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agv——中國未來自動化生產的領航者

更新時間:2022-04-20 點擊數:1781

agv小車,也即無人搬運車“Automated Guided Vehicle)”英文縮寫。是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置,能夠沿規定的導引路徑行駛,具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。AGV屬于輪式移動機器人(WMR——Wheeled Mobole Robot)的范疇。 

我們先來看看agv的發展歷史。這里分國外和國內兩個部分。因為雖然這個行業的發展非常快,但國內并未做到與國際水平同步,與歐美一些發達國家相比,我國的agv事業還剛處于初級階段,任重道遠。

先來看看agv在國際上的發展歷程,世界上第一臺AGV是由美國Barrett電子公司于20世紀50年代初開發成功的,它是一種牽引式小車系統,可十分方便地與其他物流系統自動連接,顯著地提高勞動生產率,極大地提高了裝卸搬運的自動化程度。1954年英國最早研制了電磁感應導向的AGV,由于它的顯著特點,迅速得到了應用和推廣。

1960年歐洲就安裝了各種形式、不同水平的AGVS 220套,使用了AGV 1300多臺。到了70年代中期,由于微處理器及計算機技術的普及,伺服驅動技術的成熟促進了復雜控制器的改進,并設計出更為靈活的AGV。1973年,瑞典VOLVO公司在KALMAR轎車廠的裝配線上大量采用了AGV進行計算機控制裝配作業,擴大了AGV的使用范圍。70年代末,歐洲約裝備了520個AGV系統,共有4800臺小車,1985年發展到10000臺左右。其應用領域分布為:汽車工業(57%),柔性制造系統FMS(8%)和柔性裝配系統FAS(44%).

20世紀80年代末,國外的AGV達到發展的成熟階段,此時美國的AGV生產廠商從1983年的23家劇增至1985年的74家。1984年,美國通用汽車公司完成了它的第一個柔性裝配系統(FAS),從此該公司就成為當時AGV的最大用戶。1986年已達1407臺(包括牽引式小車、叉車和單兀裝卸小車),1987年又新增加1662臺。美國各公司在歐洲技術的基礎上將AGV發展到更為先進的水平,他們采用更先進的計算機控制系統,運輸量更大,移載時間更短,小車和控制器的可靠性更高。

日本在1963年首次引進AGV,其第一家AGV工廠于1966年由一家運輸設備供應廠商與美國的Webb公司合資建成。1976年后,日本對AGV的發展給予了高度重視,每年增加數十套AGV系統,有神鋼電機、平田電機、住友重機等27個主要生產廠商生產幾十種不同類型的AGV。1981年,日本的AGV總產值為60億日元,1985年已上升到200億日元,平均每年以20%的速度遞增,1986年,日本累計安裝了2312個AGVS,擁有5032臺AGV,到1990年日本擁有AGV約一萬臺。到1988年,日本AGV制造廠已達47家,如大福,Fanuc公司、Murata(村田)公司等,廣泛應用于汽車制造、機械、電子、鋼鐵、化工、醫藥、印刷、倉儲、運輸業和商業上。

目前,全世界AGVS保有量在16000套以上,AGV在10萬臺以上。

我們可以看到,歷經60年的發展,在歐美,agv已經成為一個成熟的產業,應用到了各行各業。其中在美國,agv主要應用在汽車行業,占到了85%左右的比例。當然,目前在美國,agv正在以一個非常快速的趨勢不斷向其他產業邁進,如食品飲料、煙草等行業。在歐洲,相對美國而言,agv在各行各業的發展顯得稍微均衡一些,雖說也是主要應用在汽車行業,目前幾個領先的agv制造國有瑞典、意大利、德國。其中瑞典的丹納赫最為著名,世界絕大多數的激光導引agv都用到了ndc的技術。歐美追求的是自動化、智能化,力求不需要人工參與,運用到各種場合,放棄對外觀的要求。當然此類agv的價格當然也是非常之高的,在國內,能用得起歐美原產agv的企業寥寥無幾,只有暴利的煙草行業對此有需求。當然,隨著企業對于自動化生產的要求越來越高,目前歐美先進的agv在國內也應用得越來越多了。涌現出了很多銷售歐美產品的代理商。

在日本,則有一種簡易型AGV技術--或只能稱其為AGC(Automated Guided Cart),該技術追求的是簡單實用,極力讓用戶在最短的時間內收回投資成本,這類AGV在日本和臺灣企業應用十分廣泛,從數量上看,日本生產的大多數AGV屬于此類產品(AGC)。該類產品完全結合簡單的生產應用場合(單一的路徑,固定的流程),AGC只是用來進行搬運,并不刻意強調AGC的自動裝卸功能,在導引方面,多數只采用簡易的磁帶導引方式。由于日本的基礎工業發達,AGC生產企業能夠為其配置上幾乎簡單得不能再簡單的功能器件,使AGC的成本幾乎降到了極限。這種AGC在日本80年代就得到了廣泛應用,2002到2003年達到應用的頂峰。由于該產品技術門檻較低,目前國內已有多家企業可生產此類產品。

