自动导航小车的应用及分析

作者:北京奔驰汽车有限公司 孔卫华 刘志锦 □长城汽车股份有限公司 尚永昌 张 辉 □河北软件职业技术学院 何彩虹 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:13703 发布时间:2016-09-21
本文通过对自动导航小车(AGV)输送系统在汽车行业中实际应用的介绍,分析了AGV在物流输送方面的作用和优势,其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品质等方面有着直接或间接的推动作用
自动导航小车的应用及分析

随着现代科学技术的高速发展以及人力成本的不断增加,自动化物流技术在制造业、第三方物流和电子商务等领域也得到了飞速发展,其中,有着移动机器人之称的自动导航小车(AGV)近来年在汽车制造业得到了广泛应用,涉及焊装、总装和零部件等领域,为实现汽车制造的自动化、省人化提供了非常好的解决方案,并且在生产控制中实现了标准化、准时化的车间物流配送。

AGV的应用

AGV是以微控制器为控制核心、蓄电池为动力、装有非接触导引装置和无线通信系统的无人驾驶自动导引运载车,其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷。作为当代物流自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备,AGV及自动输送系统已经得到了越来越广泛的应用。AGV的主要构成如图1所示。

1.AGV的分类

以下就常用的划分方式对AGV进行分类介绍:

(1)根据负载形式可分为潜伏牵引型、后牵引型、背驼移载型和举升型。

(2)根据驱动形式可分为单驱动、双驱动和多驱动。

(3)根据导航原理可分为磁条导航、磁钉惯性导航和激光导航。

(4)根据转弯方式可分为差速和舵轮。

(5)根据负载量可分为100kg、200kg、500kg、1000kg、2000kg和5000kg等。

(6)根据行进方向可分为单向、双向和万向。

2.实际应用

AGV的应用主要依据其负载类型、配送方式和路径进行划分,本文根据AGV在汽车制造业的应用场合和应用形式,以不同工艺过程和AGV具体应用形式相结合的思路进行简单介绍。

(1)在整车厂中的应用

①目前总装车间对于AGV的应用是最成熟的,其自动化程度也是最高的,运送过程可以实现完全的自动化,不需要人工参与输送,其典型的应用生产线主要包括内饰和底盘等。每个整车厂的总装车间都至少有2~3条的内饰和底盘输送装配线,而且大多采用SPS配料形式。这为AGV的自动化输送应用提供了良好的应用环境,同时根据主线体和具体现场环境(空间、设备形式等)的不同,可以采用不同的物料随线输送形式来满足AGV物流输送方案的需求,从而优化方案、简化系统复杂性并减少整体项目投资。内饰线应用的线路及辅助设备规划如图2所示。

②其次是总装车间的分装线体车门线和仪表线(见图3)等分装线。此类线体一般也采用SPS配料,但其单配料的数量和容器的体积较小,一般采用物料箱的形式,而且主线体的输送方式很有特点,再加上物料箱的随线形式和员工取料方式的不同,就产生了另外一种应用形式。AGV与物料承载车不脱离,通过自身或辅助设备,在指定的位置和时间段进行物料承载车和物料箱的分离和平移,从而实现自动物料配送的需求。

③总装车间发动机线也可以采用AGV输送方式进行物料配送,由于发动机一般采用批量定时配送,而且每批次的数量基本一致,质量较大,需要采用大吨位AGV进行单线路循环方式,工位启停需要人工参与,这是目前为最合理的使用方式,既能满足配货需求又能灵活实现非合格品物料回收,不至于对配送产生逻辑或节拍上的延误等。

④底盘的合装工位段目前对AGV的应用也非常成熟(见图4),是举升式负载AGV的应用典范,整体底盘组件,如前后车桥、发动机和变速器等部件的定位放置到AGV车身上,通过与主线体的同步随行,同时AGV本身的举升机构进行托举,与吊具上车身进行准确定位和自动装配,通过人工固定螺栓的方式进行组件连接,大大减少了人员的劳动强度,提升了装配质量和效率。

⑤下面结合具体的应用介绍一下焊装车间的AGV应用方案。在焊装常规零部件从车间中转库运送到线体的物料输送中引入AGV自动输送系统(见图5),此时的物流输送采用定时配送机制,同时兼顾拉动式生产配送方式的及时需求方式,即根据预先设定好的配送顺序进行装配工位的定时配送,AGV则通过中转库的配送通过上位系统进行统一调度实现资源优化的目的。根据此种应用所设计的路径规划非常复杂,包括多循环、单道岔、双道岔和交叉线路等,要求系统拥有强大的调度、单车以及最佳路径计算等较复杂的计算和统筹功能。

⑥另外在焊装车间的分线到主线的工件转运方面,也可以采用AGV的输送方式,此种应用为批量运输方式,将现场员工发出的信息作为配送启动指令,在运送到位后进行对应工位空工装的返回,满工装和空工装的切换完全由AGV自动完成,空工装是否允许运输由AGV调度系统和主线体控制系统进行信息交互确认后才能够给AGV发送允许运送的指令。

(2)在零部件企业中的应用

以上介绍了一些AGV在整车厂物流输送的典型应用,在零部件企业的物流输送也能够找到适合其应用的场所。

①在生产布局规划整齐的注塑车间,原料和成品的输送中也可以采用AGV自动输送。由于工艺设计和生产需求,此类车间适合采用单车或多车循环的方式,车的停止点可自动识别,车辆启动可采用定时或人工参与方式,这个取决于生产规范性和准时性执行的程度,一般采用人工参与。

②座椅的生产车间(见图6)根据生产模式的需要、中转库存位置和布局的实际情况,采取单循环、多循环或复杂路径的方案选择。通过多次调研,自动物流输送在发动机、变速器和线束等众多生产车间均能得到很好的应用。

注意事项

下面对AGV在汽车行业的应用进行简单的归纳整理:根据不同的应用场合,首先确定AGV的输送承载形式;根据原有物料配送机制考虑系统的配送机制;根据承载物料的重量选择AGV的承载能力;根据现场物流空间、交叉物流等因素,合理规划物流路径,同时考虑AGV及其辅助输送工装转弯半径提前规避干涉的风险;根据路径计算AGV的数量,同时考虑弯道、交通管制、特殊路段和避碰等因素;根据路径的复杂程度选择是否采用多车调度系统;考虑辅助装备的选择和确定,如工装物料车排序、多物料车连接/拆分、物料车随线和物料转移等;结合现场实际情况考虑人机交互界面,如人工取/放料的方便性等。

结语

目前AGV在很多行业均有应用,其带来的价值显而易见,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品质等方面有着直接或间接的推动作用,期待AGV输送系统在汽车制造的更多领域、更深层次中起到重要作用。