鮑海涌，盛啟廣，靳躍東，陳曦，左強

摘? 要：在商用車車架裝配中設(shè)置AGV小車，滿足車架裝配中車架裝配線的車架輸送和裝配線上的線體傳輸作業(yè)。并根據(jù)商用車車架裝配特點，基于RFID技術(shù)，控制AGV小車根據(jù)車型定點停車，滿足工位器具使用和物流器具的定置，符合商用車車架裝配工藝人機工程學(xué)規(guī)范，實現(xiàn)車架裝配柔性化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：商用車；AGV；RFID；車架裝配；人機工程學(xué)；柔性化生產(chǎn)

中圖分類號：U466? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：1005-2550（2023）03-0023-05

Research on Intelligent Production of Commercial Vehicle Frame Assembly AGV Based on RFID Technology

BAO Hai-yong1， SHENG Qi-guang2， JIN Yue-dong1， Chen Xi3， Zuo Qiang1

（1.Dongfeng Commercial Vehicle Co.， Ltd， Shiyan 442000， China；

2. Dongfeng Loong-Gine Power Co.， Ltd， Shiyan 442000， China；

3. Digitalization and Supportability Department of Technical Center of Dongfeng Motor Group Co.， Ltd， Wuhan 430058， China）

Abstract： AGV （Auto Guided Vehicle） is set in the frame assembly of commercia l vehicles to meet the frame conveying and main transmission of the assembly line. According to the assembly characteristics of commercial vehicle frame and based on RFID technology， AGV trolley is controlled to stop at fixed points by vehicle types， which satisfies sssembly tools usage on stations and logistics settings， conforms to ergonomic of frame assembly process for commercial vehicles， and enable flexible production of frame assembly.

Key? Words： Commercial Vehicle; AGV; RFID; Frame Assembly; Ergonomics; Flexible Production

1? ? 前言

進入21世紀(jì)，我國的汽車制造業(yè)蓬勃發(fā)展，AGV技術(shù)多應(yīng)用在汽車裝配制造業(yè)自動搬運，物流運輸方面。東風(fēng)商用車率先在車架裝配過程中采用AGV小車進行車架裝配運輸。車架由于中重卡等區(qū)別存在長度差距（5700mm-11500mm），AGV定點停車導(dǎo)致工位器具使用不方便，物流器具難以定置擺放，裝配工人工位移動距離過大不符合人機工程學(xué)。本文主要介紹利用MES系統(tǒng)下發(fā)車型數(shù)據(jù)，然后基于RFID技術(shù)控制AGV小車根據(jù)車型定點停車。文章基于AGV與RFID技術(shù)在MES系統(tǒng)的應(yīng)用，提出一整套智能化的信息輸入、數(shù)據(jù)發(fā)送、AGV運行系統(tǒng)，實現(xiàn)AGV的自動化、信息化、智能化，對于汽車裝配制造行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

2? ? 主要技術(shù)簡介

2.1? ?AGV

AGV即自動導(dǎo)引運輸車（Automated Guided Vehicle），是指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。AGV在自動化倉儲或各類自動化生產(chǎn)環(huán)境經(jīng)?？梢钥吹?。無需人工駕駛的情況下將貨物準(zhǔn)確地送達(dá)指定的地點。AGV小車的諸多優(yōu)勢成為生產(chǎn)的核心之一。具有占用面積小、自動化、應(yīng)用靈活、安全可靠、無人操作、維修方便等優(yōu)點的AGV運輸車已經(jīng)在自動化生產(chǎn)中非常廣泛。AGV小車是高速生產(chǎn)發(fā)展的今天必不可少的核心關(guān)鍵設(shè)備，生產(chǎn)環(huán)境中需要即時根據(jù)現(xiàn)場情況作出動作，那么RFID技術(shù)作為非接觸式自動采集識別，將無疑對AGV小車的設(shè)計開發(fā)有著重要的意義。AGV小車結(jié)合RFID技術(shù)將是智能生產(chǎn)中實施的核心之一。

