本文是一篇物流论文，本文设计了研究了一种AGV设备。在侧面伸叉式AGV的基础上，参考其侧面取放料的特点，改板叉抬升为推挽式移载方式，因不必在车体增加配重用的重量，可实现车体轻量化，同时载重能力增加。其转向驱动采用四轮麦克纳姆轮的驱动方式，配合激光导引方式，真正意义上实现窄巷道AGV全向行驶。
第一章 绪论
第一节 研究背景及意义
一、研究背景
随着生产制造行业全球化进程的不断推进与飞速发展，现代制造业已然不是简单地机械化与流水线生产，而是向着自动化、智能化、定制化不断发展的新兴行业。我国作为全球第一大经济体，工业与制造业是经济发展中举足轻重的一环。自2011年德国提出工业4.0，全球生产制造业迎来了第四次工业革命，2015年国务院总理李克强提出“中国制造2025”战略思想，在借鉴各发达国家工业4.0的基础上发展具有中国特色的智能制造计划，力求实现创建智能工厂、提高国家制造业创新能力、工业化与信息化深度融合，同时向着数字化、智能化、绿色制造不断努力，提高中国国家竞争力，使得我国由制造大国转向制造强国，进一步优化制造业整体布局。
在生产制造行业中，很多企业意识到单纯生产环节的自动化智能化所提升的效率是相对有限的[1]。有相关资料表示，在生产过程中，生产线进行加工的时间仅占全部生产时间的5%，剩余95%都用于仓储、搬运、装卸、输送等企业内部物流环节，且用于这些内部物流环节的物流成本远远高于其余支出。所以对于如何更进一步提高生产效率来适应定制化的客户需求，优化企业内部物流的流程，降低物流环节成本，使得物流系统更加自动化、智能化是目前研究的重点。随着计算机集成制造系统技术的发展和工厂运作自动化的趋势不断增大，自动化物流系统也不仅仅应用在烟草等少数行业中，而是更多地被各行各业的制造企业引入工厂，并且对于多品种、多规格、小批量、定制化的产品，自动化、智能化程度较高的物流设施设备可以更好地适应这些特点的物料，有利于提高生产效率、降低物流成本。
第二节 国内外研究现状
随着经济的不断发展，为实现提高经济效益的目的，许多企业采用降本增效的方式来实现其目的，而其中人力成本成为企业迫切需要降低的成本类型之一。在生产制造企业中，如果工厂自动化水平足够高，那么工厂对于工人的依赖则更少，整个流程所需人力成本则更少，因此在跟随“工业4.0”和“中国制造2025”战略引导的转型道路上，更多的生产制造企业对于生产自动化与场内物流系统自动化的需求越来越大[10]。
对于一部分大型制造企业，其生产自动化已经达到了很高的水平，对物流自动化的需求很大且预算充足，其所需要的仓储形式属于固定布局的、大储量的形式，这部分企业通常会选择将传统仓库整体进行重装与改造，将本身中低层的楼层改造为高层仓库，方便自动化物流设备中的堆垛机与高层立体货架或者是多层穿梭车与密集仓储货架进行搭配，改造过后的立体仓库以堆垛机或者穿梭车为主要取放货设备，搭配使用超高层的、重型的货架进行物料的存储[11,12]。对于另一些生产制造企业，他们所需要进行存储的物料是属于具有阶段性的物料，例如中医药生产制造企业，他们所生产的产品具有阶段性、生产工艺有所区别的特点，并且在生产流程对接过程中存在节拍不平衡的问题，如果对于每种产品都建造单独的缓存仓库，那么企业成本将大大增加且不利于绿色低碳的发展模式，此时灵活性更强、适应性更强的物流系统是更加适合的方案[13]。
对于这类企业，本文所提出的基于推挽式全向AGV的自动化仓储系统便可以满足其需求，对于产品生产线的部分变动与工艺流程的改动，该系统可以灵活地适应新的布局情况，同时单元化储位进行配合，在满足产品生产工艺的要求下尽可能地实现物流自动化，降低生产物流成本。
第二章 生产物流系统问题与解决思路
第一节 物流系统的存在问题及解决方法
一、现状描述
对于生产制造企业而言，其企业物流方向如图2.1所示。在站台收到原材料；在收货区进行暂存并进行验货；进入原料库进行暂存；从原料库出库，将物料搬运至生产线上料口；半成品暂存或直接搬运至下一工序；成品制造完成，搬运至成品库入库；根据订单成品从成品库出库进行分拣、暂存等；移至站台进行成品发货。建立系统中的物流平衡就是使得生产物流节拍同步，希望可以实现生产周期最短和物流成本最低的目的。在半成品搬运与暂存的流程中存在上下道工序的节拍平衡问题，即对上道工序和下道工序的能力和节拍进行分析和比较，若上下节拍不平衡，则该处需要为了平衡能力而设置缓存区域，当需要缓存的物料较多，采用地堆的方式则会过多地占用库内空间。对于用于缓存的仓库，若采用高层立体仓库和堆垛机配合的方案时，其建设成本较高且灵活性和适应性较差，当生产流程发生变动时，其可改动的范围极小。故在用于平衡的中间产品的仓库建设时，自动化程度高的方案通常会选择AGV搭配货架或地堆来进行存储。
对于AGV设备，现阶段我国传统仓库中，因楼板承重能力不足、楼层可利用高度较低等现实问题，大型自动化设备适应性并不强，且安装成本较大、无法充分发挥自动化设备的作用。如储存物料单元是为实托盘时，搬运与输送设备通常使用地牛、人工叉车、叉式AGV来进行作业。 “地牛”是指利用液压千斤顶来进行升降的一种简单便捷小型的运输工具，用于运输托盘类物料，需要工人进行操作，设备重量较轻，可用于楼板上的作业，且其升降高度很有限，几乎无法与货架进行配合，只能用于短距离运输，故其存储方式多为就地堆放。
第二节 新型推挽式全向行驶的AGV物流系统研究概况
