自動導(dǎo)引運輸車(AutomatedGuidedVehicle，簡稱AGV)，通常也稱為AGV小車，指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運車，以可充電之蓄電池為其動力來源。一般可通過電腦來控制其行進路線以及行為，或利用電磁軌道(electromagneticpath-followingsystem)來設(shè)立其行進路線，電磁軌道黏貼於地板上，無人搬運車則依靠電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。本文講述的案例將AGV系統(tǒng)應(yīng)用在鋰膜后道自動化生產(chǎn)線中，AGV小車很快捷地與RS/AS入/出口、生產(chǎn)線、輸送線、物料碼頭等作業(yè)點對接。最大限度地縮短了物流周轉(zhuǎn)周期，降低了物料的周轉(zhuǎn)消耗，實現(xiàn)了來料與加工、物流與生產(chǎn)、成品與銷售等的柔性銜接，最大限度地提高生產(chǎn)系統(tǒng)的工作效率。

    AGV是自動導(dǎo)引運輸車（AutomatedGuidedVehicle）的英文縮寫，根據(jù)美國物流協(xié)會定義，AGV是指裝備有電磁或光學(xué)自動導(dǎo)引裝置能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛具有小車編程與停車選擇裝置、安全保護以及各種移載功能的運輸小車。AGV是以電池為動力、裝有非接觸導(dǎo)向裝置獨立尋址系統(tǒng)的無人駕駛自動運輸車。AGVS是自動導(dǎo)引車系統(tǒng)，它由若干輛沿導(dǎo)引路徑行駛獨立運行的AGV組成。AGVS在計算機的交通管制下有條不紊地運行并通過物流系統(tǒng)軟件而集成于整個工廠的生產(chǎn)監(jiān)控與管理系統(tǒng)中。

    AGV的特點

(1)AGV可十分方便地與其它物流系統(tǒng)實現(xiàn)自動連接如:AS/RS(自動化立體庫)、各種緩存站、升降機和機器人等，實現(xiàn)在工作站之間對物料進行跟蹤；對輸送進行確認，按計劃輸送物料并有執(zhí)行檢查記錄；與生產(chǎn)線和庫存管理系統(tǒng)進行在線連接以向工廠管理系統(tǒng)提供實時信息。

(2)采用AGV系統(tǒng)后，由于人工檢取與堆置物料的勞動力減少，操作人員無需為跟蹤物料而進行大量的報表工作，因而可以顯著提高勞動生產(chǎn)率。

(3)AGV運輸物料時很少有產(chǎn)品或生產(chǎn)設(shè)各的損壞。

(4)絕大多數(shù)AGV的使用者均證明，2到3年從經(jīng)濟上均能收回AGV的投資成本。

(5)系統(tǒng)具有極高的可靠性。AGVS由若干臺AGV組成當(dāng)一臺AGV需要維修時，其它小車的生產(chǎn)率不受影響并保持高度的系統(tǒng)可利用性。

    AGV的發(fā)展?fàn)顩r

    世界上第一臺AGV是由美國Barrett電子公司于上個世紀(jì)50年代開發(fā)成功的，它是一種牽引式小車，小車跟隨一條鋼絲索導(dǎo)引的路徑行駛，并具有一個以真空管技術(shù)為基礎(chǔ)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市場中也占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。在這個時期歐洲的AGV技術(shù)發(fā)展較快這是由于歐洲公司已經(jīng)對托盤的尺寸與結(jié)構(gòu)進行了標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一尺寸的托盤搬運促進了AGV的發(fā)展。

    歐洲的主要制造廠家有Schindler-Digitron、Wagner、HJC、ACS、BT、CFC、FATA、Saxby,Denford和Bleehert等。70年代中期，歐洲約裝備了520個AGV系統(tǒng)共有4800臺小車，1985年達到了10000臺左右，為美、歐、日之首。1981年John公司將AGV連接到AS/RS實現(xiàn)了物料在制造過程中的自動輸送和跟蹤。1984年通用汽車公司成為AGV的最大用戶，至1986年己達1407臺AGV，1987年又新增加1662臺。

    美國各公司在歐洲技術(shù)的基礎(chǔ)上將AGV發(fā)展到更為先進的水平。他們采用更先進的計算機控制系統(tǒng)(可聯(lián)網(wǎng)于FMS或CIMS)，運輸量更大，移載時間更短，且具有在線充電功能，以便24小時運行小車和控制器，可靠性更高。此時美國的AGV生產(chǎn)廠商從23家(1983年)驟增至74家(1985年)。

