編者按：小米汽車工廠出世，在國內(nèi)智能制造行業(yè)內(nèi)攪動風(fēng)云，業(yè)內(nèi)廠商共同見證高水平智能車廠的數(shù)據(jù)驅(qū)動、虛實(shí)共生和全局協(xié)同能力，紛紛將新一輪智能工廠改造計劃提上日程。

先進(jìn)的導(dǎo)航方式是智能工廠不容忽視的技術(shù)根基。定位導(dǎo)航模塊作為物流及倉儲系統(tǒng)的底層架構(gòu)之一，幫助工廠基于網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同，鏈接全局資源，規(guī)劃生產(chǎn)節(jié)拍。

在當(dāng)下流行的幾種導(dǎo)航技術(shù)中，磁條導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航和激光導(dǎo)航互為替代品，而前兩者的布設(shè)成本低廉，雖有數(shù)字化程度低和靈活性差的劣勢，卻仍占據(jù)相當(dāng)可觀的市場份額，與激光導(dǎo)航呈分庭抗禮之勢。激光導(dǎo)航技術(shù)想要在市場上占據(jù)更大優(yōu)勢，就必須以更突出的普惠價值俘獲行業(yè)需求。

斯坦德機(jī)器人（深圳）有限公司（以下簡稱“斯坦德”）一直看好基于激光導(dǎo)航的移動機(jī)器人行業(yè)。為摸索AGV、AMR等工業(yè)移動機(jī)器人在市場中的應(yīng)用廣度，斯坦德以開發(fā)激光導(dǎo)航服務(wù)附加值為抓手，促進(jìn)先進(jìn)導(dǎo)航技術(shù)納入傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級創(chuàng)新鏈，形成以頭部企業(yè)帶動中小企業(yè)、從大規(guī)模流水線到多品種小批量定制、讓自動化工廠向智能化工廠看齊的行業(yè)潮流。

圖1 富士康美國5G工廠

原始創(chuàng)新是優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的內(nèi)核

在小米汽車工廠總裝車間和電池車間內(nèi)，斯坦德交付Oassis 300E、Oassis 600E、Oassis 1200E三種型號全激光導(dǎo)航AMR共計200余臺。在設(shè)計AMR自動化總裝線之初，研發(fā)團(tuán)隊(duì)曾實(shí)地考察小米車廠車間環(huán)境，發(fā)現(xiàn)小米汽車總裝車間的環(huán)境變化率竟高達(dá)90%，除幾根固定立柱之外，其他設(shè)備全部被設(shè)計為可移動的生產(chǎn)線?！霸谏a(chǎn)線不固定、周圍環(huán)境隨時都可能發(fā)生變化的情況下，工廠物流系統(tǒng)要相對應(yīng)地具備調(diào)度車輛、變更路線和隨時響應(yīng)的能力?！彼固沟庐a(chǎn)品經(jīng)理梁凱翔向記者介紹道，“對于其他友商來說可能有些棘手，不過對于斯坦德來說，正是優(yōu)勢所在。”

圖2 斯坦德為小米打造全激光SLAM導(dǎo)航AMR自動化總裝線

斯坦德的自信不是空穴來風(fēng)，而是基于他們在控制器和算法研發(fā)工作中的“真功夫”。通常情況下，機(jī)器人控制器來源于產(chǎn)業(yè)鏈上游合作伙伴，控制算法基于開源機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS，而斯坦德“卷”出了新高度。在大部分同行企業(yè)做整機(jī)研發(fā)時，斯坦德專注打磨控制器和算法源代碼的原創(chuàng)性設(shè)計，發(fā)展SOA軟件應(yīng)用架構(gòu)方法，掌握一整套軟硬件協(xié)同的控制體系，為個性化服務(wù)方案的定制提供便利。如此一來，斯坦德研發(fā)團(tuán)隊(duì)便能夠高效地基于小米工廠內(nèi)部特征，將導(dǎo)航系統(tǒng)對于環(huán)境變化的耐受參數(shù)做定向優(yōu)化。

