,,西門子開關(guān)工廠最終選擇了極智嘉提出的模塊化柔性部署方式,。

  所謂模塊化柔性部署,即部署階段能夠分區(qū)塊展開,,實現(xiàn)無停產(chǎn)升級改造,,同時后續(xù)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)情況進行實時調(diào)整。

  在部署過程中,,極智嘉首先在貨到人區(qū)展開,,而后才逐步拓展至機器人收貨區(qū)、四向車立庫存儲區(qū),、質(zhì)檢環(huán)節(jié)打通和自動化集貨區(qū),。2020 年 10 月,西門子開關(guān)工廠完成了物流中心的全流程機器人覆蓋,,并開始部署機器人產(chǎn)線送料,。

  在為西門子開關(guān)工廠提供的智能倉組合方案中,涵蓋了貨到人揀選機器人 P800,、貨箱到人揀選機器人 C200S,、四向穿梭車和智能搬運機器人 M1000,以及 AI 算法和智能系統(tǒng),,解決了庫內(nèi) 20 萬+倉庫存儲單元(SKU)原材料的收貨,、分區(qū)存儲、齊套發(fā)運,、產(chǎn)線領(lǐng)料等流程問題,。

  從收貨區(qū)來看,其揀選機器人能夠監(jiān)測數(shù)量,、大小,、體重是否符合標準。據(jù)西門子開關(guān)工廠工作人員介紹,過去 80 個工人花費 5 天所做的工作量,,現(xiàn)在 10 個工人花 2 天時間就能做完,。

  在理貨方面,廠內(nèi)的貨到人庫區(qū)每天根據(jù)熱力圖進行智能理貨,,立庫區(qū)則按照生產(chǎn)計劃每天進行智能理貨,。

  值得一提的是,西門子開關(guān)工廠部署了六層立庫區(qū),,機器人上可達頂層,,下可到底層,當(dāng)工人下班之后,,機器人照常運轉(zhuǎn),,按照優(yōu)先順序進行理貨,以確保第二天工廠開工時能夠完成出庫,。

  另外,,基于開關(guān)工廠的特殊性,產(chǎn)品經(jīng)常需要抽檢測試,,機器人在這之中扮演著不可或缺的角色——不僅能夠?qū)⒊闄z物品送至檢驗室,,而且在檢驗完成后能夠?qū)⑽锲窔w置原位,做到全鏈路可追蹤,,實現(xiàn)貨品信息流和實物流的統(tǒng)一,。

  據(jù)西門子開關(guān)工廠數(shù)據(jù)統(tǒng)計,在完成智能升級后,,工廠的入庫效率提升 2.5 倍,、出庫效率提升 2.15 倍,存儲面積減少 50%,,存儲能力增加 2-3 倍,,供料及時率 100%,廠內(nèi)人力需求節(jié)約 30%,。

  盡管西門子開關(guān)工廠已經(jīng)全面實現(xiàn)自動化智能物流管理,,但在多數(shù)時候,,其僅僅起到示范意義,。“來西門子開關(guān)工廠看的人很多,,真正行動的少”,,西門子(中國)有限公司智能基礎(chǔ)設(shè)施集團配電設(shè)備與系統(tǒng)事業(yè)部財務(wù)總監(jiān)束長虹表示。

  AMR 如何跨越“從 1 到 N”的鴻溝,,成為一個擺在任何玩家面前的難題,。

  3、AMR 困于“定制化”

  “制造業(yè)和物流行業(yè)不太一樣,,前者的定制性非常強,?!?/p>

  “制造業(yè)有太多分門別類,每一個行業(yè),、哪怕是不同的公司在同一個行業(yè)里面,,它所要用到的機器人的解決方案可能都會不一樣,都會有自己的需求,?!?/p>

  張鍵說道。

  同樣的看法,,極智嘉 CEO 鄭勇在采訪中也有所提及,。鄭勇坦言,不同級別的制造業(yè),,需要的方案不一樣,,相對來說制造業(yè)對機器人定制化要求更高。

  然而,,機器人定制化會帶來成本上升,,且質(zhì)量難以控制。這不僅是 AMR 廠商造成挑戰(zhàn),,對制造企業(yè)而言,,僅在資金一項就加高了部署門檻。