    日本的第一家AGV工廠于1966年由一家運輸設(shè)備供應(yīng)廠與美國的Webb公司合資開設(shè)。到1988年，日本AGV制造廠已達20多家，如：大福、Fanuc公司、Murata(村田)公司等。到1986年，日本累計安裝了2312個AGVs,擁有5032臺AGV。

    我國AGV發(fā)展歷史較短。北京起重運輸機械研究所、中國郵政科學(xué)研究規(guī)劃院、中國科學(xué)院沈陽自動化所、大連組合機床研究所、清華大學(xué)、國防科技大學(xué)和華東工學(xué)院等，都在進行不同類型的AGV的研制并小批量投入生產(chǎn)。1975年北京起重運輸機械研究所完成我國第一臺電磁導(dǎo)引定點通信的AGV,1989年北京郵政科學(xué)研究規(guī)劃院完成我國第一臺雙向無信電通信的AGV。該院已能進行AGV的批量生產(chǎn)，己生產(chǎn)的和正在制造的AGV達23臺(截止于1996年)。沈陽自動化所在AGV技術(shù)方面己取得了多項研究開發(fā)成果和專利解決了AGV車體設(shè)計、控制、導(dǎo)航和高度管理等一系列關(guān)鍵技術(shù)問題形成了裝配型AGV和搬運型AGV兩大系列產(chǎn)品，成為國內(nèi)唯一能夠提供自主品牌AGV產(chǎn)品的單位。

    其產(chǎn)品性能國內(nèi)領(lǐng)先，達到國際先進水平，并將搬運型AGV系統(tǒng)技術(shù)出口韓國三星公司，實現(xiàn)了高技術(shù)出口。沈陽自動化所為沈陽金杯汽車廠生產(chǎn)了六臺AGV用于裝配線上，可以說是汽車行業(yè)中用得較成功的AGVs。以上的AGV均為固定路徑導(dǎo)引方式。清華大學(xué)獨立研制的“自由路徑自動導(dǎo)向AGV”屬無固定路徑導(dǎo)引的類型在路徑跟蹤研究方面具有較高的水平。我國越來越多的工廠、科研機構(gòu)已采用AGV為汽車裝配、郵政報刊分揀輸送、大型軍械倉庫、自動化倉儲系統(tǒng)服務(wù)。如:上海金山化工廠、華寶空調(diào)器廠、哈爾濱飛機制造廠、上海新車站郵政樞紐等所采用的AGV既有國外引進也有國產(chǎn)的。80年代AGV就已進入我國市場今后必將得到迅速發(fā)展和普及應(yīng)用。這不僅是現(xiàn)代工業(yè)迅速發(fā)展的需要更主要是AGV本身所獨具有的優(yōu)越性所決定的。AGV自動導(dǎo)向車系統(tǒng)是伴隨著柔性裝配系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)以及白動化立體倉庫產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來的是物流系統(tǒng)中革命性的換代產(chǎn)品。作為一種高效物流輸送設(shè)備和工廠自動化的理想手段隨著經(jīng)濟的發(fā)展在我國AGV的應(yīng)用領(lǐng)域必將越來越大。

    AGVs應(yīng)用的意義

    從1913年美國福特汽車公司使用有軌底盤裝配車，1954年英國采用地下埋線電磁感應(yīng)導(dǎo)向車以來，到九十年代全世界擁有AGV(AutomatedGuidedVehicle)10萬臺以上。近年來，自動化技術(shù)呈現(xiàn)加速發(fā)展的趨勢，國內(nèi)自動化立體倉庫和自動化柔性裝配線進入發(fā)展與普及階段。其中，在自動倉庫與生產(chǎn)車間之間，各工位之間，各段輸送線之間，AGV起了無可替代的重要作用，與傳統(tǒng)的傳送輥道或傳送帶相比，AGV輸送路線具有施工簡單、路徑靈活，不占用空間、較好的移動性、柔性等優(yōu)點。有了這樣的生產(chǎn)過程，就會得到穩(wěn)定的高質(zhì)量產(chǎn)品和有序的生產(chǎn)環(huán)境；工作人員會把精力放在人所擅長的方面，比如監(jiān)督，在發(fā)生問題的時候采取適當(dāng)?shù)拇胧蚱渌枰`活處理事情，簡單地說，就是思考。簡練生產(chǎn)制，準(zhǔn)時生產(chǎn)制，大規(guī)模定做制——這些現(xiàn)代化的生產(chǎn)哲學(xué)概念制造了對AGV的大量需求。

