淺談重型承載式AGV裝配線體的應(yīng)用

張含，張啟，劉貴軍，楊濤，張海婧

?

淺談重型承載式AGV裝配線體的應(yīng)用

張含，張啟，劉貴軍，楊濤，張海婧

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

現(xiàn)行重型卡車裝配線的方式為在輪胎工位進行線體爬坡處理，實現(xiàn)輪胎的在線裝配，從而降低小車的支撐高度，滿足人機工程的要求。文章分析的流水線形式為重載AGV承載，低位裝配，具備舉升功能，配備舉升平臺實現(xiàn)AGV平面循環(huán)及車輛下線。

人機工程；重載AGV；平面循環(huán)

1 AGV基本概述

1.1 基本原理

自動導(dǎo)引運輸車(簡稱AGV)，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)用中不需駕駛員的運輸車。一般可通過電腦來控制其行進路線以及行為，或利用電磁軌道來設(shè)立其行進路線，電磁軌道黏貼于地板上，運輸車則依循電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。

1.2 發(fā)展應(yīng)用

從20世紀80年代以來，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，成為現(xiàn)代化企業(yè)自動化裝備不可缺少的重要組成部分。在我國，隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，AGV的應(yīng)用范圍也在不斷擴展，如何能夠開發(fā)出能夠滿足用戶各方面需求的AGV系統(tǒng)技術(shù)是未來我們必須面對的現(xiàn)實問題。

2 項目應(yīng)用背景

2.1 項目綱領(lǐng)

規(guī)劃年產(chǎn)單班10000輛核心產(chǎn)品，一條裝配線體，設(shè)計相應(yīng)的總體布局，匹配節(jié)拍基本設(shè)定4JPH。

2.2 建設(shè)要求

廠房的設(shè)計主體長度應(yīng)為兩側(cè)通道長度與流水線長度之和，考慮成本，縮短主線長度為項目的優(yōu)化點。

3 線體布置形式的分析

在重型卡車裝配線體設(shè)計要求中，多以綠色、節(jié)能和人機工程佳為前提條件，常用的設(shè)計方案見表1。

表1 重卡裝配線設(shè)計形式

3.1 工藝分析

線體的形式，根據(jù)其主要應(yīng)用范圍不同，技術(shù)要求的側(cè)重也不相同，具體說明如下：

3.1.1方案A

本方案為重卡生產(chǎn)線的主流形式，正向裝車工藝，通過小車支撐車橋（軸），保證車體穩(wěn)定并可將車體的設(shè)計支撐高度降低。通常保證各車橋（軸）線距離地面高度400mm左右，小車通過銷孔與地拖鏈連接，實現(xiàn)線體和小車聯(lián)動。在裝配輪胎工位之前，配合線體爬坡設(shè)計，實現(xiàn)整車爬坡至設(shè)計高度H。（H=輪胎裝配所需軸線高度-小車支撐確定軸線高度，H一般取值350mm，坡度控制在5%以內(nèi)）

通過線體爬坡后，保證各車橋（軸）線距離地面高度≮700mm，可以將輪胎順利的安裝于車橋上（16.00 R20充氣后直徑1309mm）。完成輪胎安裝后線體設(shè)計下坡段，下坡運行中整車與支撐輪胎的同步雙板鏈對接，支撐小車脫離，輪胎順次落于在雙板鏈上，運行節(jié)拍與地拖鏈一致。下坡工位結(jié)束后，車輛在雙板鏈上向下一工位運行。

3.1.2方案B

正向裝車工藝，通過重載AGV集成的支撐結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)車橋（軸）支撐，保證車體穩(wěn)定。AGV沿設(shè)定的線路承載整車行進，支撐高度可柔性設(shè)計，車輪的在線裝配通過性依據(jù)AGV的固定支撐高度和舉升行程合理組合設(shè)計，原則上保證非輪胎裝配工位各車橋（軸）線距離地面高度≮500mm，在輪胎裝配工位，將支撐模塊舉升250mm，滿足輪胎安裝高度要求。下線狀態(tài)車輛運行到舉升臺工位，托舉整車滿足車輛舉升400~500（mm），確保AGV支撐結(jié)構(gòu)與車輛完全脫離，AGV與舉升機構(gòu)通訊互聯(lián)，舉升到位后，本工位的AGV獨立自動運行，駛出工位，完成平面循環(huán)，舉升平臺下降，再次運行線體前，車輛在舉升平臺上完成相關(guān)作業(yè)并駛出裝配線。

