智能灵活的AGV在焊装车间的高效运作

陆雅凌

（广州汽车集团乘用车（杭州）有限公司，浙江 杭州 311222）

0　引言

随着现代化科学技术的迅猛发展和不断进步，人力成本的不断增加，自动化物流技术在制造业中得到了飞速发展。其中，有着移动机器人之称的AGV自动导引小车备受关注，已成功在国内众多知名企业投入使用[1-4]。AGV充分发挥其智能优势，在减少生产运营成本，降低劳动强度，提升自动化水平，提高生产安全和提升产品质量等方面有着直接或间接的推动作用，为实现汽车制造的自动化、省人化提供了很好的解决方案，在生产控制中，实现了标准化、准时化的车间物流配送[5-7]。

1　AGV搬运替代人工搬运是必然趋势

在工厂上过班的人都知道，工厂是一个很辛苦的地方，特别是人工搬运和安装，工人每天大约要反复搬运上百次，日复一日，不仅导致工人身体透支，而且效率极低。我国很多制造业尤其是零部件加工行业是典型的原材料离散型，劳动力聚集型，其突出特点是工厂效率极其依赖工人数量和工作效率，但是如此高成本的劳动力输出并不是直接作用于生产中。与传统的物流方式相比，无人导引自动小车AGV输送具有施工简单，路径灵活，移动性和柔性较好等优点。AGV不仅提高了车身钣金件等搬运的自动化水平，还能满足大批量生产的要求。在汽车工厂的焊装车间使用AGV进行物流运输，以实现机器替代人的战略，提高仓储系统的自动化既能解放劳动力，同时也能进一步促进生产力的提高，是有效解决现存痛点的必经之路。可以说，AGV进入物流领域自动化设备应用是一种必然的趋势。

2　AGV自动导引小车的系统原理

2.1　AGV的系统原理

AGV在汽车行业的应用源于1973年瑞典汽车制造商沃尔沃。自动导引车辆（AGV）是由美国物料搬运协会（America Material HandingAssociation）定义的Automated Guided Vehicle的简称。自动导引车辆即指AGV属于轮式移动机器人（WMR-Wheeled Mobile Robot）的范畴[8-10]。

AGV是指以电池驱动，配备相应的自动导引装置及传感设备，通过搭载微机处理器处理沿规定的导引路径行驶。AGV是以实现货物无人搬，在不需要驾驶员的情况下将货物安全地准时地送达指定地点。它带有电磁、光学或视觉等自动引导装置，是以自动充电的蓄电池为动力来源的运输车。AGV车身都是采用模块化设计的，也就是说即使AGV小车外形不相同，但AGV车体的几大模块还是大同小异的，是由驱动装置、转向装置、移载装置、导航装置、安全装置、车载控制器、蓄电池、通信装置等几大模块组成。它具有不固定占用地面面积、自动化程度高、应用灵活、安全可靠、无人操作、维修方便等优点。AGV小车是现代物流系统的关键设备，它的设计开发对于提高生产效率有着重要的意义。

2.2　AGV输送系统的构成和作用

AGV主要由机械系统、动力系统、控制系统、报警系统和下属相应单元等模块构成。其中AGV的大脑是由控制管理系统，包括车辆调度、任务执行和图形监控等配套系统组成。控制中心将工作任务通过无线设备发布出来，AGV小车根据接收到的信息按照控制中心预先设定好的路径到达规定地点完成相关作业。在行驶过程中，AGV小车通过磁条和RFID或者激光等导航方式来进行计算来导航并修正行驶线路偏差，保证行驶路径的精确。同时通过计算机系统汇报自己的行驶位置和作业完成进度，并在图像监控系统中反映出来。如果AGV小车行驶过程中出现交通堵塞的情况，控制管理系统会自动进行交通疏散和管理，停止并呼叫控制中心报警。当AGV小车出现电量不足，无法正常工作时，AGV小车会发出充电请示信号，控制中心接收到信号后，发出充电指令，AGV 小车自动行驶到充电站完成充电任务。充电结束时，信号采集系统会采集结束信号反馈给控制中心，然后控制中心下达结束充电的指令，AGV小车完成充电任务。

