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移動(dòng)機(jī)器人大軍,涌向人類工廠

2021-08-29
來源:雷鋒網(wǎng)

  在移動(dòng)機(jī)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(jì)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(tái)移動(dòng)機(jī)器人規(guī)范自如地來回行進(jìn)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(dòng)機(jī)器人無不覆蓋,在復(fù)雜的工廠動(dòng)線以及多樣的工作流程下秩序井然。

  如今,移動(dòng)機(jī)器人正走進(jìn)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(dòng)機(jī)器人進(jìn)入工廠

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

  移動(dòng)機(jī)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(chǔ)物流機(jī)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(dòng)機(jī)器人。

  “這是一個(gè)標(biāo)志性的事件”,Interact Analysis 高級研究總監(jiān)張鍵表示,“它使得移動(dòng)機(jī)器人不再局限于汽車、煙草等自動(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)器人已經(jīng)出現(xiàn)了不少細(xì)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(dòng)機(jī)器人、二維碼導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人、激光雷達(dá)導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人、視覺導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人。

  就行業(yè)普遍認(rèn)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(dòng)機(jī)器人,可以歸類為 AMR(Automated Mobile Robot,即自主移動(dòng)機(jī)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(jī)器人對周圍環(huán)境的感知進(jìn)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(jià)更為高昂,移動(dòng)速度一般也慢于獨(dú)占場地的 AGV。

  如今,尤其在倉儲(chǔ)物流場景中,基于二維碼導(dǎo)航的移動(dòng)機(jī)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、海康、快倉在內(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(chǔ)物流自動(dòng)化建設(shè)過程中的第一波紅利。

  不過,隨著倉儲(chǔ)物流場景第一波紅利瓜分殆盡,移動(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)器人廠商陸續(xù)布局工業(yè) AMR。

  在這期間,在倉儲(chǔ)物流領(lǐng)域已經(jīng)小有名氣的極智嘉也開始進(jìn)軍工業(yè)領(lǐng)域,基于自身前期在電商倉儲(chǔ)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(chǔ)相似的工業(yè)倉儲(chǔ)場景做起。

  AMR 進(jìn)入工業(yè)場景初期,由于國內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化水平不夠高,對移動(dòng)機(jī)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(yàn)證階段,需要在實(shí)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(shí),一次時(shí)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(jìn)程踩了一腳油門,另外,“十四五”規(guī)劃的其中一個(gè)目標(biāo),便是提出將數(shù)字經(jīng)濟(jì)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(xiàng)目也加速進(jìn)行場景驗(yàn)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(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)中,一座全流程柔性自動(dòng)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(shí)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(shí),西門子開關(guān)工廠有 500 多名員工,年產(chǎn)超過 35000 臺(tái)真空斷路器和 12000 臺(tái)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(chǔ),改善送料流程過度依賴人工的狀況;二是促進(jìn)廠區(qū)人員管理從手工勞動(dòng)逐步向機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)管理轉(zhuǎn)型。

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

  當(dāng)時(shí),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(shí)現(xiàn)無停產(chǎn)升級改造,同時(shí)后續(xù)能夠根據(jù)業(yè)務(wù)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)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(jī)器人收貨區(qū)、四向車立庫存儲(chǔ)區(qū)、質(zhì)檢環(huán)節(jié)打通和自動(dòng)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(jī)器人覆蓋,并開始部署機(jī)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(jī)器人 P800、貨箱到人揀選機(jī)器人 C200S、四向穿梭車和智能搬運(yùn)機(jī)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(chǔ)單元(SKU)原材料的收貨、分區(qū)存儲(chǔ)、齊套發(fā)運(yùn)、產(chǎn)線領(lǐng)料等流程問題。

  從收貨區(qū)來看,其揀選機(jī)器人能夠監(jiān)測數(shù)量、大小、體重是否符合標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)西門子開關(guān)工廠工作人員介紹,過去 80 個(gè)工人花費(fèi) 5 天所做的工作量,現(xiàn)在 10 個(gè)工人花 2 天時(shí)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(jìn)行智能理貨,立庫區(qū)則按照生產(chǎn)計(jì)劃每天進(jìn)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(jī)器人上可達(dá)頂層,下可到底層,當(dāng)工人下班之后,機(jī)器人照常運(yùn)轉(zhuǎn),按照優(yōu)先順序進(jìn)行理貨,以確保第二天工廠開工時(shí)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(jī)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(yàn)室,而且在檢驗(yàn)完成后能夠?qū)⑽锲窔w置原位,做到全鏈路可追蹤,實(shí)現(xiàn)貨品信息流和實(shí)物流的統(tǒng)一。

