AGV在服务器生产线上的应用

文/时 吕 张献军 钱鸿顺 杨 铸 陈燕林

当前，随着云计算、大数据、深度学习等众多技术的发展，互联网行业对于系统软硬件设备的要求越来越高，尤其是对服务器这一核心硬件设备有了更高要求。本土服务器厂商的产量正在快速增长。但国内传统的服务器生产线由于自动化及信息化程度较低，已无满足当前行业发展的需求。主要表现在：在生产节拍和产量快速增长的情况下，采用人工搬运将会使大量人力浪费在物料搬运环节；（2）人工搬运中无法对物料信息进行持续跟踪，在出现物料错误以后查询过程复杂；（3）服务器主机重量较大，传统人工叉车在生产车间内作业过程中随意性较大，无法保证搬运过程中机柜及车间人员的安全。

近年来，AGV作为智能化生产中一个重要组成部分，已经在诸多行业展现出了很强的适应能力和独特优势，并得到广泛的运用。近期，笔者负责AGV在国内某典型服务器生产线的运用项目实施，取得了良好效果和丰富的行业运用经验。在某集团最新的服务器生产线上，通过AGV系统与车间生产管理系统的结合，根据物料特点采用多种形式的AGV，实现了整个生产过程中物料的全自动化搬运。

图1：激光导引叉车式AGV

一、AGV单机设计特点

根据用户实际需求，本项目共使用了三种形式的AGV，分别主要由车体单元、移栽机构、电源及处理单元、主控单元、导引单元、驱动转向单元、安全防撞装置等部分组成。三种车型分别具有以下特点：

1.激光导引叉车式AGV

车体采用落地叉式设计，单轮驱动，激光导引，额定载荷2000Kg。主要用于地面站台与生产线站台间带托盘的物料搬运，即服务器的上线组装和下线转运。见图1。

2.磁带导引背驮式AGV

车体采用单轮驱动，磁带导引，额定负载2×100Kg。可实现前进、后退方向精确导航和定位。执行机构为背托式双工位辊筒，可根据实际需要进行单工位或双工位装卸货，大大提升单车的搬运效率，减少AGV数量。见图2。

3.磁带导引牵引式AGV

车体主体与背驮式AGV采用通用设计，去掉辊筒执行机构并更换成自动升降式牵引装置即可作为牵引式AGV使用，通用设计最大优势在于对AGV的后期维护；牵引装置与节点存储料架设计相结合，可实现对料架的同步前进、转弯牵引转运。见图3。

二、工作流程

本项目AGV系统结合用户生产调度管理系统（下称“上位系统”），实现了从生产原料到成品入库多个环节的全自动化搬运。主要流程及实现方法如下：

1.实料箱出库流程（见图5）

（1）当节点模块生产线缓存工位为空时，自动向上位系统申请要料。上位系统根据出库站台供料状态自动分配料箱至缓存工位。

（2）AGV控制系统（以下简称“AGVs”）指派最近的空闲AGV到达出库站台，并向上位系统发送到达信息。此时AGV在站台等候。

（3）上位系统收到AGV到达信息后，根据当前出库站台状态向AGVs下达搬运任务。AGV开始执行装货动作。装货成功后向上位系统发送装货完成信息。

图2：磁带导引背驮式AGV

图3：磁带导引牵引式AGV

图4：AGV搬运机柜

（4）得到上位系统响应后，AGV去往缓存工位并执行卸货操作。卸货结束后向上位系统发送卸货完成信息。

（5）AGVs根据任务信息判断是否还有第二个料箱。如果还有第二个料箱，则重复（4）项流程；如果没有第二个料箱，AGVs等待上位系统确认任务结束，将A G V置为空闲，A G V离开。

2.空料箱回收流程

（1）当生产线出现空料箱需要回收时，工人通过操作终端向AGVs发送空料箱回收请求。AGVs指派空闲车辆到回收工位等候。

（2）操作人员将空料箱放置到AGV上后，人工在操作终端确认装货完成。AGVs收到完成信息后，指挥AGV去往立库回库站台进行空料箱卸货。

（3）卸货完成上报上位系统，上位系统确认后任务结束，AGV置回空闲。

3.料架流转流程（见图6）

（1）节点模块由机械手从节点模块生产线自动装入节点存储料架，当一个料架装满时，机械手向上位系统发出搬运请求。此时空闲AGV已在装货工位待命。

（2）上位系统产生搬运任务并下达至AGVs，待命AGV牵引装置升起，将料架牵引出工位并向上位系统发送装货完成。

（3）上位系统根据当前节点入柜工位机械手叫料信息，判断该料架是否立即使用。如果可以立即使用，则AGV将料架送往目标工位进行卸货；如果不能立即使用，则AGV将料架送往缓存区待命。缓存区的AGV载货等待，直至上位系统下发新的卸货工位信息后前往目标工位卸货。

（4）卸货完成后上报上位系统，上位系统确认后AGV任务结束并通知机械手开始操作。AGV置回空闲。

4.机柜搬运流程（见图7）

（1）当有机柜需要搬运时，上位系统向AGVs下达搬运任务。AGVs指派最近的空闲AGV前往装货工位进行装货。

（2）装货完成后向上位系统发送装货完成信息，得到上位系统确认后，AGV前往卸货工位。

图5：料箱出库流程图

图6：料架搬运流程图

图7： 机柜搬运流程图

（3）根据站台设备类型。如果需要卸货允许，则向上位系统发送卸货请求信息，得到允许后进行卸货；如果不需要卸货允许，则由后方安全区域检测通过后进行卸货。

（4）卸货完成后向上位系统发送卸货完成信息，得到确认后任务结束，AGV置为空闲。

（5）除正常机柜搬运流程外，AGV还可执行服务器主机180°转向以及空托盘回收等功能。

三、使用效果

本项目通过使用AGV系统进行自动搬运后，有效替代了传统的人工搬运，并提高了生产效率。主要表现在：

1.自动化搬运更高效、安全

与相近产量的传统生产线相比，使用AGV系统进行物料搬运以后，减少产线物料搬运人员10人左右、人工叉车4台，极大地节省了劳动力。AGV在控制系统调度之下，具有行驶路径简洁稳定、装卸货定位精确、车辆之间运行有序、障碍物检测功能安全可靠、车辆任务分配合理快速等特点，避免了人工搬运时路线随意、低效的问题，并减少了交叉作业可能造成的人员及设备损伤和混乱。

2.信息化、智能化提高效率

AGV与生产管理系统根据实际需求，对物料信息、车辆信息、任务信息等关键信息进行紧密交互，有效保证每个环节物料状态信息的可追溯性。通过AGV系统监控界面，可以直观掌握每一辆AGV当前状态和任务信息。

同时，通过车辆和任务分配机制的优化，采用请求时间、目标工位、车辆位置等信息相结合的优化算法，使背驮式双工位AGV在满负荷运转时实现100%的满载率以及由近到远“顺风车”式的路径选择，提高了送料系统的智能化程度。

3.AGV高柔性解决实际问题

客户采用订单式生产， 服务器主机和节点模块分别由主机线和节点线生产，为解决两条生产线节拍不一致或订单不匹配时出现堵料或缺料，导致停产的问题，在AGV路径系统灵活设置料架的缓存区，完美解决了产线的兼容问题。

四、结语

某集团服务器生产线运用AGV系统多种车型集中调度的能力，实现了服务器生产过程的全自动化搬运，有效地降低了成本，提高了生产效率，并提高了安全性。本项目的顺利实施，可为电器电子企业及其他同类生产线提供一定的借鉴。