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    2022 華南展招展書
    工業機器人

    國自在工程機械行業微型挖掘機產線AGV柔性物流系統的規劃與應用

      2022年03月01日  

      作為工程機械行業領先制造商的某集團企業,致力于在微型挖掘機制造工廠打造“無人化、智能化”的物流場景。為此,國自機器人深入分析和優化物流布局,雙方攜手打造工程機械行業微型挖掘機產線AGV柔性物流系統。

      隨著“一帶一路”以及新基建政策的持續推進,我國工程機械行業取得高速發展,挖掘機市場需求不斷攀升。根據中國工程機械工業協會發布的2022年1月統計數據顯示,2021年1~12月共銷售挖掘機34.28萬臺,同比增長1.52萬臺,增幅為4.63%。其中,國內銷售27.44萬臺;出口6.84萬臺,同比增長97%??梢灶A見以挖掘機為代表的工程機械行業將迎來一輪新的增長。某集團企業是工程機械行業全球頭部制造商之一,業務覆蓋150多個國家和地區,各型挖機系列裝備是其拳頭產品。其中,微型挖掘機制造工廠深度融合信息技術與制造工藝,具有信息深度自感知、智慧優化自決策、精準控制自執行等智能制造工功能,是工程機械行業少人化、數字化、智能化的標桿“燈塔工廠”。該工廠原本依靠人工吊裝、叉車轉運等傳統生產模式,制約了物料運轉效率的提升,對企業產能的快速提升也形成掣肘。而新冠疫情帶來的人員不確定性,進一步造成用工緊張,企業的實際開工率受到較大影響。原有以人力為主的料件物流周轉模式,成為企業制造產能提升的瓶頸,面對交期緊急的優質訂單,企業卻是“心有余而力不足”,從而錯失掉一部分市場。面對迅猛增長的市場需求,以及疫情帶來的用工不確定性,該集團企業在2021年初提出,在生產制造的物流場景運用先進裝備打造“無人化、智能化”,實現“提質增效”,提升產能及智能化程度,并進一步打造“燈塔工廠”的遠景目標。

    料框搬運

      項目概況

      2019~2020年,國自機器人已成功為該集團下屬的大型挖掘機、中型挖掘機、小型挖掘機等多個制造車間進行物流智能化升級,2021年該集團再次攜手國自機器人,對其微型挖掘機制造車間進行升級改造。

      針對用戶已有的結構件與總裝車間生產工藝,國自機器人深入分析和優化物流布局,為其量身定制AGV柔性物流解決方案,僅用121臺AGV即實現了微型挖掘機設備的柔性裝配產線,以及結構件車間與總裝車間的柔性物流轉運,雙方攜手共同打造工程機械行業微型挖掘機產線AGV柔性物流系統。

      在微型挖掘機制造車間,目前有121臺各型號AGV穩定運行,通過國自REX調度系統,按照生產指令有序協作、共同完成生產物料的轉運任務。在柔性裝配線上,通過AGV拉動挖掘機的上下車身運至各工位進行裝配,而線邊的物料則通過各種類型的AGV按時按需搬運到指定位置。

      以數據驅動算法,實現智能化排產,AGV柔性物流系統幫助該集團企業實現81.89%的自動化下料,整體制造周期縮短54.55%,通過數字孿生、物流仿真、在線測量等應用,實現生產實時數據采集,助力其達到全新高效經營模式,凝聚智造核心競爭力。

    小件物料AGV等待區

      AGV柔性物流系統介紹

      國自機器人對挖機制造場景的物流調配,擁有豐富經驗,已成功為不同客戶提供了大型、中型和小型挖掘機的產線及裝配線物流解決方案。該項目中的AGV采用激光SLAM導航技術,針對車間各通道、設備的位置與布局,構建完整電子地圖,AGV可對比電子地圖與周圍實際環境,自動識別實時位置;通過REX調度算法,AGV之間彼此分工協作,分配任務點位周圍的AGV,按照最優路徑去完成搬運任務。在任務空閑時,AGV自動前往充電樁進行自動補電,充滿電后前往休息位待命,整個任務的下發、執行過程,已完全實現后臺自動調度。

      全流程任務數據通過開放接口實時匯總至客戶上層管理系統,從車間管理人員到企業高管均只需登錄后臺管理軟件,即可實時查看車間當前生產任務數據,了解生產計劃的執行與達成情況,進行相應調整。

      國自機器人提供的微型挖掘機產線AGV柔性物流系統,上層架構先進、中層接口豐富、底層應用可靠,切實解決了微挖結構件、總裝車間的物流管理痛點。

      主線柔性裝配場景

      1.上車線AGV運作流程

      線體包含多個工位,主要組裝微型挖掘機上車體(上車最大重量3噸);AGV可以在系統控制下實現從起始工位到末尾工位的自動同步運行,AGV在起始上線工位,通過空中EMS將上車體轉移至AGV上,在末尾工位通過空中EMS將組裝好上車體調走;整個流程也可以采用手動運行,工位向下一工位移動前需進行雙向安全確認。

