工欲善其事，必先利其器。物流系統的改善離不開物流設備的升級換代。在整個物流設備中，自動導引運輸車（AGV）系統已經發展成為生產物流系統中最大的專業分支之一，并出現產業化發展的趨勢，成為企業實現物流自動化、提高管理與運作水平的重要組成部分。傳統企業在進行物流系統改善中怎樣充分發揮AGV的作用？沈陽新松機器人自動化股份有限公司將AGV成功運用于造紙行業的案例給了我們很好的啟示。

　　一、項目簡介

　　造紙工業是國際經濟的重要基礎產業和支柱性產業。現代造紙工業是技術、資金、資源、能源密集型，規模效益顯著，連續、高效生產的基礎原料工業。我國是世界第二大紙品消費國和第三大紙業生產國，但我國造紙企業的裝備水平比較低，紙品的包裝及搬運、倉儲自動化水平落后，亟待改善。

　　本項目針對國內造紙企業落后的物流現狀，探索和開發了應用于造紙行業的自動導引車（AGV），提高了造紙企業在物料搬運、倉儲方面的自動化水平以及物流管理水平。

　　二、項目難點和目標

　　傳統造紙企業有著成形的配套物流運輸環節，但其自動化水平落后，生產效率低，無法與現代化物流管理系統相結合。如何既保有造紙企業現有生產環節和廠房設計，又能將現代物流技術應用于其中,成為改善造紙企業物流現狀的一個難點。

　　AGV作為現代物流系統的關鍵設備之一，其可靠的性能和優秀的柔性系統設計成為造紙企業物流系統改善的最佳選擇。通過對所要進行試點的企業現場環境的考察，最終認定采用激光導航方式的AGV作為紙品運輸環節的主要設備。

　　根據企業的生產需求，結合AGV系統的特點，針對應用于紙品搬運自動化過程的AGV系統，該項目集中的幾個技術重點和難點是：

　　（1）多AGV系統調度的實現

　　（2）系統任務的集中管理和下達

　　（3）激光導航技術的實現

　　（4）AGV最優化漫游路徑的選擇

　　（5）AGV安全系統的設計

　　（6）AGV移載機構的設計

　　（7）AGV重載能力的設計

　　（8）AGV系統通信的實現

　　（9）AGV充電系統的實現

　　三、系統設計

　　1.總體設計思想

　　根據造紙行業在該生產過程中的特點，決定采用叉式AGV系統完成貨物的運輸。配備AGV控制臺統一進行多AGV之間的調度協調和自身系統管理。配備人機交互終端便于使用人員進行任務管理及下達。

　　2.系統結構設計

　　該系統各組成部分之間采用無線以太網通信方式（參見圖1）。任務管理操作終端與管理軟件被分配在工作區的立式終端中，與AGV控制臺之間采用無線通信方式進行數據傳輸。AGV控制臺終端與AGV充電機被置于AGV工作區邊，以便無線信號良好覆蓋，與各AGV之間實現無線以太網通信。AGV充電機信號經由以太網IO模塊通信線纜直接與AGV控制臺互連。

　　在日常使用過程中，用戶僅需對位于工作區的任務管理終端下達運輸指令和相關信息，管理軟件即將所產生的指令下達給AGV控制臺，由AGV控制臺分配AGV執行各運輸指令。AGV的運動路徑規劃及調度管理，以及充電調度均由AGV控制臺自行完成，無需人為管理操作（參見圖2）。

　　針對系統所應用的要求，其生產任務類型可以分為幾種：

　　切紙機到紙品檢查區的運輸

　　紙品檢查區到包裝機的運輸

　　紙品檢查區到不合格品區的運輸

　　切紙機到特殊存儲區的運輸

　　根據各任務類型的要求，設計現場AGV運輸路徑。由于從切紙機出來的托盤方向不一，因此要讓AGV對托盤方向進行調轉，以保證符合托盤運輸到令包機上一致性的要求。

　　3.多AGV系統調度的設計

　　AGV控制臺是AGV系統的中央管理器，主要負責對整個AGV系統進行管理、調度和維護，其主要功能如下：

　　(1)任務分配

　　AGV控制臺向上可以與上級管理計算機相連接，向下通過無線局域網與系統中的AGV相連接。AGV控制臺可根據系統中上級管理計算機或外部配合信號情況以及AGV系統的當前狀況，決定是否產生系統任務，并按一定的原則指派合適的AGV去完成任務。

