AGV在物流运作中的应用

AGV是自动导引运输车(Automated Guided Vehicle)的英文缩写,是指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护及各种移栽功能的运输车,AGV属于轮式移动机器人(Wheeled Mobile RobootWMR)的范畴。AGV多以电池为动力,并装有非接触导航装置,可实现无人驾驶的运输作业。它的主要功能表现为能在计算机监控下,按路径规划和作业要求,精确地行走并停靠到指定地点,完成一系列作业功能。

AGV以轮式移动为特征,较之步行、爬行或其他非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料运输中常用的其他设备相比,AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置,不受场地、道路和空间的限制。因此,在自动化物流系统中,最能充分地体现其自动性和柔性,实现高效、经济、灵活的无人化生产。


一、AGV的历史

AGV扮演物料运输的角色已经50多年了。第一辆AGV诞生于1953年,它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的,带有车兜,在一间杂货仓库中沿着布置在空中的导线运输货物。到上世纪五十年代末到六十年代初期时,已有多种类型的牵引式AGV用于工厂和仓库。

20世纪70年代,基本的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率,通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率,从而指引AGV沿着预定的路径行驶。

20世纪80年代末期,无线式导引技术引入到AGV系统中,例如利用激光和惯性进行导引,这样提高了AGV系统的灵活性和准确性,而且,当需要修改路径时,也不必改动地面或中断生产,这些导引方式的引入,使得导引方式更加多样化了。


二、AGV系统的构成

AGV控制系统分为地面(上位)控制系统和车载(下位)控制系统。其中,地面控制系统指AGV系统的固定设备,主要负责任务分配、车辆调度、路径管理、交通管理、自动充电等功能;车载控制系统在收到上位系统的指令后,负责AGV的导航计算,导引实现,车辆行走,装卸操作等功能。

AGV系统是一套复杂的控制系统,加之不同项目对系统的要求不同,更增加了系统的复杂性,因此,系统在软件配置上设计了一套支持AGV项目从路径规划、流程设计、系统仿真到项目实施全过程的解决方案。上位系统提供了可灵活定义AGV系统流程的工具,可根据用户的实际需求来规划或修改路径或系统流程;而下位系统也提供了可供用户定义不同AGV功能的编程语言。

 

三、AGV系统必须解决的问题   

曾有国外专家对AGV控制系统需解决的主要问题作了恰当的比喻:Where am I ?Where am I going ? How can I get there ? 这三个问题归纳起来分别就是AGV控制系统中的三个主要技术:AGV的导航(Navigation)、AGV的路径规划(Layout designing)、AGv的导引控制(Guidance)。


四、AGV系统在汽车物流运作中应用

AGV在汽车业最初应用在分装线的装配上,其采用全方位的轮系结构,在装配中可保持和车身同步运行,可按照工艺需求,停靠不同的装配工位,实现分装线的柔性装配,支持不同车型/机型的混线生产,主要应用在发动机装配线、后桥装配线。

数据显示,物流运作各环节耗时,由高到低依次是配送+容器回收(65.6%)、备料+转运(10.4%)、分拣+转运(8.9%)、存储+装卸(7.7%)、卸货+转运(7.4%)。可见物料的转运是物流过程中发生频率高,耗时长,费用大的作业活动。在配送环节可采用AGV替代人员操作设备的模式,以降低成本、提高效率和提升配送质量。

1.  AGV运用的方案设计


1)需求分析,选定试点区

001 AGV需求分析.jpg


2AGV运作的条件确认

AGV是靠磁条感应进行自动运行,功能上取代设备和设备操作人员,所以AGV运作除了满足正常需求外,还需加AGV本身设备的使用环境要求。

002 AGV运作的条件确认.jpg


3)试点区背景资料收集

1)物流通道

003 AGV物流通道01.jpg

003 AGV物流通道02.jpg 

2AGV能力

004 AGV能力.jpg

3)设备使用环境

室内使用环境可满足AGV需求。 


4AGV运作方案设计及模拟验证

1AGVKIT小车通过性验证

005 AGV带KIT小车通过性验证.jpg

  

2AGVKIT小车牵引方式确认

目前常用的AGV牵引方式有:潜入式、侧边牵引式、正面牵引式。分别需要的通过的直行最小物流通道:

006 AGV运作方案模拟验证.jpg

3AGV需求数量分析

AGV行走一个循环总长440m,平均行走速度为0.45m/s,总时间为16分钟,生产线节拍4.26分钟/台,16/4.26=3.75,故:

   A. AGV 每次拖挂4KIT车进行配送,1AGV可满足生产所需。4KIT车需1000kg负载的AGV

   B. AGV每次拖挂23KIT车进行配送,2AGV可满足生产所需。需2台负载为500kgAGV  

4AGV运作方案模拟验证

   A. 各通道宽度模拟验证

007 AGV应用的成本分析.jpg

    B. 地面坡度验证:坡度要求低于2

    C. AGV空车转弯验证:满足在2m的空间内完成转弯。


5AGV应用的成本分析

008 AGV物料按时配送到需求位置.jpg

1)节省:由AGV替代2班次1个人+1台拖头作业。

2人每年人工成本=2800×15×2=8.4万,

1台设备(拖头)可用于减少叉车化作业后配

送设备,无需新增拖头,节省费用26万。设备      

10年折旧,每年节省费用2.6万。

投入:3AGV共投资41.5万,按10年折旧,每年4.15万。

2AGV替代现有设备,实现了在小通道上的设备配送方式,缓解了内饰主通道的压力。

3)根据节拍更精确地把物料按时配送到需求位置。


3.  AGV推广应用

通过在总装厂内饰线的试行验证,可将运作经验推广应用到全顺厂及未来小蓝厂区的物流运作中,推广区域可延伸至焊装线。

除验证所研究的运作模式,我们可以根据需求扩大研究试行方式及范围,后续可尝试以下方式。

1AGV多站式配送

可用于多站配送、定点配送、回收空容器,转至下站重复之前的工作。   

2AGV配送举升的应用

可用投料至线边有高差的工作台,带升降功能的AGV实现拖车的配送和叉车的升降功能。