3.1.3方案C

正向裝車工藝，通過小車支撐車橋（軸），保證車體穩(wěn)定，小車通過銷孔與地拖鏈連接，實現(xiàn)線體和小車聯(lián)動。小車支撐高度決定車輪的在線裝配通過性，通常保證各車橋（軸）線距離地面高度≮700mm，可以將輪胎順利的安裝于車橋上，下線狀態(tài)車輛運行至舉升臺工位，通過舉升平臺托舉，滿足整車舉升400~500（mm），確保支撐小車與車輛完全脫離，實現(xiàn)整車下線。

3.2 對比分析

3.2.1下線方式

方案B、C：通過舉升平臺將車輛整體舉升，滿足車輛與對應(yīng)支撐大間隙脫離；

方案A：在坡道下坡階段，完成自前輪到后輪依次與雙板鏈接觸，同步完成走線節(jié)拍一致。

3.2.2線體循環(huán)方式

方案A、C：通過地坑配合回轉(zhuǎn)軌道，滿足支撐小車在立體空間完成循環(huán)；

方案B：在平面一定的轉(zhuǎn)彎半徑范圍內(nèi)完成平面循環(huán)。

3.2.3人機工程

方案A、B：可以實現(xiàn)在多數(shù)工位滿足低位裝配的需求，符合人機工程需求，降低勞動強度；

方案C：作業(yè)高度相對較高。

綜上所述，在三種方案中，全部滿足線體循環(huán)、車輛輪胎在線裝配，但是方案C無法滿足人機工程，不建議實施。故主要分析方案選定為方案A、B。

4 重載AGV應(yīng)用分析

根據(jù)項目總體需求，從建設(shè)需求和運行過程方面，分析線體布置參數(shù)、線體長度設(shè)計及工藝設(shè)計等內(nèi)容，對廠房建設(shè)等方面進行應(yīng)用分析。

4.1 建設(shè)要求分析

主要按照線體設(shè)計的必要性，分析線體設(shè)計內(nèi)容如下：

4.1.1方案A

對線體驅(qū)動電機及主減速機布置理論設(shè)計，滿足安裝尺寸及維修的便利空間。需求尺寸常規(guī)≮6000（mm），匹配人機工程降低車輛上翼面高度，爬坡段需考慮整車在爬升段的防滑，坡度≯2.8°。爬坡段爬升高度一般處于350~400（mm），爬坡段距離7100~8100（mm），下坡段距離同樣限于車輛在支撐上的防滑，坡度≯3°，下坡段距離6600~7600（mm），理論上此區(qū)域車輛在支撐上有滑動的趨勢，不建議在此段區(qū)域設(shè)計裝配內(nèi)容，故有13700~15700（mm）區(qū)間屬于不利于裝配段。地拖鏈線體爬坡形式見圖4-2。

L =LG+LD+LP= LG+6+14.7= （LG+20.7）m=（LG+20.7）m

注：L實際線體會產(chǎn)生的線體占用長度，LG=裝配工位數(shù)*工位長度，LD線體電機及維修占用長度，LP線體爬坡占用長度。

圖1 地拖鏈線體爬坡示意圖

4.1.2方案B

AGV轉(zhuǎn)彎過程需設(shè)計必要的轉(zhuǎn)彎半徑，計算AGV滿足平面循環(huán)的最小轉(zhuǎn)彎半徑參數(shù)，該參數(shù)決定線體占用的多余長度，實際AGV轉(zhuǎn)彎半徑參照AGV軸距長度的1.5倍計算。按照方案需求AGV整體長度3米，軸距2.3米，轉(zhuǎn)彎半徑約為3.5米。AGV轉(zhuǎn)彎過程線體布置示意見圖4-2。

