内部自动导向物流小车

18.10.2019   |   Altenfelden   |   奥地利

自动导向小车（AGV）可以提升生产中自动化物料运输的灵活性。

然而，在一家工厂进行AGV方案规划过程中必须要考虑哪些因素？例如，在家具行业，在不影响设备产能的条件下，如何设计AGV与设备之间的物料中转站？舒乐就此为Kitzberger Möbel GmbH开发了一套完整的生产理念。

Kitzberger坐落于北奥地利，是一家专门从事家具工程单业务的家族式企业。他们拥有超过50年的生产经验，主要致力于学生及老年人住宅室内家具的大规模配套布置。为了满足日益增长的生产需求，公司开始寻求灵活的、全自动化的解决方案。Kitzberger于2018年在Holz-Handwerk接触到HOMAG的自主模块后，并因此关注了AGV技术。经过内部激烈的讨论，很快就明确了在已计划好的生产重组中，内部物流也应该配备新型的创新技术。

同舒乐交流讨论后，他们更加明确了自身的需求。由于技术工人的短缺，提高现场的自动化程度并将其升级成智能工厂对Kitzberger来说意义重大。在全自动机械臂开料锯加工后的所有生产工序中，内部物流应通过AGV来实现。设备加工的上下料方式全部以自动化的方式实现，再经由柜体组装机（通过式）运输到半自动组装线。这一高度创新的项目便在相对较短的时间内“诞生”，Kitzberger公司的成功经验也为AGV在业内的应用带来了巨大的推动力。

如今，市场上唯一的针对本行业的AGV方案是由HOMAG提供的，其中的集成堆垛管理系统，不再需要人工决策物料运输的最佳位置。为了生成运输指令，在所有现代化的AGV系统中，都需要搭建制造执行系统（MES）的子框架。因Kitzberger尚未安装这样的系统，舒乐为其界定了功能需求，以便进行最佳的软件选择及后续个性化的配置。通常由于客户对工序和数据质量的认识不足，因此工程师往往需要在项目中做额外的调研和指导。但Kitzberger公司对现有的ERP和CAD/CAM系统的配置和使用情况非常良好，所以没有这个问题。

另外，还有板件运输工具的选择，行业中当前的可选方案仍然相对有限。基本都是以1X1的方式堆垛，这意味着板件只能相互堆垛（较大的板件在下方，较小的板件在上方，以保持堆垛的稳定性）。第一个数字表明每层堆垛纵向放置多少块板件，第二个数字则表明横向放置多少块板件。 举个很好的例子，当批量生产时，自动板件进料装置就可以利用统一的进料堆垛，比如4X2堆垛（堆垛每层纵向4块板件，横向2块板件）。然而，由于存在小批次和板件尺寸有差异的情况，开发无序堆垛的各种可能性是有意义的。这些无序的堆垛由算法来定义，从而创建各种堆垛的可能性。在无序堆垛之后，通过拣配车将部件再次重新摆放（而不是继续相互堆垛），方便下一道工序对板件进行选取。

由于TRANSBOT是一个带有提升装置的小车，因此需要所谓的托盘将物料从一个地方移动至另一个地方。这些托盘由金属架组成，这样TRANSBOT才能移动到托盘下方，顶起托盘并将其运输到所需位置。基于导向小车和堆垛方式的不同特性，TRANSBOT就会决定以1X1堆垛的方式来运输A部件，而C部件则采用无序堆垛的方式从开料锯运输到封边机。由于堆垛的算法和机械臂开料锯是整合在一起的，所以创建稳定的、可运输的堆垛无需任何额外的辅助材料。对生产工序的分析显示，C部件在封边后收到了不同的加工指令，在拣配小车中会计算部件接下来最合理的运输方式。这些小车会使不同加工工序的部件分拣变得更加容易，且不需要挪动其他部件，同时也能保证工件一起通过加工工序。

开发AGV系统时的一个必要条件是生产组织方式的定义。通常，在实施AGV系统时需要对生产组织方式进行相应的调整，这种调整不应降低工厂的物流效率。在Kitzberger，通过创建不同的生产优化理念并进行模拟以获取最佳结果。

开料锯堆垛站还需要解决成品堆垛到AGV系统过程中的运输问题。情况如下：机械臂既要搬运待加工物料，也要将加工后的板件放置到堆垛区。在堆垛区使用升降台以确保机器臂始终在同一高度上搬运工件。由于底盘的问题，之前的TRANSBOT小车无法从升降台上运走堆垛，因此需要寻求一种可替代的方案。最终，系统兼容的叉车式AGV被证实是最佳选择，它可以从升降台上取走堆垛然后放置在金属架托盘上，这样之前的TRANSBOT小车将继续发挥作用。这台叉车式AGV专门用于开料单元，将成品堆垛包括托盘运送到物料中转站。

当所有的设备及物料中转站在布局图中被确定和布置好后，就需要设计路径网络。设计是根据DIN（Deutsches Institut für Normung，德国工作标准）和VDI（Verein Deutscher Ingenieure，德国技术和科学协会）来执行的。基于此，AGV的路径必须总是基于运输的最大工件尺寸，并加上距离边缘50cm的安全距离。此外，还需要有足够的空间让AGV进行全方位的旋转。因此，需要巧妙地安排运输路径，以便AGV物流不占用太多的空间。同样，还应考虑替代路径和足够数量的充电站。一旦计算出设备之间所需要的缓冲区域，并在布局图中安排好，那么Kitzberger 的AGV设计方案就完成了。

如前所述，现在这个已经规划的、全自动化的生产只有对应地配备了制造执行系统（MES）并在正确的时间为其提供正确的数据的前提下才能发挥作用。选择AGV系统TRANSBOT的一个重要优势，就是它名为“WoodStack”的集成堆垛管理系统。

由于与MES系统连接，未来可以在生产过程中实现精准的板件追踪。通过这种方式，搜索时间可缩短到绝对最小值。

该实施分为三个子阶段。目前，因新物流理念整个生产方式正在逐步改变，AGV的基础设施已安装完成。随后将在各个区域内进行自动小车的首次运输测试，并记录小车的路线图。在第三阶段，AGV就可以在整个生产过程中通畅地运行。

Kitzberger Möbel GmbH和舒乐在很短的时间内就为本行业开发了AGV技术，该公司在接下来的几个月中以最佳的方式在整个生产流程中充分利用该技术。只有专注于这一目标并秉持对智能工厂的清晰思路，Kitzberger公司才能制定出如此充分而详细的需求。这使得这家来自奥地利的公司成为绝对的先驱，并能更好地展望未来，以最新的技术高效的完成家具生产。