汽車總裝車間智能物流輸送技術(shù)研究

賈建安

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的提升，汽車制造行業(yè)的發(fā)展，行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品競爭力實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。為了實(shí)現(xiàn)汽車總裝車間的高效生產(chǎn)，本文提出智能物流輸送技術(shù)，以物流自動導(dǎo)航小車（AGV）為技術(shù)載體，配備相應(yīng)的綜合調(diào)度系統(tǒng)以及配套基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)對物料的精準(zhǔn)配送任務(wù)，從而充分提升汽車總裝車間的生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：汽車總裝車間;智能物流輸送;AGV調(diào)度控制

中圖分類號：U468 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

引言：物流輸送成為汽車生產(chǎn)過程中最重要的工作內(nèi)容，直接影響到汽車產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，汽車總裝車間對物流水平具有極高的要求，實(shí)現(xiàn)物流輸送的智能化已經(jīng)是整車生產(chǎn)工廠的首要改造任務(wù)。通過將AGV作為智能物流輸送技術(shù)載體，對車間生產(chǎn)及輸送系統(tǒng)建立相關(guān)模型，運(yùn)用仿真技術(shù)對輸送路徑及設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化。

1.汽車總裝車間智能物流輸送技術(shù)方案

根據(jù)大部分的汽車總裝車間的生產(chǎn)線布局，可以將總裝車間的物流劃分為三個(gè)區(qū)域，采用統(tǒng)一的物流調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行分別的輸送工作。其中，A區(qū)為內(nèi)部SPS運(yùn)輸AGV發(fā)貨區(qū)，主要利用物流自動導(dǎo)航小車將區(qū)域內(nèi)的電器從各工廠運(yùn)送到總裝車間;B區(qū)為AGV發(fā)車緩存區(qū)，用于運(yùn)輸?shù)妆P外飾散裝件;C區(qū)是AGV的集中發(fā)車區(qū)，用于底盤子總成正時(shí)零件的運(yùn)輸。摩擦線設(shè)置在每個(gè)區(qū)域中，作為設(shè)備的臨時(shí)駐留區(qū)域，暫時(shí)停留區(qū)域與各條物流輸送線路相連接，運(yùn)用物流自動導(dǎo)航小車將器具在各個(gè)區(qū)域間進(jìn)行隨意調(diào)度，再根據(jù)生產(chǎn)線需求的先后順序到相應(yīng)的摩擦線掛接器具，實(shí)現(xiàn)汽車總裝車間物流輸送的智能化、高效化運(yùn)行。

此外，在總裝車間中一次內(nèi)飾線、車門線及儀表板分裝線這三條輸送線需要根據(jù)物料的特點(diǎn)，使用SPS的配送方式，由物流自動導(dǎo)航小車從各個(gè)車間運(yùn)送到總裝車間。在總裝車間，有兩條輸送線，二次內(nèi)飾線和底盤線。配送件需要用物流自動導(dǎo)航車從物流區(qū)運(yùn)送到輸送線。總裝車間內(nèi)的準(zhǔn)時(shí)制底盤件需要由總裝車間外的物流車直接運(yùn)送到車間的統(tǒng)一物流入口，在入口處更換配件包裝后，再利用物流自動導(dǎo)航小車輸送到傳送線上[1]。

2.汽車總裝車間智能物流輸送設(shè)備系統(tǒng)組成

2.1AGV調(diào)度控制系統(tǒng)

AGV，即物流自動導(dǎo)航小車，能夠按照規(guī)定的指引路徑行駛，具有一定的安全保護(hù)功能以及承載功能。汽車裝配車間的物流運(yùn)輸可以從機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動方式、控制方式、導(dǎo)航方式、調(diào)度系統(tǒng)等多個(gè)維度進(jìn)行組合。分析不同的維度，需要根據(jù)汽車總裝車間的需求來選擇最科學(xué)合理的維度組合，從而形成智能物流輸送技術(shù)。

（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)。物流自動導(dǎo)航小車存在牽引和背負(fù)兩種類型，牽引型物流自動導(dǎo)航小車主要用于腳輪輸送，背負(fù)型物流自動導(dǎo)航小車用于無腳輪器具的輸送，主要用于車間純物流廠區(qū)的物流輸送。由于汽車總裝車間內(nèi)器具的模式比較復(fù)雜，因此大部分需要用牽引型物流自動導(dǎo)航小車進(jìn)行牽引。

