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自动导引车(AGV)在锂膜后道自动化生产线中的应用

2018年07月06日 13:21:12 中国传动网

自动导引运输车(AutomatedGuidedVehicle,简称AGV),通常也称为AGV小车,指装备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,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,工业应用中不需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为,或利用电磁轨道(electromagneticpath-followingsystem)来设立其行进路线,电磁轨道黏贴於地板上,无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。本文讲述的案例将AGV系统应用在锂膜后道自动化生产线中,AGV小车很快捷地与RS/AS入/出口、生产线、输送线、物料码头等作业点对接。最大限度地缩短了物流周转周期,降低了物料的周转消耗,实现了来料与加工、物流与生产、成品与销售等的柔性衔接,最大限度地提高生产系统的工作效率。

AGV是自动导引运输车(AutomatedGuidedVehicle)的英文缩写,根据美国物流协会定义,AGV是指装备有电磁或光学自动导引装置能够沿规定的导引路径行驶具有小车编程与停车选择装置、安全保护以及各种移载功能的运输小车。AGV是以电池为动力、装有非接触导向装置独立寻址系统的无人驾驶自动运输车。AGVS是自动导引车系统,它由若干辆沿导引路径行驶独立运行的AGV组成。AGVS在计算机的交通管制下有条不紊地运行并通过物流系统软件而集成于整个工厂的生产监控与管理系统中。

AGV的特点

(1)AGV可十分方便地与其它物流系统实现自动连接如:AS/RS(自动化立体库)、各种缓存站、升降机和机器人等,实现在工作站之间对物料进行跟踪;对输送进行确认,按计划输送物料并有执行检查记录;与生产线和库存管理系统进行在线连接以向工厂管理系统提供实时信息。

(2)采用AGV系统后,由于人工检取与堆置物料的劳动力减少,操作人员无需为跟踪物料而进行大量的报表工作,因而可以显著提高劳动生产率。

(3)AGV运输物料时很少有澳门威尼斯人娱乐城或生产设各的损坏。

(4)绝大多数AGV的使用者均证明,2到3年从经济上均能收回AGV的投资成本。

(5)系统具有极高的可靠性。AGVS由若干台AGV组成当一台AGV需要维修时,其它小车的生产率不受影响并保持高度的系统可利用性。

AGV的发展状况

世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于上个世纪50年代开发成功的,它是一种牵引式小车,小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶,并具有一个以真空管技术为基础的控制器。到了60年代和70年代初,除Barrett公司以外Webb和Clark公司在AGV市场中也占有相当的份额。在这个时期欧洲的AGV技术发展较快这是由于欧洲公司已经对托盘的尺寸与结构进行了标准化,统一尺寸的托盘搬运促进了AGV的发展。

欧洲的主要制造厂家有Schindler-Digitron、Wagner、HJC、ACS、BT、CFC、FATA、Saxby,Denford和Bleehert等。70年代中期,欧洲约装备了520个AGV系统共有4800台小车,1985年达到了10000台左右,为美、欧、日之首。1981年John公司将AGV连接到AS/RS实现了物料在制造过程中的自动输送和跟踪。1984年通用汽车公司成为AGV的最大用户,至1986年己达1407台AGV,1987年又新增加1662台。

美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平。他们采用更先进的计算机控制系统(可联网于FMS或CIMS),运输量更大,移载时间更短,且具有在线充电功能,以便24小时运行小车和控制器,可靠性更高。此时美国的AGV生产厂商从23家(1983年)骤增至74家(1985年)。

日本的第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂与美国的Webb公司合资开设。到1988年,日本AGV制造厂已达20多家,如:大福、Fanuc公司、Murata(村田)公司等。到1986年,日本累计安装了2312个AGVs,拥有5032台AGV。

