原昆明卷煙廠物流系統(tǒng)是于1997年承建的，包含15臺AGV(芬蘭ROCLA公司制造)、4臺堆垛機、3臺穿梭車及貨架、輸送機等設備，應用于生產(chǎn)四部。由于存在AGV導航丟失嚴重、路徑變更困難、電控總線掉線、服務響應慢等問題，昆煙決定于2004年底由昆明船舶設備集團有限公司進行整個系統(tǒng)改造。其中，AGV系統(tǒng)的改造是整個系統(tǒng)改造中的重要一環(huán)，改造原則是完全延用原AGV單機及系統(tǒng)的硬件和設備，以軟件更新為重點，進行AGV的程序編制和修改，建立新的導航系統(tǒng)，重作路徑規(guī)劃，最終實現(xiàn)能夠完全自主維護和變更調(diào)整。
改造前AGV系統(tǒng)調(diào)研
1．系統(tǒng)配置
整個系統(tǒng)采用瑞典NDC激光導引7系統(tǒng)平臺，項目應用分布在二、三層樓。
二樓為硬包卷煙區(qū)，分配有9臺AGV，共10臺卷煙機組，4臺濾嘴棒成型機組，每個卷煙機組集中了裝封箱機、機器人成品碼垛。AGV除了運送卷煙輔料、絲束包外，還需運送成品煙箱、成品托盤及廢煙、廢料箱。
三樓為軟包卷煙區(qū)，分配有6臺AGV，共15臺卷煙機組，4臺濾嘴棒成型機組。AGV運送卷煙輔料。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)度計算機聯(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)，并下達工作命令。
2．基礎數(shù)據(jù)和主要特性
AGV基本參數(shù)及性能指標見表1、表2。
AGV的蓄電池使用了8年，性能良好。充電時由每個當班人員在AGV監(jiān)控計算機上分批下達充電命令。以二樓為例，早班下達1、2、3號AGV充電，中班下達4、5、6號AGV充電，晚班下達7、8、9號AGV充電(此時電池容量消耗為60％左右)。接收到充電命令的AGV自動前往充電站，充電完成能自動脫離，重新投入工作。未安排充電的AGV繼續(xù)工作。
當值班人員忘記下達充電命令，電池容量消耗到一定值時(一般為80％)，AGV會自動提示請求充電。
充電任務優(yōu)先級比較高，但如果此時是在執(zhí)行工作任務之中，則先完成工作任務，再執(zhí)行充電。
(1)系繞通訊
AGV控制計算機上安裝有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。對頻率設置不同的通訊區(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)信號采集
系統(tǒng)中由于有大量的I／O設備需要連接，所以配備了3個SC7信號采集器。SC7有32個I／O點，其中16個輸入，8個輸出，8個可選擇為輸入輸出。一個SC7用于連接15臺充電機，其余的用于連接機器人站臺和出入庫站臺。
SC7與充電機之間為單向連接，只采集充電機的充電狀態(tài)信號。
SC7與機器人之間為雙向連接，有握手信號(機器人有安全光柵，防止工作時人員進入，站臺有高速機組機器人碼垛需要的空托盤組和碼好的成品煙箱托盤)。AGV進入機器人工作區(qū)域進行裝貨或卸貨時的工作流程如圖3所示。
(3)運行模式
運行模式分為工作模式和關機模式。
在工作模式時，AGV散開于車間，便于就近工作，提高效率。
在關機模式時，AGV全部返回各自的充電站進行充電，便于AGV再開機工作時電池容量恢復。
(4)導航性能
經(jīng)過多年的使用，導航性能出現(xiàn)下降，時有丟失導航的情況發(fā)生，究其原因，主要有以下幾點：
機組挪動，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，對導航和安全都不利；
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)動輪等)后，沒有及時調(diào)整相關參數(shù)；
7系統(tǒng)平臺的激光導引在導航性能上不如7S和8系統(tǒng)平臺，后者在防干擾上有了很大的改進。
(5)安全防護
前端采用大包圍的防護欄，當發(fā)生意外、有障礙物碰撞防護欄時，內(nèi)置微動開關動作靈敏，小車緊急停車。車體中部裝有紅外線感應開關，當感應到人或物時，AGV減速，但不停止。
在車的左右兩側底部各安裝有對射式光電管，防止AGV轉(zhuǎn)彎時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裝置，保證發(fā)生碰撞時能緊急停車。
此外，車體后端還裝有向上探測的光電管，用于AGV卸貨時檢測當前站臺是否為空，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。前進時，前左、前右燈慢速閃爍；后退時，后左、后右燈慢速閃爍；左拐彎時，前左、后左燈快速閃爍：右拐彎時，前右、后右燈快速閃爍。
報警器在探測到前端有障礙物時鳴叫。
閃爍的燈光和報警器的鳴叫提醒行人注意。
為最大程度地保護車間行人的安全，車間地面用不同顏色的油漆標明AGV行駛的主要通道，提醒行人經(jīng)過這些路段時需注意安全。
(6)AGV的維護及可操作性
AGV在車體設計與器件布置上充分考慮了用戶維護的方便性。
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，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。特別是在畫面上具有直觀實時的AGV與機組成品碼垛機器人、充電機的接口信號。人員可以很方便地監(jiān)控AGV狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題。
維護配備了一臺蓄電池自動加水裝置，以減輕維護人員每周對蓄電池加水一次的勞動強度。
系統(tǒng)配備了一臺完整的AGV系統(tǒng)控制備份機。但是，AGV手動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，整個系統(tǒng)設計合理，使用可靠，維護方便。但是隨著使用年限的增加，AGV系統(tǒng)運行可靠性降低。影響了整個物流系統(tǒng)能力的發(fā)揮。急需改造。
總體改造方案
1．改造目標及方法
系統(tǒng)改造的目標是不改變?nèi)魏斡布?，軟件上由于沒有原系統(tǒng)的源程序，需全部重新編制，包括AGV單機程序、上位程序、反射板測量、路徑規(guī)劃等，徹底解決導航的問題。
考慮到用戶使用原系統(tǒng)的習慣性，改造后的程序在使用上應與原來大致相同。
2．改造過程
(1)完成單機程序編制。AGV裝卸貨、行走功能(包括最大速度、指示燈及報警器的使用)、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)建立新的導航系統(tǒng)。盡量使用原反射板。對其中某些多余的、不合適的進行拆除和調(diào)整。對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，對于一些急彎，速度為0.3m／s。減少路徑上的通訊點，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，仍能直觀實時地觀察AGV與成品碼垛機器人、充電機的接口信號。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，運行一直很穩(wěn)定；以前時常丟失導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，用戶維護人員的專業(yè)水平得到了提高，值班人員工作強度大大改善。
AGV改造是一個復雜的系統(tǒng)工程，往往是技術要求高，工程量大，涉及面廣，環(huán)境受限，時間緊迫。如何將改造工程實施得又快又好，一直是大家關注和追求的目標。
在改造過程中要明確需求，摸清情況，進行仔細全面的分析，做出可行性判斷，然后制定改造方案、實施計劃，最后才是具體實施，完成項目?？傮w而言，前期準備工作相當重要。
