文/本刊記者 任 芳

2019年5月，無錫寶通科技股份有限公司、無錫百年通工業(yè)輸送有限公司——現(xiàn)代工業(yè)散貨物料綠色輸送智能產(chǎn)業(yè)集群鴻山基地奠基。新生產(chǎn)基地通過引進華晟智能提供的智能物流系統(tǒng)設備，自2021年4月起，陸續(xù)投用半成品膠片立體庫、原材料立體庫、膠卷立體庫，實現(xiàn)輸送帶制造過程的信息化和智能化，為行業(yè)升級發(fā)展提供了參考借鑒。

無錫寶通科技股份有限公司（以下簡稱“寶通科技”） 自2000年成立以來，一直致力于成為智能輸送服務的提供者、智能輸送技術的輸出者、智能輸送模式的創(chuàng)新者，并向著成為全球領先的智能輸送服務商的目標邁進。目前，寶通科技圍繞礦產(chǎn)開采、港口碼頭、鋼鐵冶煉、火力發(fā)電、建材水泥五大領域提供高強力節(jié)能阻燃芳綸帶、高強力高耐磨阻燃鋼絲帶、織物疊層阻燃輸送帶、低滾阻節(jié)能輸送帶、耐寒織物芯輸送帶、耐高溫輸送帶六大系列產(chǎn)品，為客戶提供智能輸送系統(tǒng)總包等服務。

隨著數(shù)字商業(yè)時代的到來，寶通科技也在不斷探索數(shù)字化轉型與智能化升級，打造數(shù)字化輸送帶產(chǎn)品和智能化輸送服務，最終推動整體行業(yè)產(chǎn)品的性能提升和智能物流輸送產(chǎn)業(yè)的綠色升級。通過引進華晟智能提供的物流解決方案，寶通科技提升了輸送帶制造過程的信息化和智能化水平。

一、打造數(shù)字化工廠標桿

作為寶通科技的子公司，無錫百年通工業(yè)輸送有限公司承擔著生產(chǎn)各類輸送帶的重要工作，目前擁有張公、梅育、鴻山三大生產(chǎn)基地，占地約160,000平方米，具備年產(chǎn)3,000萬平方米高強力新型復合橡膠輸送帶的研發(fā)生產(chǎn)能力。其中，鴻山基地作為新的生產(chǎn)基地，位于無錫市新吳區(qū)，總占地面積約8.3萬平方米，總建筑面積約12萬平方米。

“在鴻山基地項目規(guī)劃時，我們的目標就是要打造行業(yè)標桿。”無錫百年通工業(yè)輸送有限公司設備部部長孫永中強調，據(jù)他介紹，早在2009年寶通科技上市時，公司便開始大力投入創(chuàng)新研發(fā)以及包括自動化、智能化設備在內的基礎設施升級。隨著鴻山基地的投建，打造標桿項目和標桿企業(yè)的目標更加明確。據(jù)此，他進一步分享了鴻山基地的數(shù)字化轉型與智能化升級背景。

首先，從產(chǎn)品品質角度，由于輸送帶產(chǎn)品類別豐富，寶通科技始終立足于差異化的生產(chǎn)工藝，追求特色與品質，自動化、智能化設備毫無疑問更加有助于管理生產(chǎn)流程，提高產(chǎn)品品質。

其次，從用工角度，“用工難”有目共睹，特別是“長三角”用工緊張已經(jīng)成為行業(yè)面臨的共同難題。

第三，從響應國家智能制造的號召角度，國家正鼓勵企業(yè)革新升級，引進智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)、智能倉儲系統(tǒng)，建立數(shù)字化工廠已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的必然選擇。

正是基于此，鴻山基地全面考慮了從MES管理系統(tǒng)到執(zhí)行系統(tǒng)，涵蓋智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)、智能倉儲系統(tǒng)在內的現(xiàn)代化工業(yè)智能系統(tǒng)設備，以及包括數(shù)據(jù)采集、自動化設備智能監(jiān)控、能源分析、問題預警等功能在內的數(shù)據(jù)云中心，打造數(shù)字化工廠標桿。

二、獨具特色的物流需求

據(jù)孫永中部長介紹，輸送帶產(chǎn)品非常特殊，具有很強的定制化特性，在生產(chǎn)物流管理和運作過程中也面臨諸多特殊性，具體來看主要表現(xiàn)在以下三點。

一是原材料、半成品的品種較多，由于每種物料的形狀、狀態(tài)（如粉末狀、液態(tài)、固態(tài)）、重量（從幾公斤到幾百公斤不等）均不一樣，因此如何設計合適的工裝器具，以及立庫區(qū)域的劃分等成為首要挑戰(zhàn)。

