企業(yè)MES系統(tǒng)與AGV
AGV無(wú)人搬運(yùn)車，一般可通過(guò)電腦來(lái)控制其行進(jìn)路線以及行為，具有很強(qiáng)的自調(diào)整性，且自動(dòng)化程度高、準(zhǔn)確便捷，能有效避免人為錯(cuò)誤且節(jié)省人力資源。在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，以可充電的蓄電池為其動(dòng)力來(lái)源，可實(shí)現(xiàn)其柔性，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的無(wú)人化工作以及管理。MES 制造執(zhí)行系統(tǒng)是一套面向車間的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，從工廠的數(shù)據(jù)流來(lái)看，一般處于中間層級(jí)，主要將工廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和分析。要實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的柔性生產(chǎn)，MES 在未來(lái)的智能化工有著舉足輕重的作用，從目前來(lái)看，可以提供的主要功能包括計(jì)劃排程、生產(chǎn)管理調(diào)度、數(shù)據(jù)追溯、工具管理、質(zhì)量控制、設(shè)備/任務(wù)中心管理、過(guò)程控制、安燈看板、報(bào)表分析、上層系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成等。從企業(yè)運(yùn)營(yíng)方面來(lái)看，業(yè)務(wù)升級(jí)不僅僅是產(chǎn)業(yè)鏈的不斷擴(kuò)充，更可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)個(gè)性化與定制化的自主追求；從行業(yè)上來(lái)看，還可以按照不同的需求，為企業(yè)設(shè)計(jì)一個(gè)高效、全面并且可靠的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以滿足未來(lái)智能化的需求。目前，MES系統(tǒng)已經(jīng)快速應(yīng)用到大部分制造企業(yè)，幫助工廠進(jìn)行高效和快速的信息化管理。在當(dāng)前大部分的生產(chǎn)企業(yè)里，車間的計(jì)劃和生產(chǎn)都配有企業(yè)級(jí)MES，利用MES的生產(chǎn)數(shù)據(jù)來(lái)解決物流系統(tǒng)價(jià)值流角度的痛點(diǎn)，比如多系統(tǒng)差異造成額外的確認(rèn)工作，操作流程只基于員工的經(jīng)驗(yàn)等等。充分利用 MES 與 AGV 調(diào)度數(shù)據(jù)互聯(lián)，整合部署在不同服務(wù)器的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，這樣不僅降低了企業(yè)的運(yùn)維成本，也給現(xiàn)場(chǎng)的操作人員帶來(lái)了極大的便利，所以在MES系統(tǒng)下進(jìn)行AGV系統(tǒng)的研究有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。硬件系統(tǒng)
1、工業(yè)服務(wù)器與AGV服務(wù)器端采用了惠普DL388G9， CPU2.1G 至 強(qiáng)E5-2620v4/8 核，內(nèi)存 512GB，硬盤 HP 146 GB 10K SAS 2.5，OS 操作系統(tǒng)為Window Server2012，數(shù)據(jù)庫(kù)選擇Oracle 2012企業(yè)版關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，可移植性好、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)、具備處理海量數(shù)據(jù)能力，結(jié)合NET平臺(tái)使用具有很大的便利性。AGV 采用?？低?MR-Q3-600-C型，最大舉升高度為60mm，額定負(fù)載能力為 600kg，停止位置精度為 ± 10mm，額定工作時(shí)間為8h，在電量低于設(shè)定值且無(wú)工作任務(wù)時(shí)自動(dòng)前往充電樁進(jìn)行充電，這些特性能夠滿足大部分工廠通用的一日三班的工作要求。從成本優(yōu)化和項(xiàng)目適用性角度，系統(tǒng)采用了磁條導(dǎo)航的方式。2、智能倉(cāng)庫(kù)工作站智能倉(cāng)庫(kù)設(shè)備方案如圖1所示，該設(shè)備為AGV應(yīng)用展示設(shè)備。通過(guò)MES將庫(kù)房端與物料需求端連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)庫(kù)房與物料需求端物料輸送的自動(dòng)對(duì)接。

設(shè)備控制系統(tǒng)由AGV料車、待料架 、物料架、卸料架和MES 組成。設(shè)備控制采用西門子 1500 系列全自動(dòng)集成控制，相比于S7-300/400，西門子1500處理速度更快，聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)，診斷能力和安全性更高，不僅可節(jié)省成本，提高生產(chǎn)效率，而且安全可靠，支持的數(shù)據(jù)類型更為廣泛。智能倉(cāng)庫(kù)設(shè)備由本地局域網(wǎng)連接，設(shè)備具有更強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)能力，有利于提高該設(shè)計(jì)整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性。軟件系統(tǒng)

