AGV在服務器生產線上的應用

文/時 呂 張獻軍 錢鴻順 楊 鑄 陳燕林

當前，隨著云計算、大數據、深度學習等眾多技術的發展，互聯網行業對于系統軟硬件設備的要求越來越高，尤其是對服務器這一核心硬件設備有了更高要求。本土服務器廠商的產量正在快速增長。但國內傳統的服務器生產線由于自動化及信息化程度較低，已無滿足當前行業發展的需求。主要表現在：在生產節拍和產量快速增長的情況下，采用人工搬運將會使大量人力浪費在物料搬運環節；（2）人工搬運中無法對物料信息進行持續跟蹤，在出現物料錯誤以后查詢過程復雜；（3）服務器主機重量較大，傳統人工叉車在生產車間內作業過程中隨意性較大，無法保證搬運過程中機柜及車間人員的安全。

近年來，AGV作為智能化生產中一個重要組成部分，已經在諸多行業展現出了很強的適應能力和獨特優勢，并得到廣泛的運用。近期，筆者負責AGV在國內某典型服務器生產線的運用項目實施，取得了良好效果和豐富的行業運用經驗。在某集團最新的服務器生產線上，通過AGV系統與車間生產管理系統的結合，根據物料特點采用多種形式的AGV，實現了整個生產過程中物料的全自動化搬運。

圖1：激光導引叉車式AGV

一、AGV單機設計特點

根據用戶實際需求，本項目共使用了三種形式的AGV，分別主要由車體單元、移栽機構、電源及處理單元、主控單元、導引單元、驅動轉向單元、安全防撞裝置等部分組成。三種車型分別具有以下特點：

1.激光導引叉車式AGV

車體采用落地叉式設計，單輪驅動，激光導引，額定載荷2000Kg。主要用于地面站臺與生產線站臺間帶托盤的物料搬運，即服務器的上線組裝和下線轉運。見圖1。

2.磁帶導引背馱式AGV

車體采用單輪驅動，磁帶導引，額定負載2×100Kg。可實現前進、后退方向精確導航和定位。執行機構為背托式雙工位輥筒，可根據實際需要進行單工位或雙工位裝卸貨，大大提升單車的搬運效率，減少AGV數量。見圖2。

3.磁帶導引牽引式AGV

車體主體與背馱式AGV采用通用設計，去掉輥筒執行機構并更換成自動升降式牽引裝置即可作為牽引式AGV使用，通用設計最大優勢在于對AGV的后期維護；牽引裝置與節點存儲料架設計相結合，可實現對料架的同步前進、轉彎牽引轉運。見圖3。

二、工作流程

本項目AGV系統結合用戶生產調度管理系統（下稱“上位系統”），實現了從生產原料到成品入庫多個環節的全自動化搬運。主要流程及實現方法如下：

1.實料箱出庫流程（見圖5）

（1）當節點模塊生產線緩存工位為空時，自動向上位系統申請要料。上位系統根據出庫站臺供料狀態自動分配料箱至緩存工位。

（2）AGV控制系統（以下簡稱“AGVs”）指派最近的空閑AGV到達出庫站臺，并向上位系統發送到達信息。此時AGV在站臺等候。

（3）上位系統收到AGV到達信息后，根據當前出庫站臺狀態向AGVs下達搬運任務。AGV開始執行裝貨動作。裝貨成功后向上位系統發送裝貨完成信息。

圖2：磁帶導引背馱式AGV

圖3：磁帶導引牽引式AGV

圖4：AGV搬運機柜

（4）得到上位系統響應后，AGV去往緩存工位并執行卸貨操作。卸貨結束后向上位系統發送卸貨完成信息。

（5）AGVs根據任務信息判斷是否還有第二個料箱。如果還有第二個料箱，則重復（4）項流程；如果沒有第二個料箱，AGVs等待上位系統確認任務結束，將A G V置為空閑，A G V離開。

