原昆明卷煙廠物流系統(tǒng)是于1997年承建的，包含15臺(tái)AGV(芬蘭ROCLA公司制造)、4臺(tái)堆垛機(jī)、3臺(tái)穿梭車及貨架、輸送機(jī)等設(shè)備，應(yīng)用于生產(chǎn)四部。由于存在AGV導(dǎo)航丟失嚴(yán)重、路徑變更困難、電控總線掉線、服務(wù)響應(yīng)慢等問題，昆煙決定于2004年底由昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)改造。其中，AGV系統(tǒng)的改造是整個(gè)系統(tǒng)改造中的重要一環(huán)，改造原則是完全延用原AGV單機(jī)及系統(tǒng)的硬件和設(shè)備，以軟件更新為重點(diǎn)，進(jìn)行AGV的程序編制和修改，建立新的導(dǎo)航系統(tǒng)，重作路徑規(guī)劃，最終實(shí)現(xiàn)能夠完全自主維護(hù)和變更調(diào)整。
改造前AGV系統(tǒng)調(diào)研
1．系統(tǒng)配置
整個(gè)系統(tǒng)采用瑞典NDC激光導(dǎo)引7系統(tǒng)平臺(tái)，項(xiàng)目應(yīng)用分布在二、三層樓。
二樓為硬包卷煙區(qū)，分配有9臺(tái)AGV，共10臺(tái)卷煙機(jī)組，4臺(tái)濾嘴棒成型機(jī)組，每個(gè)卷煙機(jī)組集中了裝封箱機(jī)、機(jī)器人成品碼垛。AGV除了運(yùn)送卷煙輔料、絲束包外，還需運(yùn)送成品煙箱、成品托盤及廢煙、廢料箱。
三樓為軟包卷煙區(qū)，分配有6臺(tái)AGV，共15臺(tái)卷煙機(jī)組，4臺(tái)濾嘴棒成型機(jī)組。AGV運(yùn)送卷煙輔料。絲束包及廢煙、廢料箱。地面站主控器是NT7000。監(jiān)控系統(tǒng)為CWAY7，在轄區(qū)內(nèi)控制整個(gè)系統(tǒng)中小車的交通管理、作業(yè)管理和車輛調(diào)度。上與生產(chǎn)調(diào)度計(jì)算機(jī)聯(lián)系，接受裝卸貨需求指令，下與車輛保持通訊，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，并下達(dá)工作命令。
2．基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和主要特性
AGV基本參數(shù)及性能指標(biāo)見表1、表2。
AGV的蓄電池使用了8年，性能良好。充電時(shí)由每個(gè)當(dāng)班人員在AGV監(jiān)控計(jì)算機(jī)上分批下達(dá)充電命令。以二樓為例，早班下達(dá)1、2、3號(hào)AGV充電，中班下達(dá)4、5、6號(hào)AGV充電，晚班下達(dá)7、8、9號(hào)AGV充電(此時(shí)電池容量消耗為60％左右)。接收到充電命令的AGV自動(dòng)前往充電站，充電完成能自動(dòng)脫離，重新投入工作。未安排充電的AGV繼續(xù)工作。
當(dāng)值班人員忘記下達(dá)充電命令，電池容量消耗到一定值時(shí)(一般為80％)，AGV會(huì)自動(dòng)提示請求充電。
充電任務(wù)優(yōu)先級(jí)比較高，但如果此時(shí)是在執(zhí)行工作任務(wù)之中，則先完成工作任務(wù)，再執(zhí)行充電。
(1)系繞通訊
AGV控制計(jì)算機(jī)上安裝有1塊PCCOM卡，是NDC專為小車通訊開發(fā)的通訊卡，提供4個(gè)串口。其中，串口1、2使用RS423協(xié)議，連接無線電通訊器，串口3使用RS485協(xié)議，連接信號(hào)采集器。
主控器NT7000與AGV之間采用SatelLine-2AS無線電通訊，通訊速率為9600Kbps。二、三樓AGV分置不同頻率，以避免干擾。對(duì)頻率設(shè)置不同的通訊區(qū)域，以獲得最大的流暢性。