    微型挖掘機上車身AGV裝配線

      2.下車線AGV運作流程

      線體包含多個工位,主要組裝微型挖掘機下車架(下車最大重量3噸)。AGV在系統控制下可以實現從起始工位到末尾工位的自動同步運行,AGV在起始上線工位,通過空中EMS將下車架轉移至AGV上,在末尾工位通過空中EMS將組裝好下車架調走;整個流程也可以采用手動運行,工位向下一工位移動前需進行雙向安全確認,AGV具備升降功能。

    微型挖掘機下車身AGV裝配線

      車間物流搬運流轉

      1.物料流轉可分為成型、焊裝、涂裝三大功能區之間轉運,以及同一功能區之間的流轉,比如校平、坡口、折彎等工序的銜接。

      2.加工完的物料,由AGV按照下道工藝要求的數量,自動轉運至下道工序。

      3.上道工藝富余的物料,AGV則會自動歸置于暫存區緩存;等下道工序發出需求后,再去選取轉運。

      技術難點與創新點

      隨著柔性制造的需求越來越迫切,一條生產線往往需要生產多種不同的車型,隨著鋼材漲價,傳統的板鏈及RGV生產模式不僅成本較高,需要對地面進行破壞性改造,不僅影響美觀,而且無法滿足柔性裝配的要求。而柔性的AGV物流系統可根據生產訂單便捷的增減工位,完美解決這些問題。在生產過程中,若單臺車出現器件缺失,也可將后續訂單前提,不會造成生產停線,有效提升裝配效率,工程機械裝配車間采用AGV來進行設備的裝配將是大勢所趨。

      微型挖掘機制造車間的物流轉運,呈現“物料繁、流程雜,路線多”的特點。

    小件物料AGV配送

      物料繁

      由于行業特點,生產的物料批次較多,一個工廠的物料有上萬種,分為大中小不同種類,大件的長度有近10m,需要用不同種類的設備進行搬運。

      國自針對物料的尺寸重量及外形特點,采用與物料規格相匹配的AGV及工裝托盤,通過受力仿真驗證,最大化地減少、統一工裝托盤類型,減少企業不必要的支出。針對結構件車間線邊存儲區域局促情況,使用叉車AGV,單次可叉取四層貨架,充分利用有限的地堆區域完成多層貨架存儲,實現線邊緩存容量最大化,確保存儲區每天物料供應量,并實現一定冗余。

      流程雜

      現場的物料需要經過成型、焊接、涂裝等多個工藝環節,這些物料需要頻繁搬運,導致搬運任務多,同時上位系統會直接下發搬運任務,系統需要識別后,根據優先級進行排序。

      在焊接區域,改變以往板鏈線或RGV這種呆板的轉運方式,采用17臺2T AGV,可根據調度任務的指示,隨時更改每臺車的任務順序,靈活完成全部轉運任務,實現柔性生產;車間現場地面無需開槽、鋪設軌道等地面施工,提升了現場6S生產管理水平。

      線路多

      整廠包括結構件車間和總裝車間,涉及工藝環節較多,因此而產生的搬運路線也較多,人工搬運容易導致路線擁堵,降低搬運效率。通過國自自主研發的AGV紅綠燈交管系統,可有機分配調度任務,使現場的121臺AGV根據各自路徑的遠近、任務空閑程度,分工協作有序完成調度任務。

      AGV還可實時采集任務完成度、差錯率、任務耗時與調度效率等生產數據,并上傳反饋至上層WMS系統,通過“數字孿生”、“物流仿真”等手段,輸出至現場大屏,實現可視化操作管理;借助國自REX調度系統,驅動AGV任務優化算法,助力用戶智能化調整排產,提升效率、縮短制造周期。

    中件物料搬運

      項目效果與改善提升

      微型挖掘機AGV柔性物流系統投運后,用戶只需調整當天整車臺套數,系統即可自動排產當天物料,并生成當天的AGV流轉任務來進行物料運輸管理、按照生產節拍配貨、智能定位存放等,從而大幅降低無效周轉,提高生產效率;同時,所有過程信息流均實時傳輸到上位機,后臺進行自動匹配糾錯,降低物料差錯率。

      1.提高生產效率:因全線實現智能化調度,提高了生產節拍,車間生產效率提高30%以上。

      2.減少資金積壓:由于物流規劃合理,改變原來臃腫的備料方式,降低原材料庫存、周轉材料、成品庫存。

      3.產能的提升帶動經濟效益:柔性AGV轉運系統切實提升了用戶的產能,并且隨著對系統的使用逐漸熟練,現場呈現的功能效果也會越來越好,減員增效,減少內耗,可大幅提升企業經濟效益。

      截至目前,該集團企業已經在歐、美、南亞等幾個國家實現了本地化試產,2022年開始,將與國自機器人攜手把AGV柔性轉運系統逐步應用到海外制造基地,將在降低庫存、提高生產效率與周轉率、降低人工成本、職業安全管理等方面大幅提升制造水平,打造智慧工廠。

    托盤物料配送AGV

      2019~2021年是國內工程機械高速發展階段,國自機器人在這一領域的表現十分搶眼,目前已經承接了近百個項目。國自的重載系列機器人為國內外多個“燈塔工廠”實現了無人化智能產線。重載系列機器人及其柔性解決方案應用場景不僅適用于工程機械,在農業機械、礦山機械、高空機械、海洋機械、風電設備、商用汽車制造等行業都有廣泛的應用場景,進一步助力重型制造行業實現快速發展。

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