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agv——中国未来自动化生产的领航者

更新时间:2022-04-20 点击数:96

agv小车,也即无人搬运车“Automated Guided Vehicle)”英文缩写。是指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车。AGV属于轮式移动机器人(WMR——Wheeled Mobole Robot)的范畴。 

我们先来看看agv的发展历史。这里分国外和国内两个部分。因为虽然这个行业的发展非常快,但国内并未做到与国际水平同步,与欧美一些发达国家相比,我国的agv事业还刚处于初级阶段,任重道远。

先来看看agv在国际上的发展历程,世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代初开发成功的,它是一种牵引式小车系统,可十分方便地与其他物流系统自动连接,显著地提高劳动生产率,极大地提高了装卸搬运的自动化程度。1954年英国最早研制了电磁感应导向的AGV,由于它的显著特点,迅速得到了应用和推广。

1960年欧洲就安装了各种形式、不同水平的AGVS 220套,使用了AGV 1300多台。到了70年代中期,由于微处理器及计算机技术的普及,伺服驱动技术的成熟促进了复杂控制器的改进,并设计出更为灵活的AGV。1973年,瑞典VOLVO公司在KALMAR轿车厂的装配线上大量采用了AGV进行计算机控制装配作业,扩大了AGV的使用范围。70年代末,欧洲约装备了520个AGV系统,共有4800台小车,1985年发展到10000台左右。其应用领域分布为:汽车工业(57%),柔性制造系统FMS(8%)和柔性装配系统FAS(44%).

20世纪80年代末,国外的AGV达到发展的成熟阶段,此时美国的AGV生产厂商从1983年的23家剧增至1985年的74家。1984年,美国通用汽车公司完成了它的第一个柔性装配系统(FAS),从此该公司就成为当时AGV的最大用户。1986年已达1407台(包括牵引式小车、叉车和单兀装卸小车),1987年又新增加1662台。美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平,他们采用更先进的计算机控制系统,运输量更大,移载时间更短,小车和控制器的可靠性更高。

日本在1963年首次引进AGV,其第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂商与美国的Webb公司合资建成。1976年后,日本对AGV的发展给予了高度重视,每年增加数十套AGV系统,有神钢视频直播世界杯、平田视频直播世界杯、住友重机等27个主要生产厂商生产几十种不同类型的AGV。1981年,日本的AGV总产值为60亿日元,1985年已上升到200亿日元,平均每年以20%的速度递增,1986年,日本累计安装了2312个AGVS,拥有5032台AGV,到1990年日本拥有AGV约一万台。到1988年,日本AGV制造厂已达47家,如大福,Fanuc公司、Murata(村田)公司等,广泛应用于汽车制造、机械、电子、钢铁、化工、医药、印刷、仓储、运输业和商业上。

目前,全世界AGVS保有量在16000套以上,AGV在10万台以上。

我们可以看到,历经60年的发展,在欧美,agv已经成为一个成熟的产业,应用到了各行各业。其中在美国,agv主要应用在汽车行业,占到了85%左右的比例。当然,目前在美国,agv正在以一个非常快速的趋势不断向其他产业迈进,如食品饮料、烟草等行业。在欧洲,相对美国而言,agv在各行各业的发展显得稍微均衡一些,虽说也是主要应用在汽车行业,目前几个领先的agv制造国有瑞典、意大利、德国。其中瑞典的丹纳赫最为著名,世界绝大多数的激光导引agv都用到了ndc的技术。欧美追求的是自动化、智能化,力求不需要人工参与,运用到各种场合,放弃对外观的要求。当然此类agv的价格当然也是非常之高的,在国内,能用得起欧美原产agv的企业寥寥无几,只有暴利的烟草行业对此有需求。当然,随着企业对于自动化生产的要求越来越高,目前欧美先进的agv在国内也应用得越来越多了。涌现出了很多销售欧美产品的代理商。

在日本,则有一种简易型AGV技术--或只能称其为AGC(Automated Guided Cart),该技术追求的是简单实用,极力让用户在最短的时间内收回投资成本,这类AGV在日本和台湾企业应用十分广泛,从数量上看,日本生产的大多数AGV属于此类产品(AGC)。该类产品完全结合简单的生产应用场合(单一的路径,固定的流程),AGC只是用来进行搬运,并不刻意强调AGC的自动装卸功能,在导引方面,多数只采用简易的磁带导引方式。由于日本的基础工业发达,AGC生产企业能够为其配置上几乎简单得不能再简单的功能器件,使AGC的成本几乎降到了极限。这种AGC在日本80年代就得到了广泛应用,2002到2003年达到应用的顶峰。由于该产品技术门槛较低,目前国内已有多家企业可生产此类产品。

