智能靈活的AGV在焊裝車間的高效運(yùn)作

陸雅凌

（廣州汽車集團(tuán)乘用車（杭州）有限公司，浙江 杭州 311222）

0　引言

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和不斷進(jìn)步，人力成本的不斷增加，自動化物流技術(shù)在制造業(yè)中得到了飛速發(fā)展。其中，有著移動機(jī)器人之稱的AGV自動導(dǎo)引小車備受關(guān)注，已成功在國內(nèi)眾多知名企業(yè)投入使用[1-4]。AGV充分發(fā)揮其智能優(yōu)勢，在減少生產(chǎn)運(yùn)營成本，降低勞動強(qiáng)度，提升自動化水平，提高生產(chǎn)安全和提升產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著直接或間接的推動作用，為實(shí)現(xiàn)汽車制造的自動化、省人化提供了很好的解決方案，在生產(chǎn)控制中，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、準(zhǔn)時(shí)化的車間物流配送[5-7]。

1　AGV搬運(yùn)替代人工搬運(yùn)是必然趨勢

在工廠上過班的人都知道，工廠是一個很辛苦的地方，特別是人工搬運(yùn)和安裝，工人每天大約要反復(fù)搬運(yùn)上百次，日復(fù)一日，不僅導(dǎo)致工人身體透支，而且效率極低。我國很多制造業(yè)尤其是零部件加工行業(yè)是典型的原材料離散型，勞動力聚集型，其突出特點(diǎn)是工廠效率極其依賴工人數(shù)量和工作效率，但是如此高成本的勞動力輸出并不是直接作用于生產(chǎn)中。與傳統(tǒng)的物流方式相比，無人導(dǎo)引自動小車AGV輸送具有施工簡單，路徑靈活，移動性和柔性較好等優(yōu)點(diǎn)。AGV不僅提高了車身鈑金件等搬運(yùn)的自動化水平，還能滿足大批量生產(chǎn)的要求。在汽車工廠的焊裝車間使用AGV進(jìn)行物流運(yùn)輸，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器替代人的戰(zhàn)略，提高倉儲系統(tǒng)的自動化既能解放勞動力，同時(shí)也能進(jìn)一步促進(jìn)生產(chǎn)力的提高，是有效解決現(xiàn)存痛點(diǎn)的必經(jīng)之路?？梢哉f，AGV進(jìn)入物流領(lǐng)域自動化設(shè)備應(yīng)用是一種必然的趨勢。

2　AGV自動導(dǎo)引小車的系統(tǒng)原理

2.1　AGV的系統(tǒng)原理

AGV在汽車行業(yè)的應(yīng)用源于1973年瑞典汽車制造商沃爾沃。自動導(dǎo)引車輛（AGV）是由美國物料搬運(yùn)協(xié)會（America Material HandingAssociation）定義的Automated Guided Vehicle的簡稱。自動導(dǎo)引車輛即指AGV屬于輪式移動機(jī)器人（WMR-Wheeled Mobile Robot）的范疇[8-10]。

AGV是指以電池驅(qū)動，配備相應(yīng)的自動導(dǎo)引裝置及傳感設(shè)備，通過搭載微機(jī)處理器處理沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛。AGV是以實(shí)現(xiàn)貨物無人搬，在不需要駕駛員的情況下將貨物安全地準(zhǔn)時(shí)地送達(dá)指定地點(diǎn)。它帶有電磁、光學(xué)或視覺等自動引導(dǎo)裝置，是以自動充電的蓄電池為動力來源的運(yùn)輸車。AGV車身都是采用模塊化設(shè)計(jì)的，也就是說即使AGV小車外形不相同，但AGV車體的幾大模塊還是大同小異的，是由驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)向裝置、移載裝置、導(dǎo)航裝置、安全裝置、車載控制器、蓄電池、通信裝置等幾大模塊組成。它具有不固定占用地面面積、自動化程度高、應(yīng)用靈活、安全可靠、無人操作、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。AGV小車是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它的設(shè)計(jì)開發(fā)對于提高生產(chǎn)效率有著重要的意義。

