1　概述

    CIMS(Computer Intergrated Manufacturing System)即计算机集成制造系统，是在信息技术、计算机技术、制造技术和自动化技术的基础上，利用计算机及其软件将工厂企业的全部生产经营活动，包括设计、生产、物流、管理、销售、服务进行整体优化组合，形成一个最优化的高柔性的智能生产系统，以提高企业的应变能力，获得更高的整体效益。CIMS将成为21世纪占主导地位的新型生产模式。
    物料搬运系统MHS(Material Handling System)是CIMS的一个重要子系统，是一项集机械、电子、液压、信息、通讯、光电、自动化和集成化等多种先进技术为一体的综合性高技术系统。它不仅承担CIMS中各种原材料、零配件、加工件、刀具夹具和成品的装卸、搬运、存储、控制及信息管理功能，而且把生产制造和组装调试的各类仪器设备联接成柔性自动化系统。是提高系统集成度、提高劳动生产率、提高经济效益和提高CIMS水平的重要环节，是保证CIMS正常运行的基础。
    随着工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，物料搬运费用在工业生产成本中所占比例越来越大。据统计，美国工业产品生产过程中装卸搬运费用占成本的20%～30%，德国企业物料搬运费用占营业额的1/3，日本物料搬运费用占国民生产总值的10.73%。因此，在CIMS中选择合理的物料搬运方式，提高物料运输和存放过程的自动化程度，对改进物流管理，提高产品质量、降低生产成本、缩短生产周期、加速资金周转和提高整体效益有重要的意义。

    2　物料搬运系统介绍

    CIMS中的物料搬运系统可由各种不同的起重机械、运输机械和仓储机械组合而成，并具有物料装卸与搬运、物料识别与检测、物料流通与存储、物流管理与监控等多项功能。据国外对物料搬运系统的统计，采用自动导向车占41%，有轨搬运车占29%，起重机占9%，辊子输送机占10%，悬挂输送机等占11%。

    2.1　自动导向车(AGV)
    自动导向车［1］以自身装载的蓄电池为动力，依靠电磁感应、惯性导向、信标定位、位姿积算或计算机视觉等方式无轨导向运行。可自动地和不受机械约束地把物料移送到指定地点，并可完成一些特定作业要求，如装载、卸载、牵引、装配和升
降等。多台自动导向车可组成自动导向车系统(AGVS)。采用计算机进行系统管理，可形成一个功能网络，并具备相当的柔性。为适应系统衔接的需要，可选择不同车型和车队的组合，并配备制导定位系统、调度指挥系统、交通管制系统、通讯联络系统和安全辅助系统等，实现系统的有效运行。
    为了满足CIMS的要求，自动导向车必须具备自动引导和跟踪预定路线的能力；沿导引路线选出抵达目的地最佳路线的能力；以足够的精度停靠工作站或缓冲站，实现自动装卸物料的能力；控制系统能与单元控制器通讯和联网运行的能力。
    自动导向车系统适应变化性强，柔性程度高，采用计算机控制可实现生产与物料搬运功能的集成化和自动化，并可适应不同步作业，实现以工人作业为主体的生产节拍可调，所需运行通道面积小并可与其它交通工具共用，地面上无刚性障碍物，系统安装和运行线路的更改都比较容易，故在CIMS中得到了广泛应用。缺点主要是价格比较贵，操作与维护要求比较高等。

    2.2　有轨搬运车
    有轨搬运车外形与AGV相似，只是通过导轨或地链来约束和引导小车运行。具有运行速度快，固定路径系统实施比较容易，技术成熟，控制简单，无需蓄电池驱动，安装调试与维护方便等优点。尤其是成本比较低廉，可靠性高，因而在CIMS中的应用比例较高。缺点是柔性差，小车运行线路更改相对较为困难，运行通道上有刚性障碍物影响其它车辆和人员的通行。

    2.3　桥式起重机
    桥式起重机是横架在厂房上空运行的起重设备，在工厂车间应用面很广。由于桥式起重机能充分利用空间，对其增加自动化功能后，已被用作在空间移动的搬运机器人，成为物料搬运自动化的重要设备之一。用于CIMS的自动化桥式起重机应具有吊具防偏防摇功能，取物装置自动取卸物功能，起重机位置自动检测功能，运行过程自动控制功能及故障自诊断监控功能等。在日本已采用全自动桥式起重机组成的物料搬运系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件，为机床运送毛坯或将加工好的零件送到下一工序或仓库。这些在空间移动的搬运机器人代替了过去通常在地面行驶的自动导向车，使运行可靠性进一步提高，增加了柔性程度，使车间地面面积也得到充分利用。但如何解决多机交叉作业还需进一步研究。

    2.4　辊子输送机
    辊子输送机［2］是由许多定向排列的辊柱组成，辊柱在动力驱动下带动上置物料移动，也可在无动力情况下，由人力或依靠重力运送物料。辊子输送机是成件物料运输中最常用的一种输送机械。可根据生产工艺要求，由直线段、圆弧弯段、水平段、倾斜段、分流段、合流段、升降段和回转段等形式组成开式或闭式生产流水线。物料在辊子输送机搬运系统上可同时完成焊接、装配、测试、称量、包装、储运和分检等各类工艺作业。物料也可在某些区段短暂停留积放，而不影响输送线中其它部分的正常工作。
    辊子输送机结构简单、运行可靠、维修量少、布置灵活、营运经济、适应性强、成本低、承载能力大，因而搬运大而重的物件较为容易，常用于搬运托盘集装货物和包装货物。缺点是搬运速度较低，搬运高重心物件时要采取防倾倒措施，整个系统占地面积大，柔性差，变更线路较困难。

    2.5　悬挂输送机
    悬挂输送机［3］是沿生产工艺线路架空布置循环运行的物料搬运系统。其架空轨道有直线段、圆弧弯段和许多转向站，可组成复杂的空间线路。悬挂装置下部装有作业平台、货盘、货盒或挂钩，在驱动装置驱动下可连续沿线路顺序运行。可用于车间内部或车间之间运输各种成件物品和装在容器内的散状物料，也可用于各生产工序之间输送工件，同时还能组成对工件进行工艺处理的流水线，如冷却、干燥、喷漆和清洗等。
    悬挂输送机分普通、推式和自行式三种。普通式的悬挂小车由链条驱动，按固定间隔顺序整体运行，不能停顿其中几个小车。推式的悬挂小车不固接在牵引链上，可根据工艺需要暂停其中几个小车的运行。待作业完成后再由牵引链上的推头推动小车运行。自行式单轨电动小车各自带有驱动装置，灵活性大，不受链条等牵引件的约束。设置道岔后能实现从一个轨道进入另一个轨道的水平交叉搬运，设置升降机构后能实现空间交叉搬运，设置存储线路能实现搬运的存储和缓冲，运送物件更加灵活方便。