1、概述
近十年來，智能制造的概念充斥著各行各業(yè)，很多人對智能制造的理解、解釋也各不相同，多有歧義。究其原因，是被自動化、無人化、智能化等概念局限了思維。在參觀學習了一些智能制造示范應用項目后，筆者認識到智能制造更像是一種先進的組織管理理念，強調生產(chǎn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，而智能裝備只是實現(xiàn)智能制造的手段。2020 年工信部組織發(fā)布了國家標準《智能制造能力成熟度模型，GB/T 39116—2020》，從企業(yè)業(yè)務層面將智能制造成熟度分為五級：規(guī)劃級、規(guī)范級、集成級、優(yōu)化級、引領級，不同的層級對應不同要求，上級涵蓋下級要求。
該標準將人員、資源、技術和生產(chǎn)作為能力要素，針對不同層級提出不同的要求，所涵蓋的內容遠比人們通常了解的智能制造要廣泛得多。單就制造生產(chǎn)過程來看，包括了物資采購、計劃調度、生產(chǎn)作業(yè)、設備管理、倉儲配送、安全環(huán)保及能源管理 7 個方面，其根本目的是為了獲得穩(wěn)定的質量，更高的效率，量化可控的生產(chǎn)成本，安全可靠的作業(yè)過程，使生產(chǎn)過程變得更加有序、可控，能夠快速滿足定制化產(chǎn)品的需求。
2019 年后，許多行業(yè)逐漸意識到了“搞智能制造不能好高騖遠，只能循序漸進”。于是圍繞著質量、效率、成本、安全和環(huán)境的實際需求，將智能生產(chǎn)和智能物流作為向智能制造轉型的主攻方向。AGV 作為實現(xiàn)柔性制造及自動化物流的關鍵裝備，在其中發(fā)揮了重要的作用。
2、AGV 的智能化
在智能制造成熟度的規(guī)范級(第二級)，就對生產(chǎn)裝備提出了要求，最終實現(xiàn)跨業(yè)務間的數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)生產(chǎn)裝備之間的數(shù)據(jù)互通。就是在總體上要求 AGV 系統(tǒng)技術必須注重與企業(yè)的生產(chǎn)管理、物流管理以及工藝路線相結合，注重與關聯(lián)設備的數(shù)據(jù)交互，優(yōu)化運行時序，追求更高效率。于是，智能化的 AGV成為了智能制造應用的必然。筆者認為，AGV 的智能化可以從以下幾個方面來考慮：
第一是新技術在 AGV 上的應用，隨著 5G、AI、大數(shù)據(jù)、云計算等新一代通信和信息技術的進步，將這些新技術應用到 AGV 產(chǎn)品和系統(tǒng)中是 AGV 智能化的必經(jīng)之路。通過擴大數(shù)據(jù)采集范圍，提升設備的自學習、自整定、自調節(jié)以及自診斷能力;提升系統(tǒng)的運行場景判斷，任務峰值預測，任務路徑(效率 /能耗)優(yōu)化能力。
第二是上位調度或系統(tǒng)控制軟件的云端部署，結合兩業(yè)融合，使用云端虛擬機部署上位調度或系統(tǒng)控制軟件，有利于系統(tǒng)的升級拓展，改變系統(tǒng)運維模式，能夠同時對多個系統(tǒng)進行集中運維服務，提升專業(yè)運維服務能力。
第三是具體到單機及系統(tǒng)的智能化，AGV 單機除主動避障、自由路徑等自主功能提升外，應更注重在線單機的健康評估及故障診 斷， 為預測性維護及車輛調度提供必要的數(shù)據(jù)。AGV 系統(tǒng)的智能化應體現(xiàn)在任務調度、車輛分配和交通管理上，應更加注重超實時的在線仿真，主動判斷運行場景，根據(jù)任務狀態(tài)和車輛狀態(tài)，預測未來交通狀況，自主優(yōu)化調度策略，從而節(jié)省車輛資源和路徑資源。
第四是考慮移動裝備(包括堆垛機/穿梭車等)的一體化調度平臺，使系統(tǒng)更有機會優(yōu)化任務的執(zhí)行，合理安排包括 AGV 在內的不同設備的工作時序。
3、AGV 賦能智能制造