2.3　AGV自动传输的优势

AGV的上位控制系统是核心技术，也可以说AGV的上位控制系统是AGV的大脑，支配着多台AGV的灵活运行。一套卓越的AGV控制系统具备的优势主要包括以下几个方面：① 兼容性。即与客户原有系统的兼容，也就是说AGV控制系统应该很完美地融入客户原有的所有系统中，与之配合完成整个生产过程。② 易于设置。AGV控制系统是灵活多变的，因为生产过程不是一成不变的。当生产过程需要调整时，AGV控制系统可以作出相应的调整与之适应。如对AGV路径的设置等等。③ 易扩展性。即可以同时控制同一家公司不同型号、不同版本、不同年代的AGV小车。④ 易操作性。系统的客户端见面应当简洁、合理、美观，让操作人员一目了然。⑤ 强大的功能。包括AGV系统的3D可视功能、数据报告功能、AGV诊断功能等等。

3　AGV在焊装车间的工艺方案规划和应用

AGV在焊装车间的工艺方案规划主要包括四点：① AGV输送区域的选取；②AGV的工作流程；③ 输送系统的路径规划；④ AGV的应用效益。下面以焊装车间的AGV规划应用为例介绍一个具体的方案。

基于企业产能需求，某工厂启动AGV项目应用于工厂焊装车间。使用场所：室内；运转时间：16 H/日（双班）。项目涉及到的冲压件为19件，外购件为72件，全部零件为91件，其中A16车型有4件冲压件委外，将左右地板放置焊装牵引车上线。涉及的91个零件，其中54个包装为周转箱，冲压台车为19件，外购件台车为18件，需要在冲压仓库为这18个零件规划区域进行缓存，规划需要70 m2。主要是实现将冲压件及同产线的外购件从冲压仓库配送至各个功能区线边，牵引空料车或尾箱返回冲压的功能。

1）项目采用1500 kg磁条激光导航差速AGV，后牵引式。

2）焊装线边停靠区设置停靠在焊装产线内部的空地，前序AGV停靠，进行作业，不影响后序AGV通行。

3）整体路线布局2条循环路线，左右侧围能够及时返回。

4）顶盖线零件由AGV停靠在右侧围线边，共3个件，推行距离10 m。

5）调整线零件由AGV停靠在四个门的线边，最远距离为25 m，主要零件为周转箱。

6）南侧出发链主要配送左侧围、右门及前盖功能区的零件，北侧出发链主要配送右侧围、左门、后盖及顶盖功能区的零件。

此项目之所以选择磁条导航，一是磁条导航能够适应室内AGV的运行，技术成熟；二是设计更改AGV运行路线简单方便，只需要重新铺设磁条；三是成本低，成本效益易体现。通过AGV完成料车的自动搬运，料车通过人工进行挂接，可降低劳动强度，提高生产效率，实现生产车间规范化、柔性化、智能化，提高生产效率，降低人工成本。通过测算，AGV单班可减少4人，双班可减少8人。

4　AGV的效益和弊端

经过某工厂在厂内物流的应用，AGV方案取得了预期的效果，不仅实现了成本上较大幅度降低，而且缓解了企业的用工荒现象。主要效益体现在以下几个方面：① 经济效益；② 人本效益；③ 技术效益；④ 管理效益；⑤ 品牌效益。例如经济效益，某工厂采用的工人每月工资为8000元，单班可减少4人，4个工人一个月工资为32000元，AGV应用一年就可以为企业节约384000元的工人工资。而AGV一般都是24小时地连续工作，双班可减少8个工人，可以提高生产效20%以上，每天生产800台汽车，节省的数目惊人，其效益更是显而易见。又如“品牌效益”，企业使用了AGV，许多岗位实现了无人化生产。AGV作为机器人，科技含量非常高，而操作管理机器人生产线需要具备很强的业务知识。所以，面对不断升级换代的新技术，无论是公司高管还是一线工人，无论你有多高的学历，拥有多么丰富的工作经验，都必须加强学习，否则就会被淘汰。大型企业大量使用AGV，将会使企业逐步转变提升为学习型的企业，那么员工的整体素质、企业的内外素质及企业内外形象都会有质的提升，品牌效应也会有所提升。

此外，在某工厂实施AGV的过程中，也遇到了项目难题。例如：因台车的设计原因，AGV无法自动挂接，需要人工进行挂接；AGV线边停靠位需要进入焊装线体内部，以避免操作影响道路通行。

5　结语

AGV是现代科技的产物，与传统的运输车相比，区别在于AGV具有智能化这一显著特征。汽车行业要大规模地生产，就必须在智能科技时代的大潮中加速转型升级，使得AGV无人导航自动智能小车成为企业的标配。目前，中国的AGV机器人应用还有非常大的空间，在企业现有的设备资源和AGV的应用优化上还有很多创新性有待发掘，相信在未来AGV的应用范围和形式一定会有飞跃式发展，AGV机器人一定能真正造福企业，造福全人类。