Vaisala 借助 Visual Components 优化并验证了其新物流中心
数据驱动仿真：为千万欧元级物流中心项目规避风险
纸上谈兵设计物流中心是一回事，确保它在现实世界中切实可行则完全是另一回事。
在 Vaisala，一项在其 Finland 所在 Vantaa 总部投资 1000 万欧元新建物流中心的决定，促使自动化团队在破土动工前对整个运营过程进行了全面仿真。借助 Visual Components，他们构建了该设施的完整 3D 模型，以便对设计进行测试、验证和优化。该虚拟模型及其配套的仿真直接为最终的建设提供了有力依据，不仅塑造了整体布局，还利用真实数据优化了工作流程，并为未来的自动化奠定了基础。
这一切都源于一个简单的空间挑战——以及一个向垂直空间发展的计划。
拓展增长空间
Vaisala 是一家全球性的跨国企业，以其广泛应用于气象预报、生命科学和工业测量领域的精密仪器和传感器而闻名。近年来，其位于芬兰 Vantaa 总部的生产需求不断增长，使得现有的空间变得十分吃紧。
解决方案是什么？向垂直空间发展。他们决定建造一座 12 米高的物流中心，从而将旧仓库腾出来用于生产。此举不仅将使物流能力翻倍，还能释放出宝贵的占地空间。这座占地 2000 平方米的新物流中心的核心是 AutoStore 系统——一套基于立体网格的自动化存取系统，配备了 8000 个料箱、10 台机器人和 6 个工作站。它在整体布局和流程设计中占据着中心地位，物流中心的其余部分都是围绕这一核心来构建的。
然而，要在有限的空间内容纳如此庞杂且运转互联的环节，Vaisala 团队必须确保整个系统能够完全按预期运行。移动机器人能否按计划精准调度？拣货和重新包装工作站是否会超负荷？操作人员能否在空间内高效穿梭？这些问题很难通过 Excel 或静态的 CAD 图纸轻易找到答案。
正是在这个时候，高级自动化工程师 Lorenzo Riggi 建议使用 Visual Components 来构建仿真模型。
从概念到数字孪生
“起初，我们只是想对移动机器人进行仿真。但随之演变成了：干脆对整个物流中心进行仿真吧。因此，这变成了一个比我最初设想还要庞大的项目。我提议利用 Visual Components 为公司正在建设的新物流中心打造一个类似于‘数字孪生’的模型。”
于是，他决定在 3D 环境中对整个设施进行建模。该模型包含了所有规划中的设备（拣货台车、传送带、AGV 以及 AutoStore 端口），并将其与公司企业资源规划（ERP）系统中的真实流程数据进行了深度对接。
从重新包装工作站到移动机器人，物流中心的每一个部分都在 Visual Components 中得到了精准还原。更重要的是，这是一个动态模型。当订单流发生变化或有新的设计方案输入时，该模型能够模拟出系统的实际运行表现。Lorenzo 和团队定期召开会议，评估运行效能、调整空间布局并测试新的想法。
预判并消除低效环节
在项目早期，仿真模型就揭示了几个可以优化改进的环节。
重新包装工作站的利用率
第一个问题出现在重新包装工作站。当团队运行基准仿真时，结果显示该工作站的员工利用率高达 98%。“例如，我们可以借此评估操作人员的资源在所有流程中是否得到了最优分配，”Riggi 说道，“面对短暂的延误或休息，完全没有任何缓冲的余地。”对此，团队的解决方案是将工作量重新分配到两个班次中。这不仅减轻了工作负荷，还提升了长期的运转效率。
解析拣货台车的瓶颈问题
对人工拣货台车流程的分析，带来了最具启发性的发现之一。常规台车可容纳 25 件物品，在现有订单状况下，装满一辆台车大约需要 44 分钟。团队的初衷也是为了评估台车究竟是否适合作为长期的解决方案。
仿真结果凸显了一个重要的优化契机：
