智能物流系統平臺的設計與應用

◇安徽天航機電有限公司 王 偉 常星星 史精平 張 昊

本文是一種智能系統設計的詳細介紹，此智能物流系統可完成物料出庫（備料環節）、工序物料轉移（加工過程中的物流，首檢、工序檢）、工序外協、物料入庫（完工檢）等業務，并且對任務的中斷和恢復也能正常執行。同時支持非生產任務類型的周轉，如周轉工量夾具等實現了MES系統與AGV物流系統的集成應用，報工完成后可直接驅動物流周轉，減少了物料在生產工位的呆滯時間，實現了備料、生產工序間、以及成品入庫的物料周轉自動化，大大減少了現場班組長及工人的內部周轉工作量。實現了物料周轉信息化，周轉過程可控，周轉情況可以追溯查詢的系統平臺。

目前，自制件的生產在機械加工工序、特種工藝制造工序以及成品入庫工序之間的周轉都是靠人工搬運來實現的，這就需要占用一線操作人員一部分的時間，同時新建的零備件制造中心廠房面積較大，工位較現在增加較多，零件的周轉任務將急劇增加，而且智能物流配送線建成后每月將省去產品周轉所需的人力資源約3～4個，這些節省下來的人力資源都可以用來進行一線生產作業，提高零備件的生產效率。

智能物流配送系統主要由潛入式AGV、調度系統、料車、工位終端呼叫器等組成[1-4]，其原理主要用于實現器材從庫房至工位、檢驗區和暫存區間的自動轉運，最大限度減少人員的無效移動[5-7]。本系統以新建制造中心作為應用點，實現材料從庫房至工位、工件在工位和檢驗區、工件到半成品暫存區以及由半成品到工位之間的自動運輸，使管理人員可以實時跟蹤和監控生產流轉過程，提高生產過程的精細化管控能力。

1 技術研究

在智能物流配送系統中的物料申請具備工位在線申請物料，工位預約申請物料以及物料領取確認等高效人性化功能，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。

智能物流配送系統中的物料出庫即由物料出庫任務由現場工位發起，通過MES系統與庫房管理系統進行數據交互，由保管員或者輔助人員根據工位呼叫需求，將物料從倉庫放至智能料車上，這種方式安全且方便。

智能物流配送系統中的物料配送規定物料配送于毛料或半成品放到料車上后進行，調度系統控制潛入式AGV實現料車在庫房與工位之間以及各工位間的周轉。同時自動返倉為配送AGV完成配送任務后自動返回到臨時停放區待命，電量不足會自動回指定地點充電，依此循環，同時具備對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主要完成毛料配送和半成品（成品）流轉兩大業務，首先由MES推送作業計劃給庫房管理系統、確定任務配送的起止點并將任務發送給調度系統，由庫房人員按照計劃進行物料的準備，其次物流配送方式為物料發送人員掃描工卡或人工呼叫發起運輸請求，由庫房人員把物料放到拖車上，調度系統控制AGV執行運輸任務，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，信息反饋給調度系統，AGV自動把半成品（成品）運送到下工序或暫存區。

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

2 系統的AGV要求

（1）能接收調度系統指令，能夠自動潛入到料車下，拖動料車，自動完成物流配送。

（2）具有物料配送到工位后發出操作（卸載）提示的功能。

（3）具備防碰撞、緊急停車與自動避障等功能。

（4）AGV與料車對接時有一定的容錯能力。

（5）人工取料時具備自動鎖止功能。

（6）在電量低時，具有自動返回充電功能和報警功能。

（7）具備前進、后退，向左向右運行能力。

3 軟件數據集成要求

軟件具備數據端口開放功能，實現數據的批量導入、導出，支持與現有相關系統的集成。

軟件靈活性要求因產品換線及設備添加等原因造成工藝布局調整，軟件需支持快速調整虛擬環境及工位擴容等。整個系統包括硬件與軟件具備易搬遷、重建的要求，適應廠房變更引起的系統重建。考慮生產實際的復雜性，軟件支持信息的人工操作維護。載重能力指標中結合實際業務需要，采用統計方法得出生產現場單批次配送物料最重達200kg，AGV小車具有一次運載200kg的搬運能力。

配送能力指標規定智能物流配送系統具備每天運輸不低于300次的運輸保障能力，具備20個工位同時提出物料配送需求的高峰保障能力。同時配送節拍指標現場共有64個工位，當工位提出物料配送需求后，AGV小車需在10分鐘內到達需求提出位置。等待節拍指標為配送原材料到工位時，將原材料卸載后，AGV執行下一條任務；配送半成品到下工位或暫存區時，將半成品卸載后，AGV即執行下一條任務。安全性中需要AGV小車要有防碰撞、緊急停車、自動避障等功能；符合配送AGV運行安全和操作安全的國家標準和行業標準。監控與管理系統中對AGV小車進行實時位置與狀態監控（配送、等待取料、閑置和充電四個狀態）進行規定。實現符合安全保密要求的工業WiFi。通過建立局域網，應用范圍為MES及AGV等相關非涉密系統，該局域網和軍網通過防火墻進行隔離。

4 結束語

此智能系統設計的運用，可實現方面如下：①MES系統與AGV物流系統的集成應用，報工完成后可直接驅動物流周轉，減少了物料在生產工位的呆滯時間。②實現了備料、生產工序間、以及成品入庫的物料周轉自動化，大大減少了現場班組長及工人的內部周轉工作量。③實現了物料周轉信息化，周轉過程可控，周轉情況可以追溯查詢。