国自在工程机械行业微型挖掘机产线AGV柔性物流系统的规划与应用

　　作为工程机械行业领先制造商的某集团企业，致力于在微型挖掘机制造工厂打造“无人化、智能化”的物流场景。为此，国自机器人深入分析和优化物流布局，双方携手打造工程机械行业微型挖掘机产线AGV柔性物流系统。

　　随着“一带一路”以及新基建政策的持续推进，我国工程机械行业取得高速发展，挖掘机市场需求不断攀升。根据中国工程机械工业协会发布的2022年1月统计数据显示，2021年1～12月共销售挖掘机34.28万台，同比增长1.52万台，增幅为4.63%。其中，国内销售27.44万台;出口6.84万台，同比增长97%。可以预见以挖掘机为代表的工程机械行业将迎来一轮新的增长。某集团企业是工程机械行业全球头部制造商之一，业务覆盖150多个国家和地区，各型挖机系列装备是其拳头产品。其中，微型挖掘机制造工厂深度融合信息技术与制造工艺，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等智能制造工功能，是工程机械行业少人化、数字化、智能化的标杆“灯塔工厂”。该工厂原本依靠人工吊装、叉车转运等传统生产模式，制约了物料运转效率的提升，对企业产能的快速提升也形成掣肘。而新冠疫情带来的人员不确定性，进一步造成用工紧张，企业的实际开工率受到较大影响。原有以人力为主的料件物流周转模式，成为企业制造产能提升的瓶颈，面对交期紧急的优质订单，企业却是“心有余而力不足”，从而错失掉一部分市场。面对迅猛增长的市场需求，以及疫情带来的用工不确定性，该集团企业在2021年初提出，在生产制造的物流场景运用先进装备打造“无人化、智能化”，实现“提质增效”，提升产能及智能化程度，并进一步打造“灯塔工厂”的远景目标。

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料框搬运

　　项目概况

　　2019～2020年，国自机器人已成功为该集团下属的大型挖掘机、中型挖掘机、小型挖掘机等多个制造车间进行物流智能化升级，2021年该集团再次携手国自机器人，对其微型挖掘机制造车间进行升级改造。

　　针对用户已有的结构件与总装车间生产工艺，国自机器人深入分析和优化物流布局，为其量身定制AGV柔性物流解决方案，仅用121台AGV即实现了微型挖掘机设备的柔性装配产线，以及结构件车间与总装车间的柔性物流转运，双方携手共同打造工程机械行业微型挖掘机产线AGV柔性物流系统。

　　在微型挖掘机制造车间，目前有121台各型号AGV稳定运行，通过国自REX调度系统，按照生产指令有序协作、共同完成生产物料的转运任务。在柔性装配线上，通过AGV拉动挖掘机的上下车身运至各工位进行装配，而线边的物料则通过各种类型的AGV按时按需搬运到指定位置。

　　以数据驱动算法，实现智能化排产，AGV柔性物流系统帮助该集团企业实现81.89%的自动化下料，整体制造周期缩短54.55%，通过数字孪生、物流仿真、在线测量等应用，实现生产实时数据采集，助力其达到全新高效经营模式，凝聚智造核心竞争力。

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小件物料AGV等待区

　　AGV柔性物流系统介绍

　　国自机器人对挖机制造场景的物流调配，拥有丰富经验，已成功为不同客户提供了大型、中型和小型挖掘机的产线及装配线物流解决方案。该项目中的AGV采用激光SLAM导航技术，针对车间各通道、设备的位置与布局，构建完整电子地图，AGV可对比电子地图与周围实际环境，自动识别实时位置;通过REX调度算法，AGV之间彼此分工协作，分配任务点位周围的AGV，按照最优路径去完成搬运任务。在任务空闲时，AGV自动前往充电桩进行自动补电，充满电后前往休息位待命，整个任务的下发、执行过程，已完全实现后台自动调度。

　　全流程任务数据通过开放接口实时汇总至客户上层管理系统，从车间管理人员到企业高管均只需登录后台管理软件，即可实时查看车间当前生产任务数据，了解生产计划的执行与达成情况，进行相应调整。

　　国自机器人提供的微型挖掘机产线AGV柔性物流系统，上层架构先进、中层接口丰富、底层应用可靠，切实解决了微挖结构件、总装车间的物流管理痛点。

　　主线柔性装配场景

　　1.上车线AGV运作流程

　　线体包含多个工位，主要组装微型挖掘机上车体(上车最大重量3吨);AGV可以在系统控制下实现从起始工位到末尾工位的自动同步运行，AGV在起始上线工位，通过空中EMS将上车体转移至AGV上，在末尾工位通过空中EMS将组装好上车体调走;整个流程也可以采用手动运行，工位向下一工位移动前需进行双向安全确认。

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微型挖掘机上车身AGV装配线

　　2.下车线AGV运作流程

　　线体包含多个工位，主要组装微型挖掘机下车架(下车最大重量3吨)。AGV在系统控制下可以实现从起始工位到末尾工位的自动同步运行，AGV在起始上线工位，通过空中EMS将下车架转移至AGV上，在末尾工位通过空中EMS将组装好下车架调走;整个流程也可以采用手动运行，工位向下一工位移动前需进行双向安全确认，AGV具备升降功能。