2.2　AGV輸送系統(tǒng)的構(gòu)成和作用

AGV主要由機(jī)械系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)和下屬相應(yīng)單元等模塊構(gòu)成。其中AGV的大腦是由控制管理系統(tǒng)，包括車輛調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行和圖形監(jiān)控等配套系統(tǒng)組成。控制中心將工作任務(wù)通過無線設(shè)備發(fā)布出來，AGV小車根據(jù)接收到的信息按照控制中心預(yù)先設(shè)定好的路徑到達(dá)規(guī)定地點(diǎn)完成相關(guān)作業(yè)。在行駛過程中，AGV小車通過磁條和RFID或者激光等導(dǎo)航方式來進(jìn)行計(jì)算來導(dǎo)航并修正行駛線路偏差，保證行駛路徑的精確。同時(shí)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)匯報(bào)自己的行駛位置和作業(yè)完成進(jìn)度，并在圖像監(jiān)控系統(tǒng)中反映出來。如果AGV小車行駛過程中出現(xiàn)交通堵塞的情況，控制管理系統(tǒng)會自動進(jìn)行交通疏散和管理，停止并呼叫控制中心報(bào)警。當(dāng)AGV小車出現(xiàn)電量不足，無法正常工作時(shí)，AGV小車會發(fā)出充電請示信號，控制中心接收到信號后，發(fā)出充電指令，AGV 小車自動行駛到充電站完成充電任務(wù)。充電結(jié)束時(shí)，信號采集系統(tǒng)會采集結(jié)束信號反饋給控制中心，然后控制中心下達(dá)結(jié)束充電的指令，AGV小車完成充電任務(wù)。

2.3　AGV自動傳輸?shù)膬?yōu)勢

AGV的上位控制系統(tǒng)是核心技術(shù)，也可以說AGV的上位控制系統(tǒng)是AGV的大腦，支配著多臺AGV的靈活運(yùn)行。一套卓越的AGV控制系統(tǒng)具備的優(yōu)勢主要包括以下幾個方面：① 兼容性。即與客戶原有系統(tǒng)的兼容，也就是說AGV控制系統(tǒng)應(yīng)該很完美地融入客戶原有的所有系統(tǒng)中，與之配合完成整個生產(chǎn)過程。② 易于設(shè)置。AGV控制系統(tǒng)是靈活多變的，因?yàn)樯a(chǎn)過程不是一成不變的。當(dāng)生產(chǎn)過程需要調(diào)整時(shí)，AGV控制系統(tǒng)可以作出相應(yīng)的調(diào)整與之適應(yīng)。如對AGV路徑的設(shè)置等等。③ 易擴(kuò)展性。即可以同時(shí)控制同一家公司不同型號、不同版本、不同年代的AGV小車。④ 易操作性。系統(tǒng)的客戶端見面應(yīng)當(dāng)簡潔、合理、美觀，讓操作人員一目了然。⑤ 強(qiáng)大的功能。包括AGV系統(tǒng)的3D可視功能、數(shù)據(jù)報(bào)告功能、AGV診斷功能等等。

3　AGV在焊裝車間的工藝方案規(guī)劃和應(yīng)用

AGV在焊裝車間的工藝方案規(guī)劃主要包括四點(diǎn)：① AGV輸送區(qū)域的選??；②AGV的工作流程；③ 輸送系統(tǒng)的路徑規(guī)劃；④ AGV的應(yīng)用效益。下面以焊裝車間的AGV規(guī)劃應(yīng)用為例介紹一個具體的方案。

基于企業(yè)產(chǎn)能需求，某工廠啟動AGV項(xiàng)目應(yīng)用于工廠焊裝車間。使用場所：室內(nèi)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間：16 H/日（雙班）。項(xiàng)目涉及到的沖壓件為19件，外購件為72件，全部零件為91件，其中A16車型有4件沖壓件委外，將左右地板放置焊裝牽引車上線。涉及的91個零件，其中54個包裝為周轉(zhuǎn)箱，沖壓臺車為19件，外購件臺車為18件，需要在沖壓倉庫為這18個零件規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行緩存，規(guī)劃需要70 m2。主要是實(shí)現(xiàn)將沖壓件及同產(chǎn)線的外購件從沖壓倉庫配送至各個功能區(qū)線邊，牽引空料車或尾箱返回沖壓的功能。