- 人工台车虽然一次能运送大量物品，但绝大部分时间都耗费在了装车上。
- 如果改用移动机器人运送小批量货物（根据物品尺寸，每批 5 到 10 箱），补货频率将会提高，响应速度也会更快。
这一转变将为生产带来两大核心优势：
- 由于物料补给更加频繁，操作人员能够更快地完成组装工作。
- 减少了车间现场存放冗余物料的需求，从而节省了空间，使企业能够部署更多的制造单元。
鉴于占地空间对 Vaisala 而言极为宝贵，这一洞见对企业的长期规划具有至关重要的意义。
AGV 运能与未来的可扩展性
仿真模型还对移动机器人的吞吐量进行了评估。在目前的配置下，现有的运能是充足的。然而模型表明，一旦未来引入新的应用场景（例如将更多的人工流程实现自动化），现有的机器人车队可能会触及运力极限。得益于这种早期的预见性，团队能够在运能真正成为瓶颈之前及早做出规划。
助力团队更快达成共识
仿真带来的最大益处之一体现在沟通效率上。Lorenzo 无需让管理层或非技术背景的利益相关者去啃那些晦涩复杂的报告，而是直接向他们展示 3D 模型。“看五分钟的仿真演示，胜过二十分钟的口头解释，”他说道。
仿真技术不仅让方案获批和测试想法变得更加顺利，还能帮助新成员快速上手并融入团队。过去需要耗费数天时间来评审的设计变更，现在只需一次会议就能直观地展现并完成讨论。它成功地将仿真转化为了工程、运营和管理部门之间的“通用语言”。
立足当下，着眼未来
仿真技术的应用并未随着物流中心产能爬坡并全面投产而画上句号。由于该模型具有高度的灵活性，并且与 ERP 的数据打通，团队可以继续利用它来测试未来的各种变更。
考虑增加一段传送带以替代某个手工作业环节？仿真一下试试。想评估不同的订单组合是否会拖慢整体进度？用数据演算一下。数字孪生技术使得团队能够在不干扰日常运营的前提下，放手探索各种升级方案。
“现在，我手头既有物流中心的仿真模型，又掌握了所有流程的数据。一旦提出引入新的自动化技术、增设设备或是调整流程的建议，我们都能在实际落地前，先在虚拟环境中进行全面的测试验证。”
它还被应用于操作人员的培训工作。“在新员工正式踏入现场之前，我们就能向他们直观地展示系统的运转方式，”Riggi 说道。这种可视化的培训不仅加快了新人上手的速度，还提升了作业的安全性。
展望未来，团队计划将实际的运行表现与仿真数据进行对比校验。通过将系统的预期表现与实际情况进行比对，他们能够及早发现低效环节，从而确保整个系统始终保持平稳顺畅地运行。
重塑物流规划方式
与其等安装后出现问题再去补救，团队现在能在任何设施动工前就将其化解。与其撰写冗长的报告，他们更愿意用动态模型来直观展示想法。与其基于主观猜测争论不休，他们选择用真实数据来测试各种场景。
Lorenzo 估计，使用 Visual Components 来规划物流中心自动化的这种方式，帮助他们至少节省了一个月的规划时间。它还避免了潜在的返工风险，并促使团队做出更快、更明智的决策。
“我的职责是实施新的自动化项目。现在一切都变得轻松多了。我已经掌握了数据，也拥有了模型。我可以构建业务方案、进行测试，然后将成果展示出来。Visual Components 提供了我所需要的一切。”
关于 Visual Components
Visual Components 由一支仿真专家团队创立，在业内积累了超过 25 年的丰富经验，是 3D 制造仿真领域的先驱之一。作为众多知名品牌值得信赖的技术合作伙伴，Visual Components 为设备制造商、系统集成商和制造企业提供简单、快速且高性价比的解决方案，用于生产流程的设计与仿真；同时提供离线机器人编程（OLP）技术，以实现工业机器人的快速、精准及零错误编程。
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