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一座服务器超级智能仓库诞生了

2024-07-17

“没有全球领先的智能制造技术,做不到全球领先。”

在位于济南高新区的浪潮信息产业园,业界最大、品类最复杂的智能化立体仓库(立库)日前已正式投入运营。

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站在24米高的立库中,团队为过去两年的辛苦工作感到自豪。一位团队小伙伴回忆起最初规划走访时的情景,白天调研完一家企业,晚上就坐上高铁奔向下一座城市;另一位指着设备想起与供应商为了再挤出一点点利用空间,而“挠破了头”;还有一位说起,在攻克智能化算法时,吃饭睡觉都在考虑流程设计......

这是浪潮信息在智能制造上的又一个突破。这座智能化立库的空间利用率与流转效率已趋于极致,让生产备料时间大幅缩减。现在,当智能工厂发出订单备料需求后,在智能系统、200多台设备的全力协作下,最快仅需120秒,即可从4.5万多种物料中,准确拣选出所需的各种物料,再由自动导引车(AGV)托起物料,在3分钟内送到工厂指定位置。

智能化立库是浪潮信息智能制造体系的再次升级,它能更好地应对大规模个性化定制和交货周期日益压缩的挑战。大规模生产和个性化需求似乎是一组永恒的矛盾。过去10多年,浪潮信息重塑了研发、供应、制造和客服等每个业务流程,尝试开启了服务器行业的大规模定制时代。

一个立库引发的变革

这座1.2万平方米的立库,总面积比两个标准足球场要小一些,坐落于浪潮信息编号为“M05”和“K1”的两座智能化工厂中间,封闭的空中连廊将两侧工厂联通。

立库外形与厂房类似,但进入内部,却像一座巨型图书馆,有8层楼高。一排排钢货架,向上一直延伸至屋顶。它们被隔成了5万多个坚实的储位,放置了多达4.5万种物料,几乎每个储位上的物料都不相同。

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在巨大的钢货架之间,有17条狭长的巷道,最窄的只有1.1米宽。每条巷道上,都有一位高大的机器人——高速堆垛机,代替了人和高位叉车,在“嗖嗖”的运动声中快速升降穿梭,从不同储位取出或放入货物。而堆垛机所到的储位,由仓库管理系统(WMS)的智能算法实时计算出来。

立库地面上,100多段输送线代替了人和运输车,驮着装有物料的料箱出入库。在立库与智能工厂相连的空中连廊中,AGV小车来回穿梭,一辆接一辆,将物料送达智能工厂的300多个区域位置,并将成品运回立库。

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现在,立库实现了每小时1000箱/托的出入库。

立库带来了运作模式的变革。在传统仓库中,物料的进出全部依靠人。当一笔订单下达仓库,人们要预留出大约6小时的时间来准备——人工先找到每个物料的位置,再等待叉车工,开着高位叉车,一个一个取下来。经过检货和确认后,要凑齐一个订单的物料,再安排车辆来运输。

立库投产后,订单下达到仓库,系统会驱动堆垛机等设备,将物料运输至拣选区。不同物料可能在不同巷道,因而能并行出库。原来每天要在仓库中要走三四万步“人找货”的员工,现在只要站在拣选区等待“货找人”即可。拣货完成后,不用凑单,由AGV小车、提升机等设备,随时运往工厂。系统可同时执行45个客户的需求。总体上,服务器生产备料效率提高了4倍以上。

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为什么浪潮信息要进行这样的变革?浪潮信息生产部总经理鲁键表示,背后是服务器大规模定制化生产,以及持续压缩的交付周期所带来的挑战。

过去10多年,服务器市场发生了天翻地覆的变化,应用场景日益复杂,出现了大量个性化订单,比如浪潮信息80%以上产品生产的订单都是个性化定制的。这些订单涉及200多款产品,11.5万种配置,需要海量品种的物料支持,比如仅硬盘就有超过6000种类型,主板型号近2000个,线缆有1.7万种,甚至标签都有4300种。

