自动导引小车在电缆车间物流技术中的创新应用

隰 潇 李 伟 王新宇 张春玲 刘国刚 舒 展

（机科发展科技股份有限公司，北京 100044）

随着我国轨道交通建设步伐的加快，电线电缆需求量随之攀升。由于轨道交通建设的特殊性，人们对电线电缆产品的安全性、环保性等技术水平提出了更高要求。电线电缆不仅需要具备优良的电气性能和绝缘性能，还必须拥有良好的阻燃性能、阻水性能和防鼠蚁性能。所以，与传统的电力电缆相比，该产品在材料选型和工艺路线上的要求更加严格[1]。我国目前研发能力不足，普及程度低，部分高端产品尚依赖进口。因此，大力支持我国轨道交通电缆行业升级换代，在维护国家战略安全、助力民族复兴等方面具有重要意义。

以国内某电线电缆智能化工厂为例，该厂产品具有规格型号多、产量大、生产工艺复杂等特点，每天存在大量产品线下搬运工作，周转频繁易出错，且产品地堆摆放浪费空间，不易于寻找和管理[2]。

原有的生产、管理模式无法满足日益增长的订单需求，为了更好地满足客户需求，需提高电线电缆生产质量，项目配备自动导引小车（Automated Guided Vehicle，AGV），实现产品的自动化搬运，助力该企业打造自身成为电缆行业多品种、小批量行业的领军企业。

1 自动导引小车在电缆车间的应用流程

整个厂区分为串列线区、成缆区以及立库区等部分。采用3种不同类型的AGV配合生产工艺及生产节拍，将盘具运送至指定工位，从而提升厂区内物流的搬运效率。

1.1 串列线下线至成缆上线搬运流程

串列线区至成缆区的搬运任务是AGV将串列线加工的盘具运送至成缆区。串列线区生产的盘具地堆摆放，成缆区的上线工位是支架。为了满足此区域取货及放货的需求，将AGV设计为宽支腿可变叉距叉车。

生产过程中，通过制造企业生产过程执行系统（Manufacturing Execution System，MES）终端发出盘具搬运请求任务。AGV上位系统接收到任务后，将物料搬运任务发送给AGV系统。系统调度AGV完成物料搬运后，将作业状态反馈给MES完成物料搬运。串列线区的AGV实物图，如图1所示。

1.2 成缆下线至检验区搬运流程

AGV在成缆区下线至检验区的搬运任务是将成缆区加工完成的盘具运送至检验区人工检验。工作人员将检验结果录入MES终端。检验合格的产品需要摆放到成品托盘上入库保存，而检验不合格的产品需要运送至返修区统一进行返修。

这个过程要充分利用MES，明确检验区每台盘具的检验结果和输送工位，精准匹配到每台AGV并生成最优运输路径，保证每台盘具的信息可追溯性，避免人工搬运时出现盘具送错区域的问题。成缆下线至检验区AGV实物图，如图2所示。

1.3 出入库流程

交货盘立体库主要由货架存储区、入库作业区和出库作业区组成。货架存储区共2 000个存储货位，4台巷道堆垛机。出、入库作业区均配备穿梭车。

入库流程为AGV将交货盘送至仓库管理系统（Warehouse Management System，WMS）指定的穿梭车工位申请入库，通过外形检测和条形码确认后，堆垛机将交货盘输送到指定货位进行存储，并在任务完成后将信息上报给生产调度平台。

出库流程为堆垛机收到WMS下发的交货盘出库指令后，自动定位相应的货格取货，读取交货盘条形码并与WMS指定交货盘进行比对，信息一致后将交货盘运送到指定的出库站台。穿梭车系统自动将交货盘输送到指定出库口，出口库将交货盘信息显示至发光二极管（Light-Emitting Diode，LED）屏幕，提示操作人员通过叉车或行车将交货盘搬运出库。检验区至立库AGV实物图，如图3所示。

2 自动导引小车系统组成

自动导引小车系统由多台自动导引小车、管理监控系统、智能充电系统以及任务调度系统组成[3]，如图4所示。

AGV管理监控系统用来完成AGV系统的路径规划设计、调度AGV执行输送任务、实时监控AGV系统运行、控制AGV自动充电、AGV系统的故障诊断以及对外数据交互功能等[4]。

管理监控系统还可以与企业级管理系统如MES、ERP等进行对接，实时获得搬运任务，并记录、存档作业任务，实现企业生产信息追溯，把控每个生产环节，全面提高制造过程竞争力。

智能充电系统可以实时监测自动导引小车电池电量情况，并对需要充电的自动导引小车进行在线自动充电。整个过程自动完成，无须人工干预[5]。

AGV控制器示意图，如图5所示。

3 自动导引小车应用优势

3.1 电缆行业中首次采用大吨位AGV

电缆产线数量多，节拍复杂，用AGV智能搬运机器人代替传统的人工叉车搬运，可提高搬运效率，保证生产安全，降低人工劳动强度。质量最大的电缆盘具达到5 t，采用重载AGV代替吊车进行搬运，大幅提高了周转效率，且周转过程安全，操作方便快捷。

3.2 基于多车型多任务AGV激光定位技术

为了配合盘具的种类和生产工艺，需要3种不同规格的AGV进行搬运。由于车体外形尺寸不同，导致在同一区域内同时搬运时容易发生堵塞，影响搬运效率。项目中采用AGV激光导航定位方式对激光反射板进行参数设置，而不同线路的AGV在不同时期具有不同的优先级，以保证路线畅通。

3.3 基于一种创新型摆动机构

电缆盘具规格尺寸多，3种车型的AGV需要将全部尺寸和质量的盘具进行线下搬运，所以AGV的货叉需要设计为兼容多种盘具的结构形式，且盘具为圆形。为了保证平稳运输，货叉装有特殊的摆杆机构。货叉插取货物后，摆杆机构固定住盘具，同时摆杆需要兼容多种盘具尺寸。

调度系统需要做到自动识别货物种类，自动匹配对应车型，自动将货物搬运至指定工位。AGV需要自动判断货物的尺寸规格，调整货叉宽度，保证可以平稳安全地运输货物。

4 结语

针对电线电缆行业特点，对电缆车间物流技术创新应用中的难点进行突破。通过多车型AGV系统，解决了多车型堵塞调度难题；通过创新型摆动机构，解决了AGV对多品规交货盘兼容取货的难题。系统投入使用后，大大提升了该车间的仓储利用率和生产效率，降低了人员劳动强度。