柔性倉儲需求飆升

斯坦德認(rèn)為，傳統(tǒng)制造業(yè)選擇用激光導(dǎo)航替代傳統(tǒng)的磁條和二維碼導(dǎo)航技術(shù)，是輕資產(chǎn)、回報快、一本萬利的改造升級，關(guān)鍵就在激光導(dǎo)航具備“柔性”的優(yōu)勢。

·兼容多種工藝段

“不同工藝段間的機(jī)器人是可以互換的，它們都具有機(jī)動性，”梁凱翔舉例說，“如果車門裝配線生產(chǎn)節(jié)拍發(fā)生變化，或是某臺機(jī)器人突發(fā)故障，系統(tǒng)可以自動調(diào)度備用機(jī)器人過去充當(dāng)‘替補(bǔ)’角色?！痹谶@個過程中，每臺機(jī)器人都是“多面手”，只需要人工在控制界面調(diào)整機(jī)器人編組，它們就能自動巡航，并到崗工作。

·標(biāo)準(zhǔn)化底盤，定制性上裝

“斯坦德的復(fù)合機(jī)器人集Oassis 300EL移動機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)底盤和機(jī)械臂于一體。機(jī)械臂的活動范圍大，臂上裝載的靈巧手主要發(fā)揮抓取和放置物料的作用?！彼固沟潞Ｍ馐袌鼋?jīng)理肖原如數(shù)家珍地介紹道，“FOUP搬運(yùn)傳輸系統(tǒng)和CNC自動上下料系統(tǒng)是這款復(fù)合機(jī)器人的典型應(yīng)用場景。”據(jù)悉，這兩種應(yīng)用場景對全自動化都有較高的要求。其中，F(xiàn)OUP作為一種常見的晶圓載具，對搬運(yùn)環(huán)境、過程及設(shè)施有極高的清潔度要求；同時因晶圓極薄且易碎，對搬運(yùn)時機(jī)器人運(yùn)行的平穩(wěn)、防震要求也極高。而CNC車間常年存在油霧和噪音，腐蝕性的切削液對人體有害，同樣對復(fù)合機(jī)器人有天然的需求。

圖3 晶圓搬運(yùn)及上下料

不過，肖原并沒有將復(fù)合機(jī)器人的概念完全等同于“AGV/AMR+機(jī)械臂”，而是強(qiáng)調(diào)了因地制宜的重要性：“標(biāo)準(zhǔn)化的移動底盤具備基礎(chǔ)的定位導(dǎo)航功能，但定制化的上裝部件并不止于機(jī)械臂。作為服務(wù)提供商，我們經(jīng)常深扎到行業(yè)中去，做滿足需求、無功能冗余的上裝，例如滾筒等，來幫助傳統(tǒng)制造業(yè)煥發(fā)增長新動能?！?/p>

·配送模式仍有提升空間

SPS普遍應(yīng)用于汽車總裝車間的物料配送，物料供給待發(fā)區(qū)與裝配線中間由物流系統(tǒng)連接。運(yùn)輸臺車裝載特定數(shù)量的某零件前往裝配線，該零件裝配完成后，空臺車再返回到零件供給待發(fā)區(qū)。而斯坦德更看好空滿交換的物料配送模式，即當(dāng)前臺車裝載的零件消耗完畢后，馬上有下一輛裝滿零件的臺車來補(bǔ)充零件，保證裝配過程不間斷。

“SPS配送模式受制于磁條導(dǎo)航技術(shù)，如果使用全套激光導(dǎo)航解決方案，空滿交換的配送方式更有利于提高效率，這一點(diǎn)在運(yùn)輸汽車工廠中體積較大的配件時尤為明顯?！绷簞P翔認(rèn)為，科學(xué)的配送方式要以足夠靈活的導(dǎo)航技術(shù)打底，移動機(jī)器人廠商應(yīng)當(dāng)敢于跳出“舒適圈”，不能僅滿足于解決表面需求，還要發(fā)現(xiàn)需求，迭代更加優(yōu)秀的物流系統(tǒng)，與其他高新智造科技共同進(jìn)步。