（2）驅(qū)動方式。目前物流自動導(dǎo)航小車的驅(qū)動方式有舵輪驅(qū)動、差速驅(qū)動及麥克納姆輪驅(qū)動，這三種驅(qū)動方式主要有以下特點(diǎn)，如下表1所示。經(jīng)過分析，雙舵輪AGV在汽車總裝車間的運(yùn)用具有更好的性能。

（3）控制方式。目前物流自動導(dǎo)航小車有單片機(jī)控制、PLC控制及組合控制三種控制方式。其中，單片機(jī)控制方式具有相對成本低、兼容性差、不易控制的特點(diǎn);PLC控制方式具有開放性好、成本較高的特點(diǎn)，有利于后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)化使用。針對上述特點(diǎn)進(jìn)行分析，PLC控制方式更適用于汽車總裝車間的使用，能夠滿足調(diào)度系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化需求。

（4）導(dǎo)航方式。目前物流自動導(dǎo)航小車常見的幾種導(dǎo)航方式有：磁條、色帶、電磁、激光及二維碼等，從各種導(dǎo)航方式的成熟度、可靠性、成本、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行考慮，磁條導(dǎo)航方式的AGV可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，可以更好地應(yīng)用于環(huán)境復(fù)雜的總裝車間。

經(jīng)過上述幾種維度的分析，為了滿足汽車總裝車間的整體物流輸送需求，可以確定AGV選用以下幾種參數(shù)技術(shù)的組合，如下表2所示。

2.2綜合調(diào)度系統(tǒng)

為了滿足汽車總裝車間的智能化物流輸送需求，需要對AGV的綜合調(diào)度系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性進(jìn)行研究，有效提升其反應(yīng)靈敏度及工作效率，確保物料輸送的效率。根據(jù)AGV的調(diào)度策略及路徑規(guī)劃進(jìn)行調(diào)控，確保其在運(yùn)行過程中能夠最大程度上避免碰撞和死鎖現(xiàn)象。當(dāng)控制系統(tǒng)突發(fā)狀況或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，AGV需要結(jié)束原有指令下的任務(wù)，再次完成調(diào)度策略和路徑規(guī)劃。此外，為了清晰、實(shí)時(shí)地掌握AGV的運(yùn)行情況，需要進(jìn)行相應(yīng)的可視化顯示，針對可能出現(xiàn)的故障風(fēng)險(xiǎn)提供相關(guān)解決對策[2]。

針對上述一些可能存在的問題，應(yīng)當(dāng)選擇合適的中控平臺來有效解決AGV的潛在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。目前應(yīng)用最廣泛的有MAX AGV、NDC調(diào)度系統(tǒng)、西門子SIMOVE、.NET平臺調(diào)度系統(tǒng)。從中控平臺的完整性、兼容性、開放性等方面進(jìn)行分析，可以選擇MAX AGV中控平臺展開綜合調(diào)度系統(tǒng)的開發(fā)。

2.3配套設(shè)施設(shè)計(jì)

為了確保物流自動導(dǎo)航小車的智能化物流輸送工作，還需要配備相應(yīng)的自動化設(shè)施來提升AGV的綜合輸送能力，主要從物流器具、通廊升降機(jī)及邊線機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大程度上確保AGV能夠在復(fù)雜、特殊的輸送環(huán)境下進(jìn)行工作。

（1）物流器具。物流自動導(dǎo)航車可以通過前后升降銷與物流器具的底部連接，從而驅(qū)動物流器具的運(yùn)行。具體設(shè)計(jì)過程如下：當(dāng)小車前后的升降銷上升時(shí)，能夠伸入物流器具底部與掛扣緊密相連;當(dāng)小車將物流器具拉到指定區(qū)域時(shí)，其升降銷下降并與卡扣分離，最終駛離物流器具的底部，完成一整套物流器具的輸送工作。為了有效避免由于物流器具成串掛載運(yùn)行而導(dǎo)致的后車甩尾現(xiàn)象，可以設(shè)計(jì)出物流器具腳輪能夠?qū)崿F(xiàn)萬向與定向間相互切換的轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物流器具腳輪方向的自動切換。

