文/蔡穎杰 夏韻凱

汽車生產線通過AGV系統(tǒng)與自動化立體倉庫相連接，能夠提高對汽車生產線供應物料、生產線成品出庫的效率，從而提高整個汽車生產的效率

近些年來，勞動密集型企業(yè)的生存現狀越來越嚴峻，勞動力成本不斷上升使得實體企業(yè)負擔越來越沉重。而物流業(yè)重復、繁重的工作環(huán)境，使得愿意從事該行業(yè)的人群越來越少，從業(yè)人員招聘困難。物流行業(yè)又是包含眾多信息的行業(yè)，人員管理、貨物管理難度大，需要智能化管理才能大幅提高物流效率。AGV智能倉庫，既能做到提高搬運效率，又能做到信息化管理，是先進的物流與管理方案。

汽車生產物流是指物料從倉庫入庫到生產線消耗點，再到成品車入庫前的物流，是物流業(yè)與制造業(yè)結合的一個典型。汽車制造生產是一個龐大的產業(yè)，如果能提高汽車生產物流的效率，對于復雜的汽車生產來說是具有重大意義的。本文提出了AGV在汽車制造領域、智能搬運系統(tǒng)鏈中的應用，汽車生產物流線全面使用AGV，通過提高物流運輸效率，提高汽車生產的整體效率。在智能立體倉庫，運用叉車式AGV和物流搬運機器人（小精靈）實現汽車制造與裝配物料的“高層立體存儲，低位貨架揀選”；牽引AGV（Tomas）將智能立體倉庫中的制造與裝配物料，通過牽引的方式運輸到生產線線邊，實現倉儲與生產的緊密結合；方舟（停車AGV）將從生產線下線的成品汽車運輸至成品緩存區(qū)，實現即下線即入庫的效果，不僅降低對人工開車入庫的依賴，還能使緩存區(qū)的空間最大利用化，增大存車數量。

圖1：AGV單機系統(tǒng)

圖2：AGV控制系統(tǒng)

圖3：汽車生產物流中AGV的應用流程

圖4：小精靈

一、AGV及其AGVS概述

自動導引小車（Au t o m a t e d Guided Vehicle, AGV），是一種以蓄電池為動力的自動化導引物料搬運車，它能夠在計算機的監(jiān)控下，按照指定的路徑進行搬運、取貨、送貨、充電等操作。 如圖1所示，AGV單機的工作原理是通過各個傳感器（導航、避障等）將信息傳遞給工控機（工業(yè)控制計算機），通過工控機下達任務給執(zhí)行機構，完成各種操作任務。AGV按用途可分為自動搬運車、自動拖車、自動叉車、停車用AGV等，也可以根據導引方式分為電磁導引、激光導引、視覺導引、二維碼導引等多種形式，可根據實際使用場景，選擇合適的AGV進行工作。圖2是AGV在立體倉庫中運行的原理圖。整個AGV控制系統(tǒng)通過外接操控設備（平板、手持終端等）發(fā)布具體搬運任務，由WMS（Warehouse Management System，倉庫管理系統(tǒng)）發(fā)布任務給WCS（Warehouse Control system, 倉庫控制系統(tǒng)）協(xié)調各種物流設備運行。

AGV在各行各業(yè)都有廣泛的應用，尤其是物流和制造行業(yè)。在物流行業(yè)較為出名的就是亞馬遜的kiva系統(tǒng)，物流對訂單智能揀選運送，大大提高物流效率。在汽車制造業(yè)中也有應用的研究。但大多數在汽車制造行業(yè)都是在汽車生產線中大量使用AGV運送物料，很少有將AGV應用在立體倉庫和生產線之間、生產線與成品緩存區(qū)之間的運送。本文主要表述AGV在汽車生產物流上的應用。

表 1：導航方式對比

圖5：叉車AGV

圖6：托馬斯

圖7：方舟

圖8：AGV在汽車物流生產流程

二、方案設計

汽車生產分為三個過程，即倉庫→生產線→成品庫，如果能提高倉庫→生產線與生產線→成品庫的效率，就能大幅提高整個汽車生產的效率。

為了提高汽車生產物流的效率，本文提出將由AGV系統(tǒng)組成的智能立體倉庫與生產線、生產線與成品緩存區(qū)聯動的方案。流程如圖3 所示，貨車將制造原料與裝配物料運送至立體倉庫的運輸區(qū)進行卸貨，由人工在揀選區(qū)進行物料的分類揀選（低位貨架揀選）；經分類的物流使用專用的貨架，通過小精靈（物流搬運AGV）運送至暫存區(qū)；叉車AGV將物料運送至立體倉庫（高層立體存儲）。當生產線需要物料時，通過叉車AGV將物料從貨架運送到暫存區(qū)；小精靈將物料從暫存區(qū)運送至出庫揀選區(qū)；Tomas將物料從出庫揀選區(qū)運送至汽車生產線線邊等待生產。當汽車成品從生產線上下線后，通過方舟（停車AGV）將成品汽車運送至成品暫存區(qū)存儲。

