工欲善其事，必先利其器。物流系統(tǒng)的改善離不開物流設(shè)備的升級換代。在整個物流設(shè)備中，自動導(dǎo)引運輸車（AGV）系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中最大的專業(yè)分支之一，并出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢，成為企業(yè)實現(xiàn)物流自動化、提高管理與運作水平的重要組成部分。傳統(tǒng)企業(yè)在進(jìn)行物流系統(tǒng)改善中怎樣充分發(fā)揮AGV的作用？沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司將AGV成功運用于造紙行業(yè)的案例給了我們很好的啟示。

　　一、項目簡介

　　造紙工業(yè)是國際經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和支柱性產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代造紙工業(yè)是技術(shù)、資金、資源、能源密集型，規(guī)模效益顯著，連續(xù)、高效生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料工業(yè)。我國是世界第二大紙品消費國和第三大紙業(yè)生產(chǎn)國，但我國造紙企業(yè)的裝備水平比較低，紙品的包裝及搬運、倉儲自動化水平落后，亟待改善。

　　本項目針對國內(nèi)造紙企業(yè)落后的物流現(xiàn)狀，探索和開發(fā)了應(yīng)用于造紙行業(yè)的自動導(dǎo)引車（AGV），提高了造紙企業(yè)在物料搬運、倉儲方面的自動化水平以及物流管理水平。

　　二、項目難點和目標(biāo)

　　傳統(tǒng)造紙企業(yè)有著成形的配套物流運輸環(huán)節(jié)，但其自動化水平落后，生產(chǎn)效率低，無法與現(xiàn)代化物流管理系統(tǒng)相結(jié)合。如何既保有造紙企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)環(huán)節(jié)和廠房設(shè)計，又能將現(xiàn)代物流技術(shù)應(yīng)用于其中,成為改善造紙企業(yè)物流現(xiàn)狀的一個難點。

　　AGV作為現(xiàn)代物流系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其可靠的性能和優(yōu)秀的柔性系統(tǒng)設(shè)計成為造紙企業(yè)物流系統(tǒng)改善的最佳選擇。通過對所要進(jìn)行試點的企業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的考察，最終認(rèn)定采用激光導(dǎo)航方式的AGV作為紙品運輸環(huán)節(jié)的主要設(shè)備。

　　根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)需求，結(jié)合AGV系統(tǒng)的特點，針對應(yīng)用于紙品搬運自動化過程的AGV系統(tǒng)，該項目集中的幾個技術(shù)重點和難點是：

　?。?）多AGV系統(tǒng)調(diào)度的實現(xiàn)

　?。?）系統(tǒng)任務(wù)的集中管理和下達(dá)

　　（3）激光導(dǎo)航技術(shù)的實現(xiàn)

　?。?）AGV最優(yōu)化漫游路徑的選擇

　?。?）AGV安全系統(tǒng)的設(shè)計

　　（6）AGV移載機(jī)構(gòu)的設(shè)計

　?。?）AGV重載能力的設(shè)計

　?。?）AGV系統(tǒng)通信的實現(xiàn)

　?。?）AGV充電系統(tǒng)的實現(xiàn)

　　三、系統(tǒng)設(shè)計

　　1.總體設(shè)計思想

　　根據(jù)造紙行業(yè)在該生產(chǎn)過程中的特點，決定采用叉式AGV系統(tǒng)完成貨物的運輸。配備AGV控制臺統(tǒng)一進(jìn)行多AGV之間的調(diào)度協(xié)調(diào)和自身系統(tǒng)管理。配備人機(jī)交互終端便于使用人員進(jìn)行任務(wù)管理及下達(dá)。

　　2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　該系統(tǒng)各組成部分之間采用無線以太網(wǎng)通信方式（參見圖1）。任務(wù)管理操作終端與管理軟件被分配在工作區(qū)的立式終端中，與AGV控制臺之間采用無線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。AGV控制臺終端與AGV充電機(jī)被置于AGV工作區(qū)邊，以便無線信號良好覆蓋，與各AGV之間實現(xiàn)無線以太網(wǎng)通信。AGV充電機(jī)信號經(jīng)由以太網(wǎng)IO模塊通信線纜直接與AGV控制臺互連。

　　在日常使用過程中，用戶僅需對位于工作區(qū)的任務(wù)管理終端下達(dá)運輸指令和相關(guān)信息，管理軟件即將所產(chǎn)生的指令下達(dá)給AGV控制臺，由AGV控制臺分配AGV執(zhí)行各運輸指令。AGV的運動路徑規(guī)劃及調(diào)度管理，以及充電調(diào)度均由AGV控制臺自行完成，無需人為管理操作（參見圖2）。

　　針對系統(tǒng)所應(yīng)用的要求，其生產(chǎn)任務(wù)類型可以分為幾種：

　　切紙機(jī)到紙品檢查區(qū)的運輸

　　紙品檢查區(qū)到包裝機(jī)的運輸

　　紙品檢查區(qū)到不合格品區(qū)的運輸

　　切紙機(jī)到特殊存儲區(qū)的運輸

　　根據(jù)各任務(wù)類型的要求，設(shè)計現(xiàn)場AGV運輸路徑。由于從切紙機(jī)出來的托盤方向不一，因此要讓AGV對托盤方向進(jìn)行調(diào)轉(zhuǎn)，以保證符合托盤運輸?shù)搅畎鼨C(jī)上一致性的要求。

　　3.多AGV系統(tǒng)調(diào)度的設(shè)計

　　AGV控制臺是AGV系統(tǒng)的中央管理器，主要負(fù)責(zé)對整個AGV系統(tǒng)進(jìn)行管理、調(diào)度和維護(hù)，其主要功能如下：