　　(2)避碰管理

　　在多AGV系統中，AGV是按照各自的任務程序運行的，各AGV本身不能進行系統避碰協調。AGV控制臺可根據系統中各AGV的位置與狀態自動發現可能發生碰撞的情況，并發出掛起指令，暫時停止低優先級AGV的運行；在碰撞的可能性消失后，發出指令解除AGV的掛起，允許AGV繼續運行。

　　(3)充電管理

　　當AGV系統中的多個充電站共用一個充電機時，或AGV系統中有多個充電機時,AGV控制臺負責協調各AGV的充電順序與充電時間，保證系統中各AGV的電量處于較佳的狀態。當系統中有優先級較高的事件發生時,控制臺還可強制解除指定AGV的充電操作。

　　(4)控制臺人工操作

　　在AGV控制臺上，操作人員可以通過屏幕觀察地圖、AGV的位置與狀態、系統任務的運行情況等，對系統的運行進行一些相關的設置，并可以對一些特殊情況進行查看和操作。

　　4. AGV驅動方式的設計

　　目前國際上AGV多采用直流伺服電機驅動結構。在本項目中采用了交流電機，其驅動能力大于同體積的直流伺服電機，適合在體積緊湊的AGV應用環境下使用。與直流伺服電機相比較，交流電機的優點為：免維護，體積更為緊湊，更加適應重載環境使用。

　　由于AGV是由電池供電，因此針對交流驅動電機采用了交流逆變技術，并借鑒了該領域國際上技術較為成熟的Danaher Motion的AC SuperDrive系列產品，從而實現了在AGV上用電池供電驅動大功率交流電機。

　　5. AGV移載機構的設計

　　根據造紙行業的特點，其生產工藝過程中該段的產品均由托盤承載，而且托盤種類很多，因此對于AGV移載機構的設計定位為自動可調距叉式結構。

　　對于該叉式移載機構的設計，借鑒了成熟的叉屬具廠家的可調距叉屬具，并在其結構上面增加了同步機構，以實現叉距調節時的雙叉運動的絕對同步，從而適應托盤叉孔的精度要求。

　　6. AGV充電系統設計

　　由于AGV多為長時間連續不間斷運行，故其充電能力是系統能力的一個重要衡量指標。針對該項目的應用環境和工作特點，AGV采用了鎳鎘電池組，并配備了地面快速充電站。該電池及充電系統的特點為：具備24小時連續運行能力，充電過程迅速，充電站施工簡單。

　　四、項目實施效果

　　在AGV系統應用于本項目之前，企業原有紙品運輸完全由人工來完成，存在著勞動強度大、可能產生人為傷害和設備損壞等問題。同時，人工運輸使紙品無法被物流管理系統進行自動追溯，無法實現自動化倉儲管理。

　　該項目實施后，紙品的運輸完全由AGV來完成。AGV的重復工作及路徑固定等特點避免了以往周邊設備的意外損壞，減少了工人的工作強度。另外，AGV的高可靠性和安全性使工人可以在AGV運行區域安全工作，避免以往的意外傷害。同時，通過AGV運輸紙品，實現了紙品在運輸過程中實時被物流管理軟件所監控和追蹤，完全實現了與自動化倉儲物流管理系統的對接。

　　綜上所述，引入AGV系統在一定程度上改善了造紙企業落后的運輸環節。目前，國內造紙行業的工藝技術水平相對落后，勞動生產率低，有待引入更多先進的物流技術與系統應用到生產過程中，提高企業的整體物流水平。

　　從以上案例分析可以看出，采用先進適用的技術對改善傳統企業的物流管理與運作水平起到了重要作用。期待更多的物流技術與裝備供應商，研發生產更多契合企業需要的新技術、新設備，幫助傳統企業改善物流系統，提升物流水平。