  據(jù)西門子開關(guān)工廠數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),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(chǔ)面積減少 50%,存儲(chǔ)能力增加 2-3 倍,供料及時(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能物流管理,但在多數(shù)時(shí)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(dòng)的少”,西門子(中國)有限公司智能基礎(chǔ)設(shè)施集團(tuán)配電設(shè)備與系統(tǒng)事業(yè)部財(cái)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(gè)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(qiáng)?!?/p>

  “制造業(yè)有太多分門別類,每一個(gè)行業(yè)、哪怕是不同的公司在同一個(gè)行業(yè)里面,它所要用到的機(jī)器人的解決方案可能都會(huì)不一樣,都會(huì)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(jī)器人定制化要求更高。

  然而,機(jī)器人定制化會(huì)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(xiàng)就加高了部署門檻。

  事實(shí)上,難以實(shí)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(gè)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(gè)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(shí)際場景中,中間必須有一個(gè)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)?;l(fā)。

  另外,在束長虹看來,影響 AMR 大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要因素還在于老舊工廠的改造。目前,大多數(shù)機(jī)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(jī)器人廠商方案不斷地應(yīng)用、調(diào)整、修改,進(jìn)而健全解決方案,提升可復(fù)制性。

  對移動(dòng)機(jī)器人廠商而言,只有跨越了這道鴻溝,才能真正實(shí)現(xiàn) AMR 規(guī)?;l(fā);對于這道沒有標(biāo)準(zhǔn)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(huì)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(gè)痛點(diǎn)——即滿足大規(guī)模個(gè)性化的問題。當(dāng)應(yīng)用場景不斷拓寬,項(xiàng)目和需求不斷增多,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模復(fù)制和個(gè)性化部署的矛盾也隨之顯現(xiàn)。

  2019 年,進(jìn)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(xiàng)目需求時(shí),越發(fā)意識到解決這個(gè)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(tái)——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(gè)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(gè)新的項(xiàng)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(jìn)一步衍生至軟件平臺(tái)的構(gòu)建,AMR 市場在擴(kuò)大,用戶也在不斷提出新的需求,在 1 邁向 2、3、4……N 的時(shí)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(huì)上,李洪波提到了當(dāng)下機(jī)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(jià)值。

  李洪波表示,一套機(jī)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(gè)層次:基于全品類的機(jī)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(tái)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(dòng)化層面和軟件層面為客戶提供全鏈路的深度連接,實(shí)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(gè)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(shí)際應(yīng)用上如何體現(xiàn)?

  比如,在自動(dòng)化倉庫構(gòu)建之前,可以做出整個(gè)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(shí)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(yùn)行之后,再通過一個(gè)數(shù)字孿生功能,把真實(shí)的自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)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??档阮^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(huì)經(jīng)歷三個(gè)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(shí)候”,李洪波向雷鋒網(wǎng)表示。

  Interact Analysis 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,2018-2020 年間,全球用于物流倉儲(chǔ)和制造業(yè)的移動(dòng)機(jī)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(tuán)隊(duì)預(yù)測,到 2024 年,全球移動(dòng)機(jī)器人市場規(guī)模會(huì)超過 140 億美元。

  “移動(dòng)機(jī)器人前期存在一個(gè)非常長的準(zhǔn)備期,當(dāng)準(zhǔn)備期過了以后,也就是說移動(dòng)機(jī)器人通過實(shí)操驗(yàn)證,被認(rèn)為是一個(gè)行之有效的解決方案以后,整個(gè)移動(dòng)機(jī)器人部署的成長將是爆發(fā)式的,會(huì)非????!睆堟I說道。

  同時(shí),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(jià)值被驗(yàn)證,資本也愈加青睞這一賽道,僅在 2020 年,移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)生了數(shù)十起融資。

  同時(shí),也有越來越多玩家布局 AMR,據(jù)雷鋒網(wǎng)了解,字節(jié)跳動(dòng)已入股至少 3 家倉儲(chǔ)物流機(jī)器人;全球機(jī)器人四大家族之一的 ABB 宣布收購 ASTI 移動(dòng)機(jī)器人集團(tuán);優(yōu)必選在 WAIC 上也發(fā)布了 AMR 智能物流機(jī)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(shí),AMR 市場仍存在巨大變量——目前整個(gè)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(dòng)機(jī)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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