AGV在整车线边物流中的应用与实践|agv|汽车|线边物流|装配线

广告 | 点击查看

专题目录

AGV在整车线边物流中的应用与实践（王克锋杨泽楠）
吉利成都工厂的物流场景数智化探索与实践——访吉利集团吉速物流有限公司成都工厂RDC高级经理杨志伟（本刊记者王玉）
东杰智能：打造核心解决方案，助力汽车工厂仓储物流数智化变革——访东杰智能科技集团股份有限公司副总裁、总工程师王永红（本刊记者王玉）

AGV在整车线边物流中的应用与实践

本文结合M公司的探索实践，对在整车线边物流中引入AGV无人搬运系统的必要性进行了简要分析，并对导入AGV系统需要重视的问题、详细实现方案以及具体运营效果等展开全面介绍，可为整车厂线边物流升级带来一定借鉴与启示。

作者：王克锋杨泽楠

南京长安马自达汽车有限公司

随着新能源汽车迅猛发展以及传统车企快速转型，汽车行业正在经历一场前所未有的变革，人们对于汽车产品的需求也更加多元化和个性化。为满足客户需求，各汽车厂家每年推出的汽车配置和产品功能丰富多样，导致相似的零部件数量出现爆炸式增长，混流生产和柔性化成为每个汽车厂家必须面对和解决的问题。与此同时，在市场竞争日趋激烈的红海环境下，汽车厂家还需持续降低企业成本，提高生产效率，从而增强自身的竞争力。

在此背景下，众多汽车主机厂在整车线边物流中积极引入AGV设备与系统，并不断总结AGV导入过程中的常见问题和相应对策，不仅使装配作业难度大幅降低，也有效消除了人工牵引的工时浪费，使企业管理水平得到明显提升。

王克锋

南京长安马自达汽车有限公司总装物料操控经理

杨泽楠

南京长安马自达汽车有限公司总装车间区域经理

线边物流简要分析

在各汽车整车厂中，为实现精益生产而想尽各种办法，在消除浪费方面几乎难有更大突破，但线边物流的改善仍存在很大的发挥空间。所谓“线边物流”，就是从整车厂的卸货口开始，经过零部件分拣的功能区，然后准确地将零部件配送到工位的过程，如图1所示。从卸货口到主线装配虽然只有100米的距离，但线边物流起着承前启后的作用，既是零部件供应链的终点，又是整车装配的起点。

图1 线边物流过程示意图

线边物流通过信息流、设备流、实物流、人流、资金流等五个整流化思想的改善，可实现零部件空间转移的高效运营。而在实现零部件的空间转移的过程中，一般有三种形式：手动搬运、特种设备搬运、无人化搬运。

在精益思想的指导下，无人化搬运设备AGV（Automated Guided Vehicle，自动导航小车）及其附属设备备受青睐。相较而言，利用AGV进行零部件搬运，可有效降低人工成本，同时避开叉车、牵引车等特种设备需要驾驶资质的要求，并且通过AGV的自主运行还能使搬运效率大幅提升。因此，整车厂线边物流导入AGV设备，已成为目前业内的流行趋势。

AGV系统的导入

由于每家整车厂的造车需求和工艺布局都存在差异，零部件的线边物流方式也各有千秋，没有一个完整的标准以及方法工具适用于所有整车厂线边物流的改善，这也导致线边物流的经营状况各不相同。因此，目前市场上的AGV厂家都无法拿出一套最合适的全流程解决方案。

对于整车厂而言，通常在第一次导入AGV无人搬运系统时缺乏足够的经验，只是在大致描述自身需求和希望达到的状态后，就全权交给AGV厂家进行规划，这使得AGV系统导入后往往出现“水土不服”，不仅没有提升效率，反而会引发一系列问题，甚至导致主线停线。

针对以上风险，应该由负责线边物流业务人员进行现状调查，明确亟待解决的突出矛盾，全面了解本企业的线边物流特点，并在导入AGV系统前需要完成如下几个方面的工作：

1.明确线边物流的配送方式

根据装配主线的不同需求，每家整车厂的零件配送方式可能稍有不同。以M公司为例，其线边物流配送方式，如表1所示。

表1 M公司的线边物流配送方式

2.调查线边物流的运营环境

接下来要对线边物流的运营环境进行调查，如光照环境、污染程度、地面平整度、特种设备使用频率、道路宽度、立柱数量和位置、墙体位置等客观环境，这些调查将为AGV导入时的设备选型起到重要参考价值。

3.调研AGV的分类及优劣势

除做好物流场景的调查外，对于AGV设备本身也是必须学习和调研的内容，目前主流AGV的分类及优劣势比较，如表2所示。

表2 主流AGV的分类及优劣势

4.无人搬运系统的周边设备

在导入AGV系统同时，我们还需要考虑无人搬运系统的周边产品及运行方式，如Kitting台车的样式及数量、上下线转载机构的动作方式等，需要考虑的问题包括：AGV与Kitting台车之间是采用牵引式，还是背驮式？为实现效率最大化，AGV一次拖几个Kitting台车比较合适？上下线是人工来做，还是转载设备来做？这其实不仅取决于设备的稳定性，也取决于Kitting台车制造的一致性，以及后期的维护水平。

AGV系统的实现方案

1.针对Kitting零件的无人搬运

通过前期的调查分析，针对Kitting零件，某整车厂线边物流选择了磁导航AGV。磁导航AGV本体主要由六部分构成，分别是控制系统、驱动系统、安全系统、动力系统、导向系统、通信系统。AGV本体的构成，如图2所示。

