AGVS在輪胎行業的應用

文/李 偉 謝昊天 劉之舟 李建旭 周 宇

AGVS是“自動導引車系統”的簡稱，指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及多種移載功能的搬運車。與常用的物料輸送設備相比，AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置。AGVS具有工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優點。因此，在自動化物流系統中，AGVS最能充分體現其自動性和柔性，實現高效、經濟和靈活的無人化生產。

一、AGVS的總體結構和地面控制部分結構

AGVS小車通過無線網絡連接監控機、管理機，AGVS總體結構圖，如圖1。

如圖2，AGVS地面控制部分主要由物流系統管理機、AGV系統管理監控主機組成，其中AGV管理和監控計算機是AGV系統運行的核心，主要功能有：執行任務命令；為不同的運輸任務分配最優的AGV小車；為每個運輸任務安排運輸路線；控制AGV系統中的多臺AGV小車的交通；處理現場的一些輸入、輸出信號。

二、輪胎行業的AGVS具體實現

輪胎行業的AGV輸送系統項目，依靠成熟的路線規劃、交通管理算法以及多系統間的無縫對接等，通過合理分配與調度策略，保證了物料供給的時效性，完全匹配了生產設備的生產節拍，解決了傳統方式因物流瓶頸造成的產能浪費。在定位精度方面，成熟穩定的激光定位導航算法保證了多車重復定位精度達到±5mm。除此之外，機科發展科技股份有限公司豐富的開發與應用經驗也保證了整體方案最優、工藝流程最精、質量把控最嚴，最終保障了現場365×24小時生產穩定、順利運行。

通過AGVS的上線運行，在提高生產效率的同時節約了人力成本。輪胎行業是24小時生產，傳統方式采用人工尋找與搬運物料，會不可避免地出現失誤，造成廢品率居高不下。AGVS上線運行，大大避免了上述現象的發生。AGVS代替了3個班次的員工搬運，銜接了各個環節的物流信息，使MES系統進行合理排產，避免效率浪費，降低生產中間環節庫存，減少半成品存放空間。各系統之間配合緊密，實現全過程高度集成，人、設備與管理系統之間達到良好的互聯與信息互動，輪胎全生命周期可追溯和過程預警。在新的制造模式下，勞動生產率提高了40%以上，工藝、標準、效率、安全等全方位提高，產品核心質量指標有了大幅度提高。

三、系統設計的重點問題和項目應用中的技術創新

1.系統優化

（1）柔性曲線及其優化工具以及Drawing Line Tool工具的使用

由于項目現場物理空間特別狹小，支路通道狹窄，采用常規模式畫線段不能滿足要求。采用柔性曲線，能夠保證在畫一條線段時自動分析線段起點和終點的坐標差距，并且結合小車轉向的最大角速度和最大速度把線段分成若干小段，然后通過優化工具進行優化，使AGV小車占用空間最小。圖3為柔性曲線模式和常規模式產生的包絡線，它們的起點和終點坐標均相同，如紅框所示，柔性曲線模式占用的空間明顯較小。

由于支路通道狹窄，并且某些站臺存在物理干涉較多，單純的采用柔性曲線難以滿足現有條件，結合Drawing Line Tool工具，使線段的包絡線占用空間更小，Drawing Line Tool工具相當于在無法移動的固定“障礙物”周圍加了一層保護，結合優化工具進行優化，使占用空間更小，保證AGV小車可以順利通過。圖4為未使用Drawing Line Tool工具和使用Drawing Line Tool工具產生的包絡線，它們的起點和終點坐標均相同，使用Drawing Line Tool工具占用的空間明顯較小。

（2）復合動作和復合任務的實現

貨叉的升降和小車的行走可以單獨控制，考慮到系統效率和觀賞性等因素，本項目中AGV小車在行走過程當中調整貨叉高度，邊走邊升貨叉，邊走邊降貨叉，經過實際使用，效果比較明顯。

在任務分配和調度方面，根據AGV小車的實際位置、是否有在執行任務、執行任務的距離和時間等因素，自動將任務分配給AGV小車。AGV完成前一作業任務之后，AGV系統會根據物流系統任務指令，自動調度AGV小車執行就近任務，這樣有效地提高了系統的效率。

圖1： AGVS總體結構圖

圖2： AGVS地面控制部分

2.信息交互

AGV小車與其它物流設備有信息交互，為保證安全生產，AGV小車在取貨、卸貨、取貨完成、卸貨完成時均會向上級系統發出請求以及完成確認信息，待上級系統給出指令后，AGV小車方可執行任務，具體流程如圖5。

3.取消任務機制

如果上級系統下發指令有誤或者人為干預，導致AGV小車接受到錯誤任務，可以在AGV調度系統上將該任務取消。

4.復雜的交通管制

AGV運行空間狹小，取卸貨站臺較多，輪胎行業AGV數量一般比較多，容易造成AGV堵塞，為減少多車在該區域的等待時間和堵塞時間，輪胎行業在路徑規劃方面對系統進行了優化。

5.充電管理功能

由于輪胎行業的生產任務比較繁瑣，設置了若干個充電站，AGV小車在正常的運行過程中，時刻監測電池電壓，當電池電壓低于程序中預先所設定的值時，AGV小車將會產生一個“低電量報警”信號，待AGV小車執行完當前正在執行的任務后，自動運行到充電站進行充電，待充電完成后，AGV小車可以繼續執行任務。

由于考慮到現場空間有限，為了充分地利用資源，輪胎行業的AGV數量多于充電站數量，在一些極端情況下，會有AGV小車產生“低電量報警”信號后，無法及時分配充電站的情況，解決方案為：設置了充電等待站，如果AGV小車產生“低電量報警”信號后，無法及時分配充電站，則AGV小車會先去充電等待站等待，待分配充電站后及時去充電。

圖3：柔性曲線模式和常規模式產生的包絡線

圖4：未使用和使用Drawing Line Tool工具產生的包絡線

圖5：AGV小車執行任務流程

6.自動門的設計

考慮到輪胎行業的特殊性，一些區域恒溫恒濕的要求，輪胎行業一般都設計自動門。當AGV小車到達門口時，會通過MOXA向自動門發出開門申請信號，此時自動門上升，待自動門上升到達上到位時，給AGV小車通過信號，AGV小車通過自動門，待AGV小車完全通過自動門后，自動門下降。自動門的設計，充分滿足了恒溫恒濕的要求。

四、總結

輪胎行業AGV項目通過對AGVS的研究和技術創新，根據項目現場的實際環境，采用合理的路線設計，更好的優化了系統的效率，有效減少AGV小車的空跑時間和等待時間，提高了工作效率，使系統更穩定、高效地運行。