三、AGV的選擇

汽車生產物流線上的運行環(huán)境有很大差別，需根據現場環(huán)境，選擇合適用途和導航方式的AGV（表1）。在立體倉庫中進行物料分揀和存入貨架的過程，選擇二維碼導航的物流搬運AGV（小精靈）(圖4)，與激光導航的叉車AGV。叉車AGV有前移式（圖5a）與堆高式（圖5b）。立體倉庫→汽車生產線使用激光導航的牽引AGV（Tomas）（圖6）。汽車生產線→成品緩存區(qū)使用激光導航停車AGV（方舟）（圖7）。

四、具體方案

方案具體分為三部分(如圖8)：立體倉庫、立體倉庫→汽車生產線、汽車生產線→成品緩存區(qū)。設計的方案不會影響生產線的正常生產，主要提高生產線的入料和成品出庫的效率。下面是三個部分的具體說明。

1.立體倉庫部分

汽車生產物流立體倉庫部分的流程如圖9。

圖9：立體倉庫環(huán)節(jié)

圖10：倉庫→汽車生產線具體流程

圖11：激光導航牽引式AGV工作場景

圖12：梳齒型停車AGV

圖13：抬板型停車AGV

立體倉庫中使用小精靈和叉車AGV協(xié)同工作，采用“高層立體存儲，低位貨架揀選”的模式。立體倉庫的主要任務是存放生產物料，在生產線生產時及時提供物料。當有物料入庫時，先人工進行物料的揀選分類，將物料揀選到合適的貨架，通過WMS發(fā)布指令，通過小精靈將物料運送至對應的緩存區(qū)，再通過叉車AGV運送到合適的貨架上完成生產物料入庫任務。

2.立體倉庫→汽車生產線

在汽車生產物流中，倉庫→汽車生產線，傳統(tǒng)的揀貨模式通常包括從存儲區(qū)域通過鏟車編組，牽引車向揀貨區(qū)域配料，揀貨區(qū)由人工拖動料車揀貨以及揀后的料架由牽引車運輸上線等操作，本文采用的出庫揀貨模式為SUMA2.0。在立體倉庫→汽車生產線的環(huán)節(jié)（如圖10所示），采用通過Tomas（牽引式AGV），將生產物料運送至汽車生產線。Tomas是怡豐機器人設計生產的激光導航牽引式AGV，通過牽引的方式運送物料，如圖11。

3.汽車生產線→成品緩存區(qū)

檢測合格的汽車將被送往成品緩存區(qū)，目前采用比較多的方案是人工將新車開往緩存區(qū)，這需要大量的人力。如果采用自動停車機器人，通過AGV自動將成品車輛運送到成品緩存區(qū)，不僅可以節(jié)省人力，而且可以提高效率。

方舟是怡豐機器人設計生產的新一代激光導航停車AGV（圖7）。怡豐機器人已經成功商業(yè)化生產兩款停車AGV，分別是梳齒型停車AGV（如圖12）和抬板式停車AGV（如圖13），兩款停車AGV已經有現場案例，導航方式都為激光導航。梳齒型停車AGV可將汽車搬運至梳齒架，實現車輛的準確停泊。抬板型AGV通過抬板將汽車與運送至相應車位。兩者都能實現車輛的準確停車，但是梳齒型停車AGV依賴于梳齒架，抬板式停車AGV依賴于抬板，都不太適合將汽車成品運送至成品緩存區(qū)。新一代激光導航AGV方舟不依賴梳齒架與抬板也能將汽車停靠至準確位置，是本文方案采用的運送成品汽車的方式。

四、總結

本文結合汽車物流生產線的現狀，將自動化立體倉庫、自動化停車庫與汽車生產線結合，提出采用AGV系統(tǒng)的自動化立體倉庫與汽車生產線相連接，汽車生產線與成品緩存區(qū)通過停車AGV連接的方案。能夠提高對汽車生產線供應物料，生產線成品出庫的效率，從而提高整個汽車生產的效率。