2.空料箱回收流程

（1）當生產線出現空料箱需要回收時，工人通過操作終端向AGVs發送空料箱回收請求。AGVs指派空閑車輛到回收工位等候。

（2）操作人員將空料箱放置到AGV上后，人工在操作終端確認裝貨完成。AGVs收到完成信息后，指揮AGV去往立庫回庫站臺進行空料箱卸貨。

（3）卸貨完成上報上位系統，上位系統確認后任務結束，AGV置回空閑。

3.料架流轉流程（見圖6）

（1）節點模塊由機械手從節點模塊生產線自動裝入節點存儲料架，當一個料架裝滿時，機械手向上位系統發出搬運請求。此時空閑AGV已在裝貨工位待命。

（2）上位系統產生搬運任務并下達至AGVs，待命AGV牽引裝置升起，將料架牽引出工位并向上位系統發送裝貨完成。

（3）上位系統根據當前節點入柜工位機械手叫料信息，判斷該料架是否立即使用。如果可以立即使用，則AGV將料架送往目標工位進行卸貨；如果不能立即使用，則AGV將料架送往緩存區待命。緩存區的AGV載貨等待，直至上位系統下發新的卸貨工位信息后前往目標工位卸貨。

（4）卸貨完成后上報上位系統，上位系統確認后AGV任務結束并通知機械手開始操作。AGV置回空閑。

4.機柜搬運流程（見圖7）

（1）當有機柜需要搬運時，上位系統向AGVs下達搬運任務。AGVs指派最近的空閑AGV前往裝貨工位進行裝貨。

（2）裝貨完成后向上位系統發送裝貨完成信息，得到上位系統確認后，AGV前往卸貨工位。

圖5：料箱出庫流程圖

圖6：料架搬運流程圖

圖7： 機柜搬運流程圖

（3）根據站臺設備類型。如果需要卸貨允許，則向上位系統發送卸貨請求信息，得到允許后進行卸貨；如果不需要卸貨允許，則由后方安全區域檢測通過后進行卸貨。

（4）卸貨完成后向上位系統發送卸貨完成信息，得到確認后任務結束，AGV置為空閑。

（5）除正常機柜搬運流程外，AGV還可執行服務器主機180°轉向以及空托盤回收等功能。

三、使用效果

本項目通過使用AGV系統進行自動搬運后，有效替代了傳統的人工搬運，并提高了生產效率。主要表現在：

1.自動化搬運更高效、安全

與相近產量的傳統生產線相比，使用AGV系統進行物料搬運以后，減少產線物料搬運人員10人左右、人工叉車4臺，極大地節省了勞動力。AGV在控制系統調度之下，具有行駛路徑簡潔穩定、裝卸貨定位精確、車輛之間運行有序、障礙物檢測功能安全可靠、車輛任務分配合理快速等特點，避免了人工搬運時路線隨意、低效的問題，并減少了交叉作業可能造成的人員及設備損傷和混亂。

2.信息化、智能化提高效率

AGV與生產管理系統根據實際需求，對物料信息、車輛信息、任務信息等關鍵信息進行緊密交互，有效保證每個環節物料狀態信息的可追溯性。通過AGV系統監控界面，可以直觀掌握每一輛AGV當前狀態和任務信息。

同時，通過車輛和任務分配機制的優化，采用請求時間、目標工位、車輛位置等信息相結合的優化算法，使背馱式雙工位AGV在滿負荷運轉時實現100%的滿載率以及由近到遠“順風車”式的路徑選擇，提高了送料系統的智能化程度。

3.AGV高柔性解決實際問題

客戶采用訂單式生產， 服務器主機和節點模塊分別由主機線和節點線生產，為解決兩條生產線節拍不一致或訂單不匹配時出現堵料或缺料，導致停產的問題，在AGV路徑系統靈活設置料架的緩存區，完美解決了產線的兼容問題。

四、結語

某集團服務器生產線運用AGV系統多種車型集中調度的能力，實現了服務器生產過程的全自動化搬運，有效地降低了成本，提高了生產效率，并提高了安全性。本項目的順利實施，可為電器電子企業及其他同類生產線提供一定的借鑒。