本文結合M公司的探索實踐，對在整車線邊物流中引入AGV無人搬運系統(tǒng)的必要性進行了簡要分析，并對導入AGV系統(tǒng)需要重視的問題、詳細實現(xiàn)方案以及具體運營效果等展開全面介紹，可為整車廠線邊物流升級帶來一定借鑒與啟示。 隨著新能源汽車迅猛發(fā)展以及傳統(tǒng)車企快速轉型，汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場前所未有的變革，人們對于汽車產(chǎn)品的需求也更加多元化和個性化。為滿足客戶需求，各汽車廠家每年推出的汽車配置和產(chǎn)品功能豐富多樣，導致相似的零部件數(shù)量出現(xiàn)爆炸式增長，混流生產(chǎn)和柔性化成為每個汽車廠家必須面對和解決的問題。與此同時，在市場競爭日趨激烈的紅海環(huán)境下，汽車廠家還需持續(xù)降低企業(yè)成本，提高生產(chǎn)效率，從而增強自身的競爭力。 在此背景下，眾多汽車主機廠在整車線邊物流中積極引入AGV設備與系統(tǒng)，并不斷總結AGV導入過程中的常見問題和相應對策，不僅使裝配作業(yè)難度大幅降低，也有效消除了人工牽引的工時浪費，使企業(yè)管理水平得到明顯提升。
王克鋒 南京長安馬自達汽車有限公司總裝物料操控經(jīng)理
楊澤楠 南京長安馬自達汽車有限公司總裝車間區(qū)域經(jīng)理 線邊物流簡要分析 在各汽車整車廠中，為實現(xiàn)精益生產(chǎn)而想盡各種辦法，在消除浪費方面幾乎難有更大突破，但線邊物流的改善仍存在很大的發(fā)揮空間。所謂“線邊物流”，就是從整車廠的卸貨口開始，經(jīng)過零部件分揀的功能區(qū)，然后準確地將零部件配送到工位的過程，如圖1所示。從卸貨口到主線裝配雖然只有100米的距離，但線邊物流起著承前啟后的作用，既是零部件供應鏈的終點，又是整車裝配的起點。
圖1 線邊物流過程示意圖 線邊物流通過信息流、設備流、實物流、人流、資金流等五個整流化思想的改善，可實現(xiàn)零部件空間轉移的高效運營。而在實現(xiàn)零部件的空間轉移的過程中，一般有三種形式：手動搬運、特種設備搬運、無人化搬運。 在精益思想的指導下，無人化搬運設備AGV（Automated Guided Vehicle，自動導航小車）及其附屬設備備受青睞。相較而言，利用AGV進行零部件搬運，可有效降低人工成本，同時避開叉車、牽引車等特種設備需要駕駛資質(zhì)的要求，并且通過AGV的自主運行還能使搬運效率大幅提升。因此，整車廠線邊物流導入AGV設備，已成為目前業(yè)內(nèi)的流行趨勢。 AGV系統(tǒng)的導入 由于每家整車廠的造車需求和工藝布局都存在差異，零部件的線邊物流方式也各有千秋，沒有一個完整的標準以及方法工具適用于所有整車廠線邊物流的改善，這也導致線邊物流的經(jīng)營狀況各不相同。因此，目前市場上的AGV廠家都無法拿出一套最合適的全流程解決方案。 對于整車廠而言，通常在第一次導入AGV無人搬運系統(tǒng)時缺乏足夠的經(jīng)驗，只是在大致描述自身需求和希望達到的狀態(tài)后，就全權交給AGV廠家進行規(guī)劃，這使得AGV系統(tǒng)導入后往往出現(xiàn)“水土不服”，不僅沒有提升效率，反而會引發(fā)一系列問題，甚至導致主線停線。 針對以上風險，應該由負責線邊物流業(yè)務人員進行現(xiàn)狀調(diào)查，明確亟待解決的突出矛盾，全面了解本企業(yè)的線邊物流特點，并在導入AGV系統(tǒng)前需要完成如下幾個方面的工作： 1.明確線邊物流的配送方式 根據(jù)裝配主線的不同需求，每家整車廠的零件配送方式可能稍有不同。以M公司為例，其線邊物流配送方式，如表1所示。
表1 M公司的線邊物流配送方式 2.調(diào)查線邊物流的運營環(huán)境 接下來要對線邊物流的運營環(huán)境進行調(diào)查，如光照環(huán)境、污染程度、地面平整度、特種設備使用頻率、道路寬度、立柱數(shù)量和位置、墻體位置等客觀環(huán)境，這些調(diào)查將為AGV導入時的設備選型起到重要參考價值。 3.調(diào)研AGV的分類及優(yōu)劣勢 除做好物流場景的調(diào)查外，對于AGV設備本身也是必須學習和調(diào)研的內(nèi)容，目前主流AGV的分類及優(yōu)劣勢比較，如表2所示。
