工欲善其事，必先利其器。物流系统的改善离不开物流设备的升级换代。在整个物流设备中，自动导引运输车（AGV）系统已经发展成为生产物流系统中最大的专业分支之一，并出现产业化发展的趋势，成为企业实现物流自动化、提高管理与运作水平的重要组成部分。传统企业在进行物流系统改善中怎样充分发挥AGV的作用？沈阳新松机器人自动化股份有限公司将AGV成功运用于造纸行业的案例给了我们很好的启示。

　　一、项目简介

　　造纸工业是国际经济的重要基础产业和支柱性产业。现代造纸工业是技术、资金、资源、能源密集型，规模效益显著，连续、高效生产的基础原料工业。我国是世界第二大纸品消费国和第三大纸业生产国，但我国造纸企业的装备水平比较低，纸品的包装及搬运、仓储自动化水平落后，亟待改善。

　　本项目针对国内造纸企业落后的物流现状，探索和开发了应用于造纸行业的自动导引车（AGV），提高了造纸企业在物料搬运、仓储方面的自动化水平以及物流管理水平。

　　二、项目难点和目标

　　传统造纸企业有着成形的配套物流运输环节，但其自动化水平落后，生产效率低，无法与现代化物流管理系统相结合。如何既保有造纸企业现有生产环节和厂房设计，又能将现代物流技术应用于其中,成为改善造纸企业物流现状的一个难点。

　　AGV作为现代物流系统的关键设备之一，其可靠的性能和优秀的柔性系统设计成为造纸企业物流系统改善的最佳选择。通过对所要进行试点的企业现场环境的考察，最终认定采用激光导航方式的AGV作为纸品运输环节的主要设备。

　　根据企业的生产需求，结合AGV系统的特点，针对应用于纸品搬运自动化过程的AGV系统，该项目集中的几个技术重点和难点是：

　　（1）多AGV系统调度的实现

　　（2）系统任务的集中管理和下达

　　（3）激光导航技术的实现

　　（4）AGV最优化漫游路径的选择

　　（5）AGV安全系统的设计

　　（6）AGV移载机构的设计

　　（7）AGV重载能力的设计

　　（8）AGV系统通信的实现

　　（9）AGV充电系统的实现

　　三、系统设计

　　1.总体设计思想

　　根据造纸行业在该生产过程中的特点，决定采用叉式AGV系统完成货物的运输。配备AGV控制台统一进行多AGV之间的调度协调和自身系统管理。配备人机交互终端便于使用人员进行任务管理及下达。

　　2.系统结构设计

　　该系统各组成部分之间采用无线以太网通信方式（参见图1）。任务管理操作终端与管理软件被分配在工作区的立式终端中，与AGV控制台之间采用无线通信方式进行数据传输。AGV控制台终端与AGV充电机被置于AGV工作区边，以便无线信号良好覆盖，与各AGV之间实现无线以太网通信。AGV充电机信号经由以太网IO模块通信线缆直接与AGV控制台互连。

　　在日常使用过程中，用户仅需对位于工作区的任务管理终端下达运输指令和相关信息，管理软件即将所产生的指令下达给AGV控制台，由AGV控制台分配AGV执行各运输指令。AGV的运动路径规划及调度管理，以及充电调度均由AGV控制台自行完成，无需人为管理操作（参见图2）。

　　针对系统所应用的要求，其生产任务类型可以分为几种：

　　切纸机到纸品检查区的运输

　　纸品检查区到包装机的运输

　　纸品检查区到不合格品区的运输

　　切纸机到特殊存储区的运输

　　根据各任务类型的要求，设计现场AGV运输路径。由于从切纸机出来的托盘方向不一，因此要让AGV对托盘方向进行调转，以保证符合托盘运输到令包机上一致性的要求。

　　3.多AGV系统调度的设计

　　AGV控制台是AGV系统的中央管理器，主要负责对整个AGV系统进行管理、调度和维护，其主要功能如下：

　　(1)任务分配

　　AGV控制台向上可以与上级管理计算机相连接，向下通过无线局域网与系统中的AGV相连接。AGV控制台可根据系统中上级管理计算机或外部配合信号情况以及AGV系统的当前状况，决定是否产生系统任务，并按一定的原则指派合适的AGV去完成任务。

