AGV技术在汽车装配线上的应用与发展

发布时间:2010-07-13
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随着汽车工业的蓬勃发展,为了进一步提高自动化水平,在我国已有越来越多的汽车制造厂正在将AGV技术运用到自己的装配线上。根据美国物流协会定义,AGV是指具有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶的运输小车;同时还具有编程装置,安全保护装置以及各种移载功能。它是现代物流系统中的关键设备之一,以电池为动力,进行非接触式导引,并可根据实际需要配备不同的移载机构,以完成相应的操作任务。

AGV最早出现在20世纪50年代的美国, 到20世纪的80年代,AGV在全球范围内的各行业已经装备了数万台AGV,至今已更为普遍,主要制造商分布在欧州及美国、日本等发达国家。

从20世纪70年代末开始,我国就有若干高校及科研院所对AGV进行了不同程度的开发研制,并将研究成果应于国内的各行各业。20世纪90年代初,实验室的AGV样机开始变成AGV产品,并应用到汽车生产线上,1991年金杯客车公司在总装生产线,发动机、后桥和油箱装配环线中应用了AGV系统,1996年以后我国的科研人员对AGV产品在系统的可靠性、可维护性、控制器的结构、驱动和通讯等方面不断进行了完善和提高。

AGV技术在国内汽车行业中的应用现状AGV从它诞生之日起就被广泛地应用到了汽车行业,时至今日,世界汽车行业对AGV的需求仍占主流地位(约57%)。

在我国,随着目前汽车工业的蓬勃发展,为了提高自动化水平,已有许多汽车制造厂愿意将AGV技术运用到他们的装配线上。目前国内已经出现了适合于汽车装配生产线及发动机装配生产线的埋线式电磁导引或磁带导引的AGV系统,他们都可以用于汽车的总装和发动机装配,从而取代传统的地链或输送机模式。

一般AGV控制系统划分为上位控制和AGV单机控制两大部分,各控制层界面清晰,控制功能明确,结构清楚。同时,AGV系统作为汽车或发动机装配生产线的子系统,上位控制计算机可配以相应的通信模块与生产线控制系统进行通信连接,图1为AGV系统结构简图。

通常,AGV上位控制系统负责任务(装卸操作、充电等)生成、车辆调度、交通管理、通信管理及可视化监控等;AGV单机控制系统根据上位系统下发的任务完成AGV单机的导航/导引计算、车辆驱动及自动装卸货等工作(在以前的汽车装配线中,通常是人工装卸)。

由于在汽车装配线中AGV的任务是顺序执行的,AGV的车辆调度和交通管理并没有任何优化过程,因此,AGV单机的数量完全取决于制造商的生产能力和AGV自身运行的速度,而与系统优化调度是无关的。

对AGV在国内外汽车行业应用现状的分析

取代传统装配模式,将 AGV技术应用于汽车或发动机的装配线中,能在一定程度上提高整个生产线的自动化应用水平,降低操作工人的劳动强度,还可适应将来的装配系统的场地变化。在国外,尤其是在发动机制造行业,此类应用也不在少数,但在该模式中,AGV工艺路径过于单一(单一的行驶环路,装配工位几乎完全固定),忽略了AGV系统优化调度的作用,几乎将AGV当成了顺序移动的输送机。因此,这样的应用模式只是AGV的一种简单应用。

在国外,汽车行业对AGV的应用十分普遍、成熟1998年,仅通用汽车公司一家就拥有AGV3000多台,它们主要功能是:结合立体仓库实现对汽车装配所需材料的自动运输或在恶劣环境中图1  AGV系统结构简图(喷涂生产线,焊接生产线)工作。AGV在装配线中实现物料搬运的典型流程如图2。

当然,基于上述流程,AGV行驶的路径和距离要比装配线的单环路(或简单路径)复杂得多,距离也长得多,同时,上位控制系统为提高多台AGV的协同运输作业效率和路径交通管理所采用的控制策略也要比单环路或简单路径复杂。

AGV技术在汽车行业的发展

在科学技术突飞猛进和经济全球化的今天,现代物流已应用于世界各国经济生活的各个领域,自动化的物流系统已成为现代化工厂不可缺少的重要部分。随着我国汽车工业的发展,行业的竞争将会越来越激烈,降低制造成本,推出新款车型是每个汽车制造商都必须面对的现实。而自动化生产物流就是降低生产管理成本的有效方法,AGV更是实现柔性制造和柔性装配的最佳运输工具。

而且,随着汽车的普及,尤其是汽车进入家庭后,人们必将对汽车的人性化和个性化会有更高的要求,这种需求在给汽车制造业带来了新的难题的同时,对汽车制造业而言又是新的机遇。

据报道,“奔驰”汽车公司已采用AGV进行汽车的“定制化生产”,满足多品种(配制),小批量的生产模式——无疑将成为未来汽车制造的发展方向。AGV系统在汽车“定制化生产”中运用的典型流程如图3。

在这样的模式下,AGV将成为汽车装配的主要载体, AGV在柔性装配业的功能将被发挥得淋漓尽致。我们有理由相信,在汽车大规模“定制化生产”到来的时候,AGV作为最柔性化的输送设备,将最终可以真正替代传统的装配模式。

结束语

AGV系统技术是集光,机,电,计算机与一体的高新技术,是柔性化程度极高的输送系统,其应用领域十分广泛。随着生产力和工业自动化水平的日益提高,汽车物流系统中所蕴藏的巨大潜力将越来越引起人们的重视,开发物流潜力,提高生产的总体效益已经成为现代化汽车生产的重要标志之一。

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