  事實上,,難以實現(xiàn)定制化并非極智嘉一家之難,,對于其他 AMR 廠商來說同樣是困境所在。

  隆博科技 CEO 佘元博此前也曾告訴過雷鋒網(wǎng),,工業(yè)類場景的定制化,,是普遍存在的問題,但難以突破這個瓶頸的因素之一在于 AMR 優(yōu)質(zhì)集成商太過稀缺,。他表示:

  不同工廠,,甚至同一個工廠的不同場景,業(yè)務(wù)邏輯不同,,對 AMR 的用法也不同,,AMR 要落地到客戶實際場景中,中間必須有一個方案規(guī)劃,、定制的工作,,以及渠道和商務(wù)也有很大工作量,這些工作集成商都可以解決,。

  但是 AMR 行業(yè)起步較晚,,目前在本體制造商和客戶落地場景中能夠有效完成方案規(guī)劃、定制工作,完成技術(shù)轉(zhuǎn)化的集成商,,目前仍然非常稀缺,,這種缺失制約了 AMR 行業(yè)的規(guī)模化爆發(fā),。

  另外,,在束長虹看來,影響 AMR 大規(guī)模應(yīng)用的一個重要因素還在于老舊工廠的改造,。目前,,大多數(shù)機器人廠商都有一套自家的解決方案,對于新建廠房則容易復(fù)制和應(yīng)用,。

  但對于傳統(tǒng)工廠的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,,則對復(fù)制能力提出了更高的要求,這需要機器人廠商方案不斷地應(yīng)用,、調(diào)整,、修改,進而健全解決方案,,提升可復(fù)制性,。

  對移動機器人廠商而言,只有跨越了這道鴻溝,,才能真正實現(xiàn) AMR 規(guī)?;l(fā);對于這道沒有標準答案的難題,,各家都在分別作答,。

  在極智嘉全球智慧物流峰會上,目前在 AMR 市場占有率位居第一的極智嘉給出了自己的思考,。

  4,、極智嘉造“腦”

  在極智嘉看來, To B 行業(yè)有一個痛點——即滿足大規(guī)模個性化的問題,。當(dāng)應(yīng)用場景不斷拓寬,,項目和需求不斷增多,實現(xiàn)大規(guī)模復(fù)制和個性化部署的矛盾也隨之顯現(xiàn),。

  2019 年,,進入 AMR 賽道摸索了兩年的極智嘉在面臨越來越多場景需求、客戶項目需求時,,越發(fā)意識到解決這個主要矛盾的必要性,。

  于是,極智嘉做了一次戰(zhàn)略升級,,將原來客制化軟件開發(fā)變成了應(yīng)用平臺——aPaaS,即“極智云腦”,旨在解決大規(guī)??椭苹瘑栴},。

  “在某種程度來講,aPaaS 就是一個高度模塊化可配置的東西,,相當(dāng)于搭樂高一樣,,先把樂高模塊做出來,以及怎么樣去搭樂高的規(guī)則或者流程給做出來,,等以后再去搭建一個新的項目我們就用樂高的方式做出來,。”李洪波向雷鋒網(wǎng)等媒體介紹道,。

  從 0 到 1 的過程中,,極智嘉從一開始的硬件交付進一步衍生至軟件平臺的構(gòu)建,AMR 市場在擴大,,用戶也在不斷提出新的需求,,在 1 邁向 2、3,、4……N 的時候,,極智嘉意識到還有很多未做的工作。

  在全球智能物流峰會上,,李洪波提到了當(dāng)下機器人智能物流系統(tǒng)面臨的三大變化——一是單場景規(guī)模越來越大,;二是復(fù)合場景越來越多;三是客戶更加追求可感知的價值,。

  李洪波表示,,一套機器人智能物流系統(tǒng)已不能夠滿足客戶需求,客戶需要三個層次:基于全品類的機器人,,深度量身定做與它適配的端到端解決方案,,以及在此基礎(chǔ)上的一站式服務(wù)。