1、MES和倉(cāng)儲(chǔ)工作站的數(shù)據(jù)互聯(lián)當(dāng)貨架缺料時(shí)，貨架設(shè)備向 MES 系統(tǒng)發(fā)出缺料請(qǐng)求信息，報(bào)文中包括缺料的型號(hào)。MES系統(tǒng)通過(guò)隊(duì)列將RCS創(chuàng)建任務(wù)所需的信息傳遞給RCS系統(tǒng)。當(dāng)RCS創(chuàng)建AGV小車任務(wù)成功，將命令下達(dá)給AGV小車，AGV根據(jù)規(guī)劃好的路徑向倉(cāng)庫(kù)移動(dòng)。到達(dá)指定地點(diǎn)后，AGV通過(guò)透?jìng)魅蝿?wù)將信息傳達(dá)給倉(cāng)庫(kù)PLC。倉(cāng)庫(kù)工作站通過(guò)向MES系統(tǒng)發(fā)送信息，確認(rèn)送達(dá)的物料型號(hào)準(zhǔn)確，并通過(guò)報(bào)文向MES系統(tǒng)傳達(dá)任務(wù)已完成的信息。在 MES 系統(tǒng)的工作系統(tǒng)層面，當(dāng)卸料架發(fā)出缺料信息后，將指令發(fā)給AGV管理系統(tǒng)RCS，主要內(nèi)容有目的地+身份ID 、物料類型 、物料數(shù)量等；AGV管理系統(tǒng)接受好任務(wù)后將狀態(tài)反饋給 MES，并駛向待料架 PLC1；AGV 到達(dá)待料架PLC1，AGV將到位和準(zhǔn)備信號(hào)告知待料架PLC1，同時(shí)將身份ID + 物料類型 、物料數(shù)量傳至待料架PLC1。AGV收到待料架PLC1反饋的準(zhǔn)備信號(hào)之后開始接收物料架，待判斷接收好物料框并同時(shí)收到待料架PLC1的完成信號(hào)后，載著物料框開始駛向卸料架 PLC2；AGV 到達(dá)卸料架PLC2，將到位和準(zhǔn)備信號(hào)告知卸料架 PLC2，收到卸料架PLC2 反饋的準(zhǔn)備信號(hào)之后開始輸送物料框，待收到卸料架PLC2收料的完成信號(hào)后，回到充電樁或進(jìn)行下一個(gè)工作周期。AGV 與線邊 PLC1&2 的數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)通訊采用 OPC 客戶端與服務(wù)端的方式，如圖2所示。

2、MES和RCS通信Web Service是一種基于Http和XML技術(shù)，并使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語(yǔ)言描述和使用SOAP協(xié)議傳輸?shù)漠悩?gòu)系統(tǒng)解決方案。AGV任務(wù)生成的順序工作流如圖3所示。MES端將任務(wù)生成所需信息通過(guò)消息隊(duì)列發(fā)送給 RCS系統(tǒng)，RCS系統(tǒng)生成對(duì)應(yīng)的AGV任務(wù)。

AGV系統(tǒng)主要由機(jī)器人控制系統(tǒng)（Robot conrol system，RCS）、平臺(tái)系統(tǒng)和多臺(tái)AGV小車本體組成，上層RCS平臺(tái)作為小車搬運(yùn)系統(tǒng)的大腦，主要負(fù)責(zé)AGV小車的任務(wù)分配及調(diào)度，而AGV小車則作為任務(wù)的執(zhí)行者，直接和系統(tǒng)中的機(jī)臺(tái)對(duì)接，自動(dòng)完成搬運(yùn)任務(wù)。當(dāng)系統(tǒng)需要將機(jī)臺(tái) A 的貨物接送到機(jī)臺(tái)B時(shí)，首先由MES 生成相應(yīng)的任務(wù)發(fā)送至 RCS，RCS 根據(jù)智能算法選取最近滿足需求的AGV，行進(jìn)至機(jī)臺(tái)A，到位后，上層執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)作；執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作后，AGV再進(jìn)行移動(dòng)至機(jī)臺(tái)B。為了保證動(dòng)作的可靠性及AGV整體的安全性，在AGV移動(dòng)過(guò)程中，上層執(zhí)行機(jī)構(gòu)不進(jìn)行動(dòng)作。而當(dāng)上層執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，AGV底盤保證自身位置固定，通知執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的任務(wù)，主要業(yè)務(wù)流程如圖4所示。

3、AGV故障實(shí)時(shí)監(jiān)控AGV所在位置為充電樁位置，當(dāng)電量低于設(shè)定值時(shí)，小車將自動(dòng)前往充電樁。AGV小車的電量顯示及故障報(bào)錯(cuò)信息都會(huì)在界面顯示，便于工作人員排查，如圖5所示。

4、過(guò)程行為追溯唯一識(shí)別碼由物料型號(hào)、日期和計(jì)數(shù)器組成，方便識(shí)別。在取料完成后任務(wù)狀態(tài)變?yōu)镺K，如果任務(wù)沒(méi)有完成，任務(wù)狀態(tài)會(huì)顯示為無(wú)結(jié)果。過(guò)程數(shù)據(jù)記錄了任務(wù)創(chuàng)建、AGV到達(dá)待料架、AGV到達(dá)物料架和任務(wù)完成這4個(gè)時(shí)間點(diǎn)、數(shù)量和步驟次序，完成了整個(gè)運(yùn)料過(guò)程的數(shù)據(jù)追溯，如圖6所示。

結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái)，生產(chǎn)和物流的需求急劇增長(zhǎng)，車間的數(shù)據(jù)集成化變得越來(lái)越重要，AGV和MES系統(tǒng)整合后，極大地避免了由人工失誤造成的產(chǎn)能降低，能更大地發(fā)揮 MES 系統(tǒng)的效力，從而提高車間物流的智能化程度，提高企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率。通過(guò)MES與 RCS系統(tǒng)互聯(lián)，在車間的任務(wù)調(diào)度和管理層面，滿足了物料數(shù)據(jù)和配送的可視化，并保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率和實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)了智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)自動(dòng)化補(bǔ)料的智能化。

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