【本期案例】：北京旷视科技有限公司：基于人工智能的“家电黑灯工厂”建设项目

       随着“中国制造2025”战略方针的推行,为适应形势的要求，各类电机厂亟需进行自动化改造，建成灵活自动连续生产的智能制造车间。卧龙电气为进一步提升日用电机整体竞争能力，充分调研辖属各工厂情况，决定以家用电机事业部为试点，规划实施“家电黑灯工厂”项目。

       该项目在全面贯彻精益制造理念的基础上，结合高度自动化的产线及适度智能化的信息系统建设，打造面向未来的日用电机智能制造新模式，提升产品产能及效率，缩短生产周期，降低制造成本，快速响应市场需求。

       一、创新思路

       （一）业务整体架构

       针对上述背景，依托于智能小管家，面向C端用户提供的一套千人千面，第一时间解决用户问题，提供优质贴心的服务系统。系统整体蓝图如图1所示。

图1 系统总体架构图

       该项目有如下亮点：

       智能设备调度系统是介于WMS系统和PLC系统之间的一层管理控制系统，可以协调各种物流设备如输送机、堆垛机、穿梭车、AGV等物流设备之间的运行，主要通过任务引擎和消息引擎，优化分解任务、分析执行路径，为上层系统的调度指令提供执行保障和优化，实现对各种设备系统接口的集成、统一调度和监控。在智能设备调度系统在仓库管理中实现自动化管理生产线、实时监控设备动态；自动分配WMS软件的生产任务；多线程处理，高效运行等功能。智能化的管理技术，快速带动管理升级，通过信息化的管理获得效益提升与效率变得简单。任务发布与接收更加及时透明，确保员工准确及时按指令执行，同时对执行结果做有效监控跟踪。

       旷视河图基于旷视自主研发的AI生产力平台Brain++进行算法训练，可以帮助企业快速高效地建立企业内的AI基础设施，以更少的人力和更短的时间开发出各种新算法，满足行业长尾需求。据保守测算，Brain++能够帮助企业降低55%的整体算法生产成本，从AI需求到AI落地时间缩短80%。这也是旷视河图可以迅速针对各种不同的应用场景，迅速开发出针对性算法的原因所在。

旷视河图可以提供规划、仿真、实施、运营等一站式解决方案，实现同构仿真和数字孪生，极大减少机器人项目规划风险，提高运维效率。数字孪生中最关键在于仿真，而仿真里关键的是同构仿真。目前物流行业中，大多数仿真系统和执行系统是分开的。而旷视河图采用同构仿真的方式，仿真和执行在同一套系统和软件里，仿得更好、更加体系化，随着软件的更新迭代可以无限逼近现实场景，带来更大的价值。

       （二）系统功能与模块

       1.全流程管控

       打造以MES为核心，贯通SAP、PLM、WMS、SRM、电子看板、产线等系统和工具的数字化管理平台，建设成集高效制造、数据互联互通、管理精益化的数字化无人工厂。

       建立一套生产与质量协同管理，满足从原材料、加工到成品的紧密结合，实现质量控制的事前、事中、事后管理，含质量管理过程中的自动汇总统计、动态监控，提高工作效率，规范流程管理，提高质量，降低成本。

       通过自动化产线的集成自动采集质量数据，并对质量异常进行控制及预警上报，通过系统获取实时的现场质量现状。通过各类采集终端的应用,采集生产过程中实时数据，以便发现潜在的质量问题，或通过设备接口采集设备加工的质量参数、检验结果等。

       制造过程控制体系：对制造过程数据进行统计分析，加强实时监控,及时发现异常，快速处理，从而保证和提高生产过程能力，提高生产过程的稳定性，降低不良率，减少批量返工和报废率。

       2.人机协同

       建立产品快速追溯体系，针对原材料、生产过程、物料零部件、质量控制快速追溯，提高分析能力、信息化管理水平。

       建立完善的车间原材料、半成品及成品管控，实现精准的物料需求配送及库存管控，降低生产现场在制及原材料。车间、工位物料配送根据物料配送类型不同，参考生产顺序及BOM信息计算出预计使用的物料数量及使用时间，同时结合生产线实际的生产进度、库存状况、生产顺序、物料拉动看板或其它物料相关操作单据及时、准确的组织物料配送业务与跟踪出入库过程。

