離散型制造智能工廠 課件 CH6 工廠智能物料搬運系統(tǒng)

06工廠智能物料搬運系統(tǒng)目錄/Contents01工廠智能物料搬運的場景與總體技術要求02物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法03PFEP方法04工廠常用物料搬運工具05AGV系統(tǒng)06案例分析工廠智能物料搬運的場景與總體技術要求工廠智能物料搬運的場景與總體技術要求總體技術要求l自動化搬運：采用AGV、輸送機等自動化搬運設備，實現(xiàn)物料搬運自動化。并具備靈活性和適應性，滿足動態(tài)調(diào)整搬運路徑和任務的需求。l智能化配送：與智能管理系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)集成，根據(jù)生產(chǎn)計劃實現(xiàn)智能配送和JIT配送，降低工位庫存。并可實時調(diào)整配送策略，優(yōu)化物料供應，提高生產(chǎn)效率。l路徑規(guī)劃與優(yōu)化：結合生產(chǎn)線布局和物料需求，對物流配送路徑和運輸模式進行精益化規(guī)劃，實現(xiàn)路徑與裝載優(yōu)化。采用先進算法和技術，確保物料搬運過程的高效、節(jié)能和成本最優(yōu)。l實時監(jiān)控與追蹤：利用傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術，實時監(jiān)控物料和運輸工具的狀態(tài)和位置，獲取實時數(shù)據(jù)，確保物料在整個搬運過程中的可視化和可控性。l數(shù)據(jù)分析與決策支持：通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術，對物流數(shù)據(jù)進行分析，支持優(yōu)化決策和持續(xù)改進。目錄/Contents01工廠智能物料搬運的場景與總體技術要求02物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法03PFEP方法04工廠常用物料搬運工具05AGV系統(tǒng)06案例分析物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法物料搬運系統(tǒng)方程物料+移動+方法=推薦的系統(tǒng)物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法物料搬運系統(tǒng)方程物料+移動+方法=推薦的系統(tǒng)物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法物料搬運系統(tǒng)設計目錄/Contents01工廠智能物料搬運的場景與總體技術要求02物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法03PFEP方法04工廠常用物料搬運工具05AGV系統(tǒng)06案例分析PFEP方法1.PFEP的概念“PlanForEveryPart(PFEP)”，又稱“為每個零件規(guī)劃”，是精益物流系統(tǒng)的一個關鍵工具，其目的在于詳盡規(guī)劃生產(chǎn)流程中每一種物料的相關事宜，確保記錄與生產(chǎn)過程相關的所有信息。起初PFEP只是作為一個信息共享的工具，后來逐漸演化成為一種控制工廠物料流動及物流系統(tǒng)規(guī)劃與設計的工具。PFEP本質(zhì)上是一個關于生產(chǎn)過程中涉及的物料的數(shù)據(jù)庫，主要用來收集和記錄生產(chǎn)物流中所涉及物料的詳細信息。PFEP數(shù)據(jù)庫要求盡可能地包含物料在生產(chǎn)物流中的所有相關信息，且要詳細具體。如表所示為一個典型的PFEP表格。物料編碼物料名稱倉庫零件尺寸（mm）來料包裝類型來料包裝尺寸（mm）來料包裝容量(pcs）容器類型每托容量采購周期存儲周期日產(chǎn)能長寬高長寬高900001視窗玻璃0124013640紙箱28028015560托盤2160781250900002馬達02145120100紙箱58049032536托盤576691250PFEP方法2.PFEP的設計原則PFEP方法3.PFEP的內(nèi)容雖然每個工廠對PFEP的使用目標和方式不同，記錄的信息內(nèi)容和記錄方式也各不相同，但從物流管理和規(guī)劃的角度來看，通常建立的PFEP數(shù)據(jù)表應包括以下幾個方面的物料信息：基礎信息：包括物料編號、物料名稱、物料的尺寸和重量等。