攝影/洪政偉

動輒數十噸重的鋼捲,就是中鋼每日例行出貨的產品,這個「沉重」的負擔,要如何來回搬運、加工、出貨?靠的就是被稱為「天車」的重型起重裝置,透過在廠區空中縱橫移動,吊送鋼捲到指定位置,就能在工廠或倉庫中,管理上萬噸的鋼捲排程與運送。

不過,要操作天車,大多得靠人力,進入吊掛於天花板的駕駛座中,來操作吊運鋼捲。但現在,中鋼一座位於碼頭邊的倉庫中,天車駕駛座內不見人影,卻能維持天車順利運行,司機開車入庫後,更能透過幾步驟簡單設定,全自動化鋼捲吊運任務,甚至在員工都下班後的半夜,都能啟動系統自動理貨。

這一套標榜無人操作的天車自動吊運系統,就是中鋼早在三年多前,運用多種機器學習技術打造的得意之作。

如何打造無人天車的全自動吊運流程?

要打造無人天車,就得想辦法幫天車裝上「眼睛」,中鋼試圖將人眼看到的操作資訊,透過電腦轉換為邏輯控制指令,再交由天車自動化判讀與執行。

剛開始,中鋼先在無人天車上裝設高解析度攝影機,將拍攝到的拖板車板臺二維影像,傳遞給板車駕駛員操作的人機介面中,由駕駛員在畫面上指示鋼捲儲放位置,再由控制電腦將儲放位置自動轉換為座標,拋送到天車指揮系統來吊運鋼捲。

但是,原先座標為二維座標,缺乏高度座標,無法有效指示天車指揮系統執行,也無法與天車使用的三維座標互相轉換。

為了克服這個問題,中鋼在高解析度的攝影機之外,加裝了一部三維掃描器,利用AI連結高解析影像與三維座標間的轉換,進而在二維影像上重建高度座標,完成電腦視覺技術的開發。

同時,也因為司機在操作人機介面時,可能會有不適應或抗拒的情形,中鋼也打造了一鍵裝車的功能,只要確認畫面上自動辨識的鋼捲儲放位置正確,按下確認,就能啟動天車自動作業。

在天車吊運的過程,中鋼運用了多種技術來達成吊運全自動化。除了使用機器視覺系統,來精準定位鋼捲儲位座標,中鋼也開發了各種智慧物流相關技術,比如將鋼捲吊運排程最佳化,並以AI算出最佳吊運路徑,以及建立了無人倉庫排隊優化系統,可以準確預測作業時間,讓駕駛能在合適時間前往倉庫,來執行裝卸任務。

同時,中鋼也分析數十萬顆鋼捲入庫出貨的過程,在倉儲管理系統中,建立了鋼捲最佳化儲位預測功能,讓每一顆鋼捲能在最少吊運次數與最短吊運距離之下,送達客戶端。

在吊運當下,中鋼更設計了多功能的智慧型吊夾,能辨識鋼捲身份、偵測鋼捲中心,精準取吊鋼捲;同時,也會啟動主動式安全防護機制,運用了深度學習技術,在天車吊運範圍內偵測人員移動,並能自動辨識、閃避障礙物。

達到吊運全自動化之後,中鋼也將無人天車系統,串連了物流與資訊流,省去更多人工操作與管理的流程。比如說,將天車串連物流資訊,就能得知隔日需出廠的鋼捲,並在前一晚自動理貨,先將鋼捲吊到接近車到的位置,來縮短隔日出貨時間。

又或是載貨司機到倉庫外報到時,只要刷一張ID卡,確認司機身分、車號後,串連倉儲管理系統就能得知這一趟任務資訊,自動預吊任務指定的鋼捲。

不只自建自用,更將無人天車外銷國際

無人天車在2018年投入運作後,至今更已經累積六萬車次,完成超過三十萬顆鋼捲的吊運。上線了第一套系統後,中鋼也在去年11月,於同一個倉庫中上線了第二套系統,這也是中鋼唯一配備了兩臺無人天車的場域。