       数据平台实现生产过程信息数据的集中存储和分析，建立信息平台，为经营决策及相关业务处理提供数据支撑。

       3.信息化系统软硬件协同

       旷视河图弥合了行业内软件和硬件割裂的局面，推动软硬一体化进程，能够提供多设备的接入能力以及丰富的机器人智能化管理方案，帮助企业打造“人机协同，群智开放”的智能物联新模式，实现真正的降本增效。生态连接方面，河图通过最少的人工监督及干预来控制及协调机器人（如自动导引车和机械臂）。智能协同方面，河图通过最优的路径规划、库位优化、负载均衡、作业调度等智能算法，赋能行业。数字孪生方面，河图帮助终端用户于一个统一平台上为仓库及工厂内的所有人员、机器人、库存单元及其他对象生成数字复本，从而配对现实世界与虚拟世界。将帮助客户极大的改善仓储物流环境，优化整体作业流程、提升人效。

        二、案例特性与创新点

       1. 全球第一台人工智能堆垛机成功部署

        工业生产领域，安全永远是第一要素。今年，旷视借助计算机视觉技术，在浙江绍兴卧龙黑灯工厂智能仓部署了全球第一台具备垛形识别、异物检测、智能盘点功能的人工智能堆垛机应。借助AI，让传统的堆垛机长上了眼睛，并可以简单思考，大大避免了事故的发生。

图2 货箱数量视觉盘点

        视觉盘点：针对一品一位托盘存储，在自动化立库的入库口设置检测门架，可以实现对堆垛的条码信息识别、视觉数量盘点、箱体破损检测和垛形异常检测，和WMS系统中的数量信息进行对比，符合标准的堆垛进行入库，不符合标准的堆垛自动转移至异常处理处。

       轨道异物检测：在堆垛机底部布置传感器，通过3D激光和视觉图像融合的方法实时检测堆垛机巷道内异常情况，获取更多维度的异常信息（包括有无异物、异物位置、异物类别），控制堆垛机及时紧急制动，最后将信息反馈给堆垛机控制系统。

图3 轨道异物检测

       库位检测：通过安装在堆垛机载货台上的3D视觉传感器，对库位货品进行高精度扫描，保证库位货品同WMS系统中记录状态一致，当库位货品发生缺失时系统会将此异常堆垛取出至异常处理区。

图4 货品视觉检测

       空托盘检测：在异物检测的基础上，可以轻易地检测库位托盘是否为空托盘or有货托盘；

       远程盘点：在3D摄像头上加装光源，在控制系统中可以随时调取指定库位清晰的图像信息和该库位货品入库时的图像信息，在面对非规则纸箱（线缆、桶装、异形零件）的堆垛时，货品特征信息明显，可以方便地实现人工盘点，而不用将库位货品取出进行强盘点。

       2. 多类别多识别方式物流机器人混跑

       旷视河图是业界首发的机器人物联网操作系统。旷视河图具备广泛的生态连接能力，已对接业界30+厂商的各类设备。在卧龙项目中，旷视河图对接了凌鸟、海柔等多个厂商设备，并借助强大算法及调度能力，实现了叉车AGV、二维码机器人、多层料箱搬运机器人、辊筒搬运机器人等几十台多类别机器人混跑，并与客户ERP、MES系统做对接，根据卧龙生产需求，自动准确将货品送至各产线工位，及时返回。

       三、技术优势和指标

       截至目前，本项目相关技术产品已先后获得世界物联网领先科技成果、第九届LT中国物流技术奖-创新产品奖、第三届全国物流机器人应用大赛产品奖、中国电子商务物流与供应链优秀设备供应商奖、物联网行业最佳成功应用案例奖、智能物流产业产品技术创新奖、中国智慧物流技术创新应用金奖、中国工业机器人创新产品奖等十余项行业殊荣。

       四、取得成就

      卧龙电气与旷视的在智慧仓储方面的合作正是人工智能技术赋能传统行业提质增效的典型案例，项目横跨仓储管理系统、WCS自动设备调度系统、柔性设备调度系统及产业系统的智能化建设，集成了收货平台、立体仓库、智能搬运、自动配送、自动接驳等自动化设备，打造高度自动化、信息化的仓储物流体系 ，助力打造智能化、自动化、高效、安全、可靠家电黑灯工厂建设。具体成效体现在：

       库容提升：托盘立体库比招标要求提高2%，物料存储周期提升30%。其中，货流量托盘>60/个小时，周转箱>120/小时；立体库在库存量，立体库托盘位>700个；分拣出库流量，托盘>60/个小时，周转箱>120个/小时；物料配送流量，智能车间60次/小时(每次2箱以上)2代线，60托盘/小时；在库容要求上，托盘立体库714托。

       柔性化保障：1F与2F拣货模块可互换，产能不均衡造成线边半成品挤压，可作回库处理解决。

       扩展简单：河图系统，一管多，自学习自适应；AGV地图柔性拓展，施工方便。