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用于重載物料搬運自動化的AGV

2022-10-09 10:18 性質(zhì):原創(chuàng) 作者:小桐 來源:AGV網(wǎng)
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對于今天的重型設(shè)備制造商來說,搬運自動化系統(tǒng)必須可靠,能夠搬運超大容量的有效載荷,而且還能提供當(dāng)今移動機器人系統(tǒng)所期望的高水平的靈活性、安全性和可擴展性?,F(xiàn)代自動導(dǎo)引車(AGV)就能做到...

對于今天的重型設(shè)備制造商來說,搬運自動化系統(tǒng)必須可靠,能夠搬運超大容量的有效載荷,而且還能提供當(dāng)今移動機器人系統(tǒng)所期望的高水平的靈活性、安全性和可擴展性。現(xiàn)代自動導(dǎo)引車AGV)就能做到這一點。

現(xiàn)代制造業(yè)設(shè)施繼續(xù)提高其自動化水平,以降低成本,提高生產(chǎn)力,并提高運營效率。較新形式的自動化技術(shù)還為制造商提供了高度的靈活性,這是許多早期固定形式或 "硬 "自動化所缺乏的能力。

這些靈活的自動化解決方案正被制造商作為一個關(guān)鍵的戰(zhàn)略差異化因素和業(yè)務(wù)促進(jìn)因素而接受。對于今天的制造商來說,"靈活性是新的生產(chǎn)力"。

制造業(yè)自動化

制造業(yè)自動化可以采取多種形式。在所有類型和規(guī)模的制造商中,使用可重復(fù)編程的關(guān)節(jié)型機器人,現(xiàn)在還包括協(xié)作型機器人,用于焊接、噴漆和碼垛等應(yīng)用,而且其他使用案例,如使用機器人視覺檢測系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量檢查,也在繼續(xù)擴大。另一個制造自動化的主流涉及到使用搬運技術(shù),即運輸物料、零件和其他物體的行為,以及在裝配線上移動正在建造的物品,以進(jìn)行連續(xù)的制造過程。

搬運自動化類型

從廣義上講,制造業(yè)搬運的自動化解決方案有兩種類型 ,即固定搬運系統(tǒng)柔性搬運系統(tǒng)。

固定搬運系統(tǒng),顧名思義,固定搬運系統(tǒng)是一種自動化技術(shù),一旦到位就無法移動,或者只能以破壞和巨大成本為代價重新部署。固定搬運系統(tǒng),如皮帶、滾筒和高架搬運機,為制造商提供了生產(chǎn)力的好處,但卻犧牲了靈活性。拖鏈?zhǔn)桨徇\機,通常用于移動制造設(shè)施中的重物,是另一種形式的固定搬運解決方案。

柔性搬運系統(tǒng),安裝后可以靈活地重新部署的自動化技術(shù),如AGV和自主移動機器人(AMR),已被廣泛用于將成套物料運送到裝配線上的使用點,以及將汽車、叉車牽引車等產(chǎn)品運送到其裝配過程中。AMR通常被用作叉車的替代品,通常負(fù)責(zé)運輸部件,作為電動汽車、農(nóng)業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備制造商生產(chǎn)線上補貨作業(yè)的一部分。AGV已經(jīng)在重量級產(chǎn)品的制造商中得到廣泛采用,因為自動化技術(shù)比人工方案具有安全優(yōu)勢。

搬運設(shè)備的自動化

在開發(fā)自動化搬運解決方案之前,正在生產(chǎn)的物品通常使用小車、手推車或叉車(包括動力和非動力)進(jìn)行手動搬運。隨著時間的推移,許多這樣的手動搬運平臺--效率低下,而且往往很危險--被使用各種系統(tǒng)類型進(jìn)行自動化,包括:

牽引式搬運機,在制造廠中的應(yīng)用已經(jīng)超過100年。這些系統(tǒng)中的一種形式,即牽引式搬運機(牽引搬運機、牽引車、建造線搬運機),已被廣泛用于需要持續(xù)向前運動的漸進(jìn)式操作的制造過程。制造環(huán)境中的大多數(shù)牽引線搬運系統(tǒng)使用凹陷的牽引線(通常是一條鏈條)來拉動有輪子的小車,沿著固定的路徑通過順序的工作站。

