文/韓立志

在汽車某零部件工廠內(nèi)生產(chǎn)過程中，線邊存儲物料，供給產(chǎn)線中使用的消耗物料，需要實時補充供給。目前均為人工推車搬運，推車到產(chǎn)線邊時由人工抬塑料箱至流利條貨架上存儲，比較費時費力。本方案規(guī)劃將此類搬運工序使用AGV來進(jìn)行搬運，從而提升工作效率，降低人工勞動強度，提高生產(chǎn)安全性。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：塑料箱尺寸為600×400×150（mm），平底可堆疊，每箱平均可以裝載16件物料。流利條貨架尺寸為1280×800×1500(mm)，分為上中下三層，上層和中層用于積存滿料箱，下層用于積存空料箱，如圖1 。AGV的最大負(fù)載260kg，需要完成三部分任務(wù)：一是將原料從原料區(qū)搬運至裝配產(chǎn)線，料箱空滿交換；二是半成品搬運至噴漆區(qū)，料箱空滿交換；三是將線邊的成品運至成品倉庫，料箱空滿交換。

一、方案規(guī)劃

在規(guī)劃圖(如圖2)中可見，上部左側(cè)區(qū)域為原料倉庫，在原料倉庫內(nèi)設(shè)置有8個上料點，圖中紅色的線段示意為AGV的行走路線，其執(zhí)行任務(wù)1，是將原料運至裝配產(chǎn)線。因為車間區(qū)域較大，遍布了若干下料點，所以原料運至產(chǎn)線的工作任務(wù)比較繁忙。上部右側(cè)區(qū)域是外接噴涂區(qū)，圖中黑色線段示意AGV的行走路線，此為執(zhí)行任務(wù)2，是將半成品運送至噴涂區(qū)（此車間內(nèi)未設(shè)置噴漆房，需要在此接口區(qū)域由人工操作其他運輸設(shè)備將半成品運至實際的噴涂間進(jìn)行噴涂工藝后，將零件運回再供給產(chǎn)線）。規(guī)劃圖中最下部區(qū)域為成品庫區(qū)，產(chǎn)線中只有局部點位產(chǎn)生成品，藍(lán)色的線段示意為AGV的行走路線，此為執(zhí)行任務(wù)3，是將成品運回至成品庫區(qū)。在成品庫區(qū)內(nèi)設(shè)有三個下料點，在完成下料后，由成品庫區(qū)內(nèi)的工作人員理貨進(jìn)行排列并堆疊儲存待發(fā)貨。在每個產(chǎn)線巷道內(nèi)，都設(shè)置了雙排路線，以免在AGV來回交錯的過程中發(fā)生堵塞，這樣可以提高運行的效率。

圖1 流利條貨架

圖2 規(guī)劃圖

圖3 潛伏舉升式AGV

二、工作流程

1.叫料

由產(chǎn)線邊工作人員根據(jù)產(chǎn)線需求通過按鈕盒進(jìn)行叫料，經(jīng)無線AP等硬件通訊后反饋給系統(tǒng)。

2.備料

上料點PC端顯示產(chǎn)線各工位的需求任務(wù)，點選承接任務(wù)后，進(jìn)行備料。對已待命的AGV車進(jìn)行裝車工作。

3.發(fā)運

上料點PC端給定運載指令，通過AP通訊，信號反饋系統(tǒng)。RCS機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)會根據(jù)任務(wù)情況進(jìn)行自動規(guī)劃路徑給到AGV車指令，AGV車輛發(fā)運行駛。

4.下料

AGV車運載指定的貨物行駛至固定的地點后，由工作人員操作將料箱轉(zhuǎn)移到存儲流利條貨架上。

5.待命

無調(diào)度任務(wù)的AGV，回至待命點等待指令或補充電量。

6.空箱回料

空箱在產(chǎn)線邊，積累到一定程度。由工作人員裝載至AGV車上，隨空車返回上料點，進(jìn)行循環(huán)使用。

三、AGV的選型及參數(shù)

