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1、AGV讓物流系統(tǒng)加速運轉
工欲善其事,必先利其器。物流系統(tǒng)的改善離不開物流設備的升級換代。在整個物流設備中,自動導引運輸車(AGV)系統(tǒng)已經發(fā)展成為生產物流系統(tǒng)中最大的專業(yè)分支之一,并出現產業(yè)化發(fā)展的趨勢,成為企業(yè)實現物流自動化、提高管理與運作水平的重要組成部分。傳統(tǒng)企業(yè)在進行物流系統(tǒng)改善中怎樣充分發(fā)揮AGV的作用?沈陽新松機器人自動化股份有限公司將AGV成功運用于造紙行業(yè)的案例給了我們很好的啟示。
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一、項目簡介
造紙工業(yè)是國際經濟的重要基礎產業(yè)和支柱性產業(yè)?,F代造紙工業(yè)是技術、資金、資源、能源密集型
2、,規(guī)模效益顯著,連續(xù)、高效生產的基礎原料工業(yè)。我國是世界第二大紙品消費國和第三大紙業(yè)生產國,但我國造紙企業(yè)的裝備水平比較低,紙品的包裝及搬運、倉儲自動化水平落后,亟待改善。
本項目針對國內造紙企業(yè)落后的物流現狀,探索和開發(fā)了應用于造紙行業(yè)的自動導引車(AGV),提高了造紙企業(yè)在物料搬運、倉儲方面的自動化水平以及物流管理水平。
二、項目難點和目標
傳統(tǒng)造紙企業(yè)有著成形的配套物流運輸環(huán)節(jié),但其自動化水平落后,生產效率低,無法與現代化物流管理系統(tǒng)相結合。如何既保有造紙企業(yè)現有生產環(huán)節(jié)和廠房設計,又能將現代物流技術應用于其中,成為改善造紙企業(yè)物流現狀的一個難點。
3、 AGV作為現代物流系統(tǒng)的關鍵設備之一,其可靠的性能和優(yōu)秀的柔性系統(tǒng)設計成為造紙企業(yè)物流系統(tǒng)改善的最佳選擇。通過對所要進行試點的企業(yè)現場環(huán)境的考察,最終認定采用激光導航方式的AGV作為紙品運輸環(huán)節(jié)的主要設備。
根據企業(yè)的生產需求,結合AGV系統(tǒng)的特點,針對應用于紙品搬運自動化過程的AGV系統(tǒng),該項目集中的幾個技術重點和難點是:
(1)多AGV系統(tǒng)調度的實現
(2)系統(tǒng)任務的集中管理和下達
(3)激光導航技術的實現
(4)AGV最優(yōu)化漫游路徑的選擇
(5)AGV安全系統(tǒng)的設計
(6)AGV移載機構的設計
(7)AGV重載能力的設計
(8)AG
4、V系統(tǒng)通信的實現
(9)AGV充電系統(tǒng)的實現
三、系統(tǒng)設計
1 總體設計思想
根據造紙行業(yè)在該生產過程中的特點,決定采用叉式AGV系統(tǒng)完成貨物的運輸。配備AGV控制臺統(tǒng)一進行多AGV之間的調度協調和自身系統(tǒng)管理。配備人機交互終端便于使用人員進行任務管理及下達。
2 系統(tǒng)結構設計
該系統(tǒng)各組成部分之間采用無線以太網通信方式(參見圖1]。任務管理操作終端與管理軟件被分配在工作區(qū)的立式終端中,與AGV控制臺之間采用無線通信方式進行數據傳輸。AGV控制臺終端與AGV充電機被置于AGV工作區(qū)邊,以便無線信號良好覆蓋,與各AGV之間實現無線以太網
5、通信。AGV充電機信號經由以太網IO模塊通信線纜直接與AGV控制臺互連。
在日常使用過程中,用戶僅需對位于工作區(qū)的任務管理終端下達運輸指令和相關信息,管理軟件即將所產生的指令下達給AGV控制臺,由AGV控制臺分配AGV執(zhí)行各運輸指令。AGV的運動路徑規(guī)劃及調度管理,以及充電調度均由AGV控制臺自行完成,無需人為管理操作(參見圖2)。
針對系統(tǒng)所應用的要求,其生產任務類型可以分為幾種
?切紙機到紙品檢查區(qū)的運輸
?紙品檢查區(qū)到包裝機的運輸
?紙品檢查區(qū)到不合格品區(qū)的運輸
?切紙機到特殊存儲區(qū)的運輸
根據各任務類型的要求,設計現場AGV運輸路徑。由
6、于從切紙機出來的托盤方向不一,因此要讓AGV對托盤方向進行調轉,以保證符合托盤運輸到令包機上一致性的要求。
3 多AGV系統(tǒng)調度的設計
