汽車總裝車間智能物流輸送技術研究

徐夢龍

[摘? ? 要]隨著我國社會經濟的快速發展，汽車行業競爭愈發激烈，企業之間的競爭模式也由傳統的生產規模競爭轉化為成本競爭降低，使得生產周期在企業競爭中是獲得領先的關鍵因素。絕大部分汽車生產企業生產物流是自然形成的，因此如何最大程度上降低產品成本，成為企業管理者亟待解決的問題。以某總裝車間為例，目標為其建設100%全自動化的物流運輸系統，該系統是以物流自動導航為載體，輔之以智能物流系統，利用AGV智能調控器分配任務，通過控制系統及AGV自身實現對物料的精準配送，利用仿真技術對物流配送進行模擬，同時對路線進行優化。

[關鍵詞]汽車;總裝車間;智能物流輸送

[中圖分類號]U468.23 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）12–00–03

[Abstract]With the rapid development of my countrys social economy， competition in the automotive industry has become increasingly fierce， and the competition mode among enterprises has also changed from traditional production scale competition to cost reduction. The production cycle is the key factor for enterprises to get ahead in the competition. . The production logistics of most automobile manufacturers is naturally formed. Therefore， how to reduce the cost of products to the greatest extent has become an urgent problem for business managers. Take a general assembly workshop as an example. The goal is to build a 100% fully automated logistics transportation system. The system is based on automatic logistics navigation as a carrier， supplemented by an intelligent logistics system， using the AGV intelligent controller to allocate tasks， and through the control system and AGV Realize accurate distribution of materials by itself， use simulation technology to simulate logistics distribution， and optimize routes at the same time.

[Keywords]automobile; assembly workshop; intelligent logistics transportation

目前隨著汽車智能制造業的快速發展，尤其是在中國大力推進物聯網、云計算等背景之下，企業在生產過程中使用自動化物流系統已成為各大汽車制造公司提升其競爭力的關鍵舉措，自動化物流系統應用已經成為企業智能制造關注的議題之一。

物流在汽車生產中扮演著重要角色，因此物流規劃水平將直接影響企業競爭力。整車生產工廠對物流質量要求更高，因其是高度集中產品，有近萬件的集成零件，除車身外基本都通過物流配送到各總裝線。因此在面對汽車行業競爭壓力不斷增大的前提下，總裝車間物流開始由粗放物流轉化為精細化物流。

1 生產物流定義及特性

1.1 生產物流定義

生產物流指的是對產品的各個零部件輔料通過配送運輸至上線，根據企業前期規劃的生產流程，在制造過程中依靠具有一定可靠性的轉送器具，在不同裝配區間以及存儲區之間進行流動，實現零件的流轉。生產物流的特性包括不間斷性、同步性、節拍性以及比例性。

1.2 汽車總裝線簡介

汽車總裝線大多采取分段式設計，依據功能模塊通常分為多個區域，各功能模塊如下。

PBS區負責總裝車間的故障停開、班次需求的整體調度，是總裝車間和涂裝車間的過渡區，其調度算法的好壞將直接影響整個生產線的性能。

內飾裝配線負責對車門拆卸、擋風玻璃、地毯等汽車附件的安裝，通常分為內飾一線和內飾二線。

（1）底盤線負責對發動機、油箱、水箱等汽車零部件的安裝。

（2）最終裝配線負責安裝座椅、車門安裝、后視鏡安裝等。

（3）檢測線負責對車燈、底盤等質量進行檢測，是汽車質量檢測的最后環節，在檢測完成后，等待進入路試。

汽車總裝線各自模塊劃分可分為上述模塊，但在汽車總裝線設計過程中，不同模塊擁有不同的裝配單元。

2 現階段汽車總裝線設計模式及不足

2.1 現階段汽車總裝線設計模式

汽車總裝線設計具有一定的相似性，通常設計人員在設計汽車總裝線時，往往會將前期設計完成的資源作為參考，并在此基礎之上進行修改。

2.2 現階段汽車總裝線設計模式中存在的不足

汽車總裝線設計最終目標是要在滿足其設計要求的基礎上，盡可能實現周期短、利用率高、布局方案適用性強等特點。但在現階段汽車總裝線設計中還存在難以達到理想設計目標的情況，主要有以下兩點不足。

（1）設計人員在實際設計過程中，由于對已有設計資源并未進行有效管理，在檢索相似資源時，設計師往往搜不到已有的設計資源，導致重復設計，浪費設計時間。

（2）在汽車總裝線設計過程中，存在大量的數據計算，如PBS容量大小、內飾線數量計算。這些數據計算大都由工程師根據經驗進行計算。加之傳統汽車總裝線是建立在理想環境下設計，而在實際生產過程中制造資源是動態變化的，因此，傳統汽車總裝線設計無法對汽車產品質量以及產能提供有效保障。