    多年來，AGV技術(shù)的應(yīng)用證明了它與自動化生產(chǎn)之間有著密切的聯(lián)系，例如它提高了生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率。無論目前還是將來，AGV系統(tǒng)特有的柔性化設(shè)計都能為工廠或倉庫的生產(chǎn)環(huán)境帶來切實效益。隨著我國各行各業(yè)自動化生產(chǎn)、倉儲、運輸?shù)牟粩嗤七M，對AGV系統(tǒng)的應(yīng)用需求將是非常大的。自1979年以來，我國的計劃生育政策實施了將近30年，城市中越來越多的421（2對老人，1對夫妻，1個孩子）家庭結(jié)構(gòu)必然會在今后的5年內(nèi)逐漸形成，年輕的夫婦將成為家庭的支柱和社會的棟梁，家庭和社會負擔(dān)都將非常沉重，因此未來的人力成本將會大幅度提高，多年的計劃生育，使得目前的中國勞動力已經(jīng)出現(xiàn)匱乏的現(xiàn)象,特別是2010年至今,企業(yè)面對招聘難和人力成本高漲，企業(yè)面對高額人力成本的唯一方法是提高有效勞動生產(chǎn)力，也就是提高生產(chǎn)自動化的程度，AGV作為目前最柔性的自動化運輸設(shè)備有著廣闊的市場。

    鋰膜后道自動化產(chǎn)線中AGV的路線規(guī)劃

    1.鋰膜后道自動化生產(chǎn)線的工藝流程

    鋰膜后道自動化生產(chǎn)線主要包括大膜卷收卷后的一次分切、一次分檢、二次分切、二次分檢、出/入庫、涂布和包裝等工序。AGV將大膜卷芯由大膜卷暫存區(qū)運輸至大膜卷收卷機，大膜卷收卷機收膜后由AGV將大膜卷運送至一次分切區(qū)，由大分切機將大膜卷分切為小膜卷，由AGV運送至自動化立體庫。根據(jù)生產(chǎn)需求若需進行二次分切，則出庫后由AGV將小膜卷運輸至二次分切區(qū)，二次分切后由AGV運輸至二次分檢區(qū)檢驗，檢驗后由AGV運輸至涂布區(qū)進行再加工，涂布完成后由AGV運輸至包裝上料碼頭，由機器人為自動包裝線上料。

    2.AGV輸送工藝描述

    2.1大膜卷暫存區(qū)至一次加工區(qū)AGV配送工藝描述：

生產(chǎn)線需要物料時，線邊人工按下呼叫按鈕；

中控系統(tǒng)調(diào)度AGV去大膜卷暫存區(qū)上料：根據(jù)軟件系統(tǒng)接口程序數(shù)據(jù)控制，對負載物料庫內(nèi)轉(zhuǎn)移，自動找到呼叫需要的物料；

AGV找到呼叫所需要的物料后，庫內(nèi)漂移至對應(yīng)物料下，舉升機構(gòu)提升，舉升銷與托盤底部孔定位準(zhǔn)確后漂移至庫內(nèi)導(dǎo)航磁條航線，舉升機構(gòu)下降將物料運行出庫；

AGV牽引車出庫門口轉(zhuǎn)彎后沿庫邊墻體航線運行，至收卷區(qū)既定位置下料點卸料，

AGV牽引空料車返回大膜卷暫存區(qū)，空載托盤與AGV分離，AGV待命；

上述動作循環(huán)。

    2.2立體庫至各工位AGV配送工藝描述：

一次分切初檢完成后，AGV滾筒接料后配送物料入立體庫；

包裝區(qū)、二次分檢區(qū)、二次加工區(qū)呼叫上料，AGV在立體庫出料口處由自動滾筒接受立體庫材料，AGV將物料送至呼叫區(qū)域，由自動滾筒對接完成下料，

AGV由滾筒對接裝載空載具，然后返回立體庫，AGV單機待命

上述動作循環(huán)。

    3.AGV輸送路線規(guī)劃

    根據(jù)上述內(nèi)容，得出以下AGV路徑規(guī)劃，如圖2所示。

    4.AGV車型介紹

    根據(jù)鋰膜后道生產(chǎn)線需求AGV所運輸產(chǎn)品主要由兩種，根據(jù)物料不同，采用二種AGV類型。其中，對A托盤運送采用整體式動力滾筒AGV；對B托盤（大膜卷芯）雙向運行頂舉式AGV。

圖3托盤

    托盤由A型AGV運輸，大膜卷芯由B型AGV運輸，

    B型AGV運行方式為全方位運行方式，可以前后移動，可以轉(zhuǎn)彎，同時可以橫向移動，負載2000Kg。因搬運物料長度為4.6m，故需要對車型進行非標(biāo)改動。AGV車體尺寸：L3300*W750*H350，舉升高度不低于250mm。負載能力：2000kg。

