機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司 / 向光義

AGV在工程機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)中的實際應(yīng)用

機(jī)科發(fā)展科技股份有限公司 / 向光義

本文結(jié)合三一重工的具體案例，集中展示了AGV在工程機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)中的實際應(yīng)用情況。基于AGV系統(tǒng)的智能化功能，在工程機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)制造物料的自動上線、物料信息的自動追蹤和智能化柔性作業(yè)中，很好地實現(xiàn)了工程機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化生產(chǎn)需要。

工程機(jī)械制造、AGV、自動化、智能化

“十二五”期間，隨著我國工程機(jī)械制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，其生產(chǎn)方式逐步從勞動密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，從高消耗、高污染向節(jié)能、降耗、環(huán)保轉(zhuǎn)變。因此，大量采用自動化物流輸送成套設(shè)備與系統(tǒng)，如自動導(dǎo)引車（AGV）系統(tǒng)等，成為我國工程機(jī)械制造行業(yè)企業(yè)的必然選擇。本文結(jié)合三一重工股份有限公司（以下簡稱“三一重工”）的具體案例，集中展示了AGV在工程機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)中的實際應(yīng)用情況，以供業(yè)界借鑒。

一、系統(tǒng)總體情況

作為國內(nèi)領(lǐng)先的工程機(jī)械制造企業(yè)和最大的泵車生產(chǎn)企業(yè)，三一重工的生產(chǎn)裝配車間較早應(yīng)用了自動化物料輸送系統(tǒng)，從2010年開始使用AGV自動輸送系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工叉車進(jìn)行生產(chǎn)物料的搬運作業(yè)，以提高物料配送的準(zhǔn)確性、時效性和高度的生產(chǎn)信息化。

AGV自動輸送系統(tǒng)項目，主要應(yīng)用于三一重工長沙星沙三一工業(yè)城18號廠房。這是三一重工最先進(jìn)的數(shù)字化生產(chǎn)制造車間，如圖1。

在生產(chǎn)過程中，所有AGV均實現(xiàn)與立體倉庫的自動對接，實現(xiàn)自動化立體倉庫和現(xiàn)場生產(chǎn)線各工位之間生產(chǎn)所需物料的直供上線和相應(yīng)物料空容器的自動回收回庫。

圖1 數(shù)字化生產(chǎn)制造車間

1.立庫出庫、物料上線

AGV輸送系統(tǒng)負(fù)責(zé)將自動化立體倉庫的物料按固定節(jié)拍向生產(chǎn)車間進(jìn)行配送。操作人員根據(jù)生產(chǎn)物料的需求，通過MES系統(tǒng)中各個工位配套的MES機(jī)或PDA，提出物料要料配送申請；由MES系統(tǒng)將物料配送請求信息發(fā)給自動化立體倉庫管理系統(tǒng)，自動化立體倉庫管理系統(tǒng)在接到現(xiàn)場各個工位物料需求信息后，自動從立體倉庫中取出對應(yīng)的物料，并輸送至出庫站臺，同時自動化立體倉庫管理系統(tǒng)向AGV調(diào)度管理系統(tǒng)發(fā)出作業(yè)指定，由AGV調(diào)度管理系統(tǒng)將所配送物料的出庫位置站臺號和要料工位站臺號下發(fā)給當(dāng)前處于空閑狀態(tài)且運行時間最優(yōu)的AGV小車，進(jìn)行物料的上線輸送。

2.空容器回收

裝配區(qū)各個工位的空容器回收按固定節(jié)拍實施，或由操作人員根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)的實際情況，通過MES系統(tǒng)中各個工位配套的MES機(jī)或PDA，提出具體的空容器回收申請；由MES系統(tǒng)將物料配送請求信息發(fā)給自動化立體倉庫管理系統(tǒng)，立體倉庫管理系統(tǒng)在接到現(xiàn)場各個工位申請信息后，向AGV調(diào)度管理系統(tǒng)發(fā)出作業(yè)指定，AGV調(diào)度管理系統(tǒng)調(diào)度當(dāng)前處于空閑狀態(tài)且運行時間最優(yōu)的AGV小車到指定位置取走空容器，并輸送至自動化立體倉庫指定的空容器回收站臺，將空容器進(jìn)行回收入庫。

3.各分裝線與總裝線間的物料輸送

圖2 AGV自動調(diào)度系統(tǒng)

裝配區(qū)各分裝線與總裝線間的物料輸送按固定節(jié)拍實施，或由操作人員根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)的實際需求，通過MES系統(tǒng)中各個工位配套的MES機(jī)或PDA，提出具體的物料輸送申請； MES系統(tǒng)向AGV調(diào)度管理系統(tǒng)發(fā)出物料輸送作業(yè)指定，AGV調(diào)度管理系統(tǒng)調(diào)度當(dāng)前處于空閑狀態(tài)且運行時間最優(yōu)的AGV小車完成物料輸送作業(yè)。