3 汽車總裝車間智能物流輸送技術

3.1 設計參數及技術方案

此次汽車總裝線設計以某總裝車間要求為例，通過對車間的智能化改造，來建設年產10萬輛的總裝車間，產品包括C級轎車、SUV、電動SUV等車型。根據設計需求，此次設計共分為40種器具類型，物流采用3種器具分別是SPS器具種類10種、器具數量10個、批量配送的器具種類24種、器具數量6個、排序配送的器具種類6種、器具數量2個。根據上述實際參數，按照生產布局要求，將物流線分化為單區域。其中，一次內飾線、車門線的裝配線，根據物料特點采用SPS，從相鄰物流廠利用AGV送至總車間。二次內飾線及底盤線，經由總車間物流直接輸送到上生產線。底盤準時化線經由廠外物流車輛直接運輸至車間物流，進行包裝后將由AGV輸送至上線。3個區采用統一的調度系統。每個區域設計摩擦線作為器具緩沖區，在緩沖區內物流線路共同采用AGV運輸，可實現區域內的隨時調度。

3.2 設備組成

3.2.1 AGV及控制系統

AGV指的是帶有自動路徑識別的導航系統以及安全保護系統，屬于車輪式機器人。在進行AGV選型過程中，可針對不同維度進行充分論證，結合工廠實際情況選擇適合工廠需求的AGV選型。此次AGV選取數量為40臺左右，運行速度23m/min，主要在裝配總線使用AGV，借助上下交叉傳遞的方式完成運輸流程。

在機械結構方面，AGV被分為牽引式和背負式2種，其中，背負式適用于標準化無腳零件運輸。AGV的驅動方式決定了其行動模式，目前大多采用舵輪驅動，具體驅動方式如表1所示。

3.2.2 綜合調控系統

為滿足智能化作業需求，由多輛AGV構成的集群式物流配送系統成為當前研究熱點，主要內容包括多調度任務的協調研究;研究提高AGV響應和工作效率的有效方法，保障物流運輸的高效性;AGV無沖突運行機理研究。根據生產需求制定調度策略，避免碰撞問題出現。當系統發生沖突時，需要結束原定計劃，重新完成配置調度策略制定。

3.2.3 配套設施

該項目中主要在物流器具方面進行創新設計，進而實現AGV特殊場景的應用。為實現AGV物流集聚的自動化，開發一系列標準化的物流器具。該物流通過前后2個升降器和物流器具底部掛鉤進行連接，帶動整體物流運行。本項目創新采用AGV物流升降機相結合的方式，以適應高通道的運行需求。

3.3 生產仿真系統

3.3.1 仿真輸入

項目選用Siemens Plant Simulation軟件，按照1∶1比例針對物流方案進行建模。仿真輸入在全自動化物流配送系統規劃過程中具有重要作用，有助于幫助整個物流布局、線路布局的分析模擬，通過對動態模擬可直觀地得出可行性結論，在規劃前期更好地明確相關數據以及設備數量，節約企業規劃成本。本次仿真輸入采用可視化計算機模型，并在此基礎之上通過實驗模擬的方式得出不同現場條件下的物流方案運行效果，真正模擬出方案投入現場后的實際應用情況。

3.3.2 仿真驗證

仿真驗證實際是通過數字化模擬，在保障與現場方案要素一致的前提下進行反復且具有針對性的實驗，對方案的可行性和方案問題進行識別。

在仿真初期，對已知條件進行梳理、分類鎖定，輸入相關參數。本次仿真過程針對道路管制點進行物流流量分析。

①此次物流仿真方案的設定，針對AGV設備流量以及密集程度，對其交通管制點進行監測。②對每小時不同類型AGV設備通過量以及等待頻次等進行統計。③并根據傳統物流規劃數學計算方式，對此次物流仿真模型加以計算。

本項目中已知條件是設備運行參數，在設備運行參數邏輯關系鎖定的前提下，假定設備運行故障，服從隨機分配，對各配送線路所需AGV設備數量進行求解，在求解過程中觀察工藝生產節拍及仿真結果。通過三輪仿真修正，對3個區域共計40條線路進行模擬優化，共優化AGV線路11條，解決線路問題4點，優化輸送線路12條，保障每條線路具有90%～95%的可動率，使方案在可行性的前提下得以優化。

4 結束語

方案設計的總目標是實現總裝車間的100%全自動化，按照項目目標首先設計項目總體方案，并根據整體方案對AGV調控系統進行選型。通過模擬仿真實現對整個物流系統的優化，最終完成全自動化總裝車間物流設計。通過此次研究，實現了在不足20000 m2的空間內達到年產10萬輛的生產能力，減少車間內運輸車輛30輛，減少物流配送人員60人。該研究成果具有一定的可擴展性、可復制性，對產能調整、新產品投入具有一定的柔性，對同行業及相關物流產業具有一定的借鑒意義。

參考文獻

[1] 周政航.A汽車總裝車間生產物流系統優化研究[D].石家莊：河北科技大學，2019.

[2] 嚴星，盧文軒，古加能，等.淺析純電動汽車總裝輸送線規劃趨勢[J].汽車工藝與材料，2019（7）：26-29.

[3] 劉強，孫志金.淺談汽車總裝工藝規劃設計[J].內燃機與配件，2017（21）：30-31.

[4] 任秀.汽車總裝車間板鏈輸送線的應用研究[J].科技創新與應用，2017（17）：138.

[5] 尹中.智能輸送系統在柔性制造技術中的應用[J].內燃機，2020（2）：25-27，31.

[7] 程曉鑫.汽車總裝車間電氣仿真系統的研究與應用[D].南京：南京航空航天大學，2017.