（2）通廊升降機(jī)。在汽車總裝車間的智能化物流輸送過程中，通過將AGV與物流升降機(jī)進(jìn)行結(jié)合，從而使物流器具順利通過通廊升降機(jī)。具體設(shè)計(jì)流程為：小車駛?cè)胛锪髌骶呦路?，在與掛扣連接后牽引至升降機(jī)入口，待升降機(jī)與地面平齊后小車駛?cè)氤休d位，升降機(jī)上升至與通廊升降機(jī)平齊，小車駛?cè)胪ɡ壬禉C(jī)再降至總裝車間，從而完成物流器具的輸送工作。

3.汽車總裝車間智能物流輸送系統(tǒng)仿真技術(shù)

仿真技術(shù)在汽車總裝車間智能物流輸送過程中具有十分重要的作用，能夠幫助AGV對整個(gè)輸送過程進(jìn)行路線、布局的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，為其提供可行性方案。

3.1仿真輸入

通過運(yùn)用數(shù)字化物流仿真技術(shù)，對整個(gè)輸送技術(shù)進(jìn)行運(yùn)行和驗(yàn)證，按照1∶1的比例針對物流輸送設(shè)計(jì)圖紙構(gòu)建AGV通道模型，將選擇的各項(xiàng)AGV參數(shù)錄入模型之中，根據(jù)智能物流運(yùn)輸設(shè)計(jì)方案確定具體的仿真流程和邏輯，最終完成數(shù)字物流仿真設(shè)計(jì)方案的結(jié)果驗(yàn)證。

運(yùn)用智能物流輸送系統(tǒng)仿真技術(shù)，能夠構(gòu)建出可視化的計(jì)算機(jī)模型，通過對不同環(huán)境的汽車總裝車間進(jìn)行還原和仿真運(yùn)行，能夠花費(fèi)較少的時(shí)間來反映出AGV后期投入汽車總裝車間的實(shí)際運(yùn)行情況，從而有助于找出技術(shù)中存在的問題并進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。

3.2仿真驗(yàn)證與分析

仿真驗(yàn)證和分析的過程主要是通過計(jì)算機(jī)模型及虛擬環(huán)境，針對設(shè)計(jì)方案的可行性及缺陷進(jìn)行識別與分析。首先對已知的條件進(jìn)行整理分類，在系統(tǒng)中輸入AGV各項(xiàng)參數(shù)后對其進(jìn)行識別。對AGV設(shè)備流量密集、邏輯復(fù)雜的控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，對每小時(shí)的設(shè)備通過能力和等待頻率進(jìn)行整合分析，從而得出更加直觀地分析結(jié)果[3]。

運(yùn)用智能物輸送仿真驗(yàn)證與分析技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)在技術(shù)投入使用前期對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行可行性分析，找出其中存在的瓶頸點(diǎn)，從而進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整。同時(shí)，可以提升設(shè)計(jì)方案的細(xì)節(jié)優(yōu)化，降低設(shè)計(jì)方案的變更成本，有效推動汽車總裝車間智能物流輸送技術(shù)的運(yùn)行質(zhì)量。

結(jié)束語：在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的時(shí)代背景下，給越來越多的生產(chǎn)制造行業(yè)帶來了一定的機(jī)遇。在汽車生產(chǎn)制造企業(yè)的總裝車間，由于生產(chǎn)制作的過程中需要消耗大量的人力、時(shí)間以及物料成本，給生產(chǎn)工作造成一定的困難。通過設(shè)計(jì)出智能物流輸送技術(shù)，充分提升車間的工作效率及質(zhì)量，從而有效提升生產(chǎn)制造企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競爭力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李林，楊耀勇，王成明.物流自動化技術(shù)在汽車總裝車間的應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2021，（10）：18-24.

[2]付攀峰.AGV調(diào)度控制系統(tǒng)在汽車總裝車間的應(yīng)用[J].時(shí)代汽車，2021，（07）：6-7.

[3]楊耀勇，李華峰，延玉軍，等.汽車總裝車間智能物流輸送技術(shù)研究[J].汽車工藝與材料，2020，（10）：7-12.