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工业机器人

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

  2022年03月01日  

  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,w88登录网址化”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w88登录网址制造工功能,是工程机械行业少人化,数字化,w88登录网址化的标杆“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,w88登录网址化”,实现“提质增效”,提升产能及w88登录网址化程度,并进一步打造“灯塔工厂”的远景目标。

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w88登录网址化升级,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w88登录网址化排产,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。

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。

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。

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。

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w88登录网址化调整排产,提升效率,缩短制造周期。

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,w88登录网址定位存放等,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w88登录网址化调度,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。

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w88登录网址产线。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。

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