牽引系統(tǒng)的開發(fā)需要對其操作環(huán)境進(jìn)行大量的建設(shè)和工程。通常需要在地面上開深溝,并進(jìn)行大量的混凝土/土建工程。為應(yīng)對不斷變化的業(yè)務(wù)需求而重新配置傳統(tǒng)的基于鏈條的牽引線是一項非常耗費人力、成本和時間的工作。

AGV,是移動機器人,使用磁帶、RFID標(biāo)簽、光條、激光或其他方式引導(dǎo)它們沿著預(yù)先確定的路徑通過設(shè)施。AGV的導(dǎo)航路徑可以通過重新定位控制系統(tǒng)的導(dǎo)軌而相對容易地改變。像磁帶這樣的模式是成本最低,但維護(hù)成本最高的導(dǎo)航方法。

AGV 是制造環(huán)境中常見的機器人搬運形式,用于零部件交付等應(yīng)用。由于 AGV 設(shè)計為沿固定路徑連續(xù)移動,因此它們也非常適合替代傳統(tǒng)輸送系統(tǒng),用于制造操作期間的在制品移動。此外,由于可以單獨控制每個 AGV 單元,因此可以解耦裝配線。例如,一些制造商戰(zhàn)略性地計劃緩沖區(qū)、隊列位置或過程中看板 (IPK),以幫助平滑站到站的時間不平衡。AGV 與前面的單元分離,能夠從已完成的工作站前進(jìn)到緩沖區(qū),以在下一站可能暫時阻塞的情況下保持線路移動。

自主走行型無人搬送車的類型包括輕型的 "牽引式 "AGV(牽引無動力小車來運輸貨物),以及重型、高有效載荷系統(tǒng)("重載 "AGV),可以運輸離散的、多噸的物體。重載AGV也越來越多地被用來將正在制造的重型產(chǎn)品從一個制造階段轉(zhuǎn)移到另一個制造階段。

AGV以精確校準(zhǔn)的加速度和減速度移動,并采用不同的傳感技術(shù)來檢測人和障礙物,根據(jù)物體的接近程度減速或停止,并在路徑清晰時再次啟動。最近,一些AGV已經(jīng)加入了諸如視覺系統(tǒng)和LiDAR等技術(shù),使它們能夠以類似于自主移動機器人的方式進(jìn)行自主導(dǎo)航)。

AMR,一種相對較新的搬運自動化形式。目前,AMR已被倉庫和配送中心廣泛采用,以提高電子商務(wù)入庫("放貨")和出庫("揀貨")作業(yè)的效率。雖然已經(jīng)有很多關(guān)于使用自主移動機器人進(jìn)行工業(yè)工作的討論,但該技術(shù)仍處于相對早期的采用階段。在制造環(huán)境中,常見的AMR應(yīng)用包括使用甲板上的移動機器人將部件和子組件運送到工作站,或作為輕型推車的拖拽者。

AMR使用各種傳感器和傳感技術(shù)進(jìn)行自主導(dǎo)航,包括LiDAR(二維或三維)和攝像系統(tǒng)(同樣,二維或三維),許多機器人同時使用這兩種技術(shù),還有一些其他類型的接近傳感器。AMR利用其傳感器檢測其周圍環(huán)境,并選擇最有效的路線到達(dá)目標(biāo)。它完全自主地工作,如果叉車、托盤、人或其他障礙物出現(xiàn)在它面前,AMR將安全地繞過它們,使用最佳替代路線。

選擇標(biāo)準(zhǔn)

在選擇制造業(yè)搬運自動化解決方案時,必須考慮許多因素,包括以下關(guān)鍵因素。

載荷,在制造搬運自動化的背景下,載荷是指兩個不同的屬性。

有效載荷能力,有效載荷能力是指牽引車、AGV和AMR所能承載的總重量。目前,牽引車和AGV搬運平臺的有效載荷能力超過了自主移動機器人的能力。對于重載的制造操作,在組裝的零件和物體經(jīng)常超過10,000磅(4.5噸)的情況下,高容量的牽引式解決方案和AGV是唯一的選擇。