我国AGV发展历史较短。北京起重运输机械研究所、中国邮政科学研究规划院、中国科学院沈阳自动化所、大连组合机床研究所、清华大学、国防科技大学和华东工学院等,都在进行不同类型的AGV的研制并小批量投入生产。1975年北京起重运输机械研究所完成我国第一台电磁导引定点通信的AGV,1989年北京邮政科学研究规划院完成我国第一台双向无信电通信的AGV。该院已能进行AGV的批量生产,己生产的和正在制造的AGV达23台(截止于1996年)。沈阳自动化所在AGV技术方面己取得了多项研究开发成果和专利解决了AGV车体设计、控制、导航和高度管理等一系列关键技术问题形成了装配型AGV和搬运型AGV两大系列澳门威尼斯人娱乐城,成为国内唯一能够提供自主品牌AGV澳门威尼斯人娱乐城的单位。其澳门威尼斯人娱乐城性能国内领先,达到国际先进水平,并将搬运型AGV系统技术出口韩国三星公司,实现了高技术出口。沈阳自动化所为沈阳金杯汽车厂生产了六台AGV用于装配线上,可以说是汽车行业中用得较成功的AGVs。以上的AGV均为固定路径导引方式。清华大学独立研制的“自由路径自动导向AGV”属无固定路径导引的类型在路径跟踪研究方面具有较高的水平。我国越来越多的工厂、科研机构已采用AGV为汽车装配、邮政报刊分拣输送、大型军械仓库、自动化仓储系统服务。如:上海金山化工厂、华宝空调器厂、哈尔滨飞机制造厂、上海新车站邮政枢纽等所采用的AGV既有国外引进也有国产的。80年代AGV就已进入我国市场今后必将得到迅速发展和普及应用。这不仅是现代工业迅速发展的需要更主要是AGV本身所独具有的优越性所决定的。AGV自动导向车系统是伴随着柔性装配系统、计算机集成制造系统以及白动化立体仓库产业发展起来的是物流系统中革命性的换代澳门威尼斯人娱乐城。作为一种高效物流输送设备和工厂自动化的理想手段随着经济的发展在我国AGV的应用领域必将越来越大。

AGVs应用的意义

从1913年美国福特汽车公司使用有轨底盘装配车,1954年英国采用地下埋线电磁感应导向车以来,到九十年代全世界拥有AGV(AutomatedGuidedVehicle)10万台以上。近年来,自动化技术呈现加速发展的趋势,国内自动化立体仓库和自动化柔性装配线进入发展与普及阶段。其中,在自动仓库与生产车间之间,各工位之间,各段输送线之间,AGV起了无可替代的重要作用,与传统的传送辊道或传送带相比,AGV输送路线具有施工简单、路径灵活,不占用空间、较好的移动性、柔性等优点。有了这样的生产过程,就会得到稳定的高质量澳门威尼斯人娱乐城和有序的生产环境;工作人员会把精力放在人所擅长的方面,比如监督,在发生问题的时候采取适当的措施,或其它需要灵活处理事情,简单地说,就是思考。简练生产制,准时生产制,大规模定做制——这些现代化的生产哲学概念制造了对AGV的大量需求。

多年来,AGV技术的应用证明了它与自动化生产之间有着密切的联系,例如它提高了生产力和生产效率。无论目前还是将来,AGV系统特有的柔性化设计都能为工厂或仓库的生产环境带来切实效益。随着我国各行各业自动化生产、仓储、运输的不断推进,对AGV系统的应用需求将是非常大的。自1979年以来,我国的计划生育政策实施了将近30年,城市中越来越多的421(2对老人,1对夫妻,1个孩子)家庭结构必然会在今后的5年内逐渐形成,年轻的夫妇将成为家庭的支柱和社会的栋梁,家庭和社会负担都将非常沉重,因此未来的人力成本将会大幅度提高,多年的计划生育,使得目前的中国劳动力已经出现匮乏的现象,特别是2010年至今,企业面对招聘难和人力成本高涨,企业面对高额人力成本的唯一方法是提高有效劳动生产力,也就是提高生产自动化的程度,AGV作为目前最柔性的自动化运输设备有着广阔的市场。

锂膜后道自动化产线中AGV的路线规划

1.锂膜后道自动化生产线的工艺流程

锂膜后道自动化生产线主要包括大膜卷收卷后的一次分切、一次分检、二次分切、二次分检、出/入库、涂布和包装等工序。AGV将大膜卷芯由大膜卷暂存区运输至大膜卷收卷机,大膜卷收卷机收膜后由AGV将大膜卷运送至一次分切区,由大分切机将大膜卷分切为小膜卷,由AGV运送至自动化立体库。根据生产需求若需进行二次分切,则出库后由AGV将小膜卷运输至二次分切区,二次分切后由AGV运输至二次分检区检验,检验后由AGV运输至涂布区进行再加工,涂布完成后由AGV运输至包装上料码头,由机器人为自动包装线上料。

 

2.AGV输送工艺描述

2.1大膜卷暂存区至一次加工区AGV配送工艺描述:

生产线需要物料时,线边人工按下呼叫按钮;

