上海國際港務(wù)(集團)股份有限公司尚東集裝箱碼頭分公司

1 引言

國內(nèi)外自動化碼頭大都采用AGV(Automated Guided Vehicles，自動引導(dǎo)車)作為主要的水平運輸機械。對于衡量水平運輸機械運行情況，傳統(tǒng)方式只使用周轉(zhuǎn)率一個指標(biāo)。AGV有別于其他的水平運輸機械，是基于車輛控制系統(tǒng)下的全自動運行機械，其中調(diào)度原則、路徑規(guī)劃、交通控制全部由車輛控制系統(tǒng)進行調(diào)度和控制，周轉(zhuǎn)率指標(biāo)不能全面地分析AGV運行狀況。因此，需要用到其他指標(biāo)去評價調(diào)度、路徑規(guī)劃等方面的模塊。

目前，對AGV評價指標(biāo)研究的相關(guān)文獻(xiàn)還不多見。陸睿[1]提出指標(biāo)體系選定應(yīng)該具備完備性、可操作性、獨立性、可比性原則，同時對于指標(biāo)的評價和分析，應(yīng)建立在對生產(chǎn)直接有影響的前提上，以及對決策的質(zhì)量和效率有明顯提高的基礎(chǔ)上。傅熒[2]提出了指標(biāo)評價要建立在科學(xué)、全面、完整的評價基礎(chǔ)上，評價方法需要綜合考慮，復(fù)雜的、很難客觀計量的屬性需要通過主觀判斷和定量分析的方法將屬性變換成相應(yīng)的價值。

通過數(shù)據(jù)采集及現(xiàn)場觀察洋山深水港四期自動化碼頭AGV運行情況，發(fā)現(xiàn)AGV的周轉(zhuǎn)率偏低，僅為3.8車/h，與要求的5車/h的周轉(zhuǎn)率存在很大的差距，單臺橋吊每小時等待AGV的次數(shù)多達(dá)4次。本文在上述的評價原則和評價方法基礎(chǔ)上，結(jié)合對AGV的研究，制定出更適用于自動化碼頭AGV設(shè)備的評價原則和方法。對于現(xiàn)場觀察及數(shù)據(jù)反映的AGV運行的問題，初步建立一套全面、完善、實用的AGV運行評價指標(biāo)，通過對這些指標(biāo)數(shù)據(jù)的研究分析，尋找相對應(yīng)的影響因素，為后續(xù)的AGV調(diào)度和路徑規(guī)劃的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐，同時指導(dǎo)計劃模塊(如堆存計劃、配載計劃)的優(yōu)化方向[3]。

2 評價指標(biāo)建立的目的與原則

2.1 AGV運行評價目的

(1)系統(tǒng)合理地分析AGV運行情況。評價指標(biāo)能更直接、更精確的對整體AGV任務(wù)中運行的路徑、運行的時間、在橋吊車道和箱區(qū)車道的等待時間進行分析。

(2)準(zhǔn)確定位AGV指標(biāo)的影響因素。評價指標(biāo)能較為準(zhǔn)確地定位影響AGV運行的因素。

(3)指導(dǎo)其他自動化碼頭對于AGV運行情況的分析。為其他自動化碼頭的AGV運行分析提供參考。

2.2 AGV運行評價指標(biāo)建立的原則

AGV運行評價指標(biāo)建立應(yīng)遵循4個基本原則。

(1)科學(xué)性原則。評價指標(biāo)的設(shè)定確切科學(xué)，指標(biāo)含義準(zhǔn)確無誤，數(shù)據(jù)來源和計算范圍保持一致。

(2)可比性原則。AGV評價指標(biāo)應(yīng)該具備可比性和可測性，定性的指標(biāo)需要有一定的量化手段與之相對應(yīng)。

(3)獨立性原則。AGV評價指標(biāo)應(yīng)具有獨立性，各指標(biāo)應(yīng)該互不相關(guān)、彼此獨立。這樣可以使整個評價指標(biāo)體系有一個清晰的結(jié)構(gòu)。

(4)系統(tǒng)可優(yōu)化原則。評價指標(biāo)應(yīng)能全面的反映AGV運行狀況，主要是針對AGV調(diào)度和路徑規(guī)劃功能目前運行的狀況，通過對核心指標(biāo)的細(xì)分、對數(shù)據(jù)的分析，確定影響核心指標(biāo)的因素，為這兩項功能提供明確可優(yōu)化的方向[4-5]。

3 評價指標(biāo)定義

3.1 AGV周轉(zhuǎn)率

AGV每小時完成任務(wù)的周轉(zhuǎn)次數(shù)。周轉(zhuǎn)率指標(biāo)為衡量AGV效率最重要的指標(biāo)，AGV作為水平運輸機械，連接著堆場軌道吊和碼頭前沿橋吊的作業(yè)。周轉(zhuǎn)率高低決定了作業(yè)是否連貫，同時也影響著橋吊作業(yè)效率。可通過如下公式計算：

