自動導引小車在電纜車間物流技術中的創新應用

隰 瀟 李 偉 王新宇 張春玲 劉國剛 舒 展

（機科發展科技股份有限公司，北京 100044）

隨著我國軌道交通建設步伐的加快，電線電纜需求量隨之攀升。由于軌道交通建設的特殊性，人們對電線電纜產品的安全性、環保性等技術水平提出了更高要求。電線電纜不僅需要具備優良的電氣性能和絕緣性能，還必須擁有良好的阻燃性能、阻水性能和防鼠蟻性能。所以，與傳統的電力電纜相比，該產品在材料選型和工藝路線上的要求更加嚴格[1]。我國目前研發能力不足，普及程度低，部分高端產品尚依賴進口。因此，大力支持我國軌道交通電纜行業升級換代，在維護國家戰略安全、助力民族復興等方面具有重要意義。

以國內某電線電纜智能化工廠為例，該廠產品具有規格型號多、產量大、生產工藝復雜等特點，每天存在大量產品線下搬運工作，周轉頻繁易出錯，且產品地堆擺放浪費空間，不易于尋找和管理[2]。

原有的生產、管理模式無法滿足日益增長的訂單需求，為了更好地滿足客戶需求，需提高電線電纜生產質量，項目配備自動導引小車（Automated Guided Vehicle，AGV），實現產品的自動化搬運，助力該企業打造自身成為電纜行業多品種、小批量行業的領軍企業。

1 自動導引小車在電纜車間的應用流程

整個廠區分為串列線區、成纜區以及立庫區等部分。采用3種不同類型的AGV配合生產工藝及生產節拍，將盤具運送至指定工位，從而提升廠區內物流的搬運效率。

1.1 串列線下線至成纜上線搬運流程

串列線區至成纜區的搬運任務是AGV將串列線加工的盤具運送至成纜區。串列線區生產的盤具地堆擺放，成纜區的上線工位是支架。為了滿足此區域取貨及放貨的需求，將AGV設計為寬支腿可變叉距叉車。

生產過程中，通過制造企業生產過程執行系統（Manufacturing Execution System，MES）終端發出盤具搬運請求任務。AGV上位系統接收到任務后，將物料搬運任務發送給AGV系統。系統調度AGV完成物料搬運后，將作業狀態反饋給MES完成物料搬運。串列線區的AGV實物圖，如圖1所示。

1.2 成纜下線至檢驗區搬運流程

AGV在成纜區下線至檢驗區的搬運任務是將成纜區加工完成的盤具運送至檢驗區人工檢驗。工作人員將檢驗結果錄入MES終端。檢驗合格的產品需要擺放到成品托盤上入庫保存，而檢驗不合格的產品需要運送至返修區統一進行返修。

這個過程要充分利用MES，明確檢驗區每臺盤具的檢驗結果和輸送工位，精準匹配到每臺AGV并生成最優運輸路徑，保證每臺盤具的信息可追溯性，避免人工搬運時出現盤具送錯區域的問題。成纜下線至檢驗區AGV實物圖，如圖2所示。

1.3 出入庫流程

交貨盤立體庫主要由貨架存儲區、入庫作業區和出庫作業區組成。貨架存儲區共2 000個存儲貨位，4臺巷道堆垛機。出、入庫作業區均配備穿梭車。

入庫流程為AGV將交貨盤送至倉庫管理系統（Warehouse Management System，WMS）指定的穿梭車工位申請入庫，通過外形檢測和條形碼確認后，堆垛機將交貨盤輸送到指定貨位進行存儲，并在任務完成后將信息上報給生產調度平臺。

出庫流程為堆垛機收到WMS下發的交貨盤出庫指令后，自動定位相應的貨格取貨，讀取交貨盤條形碼并與WMS指定交貨盤進行比對，信息一致后將交貨盤運送到指定的出庫站臺。穿梭車系統自動將交貨盤輸送到指定出庫口，出口庫將交貨盤信息顯示至發光二極管（Light-Emitting Diode，LED）屏幕，提示操作人員通過叉車或行車將交貨盤搬運出庫。檢驗區至立庫AGV實物圖，如圖3所示。

2 自動導引小車系統組成

自動導引小車系統由多臺自動導引小車、管理監控系統、智能充電系統以及任務調度系統組成[3]，如圖4所示。

AGV管理監控系統用來完成AGV系統的路徑規劃設計、調度AGV執行輸送任務、實時監控AGV系統運行、控制AGV自動充電、AGV系統的故障診斷以及對外數據交互功能等[4]。

管理監控系統還可以與企業級管理系統如MES、ERP等進行對接，實時獲得搬運任務，并記錄、存檔作業任務，實現企業生產信息追溯，把控每個生產環節，全面提高制造過程競爭力。

智能充電系統可以實時監測自動導引小車電池電量情況，并對需要充電的自動導引小車進行在線自動充電。整個過程自動完成，無須人工干預[5]。

AGV控制器示意圖，如圖5所示。

3 自動導引小車應用優勢

3.1 電纜行業中首次采用大噸位AGV

電纜產線數量多，節拍復雜，用AGV智能搬運機器人代替傳統的人工叉車搬運，可提高搬運效率，保證生產安全，降低人工勞動強度。質量最大的電纜盤具達到5 t，采用重載AGV代替吊車進行搬運，大幅提高了周轉效率，且周轉過程安全，操作方便快捷。

3.2 基于多車型多任務AGV激光定位技術

為了配合盤具的種類和生產工藝，需要3種不同規格的AGV進行搬運。由于車體外形尺寸不同，導致在同一區域內同時搬運時容易發生堵塞，影響搬運效率。項目中采用AGV激光導航定位方式對激光反射板進行參數設置，而不同線路的AGV在不同時期具有不同的優先級，以保證路線暢通。

3.3 基于一種創新型擺動機構

電纜盤具規格尺寸多，3種車型的AGV需要將全部尺寸和質量的盤具進行線下搬運，所以AGV的貨叉需要設計為兼容多種盤具的結構形式，且盤具為圓形。為了保證平穩運輸，貨叉裝有特殊的擺桿機構。貨叉插取貨物后，擺桿機構固定住盤具，同時擺桿需要兼容多種盤具尺寸。

調度系統需要做到自動識別貨物種類，自動匹配對應車型，自動將貨物搬運至指定工位。AGV需要自動判斷貨物的尺寸規格，調整貨叉寬度，保證可以平穩安全地運輸貨物。

4 結語

針對電線電纜行業特點，對電纜車間物流技術創新應用中的難點進行突破。通過多車型AGV系統，解決了多車型堵塞調度難題；通過創新型擺動機構，解決了AGV對多品規交貨盤兼容取貨的難題。系統投入使用后，大大提升了該車間的倉儲利用率和生產效率，降低了人員勞動強度。