二是對倉儲管理系統(tǒng)（WMS）的挑戰(zhàn)較大，具體表現(xiàn)為：一方面物料在倉儲環(huán)節(jié)通常按照重量計算，而生產(chǎn)環(huán)節(jié)則按照長度計算，對倉儲管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的準確交換無疑提出了挑戰(zhàn)；另一方面，在自動化立體庫中，如何對多種物料進行區(qū)域劃分并實現(xiàn)動態(tài)調整平衡，顯然也對倉儲管理系統(tǒng)提出了更高的要求。

三是物流動線的設計。存儲在自動化立體庫中的原材料、半成品如何以最佳的路線被送至不同樓層的生產(chǎn)工位，如何實現(xiàn)垂直、水平距離的高效轉運也是需要重點考慮的問題。

基于鴻山基地的規(guī)劃目標以及在物流環(huán)節(jié)面臨的諸多問題和挑戰(zhàn)，項目團隊廣泛考察、調研了傳送帶行業(yè)的相關項目以及物流系統(tǒng)集成商，最終攜手在該領域有著豐富經(jīng)驗的華晟智能。據(jù)介紹，早在2014年寶通科技便與華晟智能便展開了項目合作，幾年時間來一直運行穩(wěn)定，華晟智能對于寶通科技的業(yè)務也有了更加深刻的理解，這也成為華晟智能能夠根據(jù)鴻山基地項目需求給出更適合方案的原因。

項目整體布局圖

三、解決方案

具體來看，由華晟智能設計并實施的物流解決方案分為智能裝備和智能軟件系統(tǒng)兩大部分。

1.智能裝備

（1）智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)

覆蓋從原材料收入、存儲、出庫，以及向生產(chǎn)線發(fā)運，生產(chǎn)各工序間物流流轉，半成品存儲，成品運輸至成品庫，成品存儲以及成品發(fā)貨的全廠物流流程所使用的智能物流裝備和工裝器具，轉運裝備包括原材料AGV轉運、半成品AGV轉運、成品AGV轉運系統(tǒng)（見表1）。

表1 鴻山項目AGV相關情況

原材料AGV轉運系統(tǒng)的主要功能為：二層AGV轉運系統(tǒng)負責將原材料從密煉車間2樓出庫端，及從烘膠房輸送設備站點將原材料轉運至密煉機臺待料處；三層/四層AGV轉運系統(tǒng)負責將原材料從密煉車間3樓/4樓出庫端送至需求工位。

膠片AGV轉運系統(tǒng)的主要功能為：分別負責實現(xiàn)密煉車間2樓母煉膠及空托盤垛、1樓終煉膠片及空托盤垛從出入庫站臺至密煉機臺待料處的自動輸送；以及實現(xiàn)壓延擠出車間膠片出入站臺至擠出機供料位膠片自動轉運。

（2）智能倉儲系統(tǒng)

主要包括原材料立體庫、半成品膠片立體庫、半成品膠卷立體庫，實現(xiàn)原材料、半成品膠片、半成品膠卷的智能出入庫，空托盤出入庫，先入先出管理、庫位智能優(yōu)化，自動庫存分析報表、倉庫可視化展示等內容。

原材料立體庫一層左右兩側各設計一組智能出入庫系統(tǒng)，半成品膠片立體庫一層二層分別設計智能出入庫輸送對接系統(tǒng)，可同時滿足物料和空托盤的自動出入庫功能。原材料和半成品入庫時，綁定物料條碼；出庫時，根據(jù)對接的MES系統(tǒng)下發(fā)的任務自動出庫。

總的來看，大致流程為：原材料立體庫根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍需求自動出庫所需原材料，由AGV送至密煉車間不同的樓層，密煉車間生產(chǎn)出混凝膠，并將其冷卻制成半成品膠片，之后由AGV轉運至半成品膠片立體庫，并根據(jù)生產(chǎn)計劃送至壓延擠出車間，制成半成品膠卷并入立體庫儲存，以待后續(xù)工序使用。

2.智能軟件系統(tǒng)

（1）WMS系統(tǒng)和WCS系統(tǒng)

通過在項目中部署WMS庫存管理系統(tǒng)，負責物流倉庫的資源管理以及對物流操作流程的管理；主要功能包括基礎數(shù)據(jù)模塊、入庫管理、出庫管理、庫存管理、軟件接口、指令管理、統(tǒng)計查詢報表模塊。