產(chǎn)線信息：包括物料上線方式、物料配送策略、料箱容量、料箱使用頻率等。包裝信息：包括物料包裝方式、包裝容量、包裝重量、包裝尺寸等。包裝方式和容器在供應商來料、物料存儲、分揀上線等各環(huán)節(jié)可能會發(fā)生變化，因此需要在不同階段分別記錄。供應信息：包括供應商編碼和名稱、供應距離等。根據(jù)各工廠的現(xiàn)狀和需求，以及物流系統(tǒng)要滿足的有效物料供應支持，PFEP參數(shù)設計可以參考圖65所示模型。PFEP設計的輸入包括生產(chǎn)物料信息、物料圖形(尺寸和形狀)、制造工藝物料清單（BOM）、生產(chǎn)節(jié)拍等。在生產(chǎn)物流參數(shù)的支持以及物料計劃模式、標準容器或載具、參數(shù)設計方法和配送上線模式等約束條件下，獲得支持有效物料供應的輸出參數(shù)，包括物料容器、存儲參數(shù)、配送上線參數(shù)和運輸參數(shù)。結合企業(yè)物料流動需求，進一步細化這些參數(shù)，梳理它們在工廠物流管理系統(tǒng)中的相互關系，并將最終設計結果映射到PFEP表格，從而完成PFEP表格的設計。PFEP方法3.PFEP的內(nèi)容PFEP方法3.PFEP的內(nèi)容在實際應用中，需要根據(jù)企業(yè)的配送情況，建立相應的PFEP表，收集所需的物料信息，并依據(jù)PFEP表對物料的倉儲、搬運和配送進行全方位管控，確保物料在生產(chǎn)物流中的有序、可視和準確配送。下表展示了某汽車制造企業(yè)的PFEP屬性表。PFEP的應用邏輯1.單一物料流通環(huán)節(jié)資源配置規(guī)劃2.作業(yè)場景資源配置規(guī)劃目錄/Contents01工廠智能物料搬運的場景與總體技術要求02物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法03PFEP方法04工廠常用物料搬運工具05AGV系統(tǒng)06案例分析工廠常用物料搬運工具無動力推車叉車輥筒輸送機皮帶輸送機工廠常用物料搬運工具AGV/AMR前移式托盤搬運機器人料箱機器人托盤搬運無人叉車平衡重無人叉車PFEP方法AGV是一種能夠在工廠內(nèi)部自主行駛的無人駕駛車輛，可以根據(jù)預設路線和任務自動運輸物料。AGV具有靈活性、可編程性和安全性，適用于智能工廠的物料搬運和運輸。相比傳統(tǒng)的物料搬運方式，AGV具有以下優(yōu)勢：（1）自動化操作AGV能夠根據(jù)預設的路線和任務自主運行，無需人工干預，實現(xiàn)物料的自動化搬運，提高了生產(chǎn)線的自動化水平。（2）靈活性和可編程性AGV可以根據(jù)實際需求進行靈活調(diào)度和路徑規(guī)劃，適應不同的生產(chǎn)場景，具有較高的適應性和靈活性。（3）安全性和穩(wěn)定性AGV通常配備了多種傳感器和安全裝置，能夠實時感知周圍環(huán)境并避免碰撞，保障了工廠內(nèi)人員和設備的安全。（4）提升生產(chǎn)效率由于AGV的自動化操作和高效率，能夠大大提升物料搬運的效率，降低生產(chǎn)線的等待時間，從而提高整體的生產(chǎn)效率。因此，AGV作為智能工廠中物流搬運的重要組成部分，將在未來的工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來越重要的作用。目錄/Contents01工廠智能物料搬運的場景與總體技術要求02物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法03PFEP方法04工廠常用物料搬運工具05AGV系統(tǒng)06案例分析AGV系統(tǒng)AGV的分類1.以導航方式分類（1）磁導航（2）慣性導航：慣性導航使用陀螺儀、加速度計等慣性測量設備，根據(jù)AGV的加速度和轉向變化來計算位置。（3）光學導航：光學導航是一種在自動導航車的行駛路徑上設置光學標識，通過車載光學傳感器對這些標識進行識別以實現(xiàn)導航的方法。電磁導航磁條導航磁釘導航AGV系統(tǒng)（4）無線電導航通常指的是利用無線電波進行導航和定位的技術。（5）激光導航激光導航是一種在自動導航車的運行區(qū)域周圍設置反射標識，通過車載激光傳感器對這些反射標識進行識別以實現(xiàn)導航的方法。AGV系統(tǒng)（6）視覺導航視覺導航是一種通過AGV車載視覺傳感器獲取運行區(qū)域周圍的圖像信息來實現(xiàn)導航的方法。