2.2? ?RFID

RFID即射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification），是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號來識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無需人工干預(yù)，RFID技術(shù)具有防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離大、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量更大、存儲信息更改自如等優(yōu)點。電子標(biāo)簽的編碼方式、存儲及讀寫方式與傳統(tǒng)標(biāo)簽（如條碼）或手工標(biāo)簽不同，電子標(biāo)簽編碼的存儲是在集成電路上以只讀或可讀寫格式存儲的；特別是讀寫方式，電子標(biāo)簽是用無線電子傳輸方式實現(xiàn)的。

2.3? ?柔性生產(chǎn)

柔性生產(chǎn)，是指主要依靠有高度柔性的以計算機數(shù)控機床為主的制造設(shè)備來實現(xiàn)多品種、小批量的生產(chǎn)方式。生產(chǎn)方式，一般是指企業(yè)整體活動方式，包括所有制造過程與經(jīng)營管理過程。柔性生產(chǎn)的概念，是1965年，英國的Molins公司首次提出的，它是在柔性制造的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)市場需求多變和市場競爭激烈而產(chǎn)生的市場導(dǎo)向型的按需生產(chǎn)的先進生產(chǎn)方式，其優(yōu)點是增強制造企業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率和員工勞動生產(chǎn)率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，因此，是一種具有旺盛需求和強大生命力的生產(chǎn)模式。

2.4? ?人機工程學(xué)

人機工程學(xué)是一門新興的邊緣科學(xué)。它起源于歐洲，形成和發(fā)展于美國。人機工程學(xué)在歐洲稱為Ergonomics，這名稱最早是由波蘭學(xué)者雅斯特萊鮑夫斯基提出來的，它是由兩個希臘詞根組成的?！癳rgo”的意思是“出力、工作”，“nomics”表示“規(guī)律、法則”的意思，因此，Ergonomics的含義也就是“人出力的規(guī)律”或“人工作的規(guī)律”，也就是說，這門學(xué)科是研究人在生產(chǎn)或操作過程中合理地、適度地勞動和用力的規(guī)律問題。

3? ? 系統(tǒng)構(gòu)建與實現(xiàn)

整個系統(tǒng)包含：AGV小車、監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)、信息輸入系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、RFID 信息處理讀寫系統(tǒng)（PLC）。

3.1? ?AGV小車組成

3.1.1 AGV車輛系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

AGV小車機械結(jié)構(gòu)主要由前車架組件，后車架組件、直行電機件、動力轉(zhuǎn)向輪，萬向輪，皮帶伸縮傳動機構(gòu)，無線取電組件，前夾具組件，后夾具組件，觸目屏操作面板、導(dǎo)航傳感器（安裝在于動力轉(zhuǎn)向輪上）、地標(biāo)傳感器、障礙物掃描器、安全觸邊，毛刷組件等組成。AGV電氣系統(tǒng)由AGV小車、AGV地面導(dǎo)引系統(tǒng)、無線局域網(wǎng)通信系統(tǒng)、無線充電系統(tǒng)、監(jiān)控臺構(gòu)成。

AGV：按照系統(tǒng)指令運載著車架到分裝區(qū)域進行逐一裝配，車架下線后AGV快速返回上件點，構(gòu)成新的循環(huán)。AGV與控制中心通過無線局域網(wǎng)通訊系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。

AGV地面導(dǎo)引系統(tǒng)：AGV小車運行軌跡采用AGV專用磁帶鋪設(shè)，通過RFID地標(biāo)及控制中心指揮AGV運行、停止及行走速度變換以及路線的選擇，達(dá)到導(dǎo)航的目的。

3.1.2 AGV小車在車架裝配作業(yè)過程：

（1）AGV小車按控制臺計算機的指令行駛到主副梁合梁工位，AGV調(diào)度系統(tǒng)接收工廠MES系統(tǒng)的相關(guān)信息，根據(jù)當(dāng)前排產(chǎn)的車架種類信息來給當(dāng)前工位的AGV發(fā)送指令，AGV接收到響應(yīng)的指令信息來自動調(diào)節(jié)長度和寬度尺寸，并自動調(diào)整夾具為打開狀態(tài)。

（2）調(diào)節(jié)完成AGV根據(jù)調(diào)度信息指令自動運行至縱梁合件上線、定位夾緊工位，由操作人員根據(jù)生產(chǎn)計劃完成車架縱梁的吊裝上線，當(dāng)將車架吊到AGV上的車架夾具上并放穩(wěn)后，操作人員將定位插銷插入到縱梁的定位孔中，按下夾緊按鈕進行夾緊，完成后操作人員按下工位工作完成按鈕，允許AGV運行至縱梁上零件裝配1工位；

