洋山深水港四期自動化碼頭自動導引車運行評價指標

上海國際港務(集團)股份有限公司尚東集裝箱碼頭分公司

1 引言

國內外自動化碼頭大都采用AGV(Automated Guided Vehicles，自動引導車)作為主要的水平運輸機械。對于衡量水平運輸機械運行情況，傳統方式只使用周轉率一個指標。AGV有別于其他的水平運輸機械，是基于車輛控制系統下的全自動運行機械，其中調度原則、路徑規劃、交通控制全部由車輛控制系統進行調度和控制，周轉率指標不能全面地分析AGV運行狀況。因此，需要用到其他指標去評價調度、路徑規劃等方面的模塊。

目前，對AGV評價指標研究的相關文獻還不多見。陸睿[1]提出指標體系選定應該具備完備性、可操作性、獨立性、可比性原則，同時對于指標的評價和分析，應建立在對生產直接有影響的前提上，以及對決策的質量和效率有明顯提高的基礎上。傅熒[2]提出了指標評價要建立在科學、全面、完整的評價基礎上，評價方法需要綜合考慮，復雜的、很難客觀計量的屬性需要通過主觀判斷和定量分析的方法將屬性變換成相應的價值。

通過數據采集及現場觀察洋山深水港四期自動化碼頭AGV運行情況，發現AGV的周轉率偏低，僅為3.8車/h，與要求的5車/h的周轉率存在很大的差距，單臺橋吊每小時等待AGV的次數多達4次。本文在上述的評價原則和評價方法基礎上，結合對AGV的研究，制定出更適用于自動化碼頭AGV設備的評價原則和方法。對于現場觀察及數據反映的AGV運行的問題，初步建立一套全面、完善、實用的AGV運行評價指標，通過對這些指標數據的研究分析，尋找相對應的影響因素，為后續的AGV調度和路徑規劃的優化提供數據支撐，同時指導計劃模塊(如堆存計劃、配載計劃)的優化方向[3]。

2 評價指標建立的目的與原則

2.1 AGV運行評價目的

(1)系統合理地分析AGV運行情況。評價指標能更直接、更精確的對整體AGV任務中運行的路徑、運行的時間、在橋吊車道和箱區車道的等待時間進行分析。

(2)準確定位AGV指標的影響因素。評價指標能較為準確地定位影響AGV運行的因素。

(3)指導其他自動化碼頭對于AGV運行情況的分析。為其他自動化碼頭的AGV運行分析提供參考。

2.2 AGV運行評價指標建立的原則

AGV運行評價指標建立應遵循4個基本原則。

(1)科學性原則。評價指標的設定確切科學，指標含義準確無誤，數據來源和計算范圍保持一致。

(2)可比性原則。AGV評價指標應該具備可比性和可測性，定性的指標需要有一定的量化手段與之相對應。

(3)獨立性原則。AGV評價指標應具有獨立性，各指標應該互不相關、彼此獨立。這樣可以使整個評價指標體系有一個清晰的結構。

(4)系統可優化原則。評價指標應能全面的反映AGV運行狀況，主要是針對AGV調度和路徑規劃功能目前運行的狀況，通過對核心指標的細分、對數據的分析，確定影響核心指標的因素，為這兩項功能提供明確可優化的方向[4-5]。

3 評價指標定義

3.1 AGV周轉率

AGV每小時完成任務的周轉次數。周轉率指標為衡量AGV效率最重要的指標，AGV作為水平運輸機械，連接著堆場軌道吊和碼頭前沿橋吊的作業。周轉率高低決定了作業是否連貫，同時也影響著橋吊作業效率。可通過如下公式計算：

周轉率=60/AGV平均周轉時間

周轉時間=AGV任務完成時間-AGV收到任務時間

統計方式以小時段進行統計，收集每小時內所有AGV的周轉時間，排除AGV故障情況下計算平均周轉時間。平均周轉時間可分為卸船作業平均用時和裝船作業平均用時，卸船和裝船作業可再細化到送箱及收箱周轉時間(見表1)。

表1 AGV平均周轉時間指標定義

3.2 AGV利用率

利用率指標可衡量AGV出勤數量是否滿足實際生產需求，同時衡量AGV調度是否均衡。衡量AGV出勤數量的公式為：計劃周轉率=晝夜總作業車數/有效作業時間/AGV出勤數量。計劃周轉率應大于實際平均周轉率，才能保證AGV的出勤數量滿足實際生產需求。

衡量AGV調度是否均衡的方式為： 計算出勤每一臺AGV平均任務數和行駛時間，通過標準差和CV值(變異指數)的計算，評價AGV調度是否均衡。

例如，通過統計出勤獲得某自動化碼頭AGV在一晝夜內的任務行駛時間和任務數量，經過計算得出：任務數平均值為90.42車，標準差為9.87車，CV值為10.92%，CV值低于15%，AGV調度每一臺AGV的次數較為平均。AGV行駛時間平均值為405 s，標準差為32.65 s，CV值為8.06%，CV值低于15%，AGV任務行駛時間相差較小，說明AGV調度基本能均等分配較近的任務。

3.3 AGV空車平均閑置時間

AGV空車閑置時間即AGV空車等待新任務的時間，在每小時任務數量>AGV計劃周轉率×出勤基準下，衡量AGV調度分配任務的連續性。去除AGV調度本身的運算耗時，一般空車閑置時間小于3 s的比例應在90%以上。平均空車閑置時間應控制在10 s以內。

3.4 AGV準點率

AGV準點率即AGV是否按計劃要求時間準時或提早到達任務位置的比例，是分析時間矩陣是否準確的重要指標。

橋吊作業車道、箱區作業車道以及AGV停車緩沖區都是邏輯位置，將所有邏輯位置之間的AGV運行時間形成一個時間矩陣，做為AGV調度的依據。準點計算標準為：(AGV實際到達作業車道時間)-(計劃要求到達時間)<0；準點率=準點次數/總次數

4 影響因素初步分析

由表1可知，AGV的運行時間可細分為8個時間，根據定義的時間，羅列影響行駛時間和等待時間的因素以及評價方式(見表2)。

表2 影響AGV運行時間的因素及評價方式

由表2可知，影響AGV運行時間和等待時間的因素很多，其中有AGV調度、路徑規劃、交通控制自身的問題，有來自作業鏈兩端橋吊效率、軌道吊調度的影響，同時又有堆存計劃、配載計劃的影響。表3為各影響因素所占比例統計。

表3 各影響因素所占比例

通過對現象觀察和數據分析，對每個定義時間過長的原因進行分析，著重去解決占比較大的影響因素。

5 結語

通過建立AGV運行評價指標，可以清晰地分析出目前AGV在運行過程中存在的問題，找出每個定義時間過長的原因及影響因素，以便有針對性地進行優化。