AGV控制臺是AGV系統(tǒng)的中央管理器,主要負責對整個AGV系統(tǒng)進行管理、調度和維護,其主要功能如下:
(1)任務分配
AGV控制臺向上可以與上級管理計算機相連接,向下通過無線局域網與系統(tǒng)中的AGV相連接。AGV控制臺可根據系統(tǒng)中上級管理計算機或外部配合信號情況以及AGV系統(tǒng)的當前狀況,決定是否產生系統(tǒng)任務,并按一定的原則指派合適的AGV去完成任務。
(2)避碰管理
在多AGV系統(tǒng)中,AGV是按照各自的任務程序運行的,
7、各AGV本身不能進行系統(tǒng)避碰協調。AGV控制臺可根據系統(tǒng)中各AGV的位置與狀態(tài)自動發(fā)現可能發(fā)生碰撞的情況,并發(fā)出掛起指令,暫時停止低優(yōu)先級AGV的運行;在碰撞的可能性消失后,發(fā)出指令解除AGV的掛起,允許AGV繼續(xù)運行。
(3)充電管理
當AGV系統(tǒng)中的多個充電站共用一個充電機時,或AGV系統(tǒng)中有多個充電機時,AGV控制臺負責協調各AGV的充電順序與充電時間,保證系統(tǒng)中各AGV的電量處于較佳的狀態(tài)。當系統(tǒng)中有優(yōu)先級較高的事件發(fā)生時,控制臺還可強制解除指定AGV的充電操作。
(4)控制臺人工操作
在AGV控制臺上,操作人員可以通過屏幕觀察地圖、AGV的位置與狀態(tài)、系統(tǒng)任務
8、的運行情況等,對系統(tǒng)的運行進行一些相關的設置,并可以對一些特殊情況進行查看和操作。
4 AGV驅動方式的設計
目前國際上AGV多采用直流伺服電機驅動結構。在本項目中采用了交流電機,其驅動能力大于同體積的直流伺服電機,適合在體積緊湊的AGV應用環(huán)境下使用。與直流伺服電機相比較,交流電機的優(yōu)點為:免維護,體積更為緊湊,更加適應重載環(huán)境使用。
由于AGV是由電池供電,因此針對交流驅動電機采用了交流逆變技術,并借鑒了該領域國際上技術較為成熟的Danaher Motion的AC SuperDrive系列產品,從而實現了在AGV上用電池供電驅動大功率交流電機。
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9、AGV移載機構的設計
根據造紙行業(yè)的特點,其生產工藝過程中該段的產品均由托盤承載,而且托盤種類很多,因此對于AGV移載機構的設計定位為自動可調距叉式結構。
對于該叉式移載機構的設計,借鑒了成熟的叉屬具廠家的可調距叉屬具,并在其結構上面增加了同步機構,以實現叉距調節(jié)時的雙叉運動的絕對同步,從而適應托盤叉孔的精度要求。
6 AGV充電系統(tǒng)設計
由于AGV多為長時間連續(xù)不問斷運行,故其充電能力是系統(tǒng)能力的一個重要衡量指標。針對該項目的應用環(huán)境和工作特點,AGV采用了鎳鎘電池組,并配備了地面快速充電站。該電池及充電系統(tǒng)的特點為:具備24小時連續(xù)運行能力,充電過程迅速,充
10、電站施工簡單。
四、項目實施效果
在AGV系統(tǒng)應用于本項目之前,企業(yè)原有紙品運輸完全由人工來完成,存在著勞動強度大、可能產生人為傷害和設備損壞等問題。同時,人工運輸使紙品無法被物流管理系統(tǒng)進行自動追溯,無法實現自動化倉儲管理。
該項目實施后,紙品的運輸完全由AGV來完成。AGV的重復工作及路徑固定等特點避免了以往周邊設備的意外損壞,減少了工人的工作強度。另外,AGV的高可靠性和安全性使工人可以在AGV運行區(qū)域安全工作,避免以往的意外傷害。同時,通過AGV運輸紙品,實現了紙品在運輸過程中實時被物流管理軟件所監(jiān)控和追蹤,完全實現了與自動化倉儲物流管理系統(tǒng)的對接。
綜上所述,引入AGV系統(tǒng)在一定程度上改善了造紙企業(yè)落后的運輸環(huán)節(jié)。目前,國內造紙行業(yè)的工藝技術水平相對落后,勞動生產率低,有待引入更多先進的物流技術與系統(tǒng)應用到生產過程中,提高企業(yè)的整體物流水平。
從以上案例分析可以看出,采用先進適用的技術對改善傳統(tǒng)企業(yè)的物流管理與運作水平起到了重要作用。期待更多的物流技術與裝備供應商,研發(fā)生產更多契合企業(yè)需要的新技術、新設備,幫助傳統(tǒng)企業(yè)改善物流系統(tǒng),提升物流水平。