智能靈活的AGV在焊裝車間的高效運作

陸雅凌

（廣州汽車集團乘用車（杭州）有限公司，浙江 杭州 311222）

0　引言

隨著現代化科學技術的迅猛發展和不斷進步，人力成本的不斷增加，自動化物流技術在制造業中得到了飛速發展。其中，有著移動機器人之稱的AGV自動導引小車備受關注，已成功在國內眾多知名企業投入使用[1-4]。AGV充分發揮其智能優勢，在減少生產運營成本，降低勞動強度，提升自動化水平，提高生產安全和提升產品質量等方面有著直接或間接的推動作用，為實現汽車制造的自動化、省人化提供了很好的解決方案，在生產控制中，實現了標準化、準時化的車間物流配送[5-7]。

1　AGV搬運替代人工搬運是必然趨勢

在工廠上過班的人都知道，工廠是一個很辛苦的地方，特別是人工搬運和安裝，工人每天大約要反復搬運上百次，日復一日，不僅導致工人身體透支，而且效率極低。我國很多制造業尤其是零部件加工行業是典型的原材料離散型，勞動力聚集型，其突出特點是工廠效率極其依賴工人數量和工作效率，但是如此高成本的勞動力輸出并不是直接作用于生產中。與傳統的物流方式相比，無人導引自動小車AGV輸送具有施工簡單，路徑靈活，移動性和柔性較好等優點。AGV不僅提高了車身鈑金件等搬運的自動化水平，還能滿足大批量生產的要求。在汽車工廠的焊裝車間使用AGV進行物流運輸，以實現機器替代人的戰略，提高倉儲系統的自動化既能解放勞動力，同時也能進一步促進生產力的提高，是有效解決現存痛點的必經之路。可以說，AGV進入物流領域自動化設備應用是一種必然的趨勢。

2　AGV自動導引小車的系統原理

2.1　AGV的系統原理

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

AGV是指以電池驅動，配備相應的自動導引裝置及傳感設備，通過搭載微機處理器處理沿規定的導引路徑行駛。AGV是以實現貨物無人搬，在不需要駕駛員的情況下將貨物安全地準時地送達指定地點。它帶有電磁、光學或視覺等自動引導裝置，是以自動充電的蓄電池為動力來源的運輸車。AGV車身都是采用模塊化設計的，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，是由驅動裝置、轉向裝置、移載裝置、導航裝置、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、應用靈活、安全可靠、無人操作、維修方便等優點。AGV小車是現代物流系統的關鍵設備，它的設計開發對于提高生產效率有著重要的意義。

2.2　AGV輸送系統的構成和作用

AGV主要由機械系統、動力系統、控制系統、報警系統和下屬相應單元等模塊構成。其中AGV的大腦是由控制管理系統，包括車輛調度、任務執行和圖形監控等配套系統組成。控制中心將工作任務通過無線設備發布出來，AGV小車根據接收到的信息按照控制中心預先設定好的路徑到達規定地點完成相關作業。在行駛過程中，AGV小車通過磁條和RFID或者激光等導航方式來進行計算來導航并修正行駛線路偏差，保證行駛路徑的精確。同時通過計算機系統匯報自己的行駛位置和作業完成進度，并在圖像監控系統中反映出來。如果AGV小車行駛過程中出現交通堵塞的情況，控制管理系統會自動進行交通疏散和管理，停止并呼叫控制中心報警。當AGV小車出現電量不足，無法正常工作時，AGV小車會發出充電請示信號，控制中心接收到信號后，發出充電指令，AGV 小車自動行駛到充電站完成充電任務。充電結束時，信號采集系統會采集結束信號反饋給控制中心，然后控制中心下達結束充電的指令，AGV小車完成充電任務。