表2 主流AGV的分類及優(yōu)劣勢 4.無人搬運系統(tǒng)的周邊設備 在導入AGV系統(tǒng)同時，我們還需要考慮無人搬運系統(tǒng)的周邊產(chǎn)品及運行方式，如Kitting臺車的樣式及數(shù)量、上下線轉載機構的動作方式等，需要考慮的問題包括：AGV與Kitting臺車之間是采用牽引式，還是背馱式？為實現(xiàn)效率最大化，AGV一次拖幾個Kitting臺車比較合適？上下線是人工來做，還是轉載設備來做？這其實不僅取決于設備的穩(wěn)定性，也取決于Kitting臺車制造的一致性，以及后期的維護水平。 AGV系統(tǒng)的實現(xiàn)方案 1.針對Kitting零件的無人搬運 通過前期的調(diào)查分析，針對Kitting零件，某整車廠線邊物流選擇了磁導航AGV。磁導航AGV本體主要由六部分構成，分別是控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。AGV本體的構成，如圖2所示。
圖2 AGV本體的構成 作為整個無人搬運系統(tǒng)的終端設備，AGV需要與上位系統(tǒng)進行通信，從而控制AGV的啟停以及行走路線。在AGV控制系統(tǒng)方面，一般可選擇PLC控制或單片機控制，由于PLC編程可視化強，后期維護穩(wěn)定性高，受到很多廠家的青睞。 AGV通信系統(tǒng)是AGV實施管控的重要部分，主要由上位機、無線AP、下位機、MOXA等構成。AGV在運行過程中，下位機通過MOXA實時給上位系統(tǒng)反饋運行位置和狀態(tài)，并在不同的無線AP之間進行數(shù)據(jù)漫游的傳遞。AGV運行過程中的通信系統(tǒng)，如圖3所示。隨著5G信息的導入以及有線光纜的鋪設，AGV的信號交互變得更加暢通，使AGV與上位調(diào)度系統(tǒng)之間通信不暢的問題得到改善。
圖3 AGV運行過程中的通信系統(tǒng)示意圖 為能夠?qū)崿F(xiàn)全程無人搬運零件，在零件上線和下線的地方均設置Kitting臺車轉載機構，同時轉載機構通過無線AP可與上位系統(tǒng)及下位系統(tǒng)及時通信，從而形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，從零件分揀到裝配工位可全部實現(xiàn)自動化運行。M公司的無人搬運系統(tǒng)，如圖4所示。
圖4 M公司的無人搬運系統(tǒng) AGV在行駛過程中，除受無線通信控制外，還受到磁條軌道上RFID地標控制，每個RFID地標的內(nèi)容有所不同，AGV可以實現(xiàn)啟動、停止、等待、加速、減速等功能。在RFID地標的設置中，等待時間的單位間隔越小越好，方便在生產(chǎn)節(jié)拍變化時，AGV的等待時間可與Kitting作業(yè)循環(huán)時間（C/T）相吻合。 通過AGV的模擬運行，循環(huán)時間（包括等待時間、充電時間）可以準確測出，根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍以及AGV一次牽引幾臺Kitting臺車等必要信息，AGV的需求臺數(shù)計算方式如下：AGV需求臺數(shù)=一周循環(huán)時間/（一次牽引Kitting臺車×單臺裝配線速） 【備注：（1）單臺裝配線速=60分鐘/JPH；（2）由于M公司實施JOT生產(chǎn)，上線機構前不設AGV緩存臺數(shù)，因此上述計算方式里面不考慮緩存臺數(shù)】 2.針對排序零件的AGV牽引配送 除Kitting零件外，M公司針對排序零件也采用AGV牽引配送。排序零件一般都具有體積較大、SNP（單個包裝容納個數(shù)）小、排序工位和上線裝配工位離散的特點，AGV“一拖多”配送零件模式常會遇到無人掛接、脫鉤等問題，并且物流通道不能鋪設過多磁條軌道供AGV通行。結合這樣的物流場景，通過規(guī)劃配送路徑，使得一條路徑可配送沿線所有排序零件，讓AGV一拖四個排序臺車成為可能，庫區(qū)和裝配線邊則由人工拖掛鉤來應對。 3.針對批量件的無人搬運 針對批量件，因沒有牽引的準確時間點，同時裝配工位也非常離散，采用磁導航AGV配送就顯得力不從心。為此，導入二維碼導航的AGV（AMR）可以解決工位離散的痛點問題，如圖5所示。