NT7000與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)之間采用TCP／IP協(xié)議通訊，生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)需安裝開發(fā)的接口控件。
NT7000與AGV圖形監(jiān)控之間采用TCP／IP協(xié)議通訊。
(2)信號(hào)采集
系統(tǒng)中由于有大量的I／O設(shè)備需要連接，所以配備了3個(gè)SC7信號(hào)采集器。SC7有32個(gè)I／O點(diǎn)，其中16個(gè)輸入，8個(gè)輸出，8個(gè)可選擇為輸入輸出。一個(gè)SC7用于連接15臺(tái)充電機(jī)，其余的用于連接機(jī)器人站臺(tái)和出入庫站臺(tái)。
SC7與充電機(jī)之間為單向連接，只采集充電機(jī)的充電狀態(tài)信號(hào)。
SC7與機(jī)器人之間為雙向連接，有握手信號(hào)(機(jī)器人有安全光柵，防止工作時(shí)人員進(jìn)入，站臺(tái)有高速機(jī)組機(jī)器人碼垛需要的空托盤組和碼好的成品煙箱托盤)。AGV進(jìn)入機(jī)器人工作區(qū)域進(jìn)行裝貨或卸貨時(shí)的工作流程如圖3所示。
(3)運(yùn)行模式
運(yùn)行模式分為工作模式和關(guān)機(jī)模式。
在工作模式時(shí)，AGV散開于車間，便于就近工作，提高效率。
在關(guān)機(jī)模式時(shí)，AGV全部返回各自的充電站進(jìn)行充電，便于AGV再開機(jī)工作時(shí)電池容量恢復(fù)。
(4)導(dǎo)航性能
經(jīng)過多年的使用，導(dǎo)航性能出現(xiàn)下降，時(shí)有丟失導(dǎo)航的情況發(fā)生，究其原因，主要有以下幾點(diǎn)：
機(jī)組挪動(dòng)，反射板位置發(fā)生偏移；
轉(zhuǎn)彎段AGV行走速度過快，有些甚至是100％的最大速度，對(duì)導(dǎo)航和安全都不利；
在某些地方，特別是三樓，反射板過多，造成反射板之間的Double干擾，而原系統(tǒng)在軟件上缺少足夠的防干擾措施；
AGV更換某些器件(如驅(qū)動(dòng)輪等)后，沒有及時(shí)調(diào)整相關(guān)參數(shù)；
7系統(tǒng)平臺(tái)的激光導(dǎo)引在導(dǎo)航性能上不如7S和8系統(tǒng)平臺(tái)，后者在防干擾上有了很大的改進(jìn)。
(5)安全防護(hù)
前端采用大包圍的防護(hù)欄，當(dāng)發(fā)生意外、有障礙物碰撞防護(hù)欄時(shí)，內(nèi)置微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作靈敏，小車緊急停車。車體中部裝有紅外線感應(yīng)開關(guān)，當(dāng)感應(yīng)到人或物時(shí)，AGV減速，但不停止。
在車的左右兩側(cè)底部各安裝有對(duì)射式光電管，防止AGV轉(zhuǎn)彎時(shí)碰撞到人或地面上放置的物品。
后端裝有接觸面比較大的圓形防護(hù)裝置，保證發(fā)生碰撞時(shí)能緊急停車。
此外，車體后端還裝有向上探測的光電管，用于AGV卸貨時(shí)檢測當(dāng)前站臺(tái)是否為空，避免發(fā)生貨物之間的碰撞。
AGV安裝的指示燈共有前左、前右、后左、后右四組。前進(jìn)時(shí)，前左、前右燈慢速閃爍；后退時(shí)，后左、后右燈慢速閃爍；左拐彎時(shí)，前左、后左燈快速閃爍：右拐彎時(shí)，前右、后右燈快速閃爍。
報(bào)警器在探測到前端有障礙物時(shí)鳴叫。
閃爍的燈光和報(bào)警器的鳴叫提醒行人注意。
為最大程度地保護(hù)車間行人的安全，車間地面用不同顏色的油漆標(biāo)明AGV行駛的主要通道，提醒行人經(jīng)過這些路段時(shí)需注意安全。