以激光導(dǎo)航撬動全局自動化

在2023計算產(chǎn)業(yè)生態(tài)大會上，華為與斯坦德等多家終端制造企業(yè)、機(jī)器人廠商共同研究起草的《云端控制平臺與物流自動導(dǎo)引車通用接口指南》（以下簡稱《指南》）發(fā)布。《指南》允許一套云端控制系統(tǒng)接入多家廠商和不同型號的產(chǎn)品，同時使產(chǎn)品受上層調(diào)度算法統(tǒng)一控制，保證全局通信效率穩(wěn)定和數(shù)據(jù)同步?！吨改稀房梢越档蜋C(jī)器人應(yīng)用門檻，加強(qiáng)行業(yè)內(nèi)交流，有利于國內(nèi)工業(yè)環(huán)境下移動機(jī)器人的普及，促進(jìn)移動機(jī)器人大行業(yè)發(fā)展，這是斯坦德在構(gòu)筑行業(yè)生態(tài)道路上行進(jìn)的關(guān)鍵一步。

不僅著眼于物流和倉儲，斯坦德同時希望以激光導(dǎo)航技術(shù)為突破口，給出最佳的機(jī)器人和其他自動化設(shè)備部署方案，結(jié)合行業(yè)內(nèi)多家供應(yīng)商之力，調(diào)動起整個工廠的自動化升級。

“斯坦德研發(fā)的車輛調(diào)度系統(tǒng)RIoT（Robot Internet of Things，即機(jī)器人物聯(lián)網(wǎng)），最高可以覆蓋十萬平方米園區(qū)內(nèi)超1000臺設(shè)備。這些設(shè)備既包括自家品牌的移動機(jī)器人，又包括他家品牌的各類機(jī)器人，甚至將傳送帶、電梯、傳感器等具備信號傳輸功能的物流相關(guān)設(shè)備，全部納入工廠數(shù)據(jù)池中，從細(xì)枝末節(jié)減少人工活動的參與?！毙ぴ榻B道，“這些設(shè)備在系統(tǒng)內(nèi)部以數(shù)字仿真的形式形成一座‘?dāng)?shù)字孿生工廠’，企業(yè)可以實(shí)時看到各個車間內(nèi)各設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)，動態(tài)管理生產(chǎn)情況?！盧IoT同時鏈接輕量化、信息化的倉儲系統(tǒng)，通過統(tǒng)一軟件平臺實(shí)現(xiàn)整個工廠內(nèi)部物流的全面管理，幫助企業(yè)在可接受成本范圍之內(nèi)，減少成套設(shè)備淘汰和重復(fù)開發(fā)成本，最大限度地提升工廠自動化水平。

圖4 輥分車間極卷搬運(yùn)

在工業(yè)園區(qū)用地日漸緊張的背景下，深圳等地正在大力實(shí)施“工業(yè)上樓”優(yōu)質(zhì)廠房空間建設(shè)計劃，旨在加大制造業(yè)空間供給力度，為新型產(chǎn)業(yè)集群提供良好的空間條件。以加高樓層的方式將工業(yè)園區(qū)“疊”起來，需要更靈活、可設(shè)計的全激光導(dǎo)航上下樓物料運(yùn)輸系統(tǒng)，導(dǎo)航技術(shù)市場將迎來新一輪“優(yōu)勝劣汰”。這對于成長于深圳的斯坦德而言，又將是一次拓展業(yè)務(wù)服務(wù)和塑造品牌口碑的機(jī)遇。

當(dāng)前，國內(nèi)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)形態(tài)豐富，入目皆是一派欣欣向榮之勢。斯坦德表示，激光導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用雖已初見成果，但在研發(fā)端、供應(yīng)鏈端和生產(chǎn)制造端均有降本增效的提升空間，將在質(zhì)量、性能和服務(wù)方面承受更嚴(yán)峻的檢驗(yàn)，迎風(fēng)成長于中國智能制造的沃土之上。