牽引能力, 牽引能力指的是牽引式搬運機、AGV和AMR能夠拉動的負(fù)載重量。

靈活性,為了應(yīng)對不斷變化的業(yè)務(wù)需求和需求的波動,制造商更加重視靈活的搬運系統(tǒng),而放棄依賴 "硬 "自動化和昂貴的固定基礎(chǔ)設(shè)施的解決方案。制造商越來越希望避免在新項目中進(jìn)行大量的土建工程,因為這將在未來幾年內(nèi) "鎖定 "他們的設(shè)施布局。搬運系統(tǒng)因其對靈活性的支持程度不同而不同,它可以有多種形式,包括。

部署的靈活性- 迅速和低成本地部署制造搬運系統(tǒng)的能力,是當(dāng)今敏捷的制造商的一個關(guān)鍵要求。制造商還應(yīng)該能夠在生產(chǎn)基地內(nèi)重新部署或重新安置搬運自動化解決方案,并將運營中斷和成本降到最低。

應(yīng)用靈活性 - 應(yīng)用靈活性是指將搬運平臺重新用于不同的應(yīng)用、工藝或操作的能力。例如,大多數(shù)AGV是可定制的,因此,它們可以被修改以滿足特定的應(yīng)用需求或人體工程學(xué)要求。常見的定制包括增加負(fù)載處理載體框架、升降甲板、剪刀式升降機、動力耳軸和轉(zhuǎn)臺。

縮放靈活性- 縮放靈活性是指根據(jù)需要增加或減少作業(yè)搬運系統(tǒng)數(shù)量的能力。例如,當(dāng)使用自動導(dǎo)引車進(jìn)行順序制造操作時,可以通過在生產(chǎn)線上增加或減少AGVS來輕松增加或減少工作流程。對于需求具有季節(jié)性或難以預(yù)測的制造商,可以增加或減少工作站。

安全- 安全是提高制造現(xiàn)場和其他地方搬運自動化水平的關(guān)鍵驅(qū)動因素。例如,與人工系統(tǒng)相比,AGV已被證明可以減少工人受傷,并減少對零件、產(chǎn)品和基礎(chǔ)設(shè)施的損害。它們可以檢測到操作范圍內(nèi)的物體,并減緩速度以停止或避免它們。系統(tǒng)還配備了安全邊緣和保險杠,以及使用燈光和聲音的預(yù)期警告系統(tǒng),讓工人知道他們的接近。

對于制造商來說,提高 "安全 "與各種商業(yè)價值驅(qū)動因素有著積極的聯(lián)系。例如,改善工人的保留率,降低運營成本,以及提高生產(chǎn)效率。

效率和質(zhì)量- 對于制造商來說,提高生產(chǎn)力--增加他們所交付產(chǎn)品的數(shù)量--通常被認(rèn)為是生產(chǎn)過程自動化的主要好處。雖然這是事實,但并不是故事的全部。提高效率,也就是提高生產(chǎn)操作的有效性,以及提高所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量(同時最大限度地降低成本),也同樣重要。

搬運解決方案,如AGV,并不是自動化的孤島。在制造現(xiàn)場,AGV車隊由復(fù)雜的軟件進(jìn)行監(jiān)控,并經(jīng)常與倉庫管理系統(tǒng)(WMS)和制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)相連。AGV管理軟件可以動態(tài)地響應(yīng)來自生產(chǎn)線的反饋,通過優(yōu)化性能、精簡工作流程和消除障礙點來提高運營效率。諸如Ignition、Wonderware、Aveva和PLEX等軟件可以通過無線方式和普通的Allen-Bradley或Siemens PLC向AGV車隊發(fā)出指令。