流程為：WCS接到WMS的訂單任務后，根據(jù)物流配送需求，將任務拆分成若干部分，分別控制輸送機、堆垛機、AGV、RGV等物流設備，以完成物流控制操作。WCS通過內建的倉庫物流過程平面圖，系統(tǒng)能夠實時抓取當前所控制裝備的運行狀態(tài)，如發(fā)生異常，WCS系統(tǒng)會在界面上對應的設備上以紅色進行顯示，并產(chǎn)出警報，通知倉庫管理人員當前發(fā)生的故障信息，以便排除故障，避免影響系統(tǒng)的正常運行。

（2）對接ERP和MES

由系統(tǒng)服務器提供數(shù)據(jù)庫服務，通過局域網(wǎng)與管理層進行貨物信息的數(shù)據(jù)交互與處理，實現(xiàn)與內部MES和ERP等信息系統(tǒng)的集成和資源共享，主要信息交換的內容包括出入庫訂單數(shù)據(jù)、物料信息、入庫綁定數(shù)據(jù)等。

四、技術亮點

1. AGV路徑自動優(yōu)化

AGV調度系統(tǒng)是生產(chǎn)物流環(huán)節(jié)的重要組成部分，其任務分配、車隊管理、避讓決策等功能模塊的綜合性能直接影響實際生產(chǎn)效率。

本項目中，任務分配模塊結合實際生產(chǎn)需求，通過構造車輛/任務時間預測數(shù)學模型，作為任務分配方案的評價指標，進而結合遺傳算法在海量分配方案中快速收斂迭代得到動態(tài)最優(yōu)解。同時，系統(tǒng)采由多線程并發(fā)方式處理遺傳算法迭代邏輯，加快決策過程，提升系統(tǒng)的實時性，在已搭建地圖中對其他AGV已規(guī)劃路徑但未走過的路徑點標記為不可通行，然后通過算法根據(jù)出發(fā)點及目的地進行AGV路徑優(yōu)化，比傳統(tǒng)的遺傳算法效率更高，且對遺傳算法中結果出現(xiàn)“走回頭路”這一現(xiàn)象進行了優(yōu)化。

建設中的自動化立體庫

圖1 WMS系統(tǒng)界面

車隊管理、避讓決策模塊，將任務路徑長度、任務延遲時間、優(yōu)先級、車輛電量、車輛空間位置、區(qū)域擁堵狀態(tài)等諸多狀態(tài)作為特征，結合實際生產(chǎn)工藝需求，將各類限制要求抽象為控制指標。在此前提下，通過前期仿真，后期生產(chǎn)現(xiàn)場相結合的方式收集海量特征數(shù)據(jù)，應用AI隨機森林模型對系統(tǒng)進行離線訓練，并線上部署執(zhí)行實時決策，實現(xiàn)AI智能AGV調度系統(tǒng)。

通過在AGV路徑優(yōu)化上的創(chuàng)新，使AGV在確保運行安全的前提下運行效率提升26%。

2. 邊緣智能控制器和邊緣計算

邊緣計算作為云計算的一項重要補充，在構建互聯(lián)工廠中的作用正越來越受到重視，是時下構建智能化工廠過程中必須優(yōu)先考慮的內容之一。

本項目通過天樞邊緣智能控制器和邊緣計算，采集處理物料數(shù)據(jù)、出入庫數(shù)據(jù)、智能物流裝備實時運行數(shù)據(jù)等，有效解決了現(xiàn)場的數(shù)據(jù)延遲、帶寬和帶寬成本問題、傳統(tǒng)系統(tǒng)連接問題、物聯(lián)網(wǎng)安全問題，為智能物流裝備和系統(tǒng)管理提供了必要的數(shù)據(jù)輸入來源，為建立可視化、精細化控制或優(yōu)化資產(chǎn)運營的數(shù)字孿生，物聯(lián)網(wǎng)資產(chǎn)服務化、數(shù)字化轉型打好數(shù)據(jù)基礎。

3.基于大數(shù)據(jù)和AI技術實現(xiàn)出入庫效率優(yōu)化

為了提升廠內倉儲物流的出入庫效率，降低成本，華晟智能在智能裝備和系統(tǒng)中應用了一系列的大數(shù)據(jù)和AI技術，對內部和外部變化做出響應以及預測，人和機器人之間的協(xié)作更加安全、高效、低成本。