“从物料的排列组合角度,每个中国人发一台服务器,我们都可以做到不重样。”鲁键笑称。

同时,持续压缩的交付周期,也使得产品的备料、生产时间从“以天计”跨入到“以小时计”,每一个环节都要更加科学的设计。而为了赢得国际化竞争,浪潮信息要做到“别人交不上的我们能交上,别人交得上的我们要更快”。

如何基于4.5万种物料,快速实现大规模个性化生产?产线该怎样实现,仓库又该如何设计,“这是我们的核心挑战”。基于这些挑战和未来的发展趋势,浪潮信息开展了面向未来的智能立库设计建设。

今年上半年,浪潮信息服务器销量大增。这与智能制造的投入、供应链的快速反应有紧密关系。

“抠”出来的立库

智能化立库,本质上是通过各种智能化技术,让空间利用率与流转效率趋近于极致水平。在立库规划之初,浪潮信息的智能制造团队,连轴探访了国内先进的立库,京东、西门子、公牛电器等,都留下了他们的足迹。

“我们做了很多预研。”一位团队人士说,智能制造每个环节的改进,都要从大量细节中抠出来。为此,团队必须要做到比所有人都懂。

“比如,立库中每个托盘的上面,都要加装一个消防喷头,团队需要研究透消防设计原理,才能找到预留高度的极限值,从而在24米高的立库中,实现10层托盘的设计。“可能稍微毛糙一点,就‘掏’不出这些空间。”

巷道设计也很集约,只能容纳一个料箱或托盘通过。“如果1.1米能做到,我们绝对不会留1.2米,这才有了如今17个巷道。”团队人士说,相比之下,在传统仓库中,货架间的通道很宽,要预留叉车进出和旋转的空间,“很浪费”。

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甚至团队与堆垛机厂家反复沟通轨道设计,在堆垛机的改进下,硬是在同等巷道长度下,抠出了更多的长度来部署货架。

“我们在立库的横向、竖向和纵向上,充分去挖掘空间。”一位团队人士透露,在这样的细抠之下,立库容量实现了传统货架式仓库的2.2倍。

在立库的设计中,团队要解决物料品种繁多的问题,这是浪潮信息立库与其他企业不太相同的地方。很多企业是标准物料,而浪潮信息的立库用于大规模个性化生产,要存储4.5万种品类。

他们参观了化妆品企业,因为这些行业面临物料“拆零”的需求;还参观了SMT(表面贴装技术)企业,因为这些企业的立库,需要解决多种小件物料问题。

最终,为了提高存取物料的效率,减少浪费,立库分为黑色托盘和蓝色 料箱两种形式。托盘尺寸大,但运输较为不便,适合出入库频次不高的大尺寸物料,如机箱、主板等;而料箱则因其体积小、便于操作,适用于频繁出入库的场景,因而存储小尺寸散件物料,如线缆、板卡等。

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此外,很多企业的立库将入库、拣选、出库等作业集中在一层,但浪潮信息团队经过研究认为,这适合“整存整取”的物料。“我们既要整存零取,也要整存整取,必须要分层。”

每个动作背后都有“算法”

立库的后期建设中,最难的工作是智能算法设计,这是支撑智能立库实现极致空间利用率和流转效率的关键。

传统立库的物料入库,就看师傅把货物拉到哪个货架。但在智能立库中,物料入库的储位,是通过算法计算出来的。

系统会根据近期排单需求等多种预测,把使用频次最高的物料,放在离输送线和二楼拣选区域最近的位置。物料不会像收纳时讲求的“物归原位”,根据算法每次都可能变化。如果物料同时到达多箱,它们将被分配到多个巷道,好让未来物料能并行出库。