本應(yīng)用方案中選用潛伏舉升式AGV，如圖3?；境叽纾?24×650×260(mm)；最大舉升高度：60mm；額定負(fù)載能力：500kg；滿載最大運行速度：1200mm/s；導(dǎo)航方式：二維碼導(dǎo)航；導(dǎo)引定位精度：±10mm；停止角度精度：±1°；工作時間：24小時連續(xù)；充電方式：在線自動快速充電；AGV設(shè)有多重的安全防護(hù)機(jī)制（激光雷達(dá)檢測、機(jī)械防撞模塊、物料檢測傳感器等），以及直觀的信號燈顯示和特殊情況的報警提示。綜合來看，本AGV可以穩(wěn)定、有效地滿足工作的使用。

四、AGV應(yīng)用技術(shù)

圖4 AGV系統(tǒng)硬件整體架構(gòu)

圖5 AGV軟件調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)

潛伏舉升式AGV車是由車身本體、驅(qū)動輪系單元、頂升機(jī)構(gòu)、導(dǎo)航系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)、智能充電機(jī)等組成。其中車身本體是整個AGV的安裝基礎(chǔ)平臺，各元器件均安裝在車身上。驅(qū)動輪系單元是保持AGV行走的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過兩個車輪的差速控制實現(xiàn)前進(jìn)、后退以及轉(zhuǎn)彎等行走模式。導(dǎo)航系統(tǒng)主要是通過地面二維碼的視覺識別以及通過陀螺儀的角度定位來判斷自身的位置和角度。供電系統(tǒng)是由磷酸鐵鋰電池作為供電基礎(chǔ)單元加設(shè)電量控制，來為AGV的各項功能提供電能。電氣控制系統(tǒng)包含主控制器是AGV小車運行的大腦，用來向小車的驅(qū)動輪系單元發(fā)送行走控制指令。安全防護(hù)系統(tǒng)由激光雷達(dá)、安全碰撞觸邊、急停按鈕等組成，是維護(hù)車輛及相關(guān)人員安全的保障。智能充電機(jī)是為AGV充電的設(shè)備，AGV設(shè)置有電量閥值，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)置的固定電量時，AGV可自動回至充電點，自動由充電機(jī)充電。

AGV系統(tǒng)硬件整體架構(gòu)，主要采用局域網(wǎng)實現(xiàn)AGV、AGV管理監(jiān)控計算機(jī)、物流管理系統(tǒng)、各生產(chǎn)線及數(shù)據(jù)庫之間的通訊，硬件整體架構(gòu)設(shè)計方案，如圖4。

五、生產(chǎn)節(jié)拍的匹配計算

以原料庫至一號上料點為例，單程距離L=42.7m，擬定AGV運載物料穩(wěn)定行駛的速度為V=0.5m/s，AGV旋轉(zhuǎn)共計耗時t2=40s，人員對接耗時t3=50s。則AGV在原料庫至一號上料點過程中行駛總耗時。根據(jù)該料點單品節(jié)拍為Q=42s,而AGV單車運載物料單品數(shù)量為P=18(箱)，則每小時（即3600秒s）內(nèi)AGV循環(huán)次數(shù)為R=3600/(Q＊P)=3600/(42＊18)=4.76（次）。設(shè)置冗余系數(shù)U=1.3，則AGV數(shù)量臺。

而依次類推，在總布局中共74項AGV需要搬運的路程，距離各不相同。經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算，AGV需求分別為0.11臺、0.19臺、0.28臺等等。最終累計求和統(tǒng)計出本案例中實際需求的AGV數(shù)量為14.4臺，取整即為15臺能滿足產(chǎn)線節(jié)拍供給的需求。

六、總結(jié)

本案例通過對潛伏舉升式AGV的應(yīng)用，解決了某汽車零部件廠生產(chǎn)線線邊的實時供料問題，成為在此行業(yè)內(nèi)一個成功應(yīng)用案例。本應(yīng)用的規(guī)劃是根據(jù)項目現(xiàn)場的實際環(huán)境，采用了合理的路線設(shè)計，有效地減少AGV小車的空跑時間和等待時間，提高了效率。自動化集成制造的發(fā)展，使AGV的應(yīng)用和研究進(jìn)入了一個嶄新的時代?，F(xiàn)代物流最大的趨勢就是網(wǎng)絡(luò)化與智能化。在制造企業(yè)內(nèi)部，現(xiàn)代倉儲配送中心往往與企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)相融合，倉儲系統(tǒng)作為生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分，在企業(yè)生產(chǎn)管理中起著非常重要的作用。