自动导引车正将装配线推向更加灵活的未来。
过去,汽车工业非常依赖机器人进行纯粹的制造操作,比如装配、焊接和冲压 — 但是近年来,像自动导引车(AGV)等其他机器人应用在工厂中悄然兴起。
AGV一般是铲车大小,带轮推车,利用软件导航,在制造厂和装配厂周围移动 — 通常需要瓷片或激光的辅助。因此,AGV能用于汽车制造的什么方面呢?这种方法的优点和难点是什么?AGV应用于汽车制造之后,今后还会什么样的重要革新和发展趋势呢?
在线给料AGV运输系统需要很少的操作员,经常用于运输大型货物和托运货物,在中短距离上运输力处于中低。在形式和功能生的差别很大 — 有些制造商还生产自动导引推车(AGC),及视频引导车(VGV)— 但是他们更愿意把精力放在按照预定线路或动态线路自动运输货物。
AGV系统逐步普及应用于制造厂和零部件分销中心等地方,不仅减少了操作员手动运输重型货物的几率,还提供了更加安全的工作环境。AGV系统的一个用户是DHL,公司将AGV系统应用于汽车装配厂,更好地管理在线给料工作,比如从工厂库存到装配厂的准时化顺序(JIT)运输零部件。
DHL客户方案与革新部门经理Fathi Tlatli说,在制造过程中使用AGV的目的看中线旁JIT材料补充。据Tlatli称,DHL已经与多个汽车原始设备制造商合作,实行开发AGV方案。尽管他相信这能带来“性能改进”,但是他说这种高性能表现主要体现在一些特殊的领域 — 尤其是那些需要远距离定期进行重复的材料移动的部门,以及重点需要追踪材料的部门,因为准时送递非常关键,否则会导致效率低下。
Tlatili说,“DHL目前与许多业务合作商都有试点项目。这些项目的目的就是开发新技术的优点,比如微处理器、低成本传感器、大数据分析器,都用于开发新的机器人应用软件。”
线路导航另一个大力发展AGV应用技术的公司是美国的Seegrid公司,他们已经开发出一种面基础设施视觉导引车(VGV)— 不需要向电线、激光、磁铁或胶带这样的设施 — 有助于提高安全性、减少劳动成本、改进生产力。Seegrid VGV可以在厂内进行培训,只要将设备沿着所需路径走一圈就可以,这个过程中就会用照相机对工厂和建筑拍照,绘制3D图像,用于导航。培训一旦完成,VGV就能用于运输托盘、推车、火车和行李车。
据Seegrid首席技术官Mitchell Weiss称,公司的VGV被很多汽车制造商所采用。比如戴姆勒公司,他们利用Seegrid VGV优化了零部件到生产线的操作应用,降低了22%的等待时间,零部件到生产线的运输时间也降低了50%。
尽管没有透露准确的细节,但Weiss还是谈了美国汽车业客户在车队中使用VGV的情况,他们从冲压车间运输汽车外板到1,000米以外的仓库。在这里,VGV将货架运输到不同的存储地点,在建筑物、门廊之间穿梭,与卡车操作员一同前行,将空的货架准备好运到冲压线上。
Weiss说,“最大的好处就是能优化高昂的冲压线,保证出口清洁,不会阻碍换班。”
底盘接合在美国密歇根的Jervis-Webb公司是Daifuku North America旗下分公司 — 是与Henry Ford公司与1919年合作建立的汽车装配线 — 制造一种自动导引推车(AGC)生产线,用于灵活的磁带导航。Jervis-Webb公司高级销售工程师David Noble说,汽车公司使用的AGV系统应用类型非常广泛,从运输整部汽车和主要组件,比如运输前端模块、招牌、仪表板和座椅,到底盘组合 — 底盘要与车身同步 — 还有零部件的在线补充和分部装配。
Noble指出,公司向大多数OEM汽车制造商提供AGV、AGC系统 — 包括大众、日产、本田、通用、克莱斯勒、福特、丰田和特斯拉汽车 — 一级很多一级二级汽车供应商,比如江森自控和麦格纳。
从操作上来讲,他还说,AGC是汽车业内自动化汽车最常用的类型。在他看来,主要原因是与“复杂的CAD程序和AGV系统中最常用的客户系统代码相比”,从功能上更容易使用。
他说,“AGC所有者是这个系统和未来的真正掌控者。客户们不再需要向汽车供应商抵押了。这种自行转变的形式,不仅省去客户一大笔资金,还能根据他们的计划进行改变,而不是被AGV供应商牵着鼻子走。”Handling Specialty公司(使用扫描技术生产AGC)总裁Tom Beach也认为,这种测量对客户带来很多利益,满足客户对灵活改变推车修补的需求,而且能在几个小时内就完成。