    鋰膜后道自動化產(chǎn)線中AGV數(shù)量計算

    1.各區(qū)域運送頻次

各分區(qū)之間運送頻次如下：

膜芯及大膜卷暫存區(qū)往返一次加工區(qū)，往返各約1次/小時。

輔材庫往返一次加工區(qū)/二次加工區(qū)，往返各約6次/小時。

一次分切后初檢區(qū)往返立體庫，往返各約3次/小時。

二次加工區(qū)往返立體庫：往返各約4次/小時。

二次分檢區(qū)往返立體庫/包裝區(qū)B線：往返各約4次/小時。

一次分檢區(qū)上料位往返立體庫：往返各約8次/小時。8次/小時。

包裝區(qū)A線往返立體庫：往返各約8次/小時。

包裝區(qū)B線往返立體庫：往返各約8次/小時。

一次分檢區(qū)下料位往返立體庫/包裝區(qū)/二次分切區(qū)：往返各約40次/小時.

再加工(涂布)分切區(qū)往返立體庫：往返各約3次/小時。

    2.AGV數(shù)量計算

    2.1大膜卷暫存區(qū)到生產(chǎn)線AGV數(shù)量計算

計算依據(jù)：

AGV平均運行速度20m/min；

單個循環(huán)平均路線長度：暫存?zhèn)}到一次加工區(qū)來回共120m；

AGV配送節(jié)拍：1次/h；

上下料點AGV橫向移動時間預(yù)設(shè)8min，庫內(nèi)移動時間預(yù)計6min。

計算過程：

AGV數(shù)量=（平均路線長度/AGV運行速度+橫移時間）/AGV配送節(jié)拍=（120/20+8+6）/60=0.30臺

計算結(jié)果：

1臺AGV可以滿足結(jié)構(gòu)倉到生產(chǎn)線的配送需求，此AGV為非標(biāo)定制AGV。

    2.2立體庫至生產(chǎn)線各個工位AGV數(shù)量計算

計算依據(jù)：

AGV平均運行速度22m/min；

一個循環(huán)平均路線長度：立體庫到各工位平均路徑160m；

AGV配送節(jié)拍：40次/h；

上下料點自動下料時間預(yù)設(shè)3min。

計算過程：

AGV數(shù)量=（平均路線長度/AGV運行速度+上下料時間）/AGV配送節(jié)拍=（160/22+3）/1.5=7臺

計算結(jié)果：

7臺AGV可以滿足立體庫到各工位的配送需求。

    2.3除立體庫外各工位之間周轉(zhuǎn)AGV數(shù)量計算

計算依據(jù)：AGV平均運行速度22m/min；

一個循環(huán)平均路線長度：各工位平均路徑140m；

AGV配送節(jié)拍：23次/h；

上下料點自動下料時間預(yù)設(shè)、交管時間、充電時間：3min。

計算過程：

AGV數(shù)量=（平均路線長度/AGV運行速度+上下料時間）/AGV配送節(jié)拍=（140/22+3）/2.5=3.58臺

計算結(jié)果：

4臺AGV可以滿足各工位間的配送需求。

結(jié)論：因此需要A型AGV計（備用一臺）11臺，B型AGV為1臺。

    AGV調(diào)度系統(tǒng)

    AGV中央調(diào)度系統(tǒng)是整個AGV物料配送系統(tǒng)的核心。它包括AGV中央調(diào)度軟件，AGV路徑繪制軟件和AGV調(diào)度接口軟件以及所需的硬件工控機電腦等。AGV中央調(diào)度系統(tǒng)是一個能同時對多部AGV實行中央監(jiān)管、控制和調(diào)度的系統(tǒng)。通過無線局域網(wǎng)絡(luò)與各AGV小車保持通訊，指揮系統(tǒng)中各車輛的作業(yè)。用戶可以從系統(tǒng)界面實時的了解每部受控AGV的設(shè)備狀態(tài)、所在位置、工作狀態(tài)等情況。

    1.控制系統(tǒng)硬件組成

    AGV控制臺由工控機、無線電臺、網(wǎng)絡(luò)集線器及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。

圖5控制系統(tǒng)硬件組成圖

    2.現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)布局

    主控制柜的AP引到整個路線的中間，AP信號可覆蓋半徑80米內(nèi)的區(qū)域，可覆蓋整個運行路；

    每個受料點裝有AGV調(diào)度系統(tǒng)，如圖6所示，界面上具有呼叫AGV按鈕、啟動AGV按鈕等，可實現(xiàn)每個工作站點對AGV自動控制的功能。AGV車號與目標(biāo)工作站的選擇可從界面下拉條中選擇，也可直接輸入，如圖中AGV車號選擇“2”，目標(biāo)工作站選擇“C”，再點擊啟動AGV按鈕，即可指令2號AGV車運行至工作站點C。

