智能物流系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

◇安徽天航機(jī)電有限公司 王 偉 常星星 史精平 張 昊

本文是一種智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的詳細(xì)介紹，此智能物流系統(tǒng)可完成物料出庫(kù)（備料環(huán)節(jié)）、工序物料轉(zhuǎn)移（加工過程中的物流，首檢、工序檢）、工序外協(xié)、物料入庫(kù)（完工檢）等業(yè)務(wù)，并且對(duì)任務(wù)的中斷和恢復(fù)也能正常執(zhí)行。同時(shí)支持非生產(chǎn)任務(wù)類型的周轉(zhuǎn)，如周轉(zhuǎn)工量夾具等實(shí)現(xiàn)了MES系統(tǒng)與AGV物流系統(tǒng)的集成應(yīng)用，報(bào)工完成后可直接驅(qū)動(dòng)物流周轉(zhuǎn)，減少了物料在生產(chǎn)工位的呆滯時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了備料、生產(chǎn)工序間、以及成品入庫(kù)的物料周轉(zhuǎn)自動(dòng)化，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)班組長(zhǎng)及工人的內(nèi)部周轉(zhuǎn)工作量。實(shí)現(xiàn)了物料周轉(zhuǎn)信息化，周轉(zhuǎn)過程可控，周轉(zhuǎn)情況可以追溯查詢的系統(tǒng)平臺(tái)。

目前，自制件的生產(chǎn)在機(jī)械加工工序、特種工藝制造工序以及成品入庫(kù)工序之間的周轉(zhuǎn)都是靠人工搬運(yùn)來實(shí)現(xiàn)的，這就需要占用一線操作人員一部分的時(shí)間，同時(shí)新建的零備件制造中心廠房面積較大，工位較現(xiàn)在增加較多，零件的周轉(zhuǎn)任務(wù)將急劇增加，而且智能物流配送線建成后每月將省去產(chǎn)品周轉(zhuǎn)所需的人力資源約3～4個(gè)，這些節(jié)省下來的人力資源都可以用來進(jìn)行一線生產(chǎn)作業(yè)，提高零備件的生產(chǎn)效率。

智能物流配送系統(tǒng)主要由潛入式AGV、調(diào)度系統(tǒng)、料車、工位終端呼叫器等組成[1-4]，其原理主要用于實(shí)現(xiàn)器材從庫(kù)房至工位、檢驗(yàn)區(qū)和暫存區(qū)間的自動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)，最大限度減少人員的無效移動(dòng)[5-7]。本系統(tǒng)以新建制造中心作為應(yīng)用點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)材料從庫(kù)房至工位、工件在工位和檢驗(yàn)區(qū)、工件到半成品暫存區(qū)以及由半成品到工位之間的自動(dòng)運(yùn)輸，使管理人員可以實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)控生產(chǎn)流轉(zhuǎn)過程，提高生產(chǎn)過程的精細(xì)化管控能力。

1 技術(shù)研究

在智能物流配送系統(tǒng)中的物料申請(qǐng)具備工位在線申請(qǐng)物料，工位預(yù)約申請(qǐng)物料以及物料領(lǐng)取確認(rèn)等高效人性化功能，工位需配備呼叫終端，可查詢料是否齊套，也可查詢掌握物流信息情況。

智能物流配送系統(tǒng)中的物料出庫(kù)即由物料出庫(kù)任務(wù)由現(xiàn)場(chǎng)工位發(fā)起，通過MES系統(tǒng)與庫(kù)房管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，由保管員或者輔助人員根據(jù)工位呼叫需求，將物料從倉(cāng)庫(kù)放至智能料車上，這種方式安全且方便。

智能物流配送系統(tǒng)中的物料配送規(guī)定物料配送于毛料或半成品放到料車上后進(jìn)行，調(diào)度系統(tǒng)控制潛入式AGV實(shí)現(xiàn)料車在庫(kù)房與工位之間以及各工位間的周轉(zhuǎn)。同時(shí)自動(dòng)返倉(cāng)為配送AGV完成配送任務(wù)后自動(dòng)返回到臨時(shí)停放區(qū)待命，電量不足會(huì)自動(dòng)回指定地點(diǎn)充電，依此循環(huán)，同時(shí)具備對(duì)工位閑置料車的回收功能。

配送需求中的智能物流配送系統(tǒng)主要完成毛料配送和半成品（成品）流轉(zhuǎn)兩大業(yè)務(wù)，首先由MES推送作業(yè)計(jì)劃給庫(kù)房管理系統(tǒng)、確定任務(wù)配送的起止點(diǎn)并將任務(wù)發(fā)送給調(diào)度系統(tǒng)，由庫(kù)房人員按照計(jì)劃進(jìn)行物料的準(zhǔn)備，其次物流配送方式為物料發(fā)送人員掃描工卡或人工呼叫發(fā)起運(yùn)輸請(qǐng)求，由庫(kù)房人員把物料放到拖車上，調(diào)度系統(tǒng)控制AGV執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)，接收人員掃描工卡簽收。待半成品（成品）完成上工序操作后，掃描工卡完工，信息反饋給調(diào)度系統(tǒng)，AGV自動(dòng)把半成品（成品）運(yùn)送到下工序或暫存區(qū)。