(6)AGV的維護(hù)及可操作性
AGV在車體設(shè)計(jì)與器件布置上充分考慮了用戶維護(hù)的方便性。
車體外圍覆蓋件都可以很方便地打開，便于維修檢查。
AGV監(jiān)控畫面信息較詳細(xì)，包括AGV正常、載貨、充電、阻塞等各種信息都能通過多種顏色和文字提示加以表達(dá)。特別是在畫面上具有直觀實(shí)時(shí)的AGV與機(jī)組成品碼垛機(jī)器人、充電機(jī)的接口信號(hào)。人員可以很方便地監(jiān)控AGV狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
維護(hù)配備了一臺(tái)蓄電池自動(dòng)加水裝置，以減輕維護(hù)人員每周對(duì)蓄電池加水一次的勞動(dòng)強(qiáng)度。
系統(tǒng)配備了一臺(tái)完整的AGV系統(tǒng)控制備份機(jī)。但是，AGV手動(dòng)操作器的插口位置過高，不方便操作。
從上述內(nèi)容分析可以看出，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，使用可靠，維護(hù)方便。但是隨著使用年限的增加，AGV系統(tǒng)運(yùn)行可靠性降低。影響了整個(gè)物流系統(tǒng)能力的發(fā)揮。急需改造。
總體改造方案
1．改造目標(biāo)及方法
系統(tǒng)改造的目標(biāo)是不改變?nèi)魏斡布浖嫌捎跊]有原系統(tǒng)的源程序，需全部重新編制，包括AGV單機(jī)程序、上位程序、反射板測量、路徑規(guī)劃等，徹底解決導(dǎo)航的問題。
考慮到用戶使用原系統(tǒng)的習(xí)慣性，改造后的程序在使用上應(yīng)與原來大致相同。
2．改造過程
(1)完成單機(jī)程序編制。AGV裝卸貨、行走功能(包括最大速度、指示燈及報(bào)警器的使用)、操作面板上的參數(shù)顯示、故障提示與原系統(tǒng)一致。所有AGV參數(shù)全部重新調(diào)整。
(2)建立新的導(dǎo)航系統(tǒng)。盡量使用原反射板。對(duì)其中某些多余的、不合適的進(jìn)行拆除和調(diào)整。對(duì)于玻璃等反射率比較大的物體產(chǎn)生的假反射線以及反射板之間產(chǎn)生的Double干擾，在軟件上給予解決。
(3)重新測量反射板，重作路徑規(guī)劃。充分考慮到車間地面已經(jīng)標(biāo)明的AGV通道，改造后的路徑與原系統(tǒng)一致，保證安全性。改變以前轉(zhuǎn)彎過快的速度，統(tǒng)一為最大0.5m／s，對(duì)于一些急彎，速度為0.3m／s。減少路徑上的通訊點(diǎn)，使通訊得以流暢。
(4)完成上位程序，處理流程保持與原來一致。
(5)完成AGV監(jiān)控畫面。AGV的顏色與文字提示與原來一致，仍能直觀實(shí)時(shí)地觀察AGV與成品碼垛機(jī)器人、充電機(jī)的接口信號(hào)。語言由英語轉(zhuǎn)換為中文。
改造效果
系統(tǒng)從改造完成至今已使用兩年多，運(yùn)行一直很穩(wěn)定；以前時(shí)常丟失導(dǎo)航的問題已基本得到解決；路徑變更很方便。經(jīng)過多次的AGV專題培訓(xùn)，用戶維護(hù)人員的專業(yè)水平得到了提高，值班人員工作強(qiáng)度大大改善。
AGV改造是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，往往是技術(shù)要求高，工程量大，涉及面廣，環(huán)境受限，時(shí)間緊迫。如何將改造工程實(shí)施得又快又好，一直是大家關(guān)注和追求的目標(biāo)。
在改造過程中要明確需求，摸清情況，進(jìn)行仔細(xì)全面的分析，做出可行性判斷，然后制定改造方案、實(shí)施計(jì)劃，最后才是具體實(shí)施，完成項(xiàng)目?？傮w而言，前期準(zhǔn)備工作相當(dāng)重要。