這個倉庫中,約可容納兩萬公噸的鋼捲,透過兩套無人天車,來達成全倉庫鋼捲吊運自動化。

倉庫中間則設置兩條車道,可同時讓兩輛貨車入庫裝卸貨,若僅一輛車執行載運任務,兩臺天車也能互相搭配吊運,來加速的裝卸貨的時間。

梁傑盛指出,改用無人天車帶來最大效益,是在於員工會有上班時間限制,且最少4小時一定要休息,但無人天車可以24小時不間斷的自動化執行,搭配後端管理的方法,還能做到前一晚自動翻堆理貨。

不只自建自用,中鋼更將這套無人天車系統外銷到中國鋼廠,2019年就已經銷售了12套系統,去年武漢肺炎疫情期間,更協助客戶導入系統時,遠距為客戶調機、將系統落地。

 無人天車9大應用關鍵 

如何建立起無人天車的自動吊運流程?深入鋼捲吊運現場,魔鬼就藏在細節裡,不一定要運用最新、最難的科技,每一個應用得當的技術環節,都是中鋼無人天車的成功關鍵。

 應用關鍵1 

靠機器視覺系統與雷射測距裝置找出鋼捲儲位座標

倉庫內的地板上,以黃色方框設置了板車停放處,停放處正上方則設置了雷射測距裝置與機器視覺系統,用來掃描與辨識底下板臺,找出鋼捲儲位座標。(攝影/洪政偉)

 應用關鍵2 

三維座標辨識克服板臺樣式不一問題

車輛停放後,雷射測距裝置能確認車輛停放位置與板臺高低寬窄,機器視覺系統能辨識鋼捲儲放的中心軸,兩相結合定出三維座標,就能克服每輛板車板臺樣式不一的問題。(攝影/洪政偉)

 應用關鍵3 

一鍵啟動無人天車吊運作業

為防止司機可能產生不適應或抗拒的情形,中鋼簡化了人機介面操作流程,讓司機在確認鋼捲儲放位置正確後,就能一鍵啟動裝車,指示天車自動作業。(攝影/洪政偉)

 應用關鍵4 

天車指揮系統將吊運作業最佳化

吊運過程中,天車指揮系統會將鋼捲吊運排程最佳化,並自動規劃吊運路徑;出貨前一晚,也能結合物流資料,自動翻堆理貨,節省隔日出貨時間。(攝影/洪政偉)

 應用關鍵5 

靠多功能智慧吊夾精準取放鋼捲

在吊取鋼捲時,智慧吊夾能自動偵測鋼捲的中心位置,並透過自動掃描測距的功能,更精準取放鋼捲。吊夾上也有RFID辨識功能,來識別鋼捲身分。(攝影/洪政偉)

 應用關鍵6 

用RFID雙重確認要出貨的鋼捲身分

儘管無人天車已經串連每一顆鋼捲的物流與資訊流,吊運當下,還是會以智慧吊夾偵測鋼捲的RFID標籤(鋼捲內側紙片翹起處),重複確認吊取的鋼鐵即為要出貨的鋼捲。(攝影/洪政偉)

 應用關鍵7 

防擺動技術控制鋼捲擺盪幅度

為了減少鋼捲吊運時的擺盪幅度,中鋼也設置防擺盪運動控制技術,使吊夾獲得更穩定的運行,除了能節省吊夾擺幅收斂時間,也能防止撞傷鋼捲或撞歪板臺的風險。(攝影/洪政偉)

 應用關鍵8 

靠大數據預測鋼捲最佳化儲位

中鋼分析數十萬顆鋼捲入庫出貨的過程,在倉儲管理系統中,建立了鋼捲最佳化儲位預測功能,讓每一顆鋼捲能在最少吊運次數與最短吊運距離之下,送達客戶端。(攝影/洪政偉)

 應用關鍵9 

用影像辨識人影強化出貨安全

為了維護人員安全,中鋼也設置主動式安全防護機制,透過深度學習來偵測天車下方是否有人行走,來採取必要安全措施,也能在行駛過程中自動辨識障礙物與閃避。(攝影/洪政偉)

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