1. 课程导入与工程认知

在制造现场,线边配送指的是把物料从仓库、超市或缓存区,按产线节拍送到工位旁指定位置的过程。传统做法依赖人工叉车、牵引车或看板拉动,存在等待、错配、通道拥堵和人员安全等问题。AGV(Automated Guided Vehicle,自动导引车)与 AMR(Autonomous Mobile Robot,自主移动机器人)正是为这类“高频、短距、定点、可重复”的搬运任务而生的自动化装备。本课程讨论的不是单台小车的运动控制,而是把车辆、调度、容器、工位、接口和产线节拍组织成一个可交付、可运行、可度量的线边配送系统。

1.1 定义:什么是AGV/AMR线边配送系统

AGV/AMR线边配送系统,是以自动搬运车辆为执行主体,以调度系统为决策中枢,以线边工位为服务对象,在厂内道路与产线通道中完成物料从存储点到消耗点的定时、定量、定点交付,并把空容器或余料回收的整套工程系统。它至少包含四层含义:

  • 执行层:AGV/AMR本体,含驱动、导航、举升/牵引/辊筒等承载机构,以及电池与安全传感器。
  • 调度层:车辆调度系统(如RCS),负责任务分配、路径规划、交通管制、充电策略与状态监控。
  • 接口层:与上位系统(MES/WMS/产线PLC)的任务交互,与电梯、自动门、输送线、呼叫按钮的现场联动。
  • 现场层:线边料架、周转容器、地标/反光板/二维码、充电桩、等待位与作业位。

需要区分两个常被混用的概念:AGV通常沿预设路径(磁条、二维码、反光板)行驶,路径固定、节拍稳定;AMR依靠激光SLAM或视觉SLAM实时建图与定位,可动态绕障、临时改道。工程选型时,路径稳定、通道规整、批量大的场景倾向AGV;通道狭窄、布局频繁调整、需要人机混行的场景倾向AMR。二者在调度层可以统一纳管。

1.2 系统边界:哪些算在内,哪些不算

边界不清是线边配送项目最常见的返工来源。建议用“责任边界”和“物理边界”两条线同时界定。

物理边界:从物料离开仓库/超市的交接位开始,到物料到达线边工位指定放置位为止,再包含空容器返回的路径。仓库内部的货架、堆垛机、拣选作业不属于本系统;产线内部的装配动作、工位内的物料消耗也不属于本系统。

责任边界:车辆本体、调度软件、导航设施、充电设施、线边料架定位、与电梯/门/输送线的接口信号,通常由配送系统承担;物料信息准确性、容器规格统一、线边5S与通道畅通,需要仓储、产线、IE共同承担。项目启动时应把“谁负责把料放到交接位”“谁负责把空箱取走”写成书面接口约定,否则上线后极易出现车辆到了却无人卸料、空箱堆积占位的现象。

判断一个对象是否在边界内,可以问三个问题:它是否随车辆一起移动?它是否由调度系统直接下发指令?它的异常是否会导致配送任务失败?三个问题中至少一个为“是”,才纳入本系统范围。

1.3 典型组成与信号链

把系统拆开看,一条完整的配送任务会经过“需求产生—任务下发—车辆执行—现场交接—状态回传”五个环节。下图给出典型组成与信号链关系,可作为后续章节的认知底图。

AGV/AMR线边配送系统典型组成与信号链 上位系统 MES / WMS 工单·库存·拉动 调度层 RCS 任务分配·路径规划 交通管制·充电策略 执行层 AGV/AMR 导航·驱动·承载 安全传感器·电池 现场层 料架·容器 地标·充电桩 任务 指令 交接 状态/完成回传 接口层:电梯 · 自动门 · 输送线 · 呼叫按钮 · 安全门锁 I/O干接点 / Modbus TCP / PLC握手信号 工程关注的关键量(示例取值,用于教学假设) • 节拍匹配:产线需求 12 箱/h,单车循环 8 min,需 ≥ 2 台在线(含 1 台冗余) • 通道净宽:单向 ≥ 1.2 m,双向会车 ≥ 2.0 m;转弯半径按车型最小转弯半径 + 0.3 m 余量 • 定位精度:对接辊筒/料架 ±10 mm;普通放置位 ±30 mm;充电桩 ±15 mm • 续航与补能:单班 8 h,电池容量按 6 h 连续作业 + 1.5 h 充电窗口配置

图中横向是任务流,纵向是接口与现场约束。可以看到,调度层是唯一同时与上位系统、车辆和现场设备交互的节点,因此它也是后续排障时最先被检查的对象。

1.4 与产线物流的关系

线边配送不是孤立环节,它嵌在“入厂物流—厂内仓储—线边配送—线边消耗—空箱回收”的链条中。它的上游是仓储的拣选与集货,下游是产线的工位消耗。上游发料不准,车辆就会空跑或错送;下游消耗波动大,车辆就会出现忙时排队、闲时闲置。因此,线边配送系统的设计必须同时读取两端的节拍:

  • 拉动方式:看板拉动(消耗后触发补料)适合多品种小批量;定时定量配送(按固定周期送固定数量)适合稳定大批量。
  • 容器标准化:同一工位若混用多种规格容器,车辆承载机构与料架定位都要做兼容设计,成本会显著上升。
  • 线边库存:线边库存 = 配送周期内消耗量 + 安全余量。库存定得过高会占通道,定得过低会停线,需与产线共同确认。

1.5 本课程任务地图与交付物

本课程按“认知—设计—实施—验证—优化”推进,共30章。第1章建立系统认知与边界;后续依次进入车辆与导航选型、调度与交通管制、容器与线边工位设计、接口与信号联调、节拍与运力计算、现场实施与安全、上线验证与持续优化。每一阶段都对应可交付成果,而不是停留在概念讨论。

阶段核心任务主要交付物
认知与边界明确系统范围、干系人与接口责任系统边界说明、接口责任矩阵
方案设计车辆选型、路径规划、运力计算选型对比表、路径图、运力计算表
现场实施地标/网络/充电桩施工、接口联调施工检查表、联调记录、点位坐标表
上线验证空载/满载测试、节拍与安全验证测试用例、验收报告、异常处置清单
运行优化拥堵分析、充电策略、KPI复盘KPI看板、优化建议、SOP更新
本章的交付物是一份《线边配送系统边界与接口责任说明》,至少写清:配送起点与终点、纳入系统的设备清单、与仓储/产线/设施的接口信号、异常时的责任归属。这份文件将作为后续所有设计与验收的依据。