1）項(xiàng)目采用1500 kg磁條激光導(dǎo)航差速AGV，后牽引式。

2）焊裝線邊停靠區(qū)設(shè)置?？吭诤秆b產(chǎn)線內(nèi)部的空地，前序AGV?？?，進(jìn)行作業(yè)，不影響后序AGV通行。

3）整體路線布局2條循環(huán)路線，左右側(cè)圍能夠及時(shí)返回。

4）頂蓋線零件由AGV停靠在右側(cè)圍線邊，共3個件，推行距離10 m。

5）調(diào)整線零件由AGV?？吭谒膫€門的線邊，最遠(yuǎn)距離為25 m，主要零件為周轉(zhuǎn)箱。

6）南側(cè)出發(fā)鏈主要配送左側(cè)圍、右門及前蓋功能區(qū)的零件，北側(cè)出發(fā)鏈主要配送右側(cè)圍、左門、后蓋及頂蓋功能區(qū)的零件。

此項(xiàng)目之所以選擇磁條導(dǎo)航，一是磁條導(dǎo)航能夠適應(yīng)室內(nèi)AGV的運(yùn)行，技術(shù)成熟；二是設(shè)計(jì)更改AGV運(yùn)行路線簡單方便，只需要重新鋪設(shè)磁條；三是成本低，成本效益易體現(xiàn)。通過AGV完成料車的自動搬運(yùn)，料車通過人工進(jìn)行掛接，可降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車間規(guī)范化、柔性化、智能化，提高生產(chǎn)效率，降低人工成本。通過測算，AGV單班可減少4人，雙班可減少8人。

4　AGV的效益和弊端

經(jīng)過某工廠在廠內(nèi)物流的應(yīng)用，AGV方案取得了預(yù)期的效果，不僅實(shí)現(xiàn)了成本上較大幅度降低，而且緩解了企業(yè)的用工荒現(xiàn)象。主要效益體現(xiàn)在以下幾個方面：① 經(jīng)濟(jì)效益；② 人本效益；③ 技術(shù)效益；④ 管理效益；⑤ 品牌效益。例如經(jīng)濟(jì)效益，某工廠采用的工人每月工資為8000元，單班可減少4人，4個工人一個月工資為32000元，AGV應(yīng)用一年就可以為企業(yè)節(jié)約384000元的工人工資。而AGV一般都是24小時(shí)地連續(xù)工作，雙班可減少8個工人，可以提高生產(chǎn)效20%以上，每天生產(chǎn)800臺汽車，節(jié)省的數(shù)目驚人，其效益更是顯而易見。又如“品牌效益”，企業(yè)使用了AGV，許多崗位實(shí)現(xiàn)了無人化生產(chǎn)。AGV作為機(jī)器人，科技含量非常高，而操作管理機(jī)器人生產(chǎn)線需要具備很強(qiáng)的業(yè)務(wù)知識。所以，面對不斷升級換代的新技術(shù)，無論是公司高管還是一線工人，無論你有多高的學(xué)歷，擁有多么豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，都必須加強(qiáng)學(xué)習(xí)，否則就會被淘汰。大型企業(yè)大量使用AGV，將會使企業(yè)逐步轉(zhuǎn)變提升為學(xué)習(xí)型的企業(yè)，那么員工的整體素質(zhì)、企業(yè)的內(nèi)外素質(zhì)及企業(yè)內(nèi)外形象都會有質(zhì)的提升，品牌效應(yīng)也會有所提升。

此外，在某工廠實(shí)施AGV的過程中，也遇到了項(xiàng)目難題。例如：因臺車的設(shè)計(jì)原因，AGV無法自動掛接，需要人工進(jìn)行掛接；AGV線邊?？课恍枰M(jìn)入焊裝線體內(nèi)部，以避免操作影響道路通行。

5　結(jié)語

AGV是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)的運(yùn)輸車相比，區(qū)別在于AGV具有智能化這一顯著特征。汽車行業(yè)要大規(guī)模地生產(chǎn)，就必須在智能科技時(shí)代的大潮中加速轉(zhuǎn)型升級，使得AGV無人導(dǎo)航自動智能小車成為企業(yè)的標(biāo)配。目前，中國的AGV機(jī)器人應(yīng)用還有非常大的空間，在企業(yè)現(xiàn)有的設(shè)備資源和AGV的應(yīng)用優(yōu)化上還有很多創(chuàng)新性有待發(fā)掘，相信在未來AGV的應(yīng)用范圍和形式一定會有飛躍式發(fā)展，AGV機(jī)器人一定能真正造福企業(yè)，造福全人類。