圖5 二維碼導航的AGV（AMR） AGV無人搬運系統(tǒng)的運營與完善 1.關于設備維護 AGV無人搬運系統(tǒng)導入，使傳統(tǒng)的線邊物流配送模式得以改善，理論上實現(xiàn)精益生產(chǎn)、少人化的目標，但實際運營并非如理論所示。由于無人搬運系統(tǒng)的人才培養(yǎng)沒有做到很好銜接，在供應商陪產(chǎn)結束后，AGV、Kitting臺車、上下線轉載機構的故障頻發(fā)，此時需要更多人員來應急，從而帶來一種AGV并未真正提高效率的假象。 同時，AGV的使用人員與維修人員隸屬兩個部門，而AGV的通信系統(tǒng)一般歸屬系統(tǒng)部門負責。當AGV出現(xiàn)故障時，往往多個部門需要“會診”討論，劃清責任分工。因此，一個新技術的導入，也需要倒逼管理水平不斷提升。 基于AGV無人搬運系統(tǒng)的運營情況，M公司在管理層面將AGV使用人員和維修人員的職責合二為一，培養(yǎng)一專多能人才，讓使用AGV的人員也能夠維修AGV。 2.技術改進建議 在技術方面，M公司經(jīng)過對AGV常見故障進行深入調(diào)研，發(fā)現(xiàn)如下幾個方面要點問題： （1）磁導航AGV的軌道鋪設，盡量不要出現(xiàn)交叉或者靠得太近。由于AGV是靠磁導航實現(xiàn)前進和后退，如果軌道交叉或靠近，AGV往往會出現(xiàn)跑錯道或竄道的情況。 （2）磁導航AGV的軌道鋪設的轉彎半徑不能太小。AGV在一拖多個Kitting臺車前進的情況下，如果轉彎半徑過小，AGV自身以及臺車轉彎時腳輪容易卡死，導致AGV牽引過負荷。 （3）由于無人搬運系統(tǒng)涉及Kitting臺車、上下線轉載機構等周邊設備，Kitting臺車一般數(shù)量都比較多，制作精度的一致性會影響設備運行效果；轉載機構與上位系統(tǒng)、下位系統(tǒng)的通信的穩(wěn)定性和流暢性，也會影響到主線裝配工位的設備宕機。 針對如上技術問題，M公司在AGV導入后重新規(guī)劃物流配送路徑，鋪設磁條軌道，測量所有Kitting臺車尺寸，并改善轉載機構的通信性能，終于實現(xiàn)了AGV無人搬運系統(tǒng)的最初設想。 AGV無人搬運系統(tǒng)應用效果 通過AGV無人搬運系統(tǒng)的導入，使線邊物流的實際運行發(fā)生明顯改善，主要包括： 1.搬運效率提升。在AGV導入前，使用牽引車搬運零件需要有1個開牽引車的操作工，共需雙班2名牽引工。在AGV導入后，所有Kitting零件的搬運不再需要牽引工，也減少了牽引車數(shù)量，從而使企業(yè)大幅降低工時費用的支出以及固定資產(chǎn)的投入。 2.裝配作業(yè)容易度提升。在AGV導入前，零件分揀都由裝配工進行，然后再進行裝配，而在高節(jié)拍生產(chǎn)的作業(yè)環(huán)境下很容易產(chǎn)生分揀錯誤。在AGV導入后， Kitting零件實行集中分揀，再由AGV采用SPS方式配送到裝配工位，明顯提升了裝配工位的作業(yè)容易度。 結束語 通過M公司的實踐探索可以看到，根據(jù)線邊物流的運用場景，選擇合適的AGV設備與系統(tǒng)，不僅是技術層面的提升，更是企業(yè)管理水平的整體升級。在整車線邊物流中引入AGV，可有效提高企業(yè)大規(guī)模定制化水平，在滿足客戶多元化需求的同時，也為提升企業(yè)市場競爭力貢獻力量。 |
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