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物料的拣选出库也完全不同了。“我们设置了32种拣选算法。”比如,物料出库不会挨着拿,会遵循“先进先出”原则。这是因为有些物料有保质期,比如金属纸,长时间放置可能会氧化。再如,一个托箱上有100个物料,一个订单需要99个,算法设置了“反向拣选”功能,直接把一个拣出来回库,其余99个直接送到产线,这缩短了拣选时间。

包括AGV小车要怎么走?多个小车谁让谁?都有算法支撑。

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有趣的是,在考虑算法设计之前,智能制造团队讨论最多的是调度。什么样的系统来调度物料?这个问题最终落到了流程设计,这也是每家智能制造企业的秘籍。

“因为整个过程要达到我们的目标——两分钟将物料拣选出来,5分钟将物料送到产线,那我们最精益的流程是什么?”鲁键表示,比如一托物料从立库出来,下一步该去哪里流程才最短、最高效?甚至吃饭的时候都在想,这个流程该怎么设计才是极简的、最精益的。

团队一点一点去预演,把流程进行仿真,这个过程花了几个月时间。

“我们有一个观念,可能与一些企业不同——他们认为上了系统,效率自然就会高,但我们认为上了系统效率未必会高,只有找到最精益的流程,动作做到最简单时,上了系统才有效。这时再叠加智能算法,效率会进一步提高。”鲁键说,如果不是这样的路径,很可能做到后面就变成了人为系统服务,“那就反了”。

在流程的精益设计完成之后,仓库调度采用了WMS系统,它与企业资源计划(ERP)、智能制造系统(MES)、设备控制系统(WCS)等上下游8大系统全面打通,基于此定制开发了大量智能算法,其中拣货算法高达32种,配送算法高达26种。

一个团队的诞生

浪潮信息的智能制造建设已有11年,2013年,最先开启了智能工厂的建设。当时,中国互联网蓬勃发展,各家互联网大厂对服务器提出了千差万别的需求,以实现极致性价比。

在这一背景下,浪潮信息创造了与客户联合研发的JDM模式,并融合数智化转型,开启了服务器行业大规模定制化、个性化生产,并因此抓住了互联网、人工智能等产业创新机遇,发展成为今天全球第二、中国第一的服务器供应商。

浪潮信息也因此获得了管理学界的至高奖项——拉姆查兰管理实践奖。高端服务器智能制造示范工厂,入选工信部、发改委、财政部等5部委联合评选的《2023 年度智能制造示范工厂揭榜单位名单》。

在这些年的建设中,团队也在思考一个问题:是让别人来干,还是自己干?当初选择自研的方向对不对?

2013年启动智能工厂建设时,服务器行业还没有先例,公司决定自研。在十多年的建设中,在一个个项目的突破中,大到生产线、立库,小到一把数字化的服务器螺丝刀,团队意识到,很多市场上的标准化产品和系统,并不能生搬硬套,需要结合自身的精益化流程设计。

仅以一把螺丝刀为例,因为服务器装配中需要控制扭力,而且要实时获取装配过程的数据。“在市场上找不到,也没有人这么干。”

“在这个过程中,对我们更为珍贵的是,是培养了一批做智能制造的人。”鲁键说。目前,浪潮信息拥有一支业界领先的全栈服务器智能制造开发团队。“应该说无论未来什么样的定制化、个性化,依托我们这一帮人的经验,是能够解决的。”鲁键说。

现在,这支团队也在客户和供应商的智能工厂建设中,提供了友情协助。他们的初衷也是期望能够带动制造业智能制造水平的提升。

当下,中国是全球最大的制造业国家,工业增加值占全球比例已达35%。中央明确提出走新型工业化道路。浪潮信息的实践证明,通过数智化转型创造新模式、新业态,是中国制造业转型升级的可行路径,为新型工业化道路提供了范例。

这次智能化立体仓库,也将开启浪潮信息智能制造体系再次升级之路。个性化制造需求越来越多,浪潮信息正在设计实施新一代智能生产线,新产线将具备更大的柔性、更高的效率,实现更多款型的产品共线生产。