周轉(zhuǎn)率=60/AGV平均周轉(zhuǎn)時間

周轉(zhuǎn)時間=AGV任務(wù)完成時間-AGV收到任務(wù)時間

統(tǒng)計方式以小時段進行統(tǒng)計，收集每小時內(nèi)所有AGV的周轉(zhuǎn)時間，排除AGV故障情況下計算平均周轉(zhuǎn)時間。平均周轉(zhuǎn)時間可分為卸船作業(yè)平均用時和裝船作業(yè)平均用時，卸船和裝船作業(yè)可再細(xì)化到送箱及收箱周轉(zhuǎn)時間(見表1)。

表1 AGV平均周轉(zhuǎn)時間指標(biāo)定義

3.2 AGV利用率

利用率指標(biāo)可衡量AGV出勤數(shù)量是否滿足實際生產(chǎn)需求，同時衡量AGV調(diào)度是否均衡。衡量AGV出勤數(shù)量的公式為：計劃周轉(zhuǎn)率=晝夜總作業(yè)車數(shù)/有效作業(yè)時間/AGV出勤數(shù)量。計劃周轉(zhuǎn)率應(yīng)大于實際平均周轉(zhuǎn)率，才能保證AGV的出勤數(shù)量滿足實際生產(chǎn)需求。

衡量AGV調(diào)度是否均衡的方式為： 計算出勤每一臺AGV平均任務(wù)數(shù)和行駛時間，通過標(biāo)準(zhǔn)差和CV值(變異指數(shù))的計算，評價AGV調(diào)度是否均衡。

例如，通過統(tǒng)計出勤獲得某自動化碼頭AGV在一晝夜內(nèi)的任務(wù)行駛時間和任務(wù)數(shù)量，經(jīng)過計算得出：任務(wù)數(shù)平均值為90.42車，標(biāo)準(zhǔn)差為9.87車，CV值為10.92%，CV值低于15%，AGV調(diào)度每一臺AGV的次數(shù)較為平均。AGV行駛時間平均值為405 s，標(biāo)準(zhǔn)差為32.65 s，CV值為8.06%，CV值低于15%，AGV任務(wù)行駛時間相差較小，說明AGV調(diào)度基本能均等分配較近的任務(wù)。

3.3 AGV空車平均閑置時間

AGV空車閑置時間即AGV空車等待新任務(wù)的時間，在每小時任務(wù)數(shù)量>AGV計劃周轉(zhuǎn)率×出勤基準(zhǔn)下，衡量AGV調(diào)度分配任務(wù)的連續(xù)性。去除AGV調(diào)度本身的運算耗時，一般空車閑置時間小于3 s的比例應(yīng)在90%以上。平均空車閑置時間應(yīng)控制在10 s以內(nèi)。

3.4 AGV準(zhǔn)點率

AGV準(zhǔn)點率即AGV是否按計劃要求時間準(zhǔn)時或提早到達(dá)任務(wù)位置的比例，是分析時間矩陣是否準(zhǔn)確的重要指標(biāo)。

橋吊作業(yè)車道、箱區(qū)作業(yè)車道以及AGV停車緩沖區(qū)都是邏輯位置，將所有邏輯位置之間的AGV運行時間形成一個時間矩陣，做為AGV調(diào)度的依據(jù)。準(zhǔn)點計算標(biāo)準(zhǔn)為：(AGV實際到達(dá)作業(yè)車道時間)-(計劃要求到達(dá)時間)<0；準(zhǔn)點率=準(zhǔn)點次數(shù)/總次數(shù)

4 影響因素初步分析

由表1可知，AGV的運行時間可細(xì)分為8個時間，根據(jù)定義的時間，羅列影響行駛時間和等待時間的因素以及評價方式(見表2)。

表2 影響AGV運行時間的因素及評價方式

由表2可知，影響AGV運行時間和等待時間的因素很多，其中有AGV調(diào)度、路徑規(guī)劃、交通控制自身的問題，有來自作業(yè)鏈兩端橋吊效率、軌道吊調(diào)度的影響，同時又有堆存計劃、配載計劃的影響。表3為各影響因素所占比例統(tǒng)計。

表3 各影響因素所占比例

通過對現(xiàn)象觀察和數(shù)據(jù)分析，對每個定義時間過長的原因進行分析，著重去解決占比較大的影響因素。

5 結(jié)語

通過建立AGV運行評價指標(biāo)，可以清晰地分析出目前AGV在運行過程中存在的問題，找出每個定義時間過長的原因及影響因素，以便有針對性地進行優(yōu)化。