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微型挖掘机下车身AGV装配线

　　车间物流搬运流转

　　1.物料流转可分为成型、焊装、涂装三大功能区之间转运，以及同一功能区之间的流转，比如校平、坡口、折弯等工序的衔接。

　　2.加工完的物料，由AGV按照下道工艺要求的数量，自动转运至下道工序。

　　3.上道工艺富余的物料，AGV则会自动归置于暂存区缓存;等下道工序发出需求后，再去选取转运。

　　技术难点与创新点

　　随着柔性制造的需求越来越迫切，一条生产线往往需要生产多种不同的车型，随着钢材涨价，传统的板链及RGV生产模式不仅成本较高，需要对地面进行破坏性改造，不仅影响美观，而且无法满足柔性装配的要求。而柔性的AGV物流系统可根据生产订单便捷的增减工位，完美解决这些问题。在生产过程中，若单台车出现器件缺失，也可将后续订单前提，不会造成生产停线，有效提升装配效率，工程机械装配车间采用AGV来进行设备的装配将是大势所趋。

　　微型挖掘机制造车间的物流转运，呈现“物料繁、流程杂，路线多”的特点。

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小件物料AGV配送

　　物料繁

　　由于行业特点，生产的物料批次较多，一个工厂的物料有上万种，分为大中小不同种类，大件的长度有近10m，需要用不同种类的设备进行搬运。

　　国自针对物料的尺寸重量及外形特点，采用与物料规格相匹配的AGV及工装托盘，通过受力仿真验证，最大化地减少、统一工装托盘类型，减少企业不必要的支出。针对结构件车间线边存储区域局促情况，使用叉车AGV，单次可叉取四层货架，充分利用有限的地堆区域完成多层货架存储，实现线边缓存容量最大化，确保存储区每天物料供应量，并实现一定冗余。

　　流程杂

　　现场的物料需要经过成型、焊接、涂装等多个工艺环节，这些物料需要频繁搬运，导致搬运任务多，同时上位系统会直接下发搬运任务，系统需要识别后，根据优先级进行排序。

　　在焊接区域，改变以往板链线或RGV这种呆板的转运方式，采用17台2T AGV，可根据调度任务的指示，随时更改每台车的任务顺序，灵活完成全部转运任务，实现柔性生产;车间现场地面无需开槽、铺设轨道等地面施工，提升了现场6S生产管理水平。

　　线路多

　　整厂包括结构件车间和总装车间，涉及工艺环节较多，因此而产生的搬运路线也较多，人工搬运容易导致路线拥堵，降低搬运效率。通过国自自主研发的AGV红绿灯交管系统，可有机分配调度任务，使现场的121台AGV根据各自路径的远近、任务空闲程度，分工协作有序完成调度任务。

　　AGV还可实时采集任务完成度、差错率、任务耗时与调度效率等生产数据，并上传反馈至上层WMS系统，通过“数字孪生”、“物流仿真”等手段，输出至现场大屏，实现可视化操作管理;借助国自REX调度系统，驱动AGV任务优化算法，助力用户智能化调整排产，提升效率、缩短制造周期。

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中件物料搬运

　　项目效果与改善提升

　　微型挖掘机AGV柔性物流系统投运后，用户只需调整当天整车台套数，系统即可自动排产当天物料，并生成当天的AGV流转任务来进行物料运输管理、按照生产节拍配货、智能定位存放等，从而大幅降低无效周转，提高生产效率;同时，所有过程信息流均实时传输到上位机，后台进行自动匹配纠错，降低物料差错率。

　　1.提高生产效率：因全线实现智能化调度，提高了生产节拍，车间生产效率提高30%以上。

　　2.减少资金积压：由于物流规划合理，改变原来臃肿的备料方式，降低原材料库存、周转材料、成品库存。

　　3.产能的提升带动经济效益：柔性AGV转运系统切实提升了用户的产能，并且随着对系统的使用逐渐熟练，现场呈现的功能效果也会越来越好，减员增效，减少内耗，可大幅提升企业经济效益。

　　截至目前，该集团企业已经在欧、美、南亚等几个国家实现了本地化试产，2022年开始，将与国自机器人携手把AGV柔性转运系统逐步应用到海外制造基地，将在降低库存、提高生产效率与周转率、降低人工成本、职业安全管理等方面大幅提升制造水平，打造智慧工厂。

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托盘物料配送AGV

　　2019～2021年是国内工程机械高速发展阶段，国自机器人在这一领域的表现十分抢眼，目前已经承接了近百个项目。国自的重载系列机器人为国内外多个“灯塔工厂”实现了无人化智能产线。重载系列机器人及其柔性解决方案应用场景不仅适用于工程机械，在农业机械、矿山机械、高空机械、海洋机械、风电设备、商用汽车制造等行业都有广泛的应用场景，进一步助力重型制造行业实现快速发展。