基于智能行車的四層汽車模庫建設(shè)

上汽大通汽車有限公司無錫分公司 江蘇無錫 214000

整車企業(yè)沖壓車間行車吊運模具作業(yè)頻繁，自有件比例高的企業(yè)面臨模具數(shù)量多、模具尺寸差異大和場地存放空間有限等困難。傳統(tǒng)兩層存放、人工吊裝存在作業(yè)效率低、人工成本高、安全風(fēng)險大等缺點。隨著行車自動化技術(shù)的發(fā)展，整合MES制造系統(tǒng)、WMS模庫系統(tǒng)、自動化行車系統(tǒng)的智能行車模庫出現(xiàn)，上汽大通汽車有限公司無錫分公司（以下簡稱上汽大通）沖壓車間在國內(nèi)率先建成四層智能模庫，節(jié)約一半的模具存放場地，提升了備模安全性和高效性。

智能行車模庫介紹

基于智能行車的四層汽車模庫組成如圖1所示。

1.行車控制系統(tǒng)

行車的中控系統(tǒng)是以西門子319-F系列CPU為主控制器，通過PROFIBUS總線實現(xiàn)將編碼器、變頻器等設(shè)備與主控制器連接，然后使用Ethernet總線和PN/PN Coupler完成模具吊裝及防搖控制系統(tǒng)同主控制器連接。

2.模具吊裝系統(tǒng)

普通行車在鋼絲繩下端安裝吊鉤，通過吊鉤使用吊索連接模具吊棒將模具吊起，而上汽大通沖壓車間采用的智能化行車在多組鋼絲繩下方安裝專用吊具。吊具包含四個可調(diào)節(jié)吊腿，吊腿下方是吊爪，通過吊爪鉤住模具吊棒將模具吊起完成運輸工作，智能模具吊起主要執(zhí)行動作有夾緊、放松、旋轉(zhuǎn)及起升，控制系統(tǒng)集成在行車系統(tǒng)內(nèi)，由遙控器操作實現(xiàn)動作。吊具支角上有限位開關(guān)，主要用于模具是否夾緊到位檢測以及支角外側(cè)防碰撞檢測。

3.CATS防搖系統(tǒng)

由于模具質(zhì)量最大達(dá)到50t，在提高行車運行效率的同時還必須要保證負(fù)載不會產(chǎn)生晃動。配備了德國最先進(jìn)的CATS行車防搖控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過多維紅外角度感應(yīng)器對起升機(jī)構(gòu)的搖晃度進(jìn)行測量，將測量數(shù)據(jù)通過Ethernet總線傳遞到CATS控制主機(jī)。控制主機(jī)將收到的各項數(shù)據(jù)通過專用函數(shù)進(jìn)行分析計算，并將最終結(jié)果轉(zhuǎn)換為速度給定信號實時傳輸給行車變頻器，行車變頻器根據(jù)給定的信號實時完成電動機(jī)加/減速動作，以抵消吊具的振蕩動作，防止吊運過程中的搖晃。通過CAT行車防搖控制系統(tǒng)，在多種駕駛工況下實現(xiàn)了完美的振蕩控制，幾乎完全消除行車起動及停止時吊具的晃動。

4.WMS模庫系統(tǒng)

在智能模庫系統(tǒng)內(nèi)，每個模具均存在獨立的數(shù)據(jù)，包含模具自身的尺寸數(shù)據(jù)、重量數(shù)據(jù)和模具庫位的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)。模具的尺寸、重量數(shù)據(jù)由人手工輸入，一次輸入可永久保存。模具存儲的三坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過行車定位系統(tǒng)測量，行車在X、Y方向各有兩路激光測距裝置測量位置，Z方向通過行車起吊編碼器測量，三坐標(biāo)方向測量裝置均存在冗余保護(hù)。只需將模具吊至需存儲的位置，在遙控器上選擇對應(yīng)的庫位代碼即可完成位置儲存。

出入庫流程介紹

1.智能行車運行流程

智能行車主要用于沖壓車間模庫區(qū)到壓機(jī)線換模工作臺之間的吊運。每套模具在四層模庫區(qū)的三維坐標(biāo)可以提前設(shè)定，智能化行車可以依據(jù)系統(tǒng)路徑將模具自動吊運到指定位置。沖壓車間每臺壓機(jī)都配備兩個換模工作臺，因此模具庫位到達(dá)換模工作臺A和換模工作臺B位置可以分別編制路徑，吊模工作時根據(jù)壓機(jī)信號選擇相應(yīng)路徑。當(dāng)智能化行車升起到安全高度以上時，專用信號指示燈亮，這時行車才能水平運行。這個安全高度是基于沖壓現(xiàn)場模庫高度、壓機(jī)線高度等綜合確定的。行車安全工況下，可自由選擇最優(yōu)路線運行，優(yōu)化行車運行時間，提升吊模效率。

2.四層模具操作流程

汽車行業(yè)為方便人吊掛鎖具，模庫一般采用兩層堆放，而智能行車的出現(xiàn)打破了模具堆放高度限制。該模庫采用四層堆放，出入庫流程如下。

1）由操作人員在WMS系統(tǒng)上提前選擇需要執(zhí)行的模具。

2）由操作人員指定需要存儲的具體位置或需要出庫到達(dá)的具體位置。

3）WMS自動生成一個出、入庫命令，此命令會在移動終端上顯示。

4）操作人員選擇出、入庫命令并執(zhí)行，WMS將該命令發(fā)送給行車，行車自動執(zhí)行命令。

應(yīng)用優(yōu)勢

1.場地利用率

傳統(tǒng)模具存放一般為兩層放置，占地面積大，場地利用率較差。在新智能模庫存儲系統(tǒng)中創(chuàng)新設(shè)計模具四層堆放，最高高度近6m，在使用專用模具吊具后，克服老式行車無法使用鋼絲繩將同一套模具放置在一個庫位的問題，場地利用率提升一倍。

2.運行安全性

傳統(tǒng)行車在模庫中完成模具吊運，需要人進(jìn)入模庫掛吊索，如果無意中碰觸遙控或者吊索安裝錯位，會造成模具晃動擠壓操作人員，進(jìn)而造成人員傷害。而智能化行車無需人掛吊索，而是依靠傳感器通過專用吊具抓取模具，大大提升了整個吊裝、運輸過程的安全性，而且可以防止行車與障礙物的碰撞風(fēng)險，根據(jù)現(xiàn)場區(qū)域設(shè)置禁行區(qū)域，行車運行時能夠自動繞開安全禁區(qū)，在系統(tǒng)層面杜絕了安全風(fēng)險，避免出現(xiàn)安全事故。

結(jié)語

隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化行車在汽車行業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，與此同時其在技術(shù)上還要不斷地迭代，全自動的智能行車模庫可以根據(jù)MES系統(tǒng)生產(chǎn)計劃，把汽車模具自動吊運至生產(chǎn)現(xiàn)場。通過長期的大數(shù)據(jù)積累，智能化行車可以自動優(yōu)化模具存放位置，確保模具的上線時間最優(yōu)，提升現(xiàn)場生產(chǎn)效率。