　　(2)避碰管理

　　在多AGV系统中，AGV是按照各自的任务程序运行的，各AGV本身不能进行系统避碰协调。AGV控制台可根据系统中各AGV的位置与状态自动发现可能发生碰撞的情况，并发出挂起指令，暂时停止低优先级AGV的运行；在碰撞的可能性消失后，发出指令解除AGV的挂起，允许AGV继续运行。

　　(3)充电管理

　　当AGV系统中的多个充电站共用一个充电机时，或AGV系统中有多个充电机时,AGV控制台负责协调各AGV的充电顺序与充电时间，保证系统中各AGV的电量处于较佳的状态。当系统中有优先级较高的事件发生时,控制台还可强制解除指定AGV的充电操作。

　　(4)控制台人工操作

　　在AGV控制台上，操作人员可以通过屏幕观察地图、AGV的位置与状态、系统任务的运行情况等，对系统的运行进行一些相关的设置，并可以对一些特殊情况进行查看和操作。

　　4. AGV驱动方式的设计

　　目前国际上AGV多采用直流伺服电机驱动结构。在本项目中采用了交流电机，其驱动能力大于同体积的直流伺服电机，适合在体积紧凑的AGV应用环境下使用。与直流伺服电机相比较，交流电机的优点为：免维护，体积更为紧凑，更加适应重载环境使用。

　　由于AGV是由电池供电，因此针对交流驱动电机采用了交流逆变技术，并借鉴了该领域国际上技术较为成熟的Danaher Motion的AC SuperDrive系列产品，从而实现了在AGV上用电池供电驱动大功率交流电机。

　　5. AGV移载机构的设计

　　根据造纸行业的特点，其生产工艺过程中该段的产品均由托盘承载，而且托盘种类很多，因此对于AGV移载机构的设计定位为自动可调距叉式结构。

　　对于该叉式移载机构的设计，借鉴了成熟的叉属具厂家的可调距叉属具，并在其结构上面增加了同步机构，以实现叉距调节时的双叉运动的绝对同步，从而适应托盘叉孔的精度要求。

　　6. AGV充电系统设计

　　由于AGV多为长时间连续不间断运行，故其充电能力是系统能力的一个重要衡量指标。针对该项目的应用环境和工作特点，AGV采用了镍镉电池组，并配备了地面快速充电站。该电池及充电系统的特点为：具备24小时连续运行能力，充电过程迅速，充电站施工简单。

　　四、项目实施效果

　　在AGV系统应用于本项目之前，企业原有纸品运输完全由人工来完成，存在着劳动强度大、可能产生人为伤害和设备损坏等问题。同时，人工运输使纸品无法被物流管理系统进行自动追溯，无法实现自动化仓储管理。

　　该项目实施后，纸品的运输完全由AGV来完成。AGV的重复工作及路径固定等特点避免了以往周边设备的意外损坏，减少了工人的工作强度。另外，AGV的高可靠性和安全性使工人可以在AGV运行区域安全工作，避免以往的意外伤害。同时，通过AGV运输纸品，实现了纸品在运输过程中实时被物流管理软件所监控和追踪，完全实现了与自动化仓储物流管理系统的对接。

　　综上所述，引入AGV系统在一定程度上改善了造纸企业落后的运输环节。目前，国内造纸行业的工艺技术水平相对落后，劳动生产率低，有待引入更多先进的物流技术与系统应用到生产过程中，提高企业的整体物流水平。

　　从以上案例分析可以看出，采用先进适用的技术对改善传统企业的物流管理与运作水平起到了重要作用。期待更多的物流技术与装备供应商，研发生产更多契合企业需要的新技术、新设备，帮助传统企业改善物流系统，提升物流水平。