好处多多从广义来讲,Egemin Automation公司国际业务开发部经理Gunter Van Deun相信,使用AGV能够带来很多好处。在他看来,好处包括能通过JIT送递零部件来提高操作效率,同时能保证精确送递,还能实现一天24小时,每周7天的“最高系统可运行性”。他还指出其他诸多优点,比如降低产品损坏率,肯定每次装货的趋向,提高操作安全性。
Seegrid公司副总裁Tim Spang也说,使用AGV和VGV所带来的安全性为汽车制造商提供技术的、操作上的和财政上的激励。在美国,每三天就会有人死于铲车相关的事故中,每年因此丧命的人达到100,000人。
他说,“从操作上来讲,汽车制造商已经习惯于使用高度自动化制造系统,这样能够精确掌握装配线上的投入和产出 — 测验性能、质量和OEE的材料送递情况。”
他还说,“从财政来说,节省劳动力是最明显的好处,大多数汽车客户都会计算投资回报率,但是只要有材料来回,只要有人工加入,就会有隐藏的成本不断出现。除去由于旷工引起的成本浪费,人工材料送递对营业额和相关学习曲线成本节约是VGV安装后带来的典型好处。”
Tlatli还强调说,劳动强度是物流和汽车业所面临的重要问题。对他来说,这在劳动力规模缩水上尤为如此,这是西方世界人口减少所造成的。
他说,“事实上,这在成熟市场历史上首次出现未来人口比过去还少的现象。这对汽车业非常严重,找到解决劳动强度以及低附加值问题的方法非常紧迫。”
"这在成熟市场的历史上第一次出现未来人口比过去还要少的情况。行业要找到完全决绝劳动强度和低附加值的方法。" - Fathi Tlathi, DHL
鉴于这些事实,Tlatli认为,劳动力数量的减少、降低事故发生,重型组件的运输能力以及低错误率都已通过在工厂和制造部门采用AGV来实现。
Tlatli警告说,尽管好处很多,但是使用AGV并不是万能的 — 也是有一定的困难和局限性的。其中一个局限性就是AGV在以外时间中的灵活性会降低。此外,他们有时需要大量的前期投资,工厂环境需要调整,也没有办法改进想法或现场错误,而人却可以办到。
此外,在一个制造厂里采用多种AGV也会出现多种问题 — 通常需要将在车辆管理系统内进行额外调节。事实上,据Fori Automation公司(最近在Ford Livonia, Ford Sterling Heights, Ford Cleveland厂内安装了多种Dock & Lock Tug AGVs,很快会在墨西哥和英国也会安装)业务开发总监Martin Erni说,车辆管理系统的调节能力是多个AGV系统的“心脏和灵魂”。
他说,“这是因为这能管理每个AGV,并阻止堵塞 — 同时还能接受工厂主机或Message系统发出的工作指令,向每个AGV派送任务或指令,这还要看AGV在特定工作区域内的可用性和接近程度。”
未来的创新展望未来,Tlatli称,DHL在汽车部门“积极开发”新的机器人应用和AGV — 并预测,未来我们“肯定”会越来越多的使用AGV。然而,他还肯定说,汽车部门会实现完全的面操作制造系统,认为AGV“一定会用于解决各种汽车部门”。
他补充说,“相关IT系统的简化和界面都将成为小型工厂内使用这种车辆的关键。”
在不远的将来,Noble认为AGC将会继续应用于灵活的装配厂。如果AGV和AGC是“安装成操作员驾驶”的样子,他还建议生产线管理者们可以根据工厂每天的生产需要,对员工进行更加灵活的要求。
他说,“这种机会对减少每年劳动力成本意义重大,比传统的‘一人一台’固定的传送装配线要灵活的多。”
Beach补充说,“我们认为,将货物送递到装配线对AGC是个关键流程。我们觉得,客户会愿意消除铲车,因为铲车成本高,维护费用高,而且安全风险也很高。”
Weiss还考虑最终要减少在材料送递中减少使用车辆,因为他认为VGV会“最大吸收货物的横向运输,仅仅通过车辆混合就能完成货物转运和提升。”
他还补充说,“我们希望对零部件‘手推车’实行标准化,在一两个小时内就向装配线的每个工作站运输全套零部件。这会消除在走廊里的装卸操作。手推车在工厂的中心存储区或超市区安装,然后直接运送到生产线。走廊就不会那么阻塞,运输时间也会降低,劳动力和设备得到充分的利用。”
Erni认为,将来我们还可能看到更有创意的AGV导引车和能源技术 — 会有一天整个制造执行系统(MES)和工厂管理系统都可以与AGV同步进行。他说,“最适合AGV技术的自动化制造应用就是线旁材料送递,以及所有机械装配系统类型,还有未来的底架组合系统。”