中控系统调度AGV去大膜卷暂存区上料:根据软件系统接口程序数据控制,对负载物料库内转移,自动找到呼叫需要的物料;

AGV找到呼叫所需要的物料后,库内漂移至对应物料下,举升机构提升,举升销与托盘底部孔定位准确后漂移至库内导航磁条航线,举升机构下降将物料运行出库;

AGV牵引车出库门口转弯后沿库边墙体航线运行,至收卷区既定位置下料点卸料,

AGV牵引空料车返回大膜卷暂存区,空载托盘与AGV分离,AGV待命;

上述动作循环。

2.2立体库至各工位AGV配送工艺描述:

一次分切初检完成后,AGV滚筒接料后配送物料入立体库;

包装区、二次分检区、二次加工区呼叫上料,AGV在立体库出料口处由自动滚筒接受立体库材料,AGV将物料送至呼叫区域,由自动滚筒对接完成下料,

AGV由滚筒对接装载空载具,然后返回立体库,AGV单机待命

上述动作循环。

3.AGV输送路线规划

根据上述内容,得出以下AGV路径规划,如图2所示。

4.AGV车型介绍

根据锂膜后道生产线需求AGV所运输澳门威尼斯人娱乐城主要由两种,根据物料不同,采用二种AGV类型。其中,对A托盘运送采用整体式动力滚筒AGV;对B托盘(大膜卷芯)双向运行顶举式AGV。

图3托盘

托盘由A型AGV运输,大膜卷芯由B型AGV运输,

A型AGV可以双向行走,潜伏式AGV,货物重量为1000kg,采用背负式滚筒线AGV,如图4(a)所示。该车型双向移动,可以具备横向输出,横向移动功能。载重1500kg,尺寸为:L1800*W1160*H500。

B型AGV运行方式为全方位运行方式,可以前后移动,可以转弯,同时可以横向移动,负载2000Kg。因搬运物料长度为4.6m,故需要对车型进行非标改动。AGV车体尺寸:L3300*W750*H350,举升高度不低于250mm。负载能力:2000kg。

锂膜后道自动化产线中AGV数量计算

1.各区域运送频次

各分区之间运送频次如下:

膜芯及大膜卷暂存区往返一次加工区,往返各约1次/小时。

辅材库往返一次加工区/二次加工区,往返各约6次/小时。

一次分切后初检区往返立体库,往返各约3次/小时。

二次加工区往返立体库:往返各约4次/小时。

二次分检区往返立体库/包装区B线:往返各约4次/小时。

一次分检区上料位往返立体库:往返各约8次/小时。8次/小时。

包装区A线往返立体库:往返各约8次/小时。

包装区B线往返立体库:往返各约8次/小时。

一次分检区下料位往返立体库/包装区/二次分切区:往返各约40次/小时.

再加工(涂布)分切区往返立体库:往返各约3次/小时。

2.AGV数量计算

2.1大膜卷暂存区到生产线AGV数量计算

计算依据:

AGV平均运行速度20m/min;

单个循环平均路线长度:暂存仓到一次加工区来回共120m;

AGV配送节拍:1次/h;

上下料点AGV横向移动时间预设8min,库内移动时间预计6min。

计算过程:

AGV数量=(平均路线长度/AGV运行速度+横移时间)/AGV配送节拍=(120/20+8+6)/60=0.30台

计算结果:

1台AGV可以满足结构仓到生产线的配送需求,此AGV为非标定制AGV。

2.2立体库至生产线各个工位AGV数量计算

计算依据:

AGV平均运行速度22m/min;

一个循环平均路线长度:立体库到各工位平均路径160m;

AGV配送节拍:40次/h;

上下料点自动下料时间预设3min。

计算过程:

AGV数量=(平均路线长度/AGV运行速度+上下料时间)/AGV配送节拍=(160/22+3)/1.5=7台

计算结果:

7台AGV可以满足立体库到各工位的配送需求。

2.3除立体库外各工位之间周转AGV数量计算

计算依据:AGV平均运行速度22m/min;

一个循环平均路线长度:各工位平均路径140m;

AGV配送节拍:23次/h;

上下料点自动下料时间预设、交管时间、充电时间:3min。

计算过程:

AGV数量=(平均路线长度/AGV运行速度+上下料时间)/AGV配送节拍=(140/22+3)/2.5=3.58台

计算结果:

4台AGV可以满足各工位间的配送需求。

结论:因此需要A型AGV计(备用一台)11台,B型AGV为1台。

AGV调度系统

AGV中央调度系统是整个AGV物料配送系统的核心。它包括AGV中央调度软件,AGV路径绘制软件和AGV调度接口软件以及所需的硬件工控机电脑等。AGV中央调度系统是一个能同时对多部AGV实行中央监管、控制和调度的系统。通过无线局域网络与各AGV小车保持通讯,指挥系统中各车辆的作业。用户可以从系统界面实时的了解每部受控AGV的设备状态、所在位置、工作状态等情况。

1.控制系统硬件组成

AGV控制台由工控机、无线电台、网络集线器及数据采集系统组成。

图5控制系统硬件组成图

2.现场网络布局

主控制柜的AP引到整个路线的中间,AP信号可覆盖半径80米内的区域,可覆盖整个运行路;

每个受料点装有AGV调度系统,如图6所示,界面上具有呼叫AGV按钮、启动AGV按钮等,可实现每个工作站点对AGV自动控制的功能。AGV车号与目标工作站的选择可从界面下拉条中选择,也可直接输入,如图中AGV车号选择“2”,目标工作站选择“C”,再点击启动AGV按钮,即可指令2号AGV车运行至工作站点C。

3.调度系统功能

由于采用集中控制的方式,控制台将成为AGVS的核心。它与生产调度管理计算机系统留有接口,可以接受调度命令和澳门威尼斯人官网直营AGV的运行情况。控制台应满足工业现场环境要求,有足够的运算速度和管理能力。控制台主要功能包括通讯管理、AGV运行状态、数据采集和运行状态显示。控制台在实时调度在线AGV的同时将在屏幕上显示系统工作状态,包括在线AGV的数量、位置(包括AGV处于的地标位置)状态、已完成的装配数量等。

控制台负责AGV运行中的交通管理。保证运行中的AGV与AGV间不发生碰撞和AGV追尾等事故。控制台将对进入系统和退出系统的AGV进行管理,以保证系统安全运行。

AGV调度管理系统采用集中调度管理方式,控制台根据生产管理系统下达的运输任务,AGV的工作状态、运行情况,通过通讯系统将命令和任务传递给被选中的AGV,被选中的AGV根据控制台的命令完成发动机的输送和辅助装配。任务完成后,AGV通知控制台任务完成情况,并回到待命位置,等待下一次任务。

AGV调度管理系统主要完成下述任务:

对所有受控AGV远程控制:启动、停止、站点设置、速度设置。(可替代无线启停系统)。

显示所有受控AGV的状态信息:位置、状态、速度、任务等。

对所有受控AGV都有集中的交通管制。可从界面自由设置管制地标,方便快捷。(可替代无线交通管制系统)。

自动的中央调度:可根据要求自动的调度并根据一定的算法合理分配AGV任务。

配置多种接口,可根据要求连接并操作各种数据库、串口设备、TCP通信设备等,完成数据的储存、发送。(可替代AGV点料系统)。

4.调度软件的特点

系统成熟稳定,可靠性高;

安装与卸载简捷方便:只需按照安装向导点击默认按钮就可方便的进行安装与卸载;

采用工业以太网与库物理管理系统数据库服务器、库物流管理计算机、AGV管理监控计算机互连,与库物流管理系统通过数据库完成数据交互,采用互发消息与AGV管理系统完成数据交互;

支持多种操作系统(Window2000/NT/XP/2003/Vista等);

支持多种数据库格式(Access/SQLServer/Oracle等关系型数据库),方便与物流管理机进行数据交互;

系统后台自动记录AGV小车的交互信息与数据,方便用户追溯;系统灵活方便设置AGV小车维护参数,根据维护时间自动提醒用户进行相应的维护操作。

结论

本文所述锂膜后道自动化生产线案例中采用AGVS作为生产线的物流运输系统,AGV与自动化立体库、辅材库、大膜卷暂存区、一次分检区、二次分切区、二次分检区、涂布再加工区、包装区等区域的物料码头作业点对接,实现了整个生产线的自动化运输。物料运输过程中可对输送进行确认,按计划输送物料并有执行检查记录;与生产线和库存管理系统进行在线连接以向工厂管理系统提供实时信息。最大限度地缩短了物流周转周期,降低了物料的周转消耗,实现了来料与加工、物流与生产、成品与销售等的柔性衔接,最大限度地提高生产系统的工作效率。

供稿:中材锂膜有限公司宋尚军、白耀宗 南京埃斯顿智能系统

本文链接:tech/detail.aspx?id=32769

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