图2 AGV本体的构成

作为整个无人搬运系统的终端设备，AGV需要与上位系统进行通信，从而控制AGV的启停以及行走路线。在AGV控制系统方面，一般可选择PLC控制或单片机控制，由于PLC编程可视化强，后期维护稳定性高，受到很多厂家的青睐。

AGV通信系统是AGV实施管控的重要部分，主要由上位机、无线AP、下位机、MOXA等构成。AGV在运行过程中，下位机通过MOXA实时给上位系统反馈运行位置和状态，并在不同的无线AP之间进行数据漫游的传递。AGV运行过程中的通信系统，如图3所示。随着5G信息的导入以及有线光缆的铺设，AGV的信号交互变得更加畅通，使AGV与上位调度系统之间通信不畅的问题得到改善。

图3 AGV运行过程中的通信系统示意图

为能够实现全程无人搬运零件，在零件上线和下线的地方均设置Kitting台车转载机构，同时转载机构通过无线AP可与上位系统及下位系统及时通信，从而形成一个闭环系统，从零件分拣到装配工位可全部实现自动化运行。M公司的无人搬运系统，如图4所示。

图4 M公司的无人搬运系统

AGV在行驶过程中，除受无线通信控制外，还受到磁条轨道上RFID地标控制，每个RFID地标的内容有所不同，AGV可以实现启动、停止、等待、加速、减速等功能。在RFID地标的设置中，等待时间的单位间隔越小越好，方便在生产节拍变化时，AGV的等待时间可与Kitting作业循环时间（C/T）相吻合。

通过AGV的模拟运行，循环时间（包括等待时间、充电时间）可以准确测出，根据生产节拍以及AGV一次牵引几台Kitting台车等必要信息，AGV的需求台数计算方式如下：AGV需求台数=一周循环时间/（一次牵引Kitting台车×单台装配线速）

【备注：（1）单台装配线速=60分钟/JPH；（2）由于M公司实施JOT生产，上线机构前不设AGV缓存台数，因此上述计算方式里面不考虑缓存台数】

2.针对排序零件的AGV牵引配送

除Kitting零件外，M公司针对排序零件也采用AGV牵引配送。排序零件一般都具有体积较大、SNP（单个包装容纳个数）小、排序工位和上线装配工位离散的特点，AGV“一拖多”配送零件模式常会遇到无人挂接、脱钩等问题，并且物流通道不能铺设过多磁条轨道供AGV通行。结合这样的物流场景，通过规划配送路径，使得一条路径可配送沿线所有排序零件，让AGV一拖四个排序台车成为可能，库区和装配线边则由人工拖挂钩来应对。

3.针对批量件的无人搬运

针对批量件，因没有牵引的准确时间点，同时装配工位也非常离散，采用磁导航AGV配送就显得力不从心。为此，导入二维码导航的AGV（AMR）可以解决工位离散的痛点问题，如图5所示。

图5 二维码导航的AGV（AMR）

AGV无人搬运系统的运营与完善

1.关于设备维护

AGV无人搬运系统导入，使传统的线边物流配送模式得以改善，理论上实现精益生产、少人化的目标，但实际运营并非如理论所示。由于无人搬运系统的人才培养没有做到很好衔接，在供应商陪产结束后，AGV、Kitting台车、上下线转载机构的故障频发，此时需要更多人员来应急，从而带来一种AGV并未真正提高效率的假象。

同时，AGV的使用人员与维修人员隶属两个部门，而AGV的通信系统一般归属系统部门负责。当AGV出现故障时，往往多个部门需要“会诊”讨论，划清责任分工。因此，一个新技术的导入，也需要倒逼管理水平不断提升。

基于AGV无人搬运系统的运营情况，M公司在管理层面将AGV使用人员和维修人员的职责合二为一，培养一专多能人才，让使用AGV的人员也能够维修AGV。

2.技术改进建议

在技术方面，M公司经过对AGV常见故障进行深入调研，发现如下几个方面要点问题：

（1）磁导航AGV的轨道铺设，尽量不要出现交叉或者靠得太近。由于AGV是靠磁导航实现前进和后退，如果轨道交叉或靠近，AGV往往会出现跑错道或窜道的情况。

（2）磁导航AGV的轨道铺设的转弯半径不能太小。AGV在一拖多个Kitting台车前进的情况下，如果转弯半径过小，AGV自身以及台车转弯时脚轮容易卡死，导致AGV牵引过负荷。

（3）由于无人搬运系统涉及Kitting台车、上下线转载机构等周边设备，Kitting台车一般数量都比较多，制作精度的一致性会影响设备运行效果；转载机构与上位系统、下位系统的通信的稳定性和流畅性，也会影响到主线装配工位的设备宕机。

针对如上技术问题，M公司在AGV导入后重新规划物流配送路径，铺设磁条轨道，测量所有Kitting台车尺寸，并改善转载机构的通信性能，终于实现了AGV无人搬运系统的最初设想。

AGV无人搬运系统应用效果

通过AGV无人搬运系统的导入，使线边物流的实际运行发生明显改善，主要包括：

1.搬运效率提升。在AGV导入前，使用牵引车搬运零件需要有1个开牵引车的操作工，共需双班2名牵引工。在AGV导入后，所有Kitting零件的搬运不再需要牵引工，也减少了牵引车数量，从而使企业大幅降低工时费用的支出以及固定资产的投入。

2.装配作业容易度提升。在AGV导入前，零件分拣都由装配工进行，然后再进行装配，而在高节拍生产的作业环境下很容易产生分拣错误。在AGV导入后， Kitting零件实行集中分拣，再由AGV采用SPS方式配送到装配工位，明显提升了装配工位的作业容易度。