（3）AGV小車按控制計算機的指令行駛到縱梁上零件裝配1工位；裝配工人根據(jù)需求調(diào)整夾具是直立狀態(tài)還是傾斜狀態(tài)。完成當(dāng)前工位如板簧支架、角鐵、減震器等通過鉚鉗或擰緊工具進行鉚接或螺栓裝配作業(yè)工作，拆卸工藝螺栓。當(dāng)前工位作業(yè)完成，按下操作面板上的工作完成按鈕，AGV運行至縱梁上零件裝配2工位。

（4）縱梁上零件裝配2工位操作同縱梁上零件裝配1工位，當(dāng)前工位作業(yè)完成后按下操作面板上的工作完成按鈕，AGV運行至車架預(yù)拼裝工位。

（5）AGV到達(dá)車架預(yù)拼裝工位，操作人員按下操作面板上的傾斜按鈕，操作工人將橫梁吊裝至縱梁需要裝配的大概位置，然后按下直立按鈕，作業(yè)人員根據(jù)工序節(jié)拍內(nèi)作業(yè)，并對部分螺栓使用擰緊工具進行預(yù)緊，當(dāng)前工位作業(yè)完成后按下工作完成按鈕，AGV運行至車架總拼裝工位。

（6）AGV小車行走到車架總拼裝工位后，使用螺栓擰緊工具對上道序預(yù)緊螺栓進行緊固，并根據(jù)工序節(jié)拍內(nèi)作業(yè)，進一步進行螺栓裝配作業(yè)，作業(yè)完成后按下工作完成按鈕，AGV運行至下一工位。

（7）以此類似完成其余工位的裝配作業(yè)工作。

（8）當(dāng)AGV離開裝配下線工位后，AGV自動將軸距縮短至最短狀態(tài)，以方便AGV轉(zhuǎn)彎。

3.2? ?信息輸入系統(tǒng)

根據(jù)所需裝配車架的技術(shù)和工藝要求，將車架分為三種停車位：1.6m、2.2m和3m，工作人員將車架信息和?？奎c信息上傳至MES管理系統(tǒng)。

如圖2所示，6-14工位AGV負(fù)載車架。車架品種長度不同（5700mm-11500mm），工位長度12500。AGV停靠點的選擇目的是使車架停在相對應(yīng)的停車位內(nèi)，停車點可選1.6m、2.2m以及3m，即定位孔到停車位前端的距離分別為1.6m、2.2m以及3m。例如，某車架總長11m，定位孔離車架前端為2.5m，此時?？奎c應(yīng)選3m，才能保證車架前端不超出停車位。

在選擇停靠點時，除了保證車架前端不得超出該停車位，當(dāng)車架總長比較短時，還要保證車架盡可能停放在停車位正中央，此時?？奎c也應(yīng)選長一些。

3.3? ?MES系統(tǒng)

AGV調(diào)度系統(tǒng)與MES進行數(shù)據(jù)交互，將生產(chǎn)車架的AGV?？奎c信息由1.6m、2.2m和3m對應(yīng)轉(zhuǎn)換為0、1、2。

3.4? ?監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)

AGV調(diào)度控制系統(tǒng)構(gòu)成：

AGV控制臺由工控機、無線電臺、路由器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要用于控制臺與總裝總控室及其他遠(yuǎn)程IO的通訊。

由于采用集中控制的方式，控制臺將成為AGVS系統(tǒng)的核心。它與生產(chǎn)調(diào)度管理計算機系統(tǒng)留有接口，可以接受調(diào)度命令和報告AGV的運行情況?？刂婆_應(yīng)滿足工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求，有足夠的運算速度和管理能力?？刂婆_主要功能包括通訊管理、AGV運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和運行狀態(tài)顯示。控制臺在實時調(diào)度在線AGV的同時將在屏幕上顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，包括在線AGV的數(shù)量、位置（包括AGV處于的地標(biāo)位置）狀態(tài)。