二、系統(tǒng)智能化功能

AGV自動輸送系統(tǒng)的突出特點之一，便是高度智能化。在三一重工生產(chǎn)裝配車間的具體項目實施中，AGV自動輸送系統(tǒng)的智能化主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

1.物料的智能自動輸送

AGV系統(tǒng)在工作過程中，所要執(zhí)行的運輸任務(wù)是由物流系統(tǒng)管理主機(jī)發(fā)給AGV管理控制主機(jī)的，進(jìn)而由AGV管理控制主機(jī)調(diào)度AGV去執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，如取貨、送貨、稱重、掃碼、充電等。當(dāng)AGV小車接收到貨物搬運指令后，小車車載控制器就根據(jù)預(yù)先所存儲規(guī)劃好的運行路線圖和AGV的當(dāng)前位置及行駛方向進(jìn)行計算、分析，選擇最佳的行駛路線，通過伺服驅(qū)動放大器自動控制AGV的行駛和轉(zhuǎn)向，到達(dá)裝載貨物目標(biāo)點準(zhǔn)確停位后，AGV車身上的移載機(jī)構(gòu)與取貨位置點的裝置協(xié)同動作，完成裝貨過程。然后AGV啟動，駛向目標(biāo)卸貨點，準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動作，完成卸貨過程，并向AGV管理控制計算機(jī)報告其位置和狀態(tài)。AGV管理控制主機(jī)將任務(wù)的執(zhí)行情況返回給物流系統(tǒng)管理主機(jī)，從而對物流系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理。若AGV任務(wù)命令緩沖區(qū)中無任務(wù)命令，則AGV駛向待命區(qū)域，如接到新的指令后再執(zhí)行下一次搬運任務(wù)。

2.物料自動跟蹤

AGV自動調(diào)度系統(tǒng)（如圖2）是連接AGV系統(tǒng)和工廠生產(chǎn)系統(tǒng)MES、倉庫管理系統(tǒng)WMS等的接口軟件，AGV系統(tǒng)中的調(diào)度軟件具有當(dāng)前作業(yè)執(zhí)行狀態(tài)查詢、作業(yè)歷史記錄查詢、運行日志查詢等功能，進(jìn)行AGV系統(tǒng)和各相關(guān)系統(tǒng)的信息交互和物料信息的自動跟蹤。

圖3 監(jiān)控軟件的圖形監(jiān)控界面

圖4 AGV系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

圖5 AGV系統(tǒng)工作示意圖

3.設(shè)備智能故障診斷

項目中的AGV系統(tǒng)具有完善的設(shè)備智能故障診斷功能。在AGV的運行中如果出現(xiàn)故障，能通過AGV監(jiān)控系統(tǒng)查看AGV小車當(dāng)前的運行狀態(tài)和運行日志、讀取AGV小車的運行黑匣子文件（BlackBox）、AGV小車上的人機(jī)交互設(shè)備（OPT10、OPT200等）等不同方式進(jìn)行設(shè)備的故障診斷。監(jiān)控軟件的圖形監(jiān)控界面，如圖3。AGV運行過程中，從監(jiān)控軟件可以觀察到AGV的行駛狀態(tài)，不同的顏色表示不同的狀態(tài)。

4.智能化柔性作業(yè)功能

AGV管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理命令的接收、命令的執(zhí)行、相關(guān)參數(shù)的傳輸和小車的監(jiān)控，這些任務(wù)命令可從物流信息管理系統(tǒng)、AGV自動輸送系統(tǒng)圖形監(jiān)控工作站等進(jìn)行發(fā)送。

AGV管理系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，并具有與外部連接的標(biāo)準(zhǔn)接口，可方便與其它管理系統(tǒng)進(jìn)行無縫的對接。

5.多車智能調(diào)度功能

三一重工AGV系統(tǒng)采用的技術(shù)平臺和關(guān)鍵核心職能裝備器件為NDC8技術(shù)平臺。該技術(shù)平臺目前在同一系統(tǒng)中可以同時管理調(diào)度130臺AGV車，實現(xiàn)多車智能調(diào)度。

三、結(jié)束語

基于AGV系統(tǒng)的智能化功能，在工程機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)制造物料的自動上線、物料信息的自動追蹤和智能化柔性作業(yè)中，很好地實現(xiàn)了工程機(jī)械產(chǎn)品的數(shù)字化生產(chǎn)需要。