L= LG+2*LZ= (LG+2*3.5)m=（LG+7）m

注：L實際線體會產(chǎn)生的線體占用長度，LG=裝配工位數(shù)*工位長度，LZ=AGV轉(zhuǎn)彎半徑。

圖2 AGV轉(zhuǎn)彎過程線體布置示意圖

綜合上述分析，得出以下結(jié)論：

方案A：廠房最短建設(shè)長度=（LG+20.7）+必要通道預(yù)留尺寸；

方案B：廠房最短建設(shè)長度=（LG+7）+必要通道預(yù)留尺寸。

4.2 運行形式分析

主要按照線體運行形式，考慮線體設(shè)備的維修保養(yǎng)、線體需求配套等設(shè)計要點，分析內(nèi)容如下：

4.2.1方案A

線體小車與線體同步循環(huán)，配套小車多，理論上為線體工位小車數(shù)的兩倍；驅(qū)動電機維修區(qū)域小，集成在兩側(cè)地坑內(nèi)，線體下部地坑需考慮人員維修時的便利性；坡道處影響線體上其他設(shè)備的過線流暢性，要求地坑深度不低于3.2米。此線體設(shè)計一經(jīng)建成，改造難度大，設(shè)計形式基本凍結(jié)。

4.2.2方案B

AGV整體式成套設(shè)計，考慮備用一臺，應(yīng)對線體設(shè)備故障；線體為平面布置，維修區(qū)域可設(shè)計在線體的下線端，維修人員無需地坑作業(yè)，勞動強度低；地面上保持水平、無障礙，主線沒有管理盲點。運行形式特點見表2。

表2 運行形式特點表

5 結(jié)論及推廣分析

5.1 結(jié)論

綜合上述分析能夠得出：

方案A：傳統(tǒng)設(shè)計形式，運行簡單，可兼顧人機工程，廠房長度需求大，設(shè)施配套多，設(shè)備維護保養(yǎng)難度大，流水線建設(shè)復(fù)雜，改造柔性差。

方案B：自動化線體形式，廠房面積需求小，設(shè)施配套少，流水線目視化效果佳，升級改造柔性好，設(shè)備管理要求高。

5.2 推廣分析

在對比傳統(tǒng)方案的過程中發(fā)現(xiàn)，新的AGV布置線體形式還存在以下幾點優(yōu)勢：

1）平面循環(huán)以較小的土建施工量配合線體建設(shè)，不存在大量的地坑、地溝施工，利于工期的控制；

2）線體的日常維護不用工人在線體下部地溝中操作，利于勞動強度、工作環(huán)境的改善；

3）施工后線體平面可以復(fù)原為地坪，利于現(xiàn)場管理、“6S”和精益管理理念更好實施；

4）線體的節(jié)拍可以通過程序控制完成不均等節(jié)拍走線，路徑可以通過改造成雙岔路、S型線路，進而適應(yīng)產(chǎn)品的變更和工藝的改善；

5）AGV控制系統(tǒng)可以完成車輛管理、交通管理、通訊管理等系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的集成，滿足信息化線體的集成管理需求；

6）AGV系統(tǒng)有準確的定位功能，具備匹配智能機器人的條件，可實現(xiàn)線體智能化改造。

6 小結(jié)

AGV以輪式移動為特征，活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn)。本文通過對線體方案、建設(shè)要求和運行形式等方面的分析，希望對高度體現(xiàn)柔性化、智能化、可視化、信息化的生產(chǎn)線建設(shè)項目提供思路和依據(jù)。隨著AGV技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用范圍的拓展，下一步深入研究高JPH的重載AGV生產(chǎn)線設(shè)計方案。

The Brief Analysis Of Heavy-load AGV Assembly Line

Zhang Han, Zhang Qi, Liu Gguijun, Yang Tao, Zhang Haijing

( Shaanxi Heavy-duty Motor Company C., LTD, Shaanxi Xi'an 710200 )

At present, in order to reduce working altitude and meet the requirements of human factors, the design ideas of heavy-duty truck assembly line is use the climbing line to complete tire assembly at the tire assembly station. The assembly line form analyzed in this paper is Heavy-load AGV, optimal human factors, with lifting function, use lifting platform to complete AGV plane circulation and complete the final process.

human factors; Heavy-load AGV; plane circulation

A

1671-7988(2018)16-207-03

U461.99

A

1671-7988(2018)16-207-03

CLC NO.: U461.99

張含，就職于陜西重型汽車有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.074