配送物料及節(jié)拍規(guī)定物料類型為原材料、半成品（成品）。配送節(jié)拍規(guī)定當(dāng)工位操作人員提出物料配送需求后，AGV小車應(yīng)在指定時(shí)間范圍內(nèi)到達(dá)所需位置。等待節(jié)拍為配送物料到工位后，AGV放下料車即執(zhí)行下一條任務(wù)。料車規(guī)格要求中承載量：料車需滿足制造中心物料的承載需求。料車尺寸：長(zhǎng)<1650mm，寬<500mm。

2 系統(tǒng)的AGV要求

（1）能接收調(diào)度系統(tǒng)指令，能夠自動(dòng)潛入到料車下，拖動(dòng)料車，自動(dòng)完成物流配送。

（2）具有物料配送到工位后發(fā)出操作（卸載）提示的功能。

（3）具備防碰撞、緊急停車與自動(dòng)避障等功能。

（4）AGV與料車對(duì)接時(shí)有一定的容錯(cuò)能力。

（5）人工取料時(shí)具備自動(dòng)鎖止功能。

（6）在電量低時(shí)，具有自動(dòng)返回充電功能和報(bào)警功能。

（7）具備前進(jìn)、后退，向左向右運(yùn)行能力。

3 軟件數(shù)據(jù)集成要求

軟件具備數(shù)據(jù)端口開放功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量導(dǎo)入、導(dǎo)出，支持與現(xiàn)有相關(guān)系統(tǒng)的集成。

軟件靈活性要求因產(chǎn)品換線及設(shè)備添加等原因造成工藝布局調(diào)整，軟件需支持快速調(diào)整虛擬環(huán)境及工位擴(kuò)容等。整個(gè)系統(tǒng)包括硬件與軟件具備易搬遷、重建的要求，適應(yīng)廠房變更引起的系統(tǒng)重建。考慮生產(chǎn)實(shí)際的復(fù)雜性，軟件支持信息的人工操作維護(hù)。載重能力指標(biāo)中結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)需要，采用統(tǒng)計(jì)方法得出生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)單批次配送物料最重達(dá)200kg，AGV小車具有一次運(yùn)載200kg的搬運(yùn)能力。

配送能力指標(biāo)規(guī)定智能物流配送系統(tǒng)具備每天運(yùn)輸不低于300次的運(yùn)輸保障能力，具備20個(gè)工位同時(shí)提出物料配送需求的高峰保障能力。同時(shí)配送節(jié)拍指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)共有64個(gè)工位，當(dāng)工位提出物料配送需求后，AGV小車需在10分鐘內(nèi)到達(dá)需求提出位置。等待節(jié)拍指標(biāo)為配送原材料到工位時(shí)，將原材料卸載后，AGV執(zhí)行下一條任務(wù)；配送半成品到下工位或暫存區(qū)時(shí)，將半成品卸載后，AGV即執(zhí)行下一條任務(wù)。安全性中需要AGV小車要有防碰撞、緊急停車、自動(dòng)避障等功能；符合配送AGV運(yùn)行安全和操作安全的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)控與管理系統(tǒng)中對(duì)AGV小車進(jìn)行實(shí)時(shí)位置與狀態(tài)監(jiān)控（配送、等待取料、閑置和充電四個(gè)狀態(tài)）進(jìn)行規(guī)定。實(shí)現(xiàn)符合安全保密要求的工業(yè)WiFi。通過建立局域網(wǎng)，應(yīng)用范圍為MES及AGV等相關(guān)非涉密系統(tǒng)，該局域網(wǎng)和軍網(wǎng)通過防火墻進(jìn)行隔離。

4 結(jié)束語(yǔ)

此智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)用，可實(shí)現(xiàn)方面如下：①M(fèi)ES系統(tǒng)與AGV物流系統(tǒng)的集成應(yīng)用，報(bào)工完成后可直接驅(qū)動(dòng)物流周轉(zhuǎn)，減少了物料在生產(chǎn)工位的呆滯時(shí)間。②實(shí)現(xiàn)了備料、生產(chǎn)工序間、以及成品入庫(kù)的物料周轉(zhuǎn)自動(dòng)化，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)班組長(zhǎng)及工人的內(nèi)部周轉(zhuǎn)工作量。③實(shí)現(xiàn)了物料周轉(zhuǎn)信息化，周轉(zhuǎn)過程可控，周轉(zhuǎn)情況可以追溯查詢。