基于大數(shù)據(jù)和AI技術的應用主要集中在貨位分配優(yōu)化，揀選作業(yè)路徑優(yōu)化，出入庫調度優(yōu)化等問題的優(yōu)化上。在不增加倉庫設備和投資的前提下，立足立體庫現(xiàn)有的設備資源、倉庫進行任務作業(yè)的能力和待進行作業(yè)任務的特點，合理優(yōu)化調度出入庫任務的作業(yè)順序，合理為貨品分配入庫貨位和選擇出庫貨位，從而減少出入庫作業(yè)時間，提高立體倉庫出入庫作業(yè)的效率，增加經(jīng)濟效益。經(jīng)過優(yōu)化上述三項內容，提升廠內倉儲物流出入庫效率20%以上。

華晟智能AGV用于原材料、半成品及成品轉運

五、項目效果

今年4月，半成品膠片立體庫率先上線，隨后，原材料立體庫、半成品膠卷庫也相繼投用。智能生產(chǎn)物流系統(tǒng)、智能倉儲系統(tǒng)為鴻山基地的數(shù)字化轉型和智能化升級提供了全面的助力。例如，實現(xiàn)多品種小批量的柔性制造；實現(xiàn)精準匹配精準輸送；通過預測性維護實現(xiàn)維護成本降低20%；通過路徑優(yōu)化共實現(xiàn)AGV效率提升26%；實現(xiàn)生產(chǎn)效率提升37.5%；綜合合格率提升至99.9%。

對于目前項目取得的效果，孫永中部長給予了充分的肯定，并從五個方面總結了項目的效果。

第一，提高空間利用率，提升現(xiàn)場管理能力。引入自動化立體庫之后，所有的物料實現(xiàn)了立體存儲，車間更加整潔有序，有利于車間5S管理及后期現(xiàn)場管理。

第二，精簡倉儲人員，優(yōu)化人員配置。目前來看，項目省略了全部叉車使用維護人員，部分倉儲物流人員等。值得一提的是，隨著燃油叉車的節(jié)省，也減少了環(huán)境污染，更加綠色環(huán)保。

第三，管理透明可視。通過系統(tǒng)，管理人員可以實時、方便快捷地查看物料信息及狀態(tài)，實現(xiàn)精準的庫位管理，同時實現(xiàn)無紙化辦公。

第四，產(chǎn)品質量追溯性更強。同樣基于系統(tǒng)，可以準確快速地查找生產(chǎn)、物流等相關信息，實現(xiàn)產(chǎn)品質量的追溯管理。

第五，整個生產(chǎn)過程更具節(jié)奏，更加可控。由于全部實現(xiàn)了自動化，生產(chǎn)不受人的因素影響，可以形成固定的生產(chǎn)節(jié)拍，對生產(chǎn)效率、可靠性、可控性均有提升。

孫永中部長表示，未來鴻山基地還將持續(xù)優(yōu)化物流系統(tǒng)，進一步提升數(shù)字化、智能化水平。例如，在入庫環(huán)節(jié)，將進一步引進自動掃碼堆垛系統(tǒng)，實現(xiàn)自動入庫；在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不斷優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高自動化能力，如引入機器人實現(xiàn)自動上料等，同時做好精益化、精細化生產(chǎn)。此外，還將在數(shù)據(jù)采集、分析和管理方面進一步細化。“總之，讓整個生產(chǎn)流程更精益、數(shù)據(jù)更精確更完善，整個生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)更高效，更具有柔性化?！彼麖娬{。

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無錫寶通科技股份有限公司是一家業(yè)務涵蓋現(xiàn)代工業(yè)散貨物料智能輸送與服務、移動互聯(lián)網(wǎng)兩大領域的民營上市企業(yè)。公司始終堅持“科技創(chuàng)新、差異化發(fā)展”的策略，不斷延伸服務范圍、拓展業(yè)務領域。目前，公司已發(fā)展成擁有無錫百年通工業(yè)輸送有限公司、無錫寶通智能物聯(lián)科技有限公司等多家全資、控股子公司的集團化企業(yè)。

在“成為全球領先的智能輸送服務商”的愿景目標下，通過優(yōu)質的產(chǎn)品和完善的服務，寶通贏得了國家能源集團（神華）、天安煤業(yè)、寶武鋼鐵、中國建材、海螺水泥等國內高端客戶的認可和贊譽，市場占有率穩(wěn)居全國前列。不僅如此，寶通秉持“國際化、高端化”的發(fā)展戰(zhàn)略，為力拓（RioTinto）、必和必拓（BHP）、嘉能可（Glencore）等礦業(yè)、水泥、鋼鐵行業(yè)國際巨頭提供定制化的產(chǎn)品與服務，成為國際一線品牌企業(yè)。