2.3　AGV自動傳輸的優勢

AGV的上位控制系統是核心技術，也可以說AGV的上位控制系統是AGV的大腦，支配著多臺AGV的靈活運行。一套卓越的AGV控制系統具備的優勢主要包括以下幾個方面：① 兼容性。即與客戶原有系統的兼容，也就是說AGV控制系統應該很完美地融入客戶原有的所有系統中，與之配合完成整個生產過程。② 易于設置。AGV控制系統是靈活多變的，因為生產過程不是一成不變的。當生產過程需要調整時，AGV控制系統可以作出相應的調整與之適應。如對AGV路徑的設置等等。③ 易擴展性。即可以同時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。系統的客戶端見面應當簡潔、合理、美觀，讓操作人員一目了然。⑤ 強大的功能。包括AGV系統的3D可視功能、數據報告功能、AGV診斷功能等等。

3　AGV在焊裝車間的工藝方案規劃和應用

AGV在焊裝車間的工藝方案規劃主要包括四點：① AGV輸送區域的選取；②AGV的工作流程；③ 輸送系統的路徑規劃；④ AGV的應用效益。下面以焊裝車間的AGV規劃應用為例介紹一個具體的方案。

基于企業產能需求，某工廠啟動AGV項目應用于工廠焊裝車間。使用場所：室內；運轉時間：16 H/日（雙班）。項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個零件規劃區域進行緩存，規劃需要70 m2。主要是實現將沖壓件及同產線的外購件從沖壓倉庫配送至各個功能區線邊，牽引空料車或尾箱返回沖壓的功能。

1）項目采用1500 kg磁條激光導航差速AGV，后牽引式。

2）焊裝線邊停靠區設置停靠在焊裝產線內部的空地，前序AGV停靠，進行作業，不影響后序AGV通行。

3）整體路線布局2條循環路線，左右側圍能夠及時返回。

4）頂蓋線零件由AGV停靠在右側圍線邊，共3個件，推行距離10 m。

5）調整線零件由AGV停靠在四個門的線邊，最遠距離為25 m，主要零件為周轉箱。

6）南側出發鏈主要配送左側圍、右門及前蓋功能區的零件，北側出發鏈主要配送右側圍、左門、后蓋及頂蓋功能區的零件。

此項目之所以選擇磁條導航，一是磁條導航能夠適應室內AGV的運行，技術成熟；二是設計更改AGV運行路線簡單方便，只需要重新鋪設磁條；三是成本低，成本效益易體現。通過AGV完成料車的自動搬運，料車通過人工進行掛接，可降低勞動強度，提高生產效率，實現生產車間規范化、柔性化、智能化，提高生產效率，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

經過某工廠在廠內物流的應用，AGV方案取得了預期的效果，不僅實現了成本上較大幅度降低，而且緩解了企業的用工荒現象。主要效益體現在以下幾個方面：① 經濟效益；② 人本效益；③ 技術效益；④ 管理效益；⑤ 品牌效益。例如經濟效益，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應用一年就可以為企業節約384000元的工人工資。而AGV一般都是24小時地連續工作，雙班可減少8個工人，可以提高生產效20%以上，每天生產800臺汽車，節省的數目驚人，其效益更是顯而易見。又如“品牌效益”，企業使用了AGV，許多崗位實現了無人化生產。AGV作為機器人，科技含量非常高，而操作管理機器人生產線需要具備很強的業務知識。所以，面對不斷升級換代的新技術，無論是公司高管還是一線工人，無論你有多高的學歷，擁有多么豐富的工作經驗，都必須加強學習，否則就會被淘汰。大型企業大量使用AGV，將會使企業逐步轉變提升為學習型的企業，那么員工的整體素質、企業的內外素質及企業內外形象都會有質的提升，品牌效應也會有所提升。

此外，在某工廠實施AGV的過程中，也遇到了項目難題。例如：因臺車的設計原因，AGV無法自動掛接，需要人工進行掛接；AGV線邊停靠位需要進入焊裝線體內部，以避免操作影響道路通行。

5　結語

AGV是現代科技的產物，與傳統的運輸車相比，區別在于AGV具有智能化這一顯著特征。汽車行業要大規模地生產，就必須在智能科技時代的大潮中加速轉型升級，使得AGV無人導航自動智能小車成為企業的標配。目前，中國的AGV機器人應用還有非常大的空間，在企業現有的設備資源和AGV的應用優化上還有很多創新性有待發掘，相信在未來AGV的應用范圍和形式一定會有飛躍式發展，AGV機器人一定能真正造福企業，造福全人類。