    由于采用集中控制的方式，控制臺將成為AGVS的核心。它與生產(chǎn)調(diào)度管理計算機系統(tǒng)留有接口，可以接受調(diào)度命令和報告AGV的運行情況?？刂婆_應(yīng)滿足工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求，有足夠的運算速度和管理能力。控制臺主要功能包括通訊管理、AGV運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和運行狀態(tài)顯示?？刂婆_在實時調(diào)度在線AGV的同時將在屏幕上顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，包括在線AGV的數(shù)量、位置(包括AGV處于的地標(biāo)位置)狀態(tài)、已完成的裝配數(shù)量等。

    控制臺負責(zé)AGV運行中的交通管理。保證運行中的AGV與AGV間不發(fā)生碰撞和AGV追尾等事故。控制臺將對進入系統(tǒng)和退出系統(tǒng)的AGV進行管理，以保證系統(tǒng)安全運行。

    AGV調(diào)度管理系統(tǒng)采用集中調(diào)度管理方式，控制臺根據(jù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)下達的運輸任務(wù)，AGV的工作狀態(tài)、運行情況，通過通訊系統(tǒng)將命令和任務(wù)傳遞給被選中的AGV，被選中的AGV根據(jù)控制臺的命令完成發(fā)動機的輸送和輔助裝配。任務(wù)完成后，AGV通知控制臺任務(wù)完成情況，并回到待命位置，等待下一次任務(wù)。

    AGV調(diào)度管理系統(tǒng)主要完成下述任務(wù)：

對所有受控AGV遠程控制：啟動、停止、站點設(shè)置、速度設(shè)置。（可替代無線啟停系統(tǒng)）。

顯示所有受控AGV的狀態(tài)信息：位置、狀態(tài)、速度、任務(wù)等。

對所有受控AGV都有集中的交通管制。可從界面自由設(shè)置管制地標(biāo)，方便快捷。（可替代無線交通管制系統(tǒng)）。

自動的中央調(diào)度：可根據(jù)要求自動的調(diào)度并根據(jù)一定的算法合理分配AGV任務(wù)。

配置多種接口，可根據(jù)要求連接并操作各種數(shù)據(jù)庫、串口設(shè)備、TCP通信設(shè)備等，完成數(shù)據(jù)的儲存、發(fā)送。（可替代AGV點料系統(tǒng)）。

    4.調(diào)度軟件的特點

    系統(tǒng)成熟穩(wěn)定，可靠性高；

    安裝與卸載簡捷方便：只需按照安裝向?qū)c擊默認按鈕就可方便的進行安裝與卸載；

    采用工業(yè)以太網(wǎng)與庫物理管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、庫物流管理計算機、AGV管理監(jiān)控計算機互連，與庫物流管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫完成數(shù)據(jù)交互，采用互發(fā)消息與AGV管理系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)交互；

    支持多種操作系統(tǒng)（Window2000/NT/XP/2003/Vista等）；

    支持多種數(shù)據(jù)庫格式（Access/SQLServer/Oracle等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫），方便與物流管理機進行數(shù)據(jù)交互；

    系統(tǒng)后臺自動記錄AGV小車的交互信息與數(shù)據(jù)，方便用戶追溯；系統(tǒng)靈活方便設(shè)置AGV小車維護參數(shù)，根據(jù)維護時間自動提醒用戶進行相應(yīng)的維護操作。

    結(jié)論

    本文所述鋰膜后道自動化生產(chǎn)線案例中采用AGVS作為生產(chǎn)線的物流運輸系統(tǒng)，AGV與自動化立體庫、輔材庫、大膜卷暫存區(qū)、一次分檢區(qū)、二次分切區(qū)、二次分檢區(qū)、涂布再加工區(qū)、包裝區(qū)等區(qū)域的物料碼頭作業(yè)點對接，實現(xiàn)了整個生產(chǎn)線的自動化運輸。物料運輸過程中可對輸送進行確認，按計劃輸送物料并有執(zhí)行檢查記錄；與生產(chǎn)線和庫存管理系統(tǒng)進行在線連接以向工廠管理系統(tǒng)提供實時信息。最大限度地縮短了物流周轉(zhuǎn)周期，降低了物料的周轉(zhuǎn)消耗，實現(xiàn)了來料與加工、物流與生產(chǎn)、成品與銷售等的柔性銜接，最大限度地提高生產(chǎn)系統(tǒng)的工作效率。