　　(1)任務(wù)分配

　　AGV控制臺向上可以與上級管理計算機(jī)相連接，向下通過無線局域網(wǎng)與系統(tǒng)中的AGV相連接。AGV控制臺可根據(jù)系統(tǒng)中上級管理計算機(jī)或外部配合信號情況以及AGV系統(tǒng)的當(dāng)前狀況，決定是否產(chǎn)生系統(tǒng)任務(wù)，并按一定的原則指派合適的AGV去完成任務(wù)。

　　(2)避碰管理

　　在多AGV系統(tǒng)中，AGV是按照各自的任務(wù)程序運行的，各AGV本身不能進(jìn)行系統(tǒng)避碰協(xié)調(diào)。AGV控制臺可根據(jù)系統(tǒng)中各AGV的位置與狀態(tài)自動發(fā)現(xiàn)可能發(fā)生碰撞的情況，并發(fā)出掛起指令，暫時停止低優(yōu)先級AGV的運行；在碰撞的可能性消失后，發(fā)出指令解除AGV的掛起，允許AGV繼續(xù)運行。

　　(3)充電管理

　　當(dāng)AGV系統(tǒng)中的多個充電站共用一個充電機(jī)時，或AGV系統(tǒng)中有多個充電機(jī)時,AGV控制臺負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各AGV的充電順序與充電時間，保證系統(tǒng)中各AGV的電量處于較佳的狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)中有優(yōu)先級較高的事件發(fā)生時,控制臺還可強(qiáng)制解除指定AGV的充電操作。

　　(4)控制臺人工操作

　　在AGV控制臺上，操作人員可以通過屏幕觀察地圖、AGV的位置與狀態(tài)、系統(tǒng)任務(wù)的運行情況等，對系統(tǒng)的運行進(jìn)行一些相關(guān)的設(shè)置，并可以對一些特殊情況進(jìn)行查看和操作。

　　4. AGV驅(qū)動方式的設(shè)計

　　目前國際上AGV多采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)。在本項目中采用了交流電機(jī)，其驅(qū)動能力大于同體積的直流伺服電機(jī)，適合在體積緊湊的AGV應(yīng)用環(huán)境下使用。與直流伺服電機(jī)相比較，交流電機(jī)的優(yōu)點為：免維護(hù)，體積更為緊湊，更加適應(yīng)重載環(huán)境使用。

　　由于AGV是由電池供電，因此針對交流驅(qū)動電機(jī)采用了交流逆變技術(shù)，并借鑒了該領(lǐng)域國際上技術(shù)較為成熟的Danaher Motion的AC SuperDrive系列產(chǎn)品，從而實現(xiàn)了在AGV上用電池供電驅(qū)動大功率交流電機(jī)。

　　5. AGV移載機(jī)構(gòu)的設(shè)計

　　根據(jù)造紙行業(yè)的特點，其生產(chǎn)工藝過程中該段的產(chǎn)品均由托盤承載，而且托盤種類很多，因此對于AGV移載機(jī)構(gòu)的設(shè)計定位為自動可調(diào)距叉式結(jié)構(gòu)。

　　對于該叉式移載機(jī)構(gòu)的設(shè)計，借鑒了成熟的叉屬具廠家的可調(diào)距叉屬具，并在其結(jié)構(gòu)上面增加了同步機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)叉距調(diào)節(jié)時的雙叉運動的絕對同步，從而適應(yīng)托盤叉孔的精度要求。

　　6. AGV充電系統(tǒng)設(shè)計

　　由于AGV多為長時間連續(xù)不間斷運行，故其充電能力是系統(tǒng)能力的一個重要衡量指標(biāo)。針對該項目的應(yīng)用環(huán)境和工作特點，AGV采用了鎳鎘電池組，并配備了地面快速充電站。該電池及充電系統(tǒng)的特點為：具備24小時連續(xù)運行能力，充電過程迅速，充電站施工簡單。

　　四、項目實施效果

　　在AGV系統(tǒng)應(yīng)用于本項目之前，企業(yè)原有紙品運輸完全由人工來完成，存在著勞動強(qiáng)度大、可能產(chǎn)生人為傷害和設(shè)備損壞等問題。同時，人工運輸使紙品無法被物流管理系統(tǒng)進(jìn)行自動追溯，無法實現(xiàn)自動化倉儲管理。

　　該項目實施后，紙品的運輸完全由AGV來完成。AGV的重復(fù)工作及路徑固定等特點避免了以往周邊設(shè)備的意外損壞，減少了工人的工作強(qiáng)度。另外，AGV的高可靠性和安全性使工人可以在AGV運行區(qū)域安全工作，避免以往的意外傷害。同時，通過AGV運輸紙品，實現(xiàn)了紙品在運輸過程中實時被物流管理軟件所監(jiān)控和追蹤，完全實現(xiàn)了與自動化倉儲物流管理系統(tǒng)的對接。

　　綜上所述，引入AGV系統(tǒng)在一定程度上改善了造紙企業(yè)落后的運輸環(huán)節(jié)。目前，國內(nèi)造紙行業(yè)的工藝技術(shù)水平相對落后，勞動生產(chǎn)率低，有待引入更多先進(jìn)的物流技術(shù)與系統(tǒng)應(yīng)用到生產(chǎn)過程中，提高企業(yè)的整體物流水平。

　　從以上案例分析可以看出，采用先進(jìn)適用的技術(shù)對改善傳統(tǒng)企業(yè)的物流管理與運作水平起到了重要作用。期待更多的物流技術(shù)與裝備供應(yīng)商，研發(fā)生產(chǎn)更多契合企業(yè)需要的新技術(shù)、新設(shè)備，幫助傳統(tǒng)企業(yè)改善物流系統(tǒng)，提升物流水平。