说完国际,再来看看国内的agv发展。我国AGV发展历程较短,但一直以来不断加大在这一领域的投入,以改变我国AGV长期依赖进口的局面。经过不懈地努力终于取得了一定的成效,北京起重运输机械研究所、清华大学、中国邮政科学院邮政科学研究规划院、中国科学院沈阳自动化所、大连组合机床研究所、国防科技大学和华东工学院都在进行不同类型的AGV的研制并小批投入生产。

1976年,北京起重机械研究所研制出第一台AGV,建成第一套AGV滚珠加工演示系统,随后又研制出单向运行载重500公斤的AGV,双向运行载重500kg、1000kg、2000kg的AGV,开发研制了几套较简单的AGV应用系统。

1988年,原邮电部北京邮政科学技术研究所研制了邮政枢纽AGV。

1991年起,中科院沈阳自动化研究所/新松机器人自动化股份研究公司为沈阳金杯汽车厂研制生产了客车6台AGV用于汽车装配线中,可以说是汽车工业中用得比较成功的例子,并于1996年获国家科学技术进步三等奖。

1992年,天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。

1995年,我国的AGV技术出口韩国,标志着我国自主研发的机器人技术第一次走向了国际市场。

目前国内的AGV保有量应该在1000台左右,大约有60%是国内的AGV厂家提供的,40%是国外厂家提供的。

可以看出,我国的agv水平和欧美先进国家相比,用小学生比博士生来说也毫不夸张,毕竟差距太大。目前国内能生产真正意义上的agv的企业也就三家,这是业内人士都知道的事实。其他企业生产的都是agc而已,当然,这也是和中国的国情挂钩的。目前中国的大多数企业属于劳动密集型,说白点,也就是主要靠人力来生产制造,虽说很多企业抱怨招工难的问题,但实际上劳动力还是比较充足的。加上中国劳动力的廉价,因此企业对于自动化的要求相比于很多欧美国家来说就显得没那么高。例如,一台激光导引后叉式AGV=10W欧元,一个叉车工人一年的工资=3W欧元,也就是说一台AGV=3个工人1年工资,而且没包括福利,保险,加薪等等各种人力消耗。在这种情况下,欧美国家对AGV全自动化的依赖才会这么大,才会促进AGV往更先进的方向发展。到现在为止,有数据表明,欧美AGV小车的覆盖面广:各种驱动模式,各种导引方式,各种移载机构应有尽有,系列产品的载重量可从50kg到60000kg(60吨)。目前承载已经达到了150吨,运用了16个驱动轮;用于自动化集装箱码头的AGV速度已经达到了5m/s(18km/h),还在发展第3代,时速将达到50km/h以上。而国内一些中小型企业考虑的首要因素是如何尽快收回成本。

尽管agv行业在我国还处于初级阶段,但毫无疑问在不久的将来,它必将雄起。这是有他的客观原因的:

第一、目前国内有几家企业,已经看到了agv的强大潜力,对于自主研发与引进先进技术这一块相当重视,在某些方面已经开始呈现出强劲的势头,还有技术出口到韩国等。

第二、计算机集成制造系统技术逐步发展、以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用,AGV作为联系和调节离散型物流管理系统使其作业连续化的必要自动化搬运装卸手段,必将得到广泛的应用。

第三、根据相关的资料显示:在整个产品生产的整个过程中,仅仅有5%的时间是用于加工和制造,剩余的大部分的95%都用于储存、装卸、等待加工和输送;在美国,直接劳动成本所占比例不足生产成本的10%,且这一比例还在不断下降,而储存、运输所占的费用却占生产成本的40%。因此,目前世界各工业强国普遍把眼光放在改造物流结构、降低物流成本上,把它作为企业在竞争中取胜的重要措施,为了适应现代生产的需要,物流正在向着现代化的方向发展。

第四、实践证明,根据工厂实际情况设计的agv解决方案确实可以让企业在劳动力的缩减、生产效率的提升、产量的增长、能源的节省、废品率的降低等方面产生巨大的影响。


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