（7）復合導航復合導航將多種導航方法結合使用，來實現(xiàn)自動導航車運行的方法。AGV系統(tǒng)（6）SLAM導航SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）即同時定位與地圖構建，是一種通過傳感器數(shù)據(jù)實時估計機器人自身位置和構建環(huán)境地圖的技術。SLAM技術是AGV自主導航、路徑規(guī)劃和環(huán)境感知的關鍵技術之一。SLAM類別優(yōu)點缺點激光SLAM無累計誤差，建圖精度高，受光照影響小特征采集精確度低，受探測范圍限制，成本較高視覺SLAM特征采集精確度高，輕便小巧，成本較低計算量大，受環(huán)境光影響大多傳感器融合SLAM適應多種環(huán)境算法復雜度高，計算量大AGV系統(tǒng)視覺SLAM導航二維和三維點云圖AGV系統(tǒng)2.以驅動方式分類(1)單輪驅動(2)雙輪驅動(3)多輪驅動AGV系統(tǒng)3.根據(jù)裝載方式分類（1）牽引式（2）叉取式AGV系統(tǒng)（3）舉升式（4）背負式AGV系統(tǒng)

AGV物料搬運系統(tǒng)的組成AGV系統(tǒng)典型場景AGV應用（1）零部件運輸在離散制造工廠中，AGV通常用于運輸各種零部件，例如機械零件、電子元件、工具等。它們可以在生產(chǎn)線的不同工作站之間自動運輸零部件，以支持裝配、加工和測試等工序。（2）成品運輸AGV也可以用于運輸成品或組裝好的產(chǎn)品。在離散制造環(huán)境中，這可能涉及從生產(chǎn)線到倉庫或裝運區(qū)的成品運輸，或者將成品從一個生產(chǎn)線轉移到另一個生產(chǎn)線。（3）物料搬運除了零部件和成品之外，AGV還可以用于運輸其他類型的物料，如原材料、半成品和工裝夾具等。它們可以在車間內(nèi)各個區(qū)域之間自動搬運物料，確保生產(chǎn)線的順暢運作。（4）庫內(nèi)物流在工廠的倉庫或儲存區(qū)域，AGV可以用于貨物的存儲、檢索和移動。它們可以在貨架之間自動搬運貨物，使得倉庫內(nèi)部的物流操作更加高效和精確。（5）生產(chǎn)線支持AGV還可以用于提供對生產(chǎn)線的支持服務，例如運送輔助工具、耗材和廢料收集等。這些服務可以幫助生產(chǎn)線的運作更加順暢，并提高生產(chǎn)效率。（6）設備補給AGV可以用于為生產(chǎn)設備提供所需的物料和工具。它們可以自動將零部件或工具送到生產(chǎn)設備旁，以支持設備的連續(xù)運作和生產(chǎn)目錄/Contents01工廠智能物料搬運的場景與總體技術要求02物流搬運系統(tǒng)設計思路與方法03PFEP方法04工廠常用物料搬運工具05AGV系統(tǒng)06案例分析案例分析某機電科技有限公司是一家專業(yè)電梯配件制造企業(yè)，在當前生產(chǎn)過程中，各車間關鍵區(qū)域的物料搬運依賴人工操作，不僅增加了生產(chǎn)成本，也降低了生產(chǎn)效率，同時還存在一定的安全隱患。為次，公司決定引入AGV等智能搬運機器人系統(tǒng)，實現(xiàn)自動化、智能化的物料搬運。項目的建設目標是通過建設智能物料搬運系統(tǒng)，實現(xiàn)公司一樓成品緩存區(qū)域和二樓組裝車間等關鍵區(qū)域的物料搬運自動化和智能化，減少人工搬運的時間和勞動強度，提高物料搬運的效率和準確性，提升整體生產(chǎn)效率。1.車間布局與信息系統(tǒng)基礎系統(tǒng)實施對象是公司杭州工廠，包括一樓成品緩存區(qū)域和二樓組裝車間。車間布局如圖所示。一樓區(qū)域為右側成品庫，成品需從二樓成品庫通過右側電梯搬運到一樓成品庫。二樓物料搬運涉及三個階段：原材料出庫分揀：原材料存放在左側電子料倉，需要分揀以便配送至組裝線。產(chǎn)線原材料配送：從電子料倉揀選站搬運到產(chǎn)線各個點位。成品入庫：將組裝線產(chǎn)生的成品搬運到成品倉庫，此處還涉及到空托盤的供給。因為涉及到物料上下樓，需要與電梯對接，需要與公司W(wǎng)MS系統(tǒng)對接。案例分析一樓車間搬運總體布局圖案例分析二樓車間搬運總體布局圖案例分析設計方案二樓原材料倉布局與搬運方案原材料庫貨架設計案例分析電子料出庫搬運流程案例分析電子料入庫搬運流程案例分析組裝線物料及成品入庫搬運流程案例分析通過實施該項目，公司成功部署了一套智能AGV及相關配套設備，實現(xiàn)了從一樓成品緩存區(qū)域到二樓組裝車間的自動化搬運。本項目包括原材料倉庫內(nèi)部物料搬運分揀、車間產(chǎn)線物料配送及工序間物料搬運、成品入庫，覆蓋了生產(chǎn)制造物料搬運的全