3.5? ?RFID 信息處理讀寫系統(tǒng)（PLC）

AGV通過PLC控制，小車載有無線通信系統(tǒng)，可以和上位機進行無線通信，報告自己的運行位置和工作狀態(tài)，執(zhí)行上位機的指令，把工作節(jié)拍和工作量及時傳遞給上位機；AGV通過RFID讀取地面標(biāo)識，做出相應(yīng)的動作（改變速度、轉(zhuǎn)向、定位和停車等）；AGV車身底部裝有AGV讀卡器，地面的節(jié)點位置安裝有RFID地標(biāo)卡，并賦予每個節(jié)點上的地標(biāo)卡一個ID號和定義，比如節(jié)點44處代表AGV要變距，用ID號00044表示，一旦運輸車在經(jīng)過44處時，AGV讀卡器會讀取44處的電子標(biāo)簽ID號，PLC根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)，使小車作出相應(yīng)的動作，從而實現(xiàn)AGV調(diào)度系統(tǒng)功能、站點定位功能。

PLC既可以根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的程序來控制小車，也可以把數(shù)據(jù)上傳給上位機，再根據(jù)上位機的指令來控制小車。

AGV車輛在裝配線上通過RFID讀取器讀取地標(biāo)，并將地標(biāo)信息傳送給AGV調(diào)度系統(tǒng)，調(diào)度系統(tǒng)通過無線局域網(wǎng)接收地標(biāo)信息獲取當(dāng)前車輛位置，用以判斷裝配車架與AGV的對應(yīng)情況，并把車架對應(yīng)的停車類型傳送給指定AGV。AGV的CPU將停車類型保存至VW2035變量，并在車前顯示屏上“工藝停位”顯示，根據(jù)類型在對應(yīng)工藝工位停車。

車架裝配線工藝地標(biāo)有13處，2-4工位各有1個停止位（工位1-4），從合件上料（工位5）開始每個工位分為2、1、0三個停止位，AGV根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的停車位信息，到相應(yīng)的地標(biāo)停車。另有53、54地標(biāo)，小車讀取到此地標(biāo)會直接停止，用于行駛線路上的修改新增停車位等，如圖6所示。

4? ? 結(jié)束語

本文介紹了一種基于RFID技術(shù)的重載裝配AGV智能生產(chǎn)應(yīng)用，AGV物料搬運車?yán)肦FID技術(shù)進行數(shù)據(jù)自動采獲取目標(biāo)對象數(shù)據(jù)，及時上傳運行位置和工作狀態(tài)，執(zhí)行相關(guān)指令并把工作節(jié)拍和工作量及時傳遞給相關(guān)平臺；AGV通過RFID讀取地面標(biāo)識，做出相應(yīng)的動作（改變速度、轉(zhuǎn)向、定位和停車等）。RFID讀卡器在車間AGV物料搬運車中提高運輸、工作效率，及時掌握小車的位置和狀態(tài)，使AGV小車的調(diào)度更靈活，合理利用自動化采集，位置、時間、數(shù)量等信息進行高效管理，提升車架裝配水平，有一定應(yīng)用前景。

鮑海涌

畢業(yè)于湖北汽車工業(yè)學(xué)院，學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于東風(fēng)商用車有限公司車輛工廠，任技術(shù)主任工程師。主要研究方向：自動化、柔性、智能化汽車縱梁生產(chǎn)和車架裝配，已發(fā)表相關(guān)論文數(shù)篇。

專家推薦語

歐陽維強

東風(fēng)商用車有限公司制造技術(shù)發(fā)展部

主任專家? 研究員高級工程師

本文針對商用車裝配AGV生產(chǎn)中具體實際問題，詳細(xì)介紹了商用車重型裝配AGV根據(jù)裝配作業(yè)崗位實現(xiàn)定點停車的系統(tǒng)構(gòu)建，并在商用車工廠中實際使用。

基于RFID技術(shù)的重載裝配AGV智能生產(chǎn)應(yīng)用案例技術(shù)成熟，能夠有效提高商用車的作業(yè)效率，同時在安全、健康、舒適性方面也得到了改善，對于汽車裝配制造行業(yè)中的柔性化生產(chǎn)和智能化生產(chǎn)領(lǐng)域具有很好的實際應(yīng)用價值和借鑒意義。