智能制造涵蓋了各個行業(yè)，需求多樣性、差異性大，是整體性的解決方案，不是單單依靠裝備就能夠解決的。聚焦到智能生產(chǎn)和智能物流，不同行業(yè)對生產(chǎn)和物流要求可能完全不同，即使相同行業(yè)，不同用戶的業(yè)務流程也不完全一致，多數(shù)項目是無法復制的。在這類應用中，AGV 的角色分別是工藝設備和輔助設備，在流程型和離散型生產(chǎn)中，AGV 的應用特點并不相同。AGV 作為輔助運輸設備應用在生產(chǎn)物流環(huán)節(jié)，主要負責物料的搬運。其搬運任務通常來自 WMS 或MES，AGV 配合其他設備完成物料的出、入庫功能，涵蓋了原料入庫、原料出庫、成品(半成品)入庫、成品(半成品)出庫等各環(huán)節(jié)，在此類應用中，AGV 系統(tǒng)設計需關注物料的流向、擺放位置以及物料處理的及時性;單機設計需關注 AGV的運行方式、物料交接方式、充電方式及故障處理方式等。
應用于分揀配送時，AGV 也可代替?zhèn)鹘y(tǒng)帶式分揀，最大的優(yōu)勢是靈活部署、提升系統(tǒng)的冗余度，其典型應用是電商、快遞分揀。其特點是 AGV 數(shù)量龐大，但流程單一，常采用倉配一體的調度系統(tǒng)，追求單位面積的使用效率。系統(tǒng)設計需關注分揀的準確率，關注單機的定時維護、故障處理流程等。
在流程型制造中，AGV 被理解為主要工藝設備，能夠將剛性產(chǎn)線變?yōu)槿嵝援a(chǎn)線，提升系統(tǒng)可靠性和冗余度，當 AGV 單機設備發(fā)生故障，或產(chǎn)品出現(xiàn)質量問題時，不影響整線生產(chǎn)，需滿足人機配合作業(yè)要求。常見的產(chǎn)線形式有串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián);運行方式可以是步進、連續(xù)或者二者混合;裝載方式可能是手動或自動等，運行路徑大多為簡單環(huán)路，一般選擇有線式導航。
典型的應用是汽車總裝產(chǎn)線、發(fā)動機裝配產(chǎn)線、配料產(chǎn)線等;其中更為智能的應用是某些行業(yè)的配料產(chǎn)線，AGV背負罐體，按產(chǎn)品的“配方”要求從不同的儲料罐中接取原料，“配方”決定了 AGV 的接料點和接料順序，計量裝置可以直接配置在AGV 上。這類應用的特點是：流程可窮舉、可預知，都是固定的流程，確定性強，易于生產(chǎn)管理。
相對于流程型制造，離散型制造要復雜得多。往往是由于產(chǎn)品定制化程度高、批量小，零部件配套周期長等原因，無法統(tǒng)一裝配工藝，不能支持連續(xù)生產(chǎn)。其復雜性表現(xiàn)在工序和工位的不確定性，無法確認未來產(chǎn)品及其相關工藝，不同的產(chǎn)品在裝配環(huán)節(jié)，甚至可能出現(xiàn)先到先裝的情況，流轉工位無規(guī)律頻繁發(fā)生變化，也沒有準確的裝配周期。此類應用多為“島式”生產(chǎn)，AGV的作用就是要實現(xiàn)“島”與“島”的連接，形成更為柔性的生產(chǎn)線。AGV 可作為主要工藝設備與產(chǎn)品基礎主件綁定，前往各“島(工位)”完成零部件組裝，直到所有工序完成后，產(chǎn)品與 AGV 解綁。AGV 系統(tǒng)需與生產(chǎn)管理及質量管理系統(tǒng)結合，根據(jù)產(chǎn)品的不同配置，實現(xiàn)工序變更及工位流轉，更加適用于小批量、定制化生產(chǎn)。
4、總結
智能制造對 AGV 的需求雖然錯綜復雜，但基本要求依然是安全可靠、通暢有序地運行。筆者認為，在產(chǎn)品水平行業(yè)，AGV 需與新一代信息技術和通信技術結合，不斷提升自身的智能化水平;在垂直應用行業(yè)，需加強不同行業(yè)應用研究，拓展應用需求，走上由工藝到設備，由設備到技術的正向創(chuàng)新之路。文中不到之處，歡迎批評、指正!
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