随着更多的生产制造企业想要进行内部物流的自动化变革，具有不同特点的物流自动化方案随之出现。有些预算有限的生产制造企业的内部物流自动化变革的需求为：1.降低仓库重复建设的成本，提高整个系统的适应性和灵活性；2.物流系统的自动化程度高，空间利用率高、仓储效率高、减少人工作业。对于拥有以上需求的项目，本文提出构建以推挽式全向AGV为核心设备的自动化仓储系统，以满足以上需求。
本节对于所构建的新型推挽式全向行驶的AGV物流系统研究进行分析与模块化的研究，将整体系统分为AGV部分与仓储系统部分两部分进行设计与理论研究。
一、系统总体概述
针对于上文提出的物流系统所存在的问题，本文提出构建新型推挽式全向行驶的AGV物流系统。本系统核心设备为新型推挽式全向行驶的AGV，辅助设备为与核心设备所配套的可单元化存储的框栏。对于所设计的AGV，从软件角度对布局结构进行总体规划，构建合理的调度策略，同时利用遗传算法来进行路径规划，提高整个AGV系统的效率；从硬件角度提出新型推挽式全向行驶的结构，车体设计有可升降的门架结构，以满足中低层仓库6米以内的举升高度，同时采用推挽式的移载方式，以减轻车体的配重模块的质量，辅以麦克纳姆轮的转向系统，节约AGV因行驶所占空间，从而进一步满足库位需求的同时缩小整个库区的面积，再次提高仓库的空间利用率。对于其应用场景，本设备既可以适用于固定货架只需在固定货架底部加装无动力辊道搭配推挽结构来进行作业，也可以视框栏为虚拟储位，并在其上部加装全向轮，底部加装凹槽，配合推挽结构，减少物料与框栏之间的摩擦力，降低AGV的配重重量，从而减轻车体重量。且其可以随意进行组合、拆分、搭配的特质，使得仓库的灵活性大大提高，同时降低仓库因布局或缓存能力、需求改变所产生的重复建设成本。
第三章 新型推挽式全向行驶的AGV物流系统研究 .......................... 28
第一节 系统应用情景描述 ...............................28
第二节 系统工艺流程与布局方案 ..............................29
第四章 A企业平衡库系统建模及仿真 .............................. 53
第一节 A企业车间物料仓储系统案例描述 ..............................53
一、案例概述 ....................................... 53
二、案例方案 ....................................... 53
第五章 总结与展望 ....................... 76
第一节 总结 ...............................................76
第二节 展望 ...............................77
第四章 A企业平衡库系统建模及仿真
第一节 A企业车间物料仓储系统案例描述
一、案例概述
A公司现因公司战略安排需要对其原有生产车间内某平衡仓库进行重新规划，该平衡仓库布局区域暂定，使其空间利用更合理，物流运作效率更高，能够满足车间辐射区域内的生产销售需求，设计一个自动化仓库，使得整个仓库系统具备物流效率高、自动化程度高、灵活性强的特点。
二、案例方案
针对以上案例，拟分别采用经典立体仓储系统方案和组合系统方案来进行布局规划。
（一）方案设计原则
1.因用于该仓库的建设空间局限，故在满足企业需求的基础上应当尽可能地减小仓库占地面积，提高空间利用率。
2.考虑到仓库内可利用高度为4米，效率更高的物流设备堆垛机在此处并不适用，同时考虑到该仓库的实际情况，更偏向于使用灵活性强、高柔性的AGV系统。
3.系统应具有高可靠性、高适应性、高效率的特点。 4.系统内部资源管理应遵循绿色、经济的原则。库内若采用AGV系统进行输送，其AGV充电点数量与AGV数量按照业内常规比例1:3进行设置。
第五章 总结与展望
第一节 总结
制造业的迅猛发展与全球化进程的不断推进，带来的不仅是财富的积累与产品的多样化，制造企业之间的竞争也日趋激烈，企业降本增效的需求日渐浓郁，如何提高企业生产制造效率、在有限的空间内完成更大量的产品的制造成为现在亟待解决的问题。在实际生产过程中，不同工序之间客观存在节拍的不同，在平衡效率的同时使得系统效率更优是本文的目标问题。本文设计了新型推挽式全向行驶的AGV物流系统，旨在有效地平衡效率问题，提高库内自动化水平和物流效率，提高库内空间利用率，给流水线提供具有高度自动化、高度灵活的平衡系统。
本文研究的主要内容与成果如下：
一、本文设计了研究了一种AGV设备。在侧面伸叉式AGV的基础上，参考其侧面取放料的特点，改板叉抬升为推挽式移载方式，因不必在车体增加配重用的重量，可实现车体轻量化，同时载重能力增加。其转向驱动采用四轮麦克纳姆轮的驱动方式，配合激光导引方式，真正意义上实现窄巷道AGV全向行驶。
二、本文以上述AGV为核心设备，研究设计了新型推挽式全向行驶的AGV物流系统。本系统可搭配固定货架进行作业，只需在货架底部加装无动力辊道；还可以搭配作业的为可堆叠滚动的框栏设备，该设备借鉴于烟草行业，与WMS系统配合库位管理，形成易于搬运、高柔性的单元物料，实现了系统内所有设备均具备高度灵活性的特征，大大减少因需求变动或库内物流流量变动而产生的物流系统重复建设成本。在此基础在采用分布式任务分配方法和路径规划方法，使得整个系统高度融合。
参考文献（略）