在制造環(huán)境中使用自主導(dǎo)向車已被證明可以提高操作的一致性和可靠性,這對生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量有積極影響。AGV提供了自主和可靠的貨物和材料的點對點運輸,通過這樣做,它大大減少了人為錯誤的可能性,而人為錯誤是工業(yè)事故和產(chǎn)品、設(shè)施等損害的主要來源。此外,由于AGV是可編程控制的,并與管理軟件系統(tǒng)高度集成,AGV單元可以被編程為只有在滿足特定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時才會移動,有效地充當(dāng)了站內(nèi)站內(nèi)防錯。

重型貨物運輸?shù)淖詣踊?/strong>

對于電動汽車、航空航天、替代能源和國防部門等行業(yè)來說,制造過程往往涉及重型部件、工作中的物體以及最終的成品的移動。因此,這些制造商的搬運自動化系統(tǒng)的容量往往必須超過4.5噸(10,000磅)。許多制造商需要搬運和組裝重達(dá)9噸(20,000磅)、13.6噸(30,000磅),甚至高達(dá)22.6噸(50,000磅)的產(chǎn)品,但在這個范圍內(nèi)有能力的AGV卻很罕見。這些 "重型 "制造商的獨特負(fù)載要求,與其他類別的制造商非常不同,在評估搬運自動化解決方案時,是一個關(guān)鍵的區(qū)別因素。

AGV Vs 牽引搬運

高有效載荷的AGV和牽引搬運機都具有沿制造工作線依次移動重物的能力。然而,自動導(dǎo)引車與老式的牽引線方法相比,具有明顯的優(yōu)勢。例如,AGV的部署不需要建設(shè)固定的牽引搬運機基礎(chǔ)設(shè)施的高成本,包括嵌入牽引線本身所需的挖坑工作。

與牽引搬運機相比,AGV還提供了更大的靈活性。生產(chǎn)線可以快速安裝,并易于修改,以滿足按照敏捷方法定期改變裝配線的要求。

AGV與AMR

AGV和AMR機器人為制造商提供了比拖線搬運解決方案更多的優(yōu)勢。每種方案都提供高水平的靈活性和安全性。AGV和AMR的部署也可以根據(jù)需要進(jìn)行擴展。然而,重載生產(chǎn)的獨特容量要求10,000磅及以上,這使得AMR作為這類生產(chǎn)的自動化運輸選擇處于明顯的劣勢。為了安全起見,超重產(chǎn)品通常應(yīng)被分配到一個預(yù)先確定的固定行進(jìn)路線上,而沒有給導(dǎo)航技術(shù)以識別和選擇替代路線的余地。

兩全其美的最佳選擇

制造商正越來越多地轉(zhuǎn)向自動化和機器人技術(shù),以應(yīng)對快速業(yè)務(wù)變化、部門增長和競爭加劇所帶來的許多新挑戰(zhàn)。這包括醫(yī)療設(shè)備(核磁共振)、商用卡車、太空飛行、休閑車和其他重工業(yè)的制造商。

過去,這些制造商轉(zhuǎn)而使用拖鏈系統(tǒng)來實現(xiàn)其生產(chǎn)線的自動化。拖鏈系統(tǒng),堅固耐用,能夠移動重物,但缺乏AGV和AMR等更現(xiàn)代的自動化搬運解決方案所固有的靈活性。

AMR是制造商解決方案中一個相對較新的補充,它以提供高水平的部署靈活性、應(yīng)用靈活性和擴展靈活性而聞名。雖然這些系統(tǒng)作為生產(chǎn)設(shè)施和倉庫的運輸平臺提供了價值,但它們的有效載荷和牽引能力對于需要移動重物的生產(chǎn)工作流程來說是不夠的。

現(xiàn)代AGV將AMR的能力(靈活性、安全性和可擴展性)與牽引式搬運機的負(fù)載能力結(jié)合起來。因此,它們?yōu)橹圃焐烫峁┝藘扇涿赖慕鉀Q方案,為生產(chǎn)制造線提供了成本效益高、靈活的重載搬運解決方案,這些解決方案是為今天的制造而設(shè)計的,并能滿足未來的制造需求。

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