AGV调度在铁路生产系统中的应用及场景分析

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目前我国铁路生产企业基本都是劳动密集型企业,信息化、智能化程度相对较低。自动导引车调度系统在这一领域取得了很大的进展。可以增加生产线的灵活性,有效利用空,减少传统流水线生产带来的堵塞,提高生产效率。通过场景设置和AGV调度系统的应用,AGV可以准确、灵活地完成物料搬运任务,使制造更加顺畅、快速。AGV场景布局在调度系统的工程应用中起着决定性的作用,因此场景布局的分析与设计在整个调度系统中尤为关键。

自动导引车系统助力智能制造

根据上海铁路通信有限公司使用AGV的经验,早期主要使用的单体AGV小车没有调度系统,单体AGV小车的工作场景并不复杂。然而,铁路行业的装配线上有许多种产品。以上海铁路通信有限公司为例,单批次每个产品的数量相对较少。每个产品最基本的单元是PCB(印刷电路板),公司每个生产车间位于不同的楼层。由于车间面积有限,每个车间只能完成一个有限的生产过程,中间产品必须在车间之间多次转移。复杂的转移路径导致过多的劳动力占用,影响整体生产时间。单个AGV小车可以在一定程度上降低工人的劳动强度,解决局部物流运输的自动化水平,但不能从整体上有效解决多线路、多列车、跨楼层之间的物流。

从这个角度来看,增加AGV调度系统是非常必要的,可以让多辆AGV车按照一定的规则有序运行,达到提高线路利用率和物流效率的目的。此外,铁路行业正在大力推进智能制造,智能制造水平的提升离不开AGV智能物流的支撑。单一AGV小车的物流系统不能满足或支持铁路行业智能制造的需求,不能快速有效地与WMS(仓储管理系统)、MES(企业管理系统)等信息系统对接。增加AGV调度系统可以解决对接问题,切实解决铁路生产中遇到的物流瓶颈问题,实施灵活,成本低,退货率高。

自动导引车要素和场景分析

由于铁路行业生产单位产品品类众多、产品尺寸差异较大的特点,并考虑多层车间需要进行跨层运输的应用场景,根据前期开发的经验,对常用调度系统的关键要素(AGV车型、停车点、充电点)和设计场景分析如下:

自动导引车模型

铁路行业生产的产品种类繁多,难以统一生产场地和站点。在AGV车的选择上,搭载紧凑型车型更为合适,有利于复杂环境下的物流运输。

停止

设计AGV小车的停放位置,需要尽可能缩短从停放点到车站的行驶时间。布局时要综合考虑工作点的位置,尽量走最短路径,避免路径堵塞,导致小车不能及时出仓。此外,停靠站的数量不应少于AGV小车的数量,设计时应采用平行路线,尽量避免在同一路线上设置多台小车。

填充点

在设计AGV小车的充电位置时,要考虑安全,并提供一定的保护区域。鉴于车间智能化改造前期人员活动频繁,物流小车的充电区域应有明显的保护标志,在设置充电点时要考虑人员的安全通行和保护范围,避免对员工造成意外伤害。同时,充电点应尽量靠墙设置,避开人员频繁进出的地方,如门口。

跨楼层运输场景

生产车间为多层时,需要考虑进出电梯的应用场景。电梯可视为地图转换点,调度系统与电梯通信模块通信,可根据电梯给出的楼层信息灵活转换地图。运单编号可以分段创建,如从运输起点到楼梯车,从楼梯车到运输终点等。(见图1)。

图1

 

调度系统及电梯数据流图

 

装卸站

装卸站应充分考虑装配线的布局,原则上应与装配线产品的流程一致。因此,在生产线布局时要充分考虑物流安全通道,在生产线布局时要提前预留相应的出入口和物流通道。另外,由于装卸需要AGV小车做相应的任务,对于节拍相对固定的工位,时间间隔设置可以作为触发下一个动作或任务的条件,实施难度相对较小。但是铁路行业的产品很多,人工干预也很多。各工位节奏不统一,各产品在各工位停留时间不一致。在这种情况下,AGV小车需要添加额外的开关来触发下一个任务。图2以上海铁路通信有限公司内部流程流程为例进行设站。如果是全自动车间,每个工位节拍固定,建议工位布局采用时间触发;如果是半自动车间,装卸需要人工干预,建议采用开关量触发任务的设计方法,比较通用。

图2

 

站点布置

狭窄通道在线场景

由于加工站布局和场地的限制,有时同一生产楼层只有一条狭窄的通道,只能有一辆自行车通过。为了保证AGV小车的顺利通过,在狭窄的路径上要做特殊设置,比如将路径设置为单车通过式,防止出现敌对路径。如果这种设计需要提高运输能力,在场地有限、物流运输频次无法增加的情况下,需要增加AGV的载重。因此,在这种应用场景下,需要在设计初期充分估计车辆的运输能力,避免设计无法满足现场应用需求。

外部系统接口故障场景

由于AGV调度系统中接口较多,如果外部信息接口出现故障,会影响系统信息交互的完整性,导致系统无法工作。为了保证物流即使在AGV调度系统与其他信息系统(如MES系统)之间的通信异常时也能正常运行,需要考虑降级使用场景。设计上根据装配线实际环境布置人机界面设备,触发创建调度运单,有利于增强AGV调度的可用性。

就AGV调度系统本身而言,应用场景与铁路行业关联度高,场景分析的精细程度会影响AGV物流系统对于全厂物流的有效利用率。本文只列举了一些实际开发中常见的场景,而特殊场景则需要根据实际情况进行处理和设计。随着AGV物流系统在铁路装备生产中的应用,场景将越来越丰富,这将在一定程度上推动铁路信号标准化工厂的建设。

 


 

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