【中鋼AI現場3：數十噸鋼捲裝載一人就能搞定】中鋼AI無人天車自動化流程大圖解
中鋼整合多項機器學習技術，打造鋼捲吊運自動化，更串連了物流與資訊流，省去更多人工操作與管理流程
文/翁芊儒 | 2021-03-04發表
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
應用關鍵２
三維座標辨識克服板臺樣式不一問題
應用關鍵３
一鍵啟動無人天車吊運作業
應用關鍵４
天車指揮系統將吊運作業最佳化
應用關鍵５
靠多功能智慧吊夾精準取放鋼捲
應用關鍵６
用RFID雙重確認要出貨的鋼捲身分
應用關鍵７
防擺動技術控制鋼捲擺盪幅度
應用關鍵８
靠大數據預測鋼捲最佳化儲位
應用關鍵９
用影像辨識人影強化出貨安全
附圖：
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）
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）
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）
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）
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）
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）
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）
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）
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）
資料來源：https://www.ithome.com.tw/news/142943
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