說完國際,再來看看國內的agv發展。我國AGV發展歷程較短,但一直以來不斷加大在這一領域的投入,以改變我國AGV長期依賴進口的局面。經過不懈地努力終于取得了一定的成效,北京起重運輸機械研究所、清華大學、中國郵政科學院郵政科學研究規劃院、中國科學院沈陽自動化所、大連組合機床研究所、國防科技大學和華東工學院都在進行不同類型的AGV的研制并小批投入生產。

1976年,北京起重機械研究所研制出第一臺AGV,建成第一套AGV滾珠加工演示系統,隨后又研制出單向運行載重500公斤的AGV,雙向運行載重500kg、1000kg、2000kg的AGV,開發研制了幾套較簡單的AGV應用系統。

1988年,原郵電部北京郵政科學技術研究所研制了郵政樞紐AGV。

1991年起,中科院沈陽自動化研究所/新松機器人自動化股份研究公司為沈陽金杯汽車廠研制生產了客車6臺AGV用于汽車裝配線中,可以說是汽車工業中用得比較成功的例子,并于1996年獲國家科學技術進步三等獎。

1992年,天津理工學院研制了核電站用光學導引AGV。

1995年,我國的AGV技術出口韓國,標志著我國自主研發的機器人技術第一次走向了國際市場。

目前國內的AGV保有量應該在1000臺左右,大約有60%是國內的AGV廠家提供的,40%是國外廠家提供的。

可以看出,我國的agv水平和歐美先進國家相比,用小學生比博士生來說也毫不夸張,畢竟差距太大。目前國內能生產真正意義上的agv的企業也就三家,這是業內人士都知道的事實。其他企業生產的都是agc而已,當然,這也是和中國的國情掛鉤的。目前中國的大多數企業屬于勞動密集型,說白點,也就是主要靠人力來生產制造,雖說很多企業抱怨招工難的問題,但實際上勞動力還是比較充足的。加上中國勞動力的廉價,因此企業對于自動化的要求相比于很多歐美國家來說就顯得沒那么高。例如,一臺激光導引后叉式AGV=10W歐元,一個叉車工人一年的工資=3W歐元,也就是說一臺AGV=3個工人1年工資,而且沒包括福利,保險,加薪等等各種人力消耗。在這種情況下,歐美國家對AGV全自動化的依賴才會這么大,才會促進AGV往更先進的方向發展。到現在為止,有數據表明,歐美AGV小車的覆蓋面廣:各種驅動模式,各種導引方式,各種移載機構應有盡有,系列產品的載重量可從50kg到60000kg(60噸)。目前承載已經達到了150噸,運用了16個驅動輪;用于自動化集裝箱碼頭的AGV速度已經達到了5m/s(18km/h),還在發展第3代,時速將達到50km/h以上。而國內一些中小型企業考慮的首要因素是如何盡快收回成本。

盡管agv行業在我國還處于初級階段,但毫無疑問在不久的將來,它必將雄起。這是有他的客觀原因的:

第一、目前國內有幾家企業,已經看到了agv的強大潛力,對于自主研發與引進先進技術這一塊相當重視,在某些方面已經開始呈現出強勁的勢頭,還有技術出口到韓國等。

第二、計算機集成制造系統技術逐步發展、以及柔性制造系統、自動化立體倉庫的廣泛應用,AGV作為聯系和調節離散型物流管理系統使其作業連續化的必要自動化搬運裝卸手段,必將得到廣泛的應用。

第三、根據相關的資料顯示:在整個產品生產的整個過程中,僅僅有5%的時間是用于加工和制造,剩余的大部分的95%都用于儲存、裝卸、等待加工和輸送;在美國,直接勞動成本所占比例不足生產成本的10%,且這一比例還在不斷下降,而儲存、運輸所占的費用卻占生產成本的40%。因此,目前世界各工業強國普遍把眼光放在改造物流結構、降低物流成本上,把它作為企業在競爭中取勝的重要措施,為了適應現代生產的需要,物流正在向著現代化的方向發展。

第四、實踐證明,根據工廠實際情況設計的agv解決方案確實可以讓企業在勞動力的縮減、生產效率的提升、產量的增長、能源的節省、廢品率的降低等方面產生巨大的影響。


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