  在新的需求催生下,,歷經(jīng)超過 300 位工程師,、兩到三年的持續(xù)開發(fā)后,極智嘉在 aPaaS 平臺基礎(chǔ)上加入“4D 使能技術(shù)”——即融入了深度軟件智能,、深度業(yè)務(wù)智能,、深度數(shù)據(jù)智能,以及深度群體智能,。

  其中,,群體智能和深度軟件智能主要在自動化層面和軟件層面為客戶提供全鏈路的深度連接,實現(xiàn)入庫到出庫,,從地板到天花板,,全鏈路從硬件到軟件的連接,。數(shù)據(jù)智能和業(yè)務(wù)智能,則是為客戶提供整個的全鏈路的數(shù)字化,,比如“數(shù)據(jù)即資產(chǎn)”的增值服務(wù),。

  那么,這些“智能”在實際應(yīng)用上如何體現(xiàn),?

  比如,,在自動化倉庫構(gòu)建之前,可以做出整個系統(tǒng)的仿真,,用真正的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)貫穿到系統(tǒng)里面看真實數(shù)據(jù),,看不同子系統(tǒng)之間是否有瓶頸。

  在系統(tǒng)真正運行之后,,再通過一個數(shù)字孿生功能,,把真實的自動化系統(tǒng)運行狀態(tài)能夠數(shù)字化展示出來。

  通過軟硬件的結(jié)合,,極智嘉逐漸摸索出一套屬于自己的方法論,,而這同樣也是包括海康等頭部廠商在探索的為之可行的方法,。這套方法論或許不是唯一正解,,但包括極智嘉在內(nèi)的 AMR 廠商都在不斷靠近答案。

  5,、AMR 風(fēng)起

  從產(chǎn)業(yè)話角度看 AMR 的發(fā)展,,一般會經(jīng)歷三個階段——一是教育市場階段;二是判定趨勢的過程,;三是大規(guī)模應(yīng)用,。

  “現(xiàn)在已經(jīng)到了第二階段甚至到第三階段大門打開的時候”,李洪波向雷鋒網(wǎng)表示,。

  Interact Analysis 數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,,2018-2020 年間,全球用于物流倉儲和制造業(yè)的移動機器人總出貨量翻了 2 倍,,即使 2020 年存在疫情影響,,但該市場銷售額仍有 20% 增長。

  據(jù)張鍵及其所在團隊預(yù)測,,到 2024 年,,全球移動機器人市場規(guī)模會超過 140 億美元。

  “移動機器人前期存在一個非常長的準備期,,當(dāng)準備期過了以后,,也就是說移動機器人通過實操驗證,被認為是一個行之有效的解決方案以后,,整個移動機器人部署的成長將是爆發(fā)式的,,會非??臁,!睆堟I說道,。

  同時,,張鍵在調(diào)研中發(fā)現(xiàn),,無論是在 AMR 數(shù)量上,市場規(guī)模上,,還是解決方案上,,中國廠商在世界范圍內(nèi)都已處在頭部位置。

  近年來,,隨著 AMR 的行業(yè)價值被驗證,,資本也愈加青睞這一賽道,僅在 2020 年,,移動機器人領(lǐng)域發(fā)生了數(shù)十起融資,。

  同時,也有越來越多玩家布局 AMR,,據(jù)雷鋒網(wǎng)了解,,字節(jié)跳動已入股至少 3 家倉儲物流機器人;全球機器人四大家族之一的 ABB 宣布收購 ASTI 移動機器人集團,;優(yōu)必選在 WAIC 上也發(fā)布了 AMR 智能物流機器人解決方案……

  資本的青睞,、玩家的競逐,AMR 賽道不可謂不熱鬧,,但與此同時,,AMR 市場仍存在巨大變量——目前整個行業(yè) 25% 的單位都是來自于初創(chuàng)企業(yè),且排名前 13 的移動機器人廠商所占的市場份額還不到一半,。

  AMR 正起勢,,但行業(yè)仍有長路要走。正如李洪波在采訪中所說——

  相當(dāng)于兩萬五千里長征,,大家翻過第一座山,,后面還有特別長的路。

  END

  作者 | 肖漫

  編輯 | 李帥飛




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