XE TỰ HÀNH AGV - ROBOT TỰ HÀNH AGV VÀ NHỮNG ĐIỀU BẠN NÊN BIẾT

Phuong Dang - 19-10-2020

Xe tự hành AGV (automated guided vehicle) - robot tự hành AGV đã có mặt tại các nhà máy từ đầu những năm 1950. Đó là nơi mà chiếc xe không người lái (sản xuất bởi Barret Electronics, Illinois) có khả năng đi theo trường điện từ của một sợi dây được đặt trên trần nhà máy, hoặc sau đó được gắn trong khu vực sản xuất.

Song, từ khi nhà sản xuất AGV Kiva Systems được Amazon mua lại vào năm 2012, robot Kiva bị ngưng bán và sử dụng nhằm cải thiện hậu cần của Amazon thì lợi ích đối với ngành công nghiệp AGV đã gia tăng. Theo một bài báo từ một nhà phân tích của Loup Ventures (2017), thị trường AGV có thể trở thành một trong những thị trường phụ có tốc độ phát triển nhanh nhất trong toàn bộ ngành công nghiệp robot vào năm 2025, với tỷ lệ tăng trưởng hằng năm là 35% trong thập kỷ 2015 - 2025.

I. Xe tự hành AGV - robot tự hành AGV là gì?

Xe tự hành AGV không người lái - một xe công nghiệp tự hành tự điều hướng mà không cần đến sự can thiệp của con người. 

Xe chính là một bộ phận thiết yếu của hệ thống AGV. Chúng ta sẽ không có được hệ thống xe tự hành nếu không có xe. Robot AGV chịu trách nhiệm thực hiện các công việc, nhiệm vụ vận chuyển. Thông thường, chúng vận chuyển vật liệu từ điểm A đến điểm B. 

Hệ thống AGV được cấu thành bởi các bộ phận chính như sau:

  • Xe tự hành AGV
  • Hệ thống quản lý AGV
  • Thiết bị ngoại vi của hệ thống AGV (plcs, opcs…)
  • Môi trường AGV: WIFI, WMS, ERP, MES, giao diện người vận hành…

Mỗi một yếu tố trong hệ thống này đều là bộ phận chính yếu cần thiết để đảm bảo hệ thống vận hành đúng cách.

II. Các loại robot AGV.

Cách chọn loại AGV tốt nhất chính là mối quan tâm hàng đầu khi cân nhắc đến dự án AGV. Chúng ta nên hiểu rằng không có loại robot tự hành AGV nào là tốt nhất mà chỉ có loại thích hợp với yêu cầu cụ thể của chúng ta nhất mà thôi.

Một khi bạn đã hiểu được mình muốn làm gì và có thể làm gì, bạn có thể hình dung ra được loại AGV có thể đáp ứng nhu cầu của bạn một cách tốt nhất.

Phần lớn loại AGV cần chọn sẽ được xác định nhờ vào sự lựa chọn của quá trình và tải trọng vận chuyển. Hiện không có một danh pháp tiêu chuẩn nào cho các loại AGV, nhưng có một số loại phổ biến như sau:

  • AGV forklift - AGV xe nâng: di chuyển, nâng pallet ở mức sàn và trên giá đỡ
  • AGV unit load: lấy và giao pallet, hộp hoặc container, được trang bị sàn để vận chuyển tải
  • Towing AGV: di chuyển rơ móc hoặc xe lửa rơ móc trong nhà máy
  • AGV lắp ráp: chuyển các bộ phận đang thực hiện sang dây chuyền lắp ráp ở tốc độ chậm
  • AGV tải nhẹ: vận chuyển giỏ hoặc các bộ phận nhỏ, thường được dùng trong bệnh viện

III. Lý do vì sao nên sử dụng AGV trong nhà máy?

Hiện nay, xe tự hành AGV được dùng chủ yếu cho mục đích xử lý vật liệu trong kho, nhà máy hoặc ngoài trời. Trong đó có một vài cách sử dụng điển hình như sau:

  • Vận chuyển vật liệu nhận được đến nơi lưu trữ
  • Hỗ trợ các hoạt động, giao hàng kịp thời
  • Cung cấp các bộ phận đang thực hiện cho công trình sản xuất
  • Vận chuyển thành phẩm đến khu vực vận chuyển

Vậy nên, vận chuyển là chức năng chính. Tuy thời gian gần đây đã có nhiều tiến bộ về thị giác máy tính, nhận dạng đối tượng và nắm bắt robot, con người vẫn phải chọn và đặt các bộ phận riêng lẻ, trong khi pallet thường được AGV vận chuyển. 

Dưới đây là những lợi ích mà hệ thống AGV có thể mang lại.

 

IV. Đảm bảo an toàn.

Theo thông báo từ Cơ quan quản lý an toàn và sức khoẻ nghề nghiệp (OSHA) vào năm 2016, mỗi năm tại Hoa Kỳ đã có khoảng 85 trường hợp tử vong và gần 35 nghìn người bị thương nặng do tai nạn xe nâng. Khi nhà sản xuất xe tải Scania sử dụng xe tự hành AGV để xử lý vật liệu trong các lĩnh vực sản xuất, mục tiêu họ đặt ra là đạt được hiệu suất, bởi vì xe nâng được xem là “một trong những thiết bị công trình nguy hiểm nhất ở Scania”.

Xe tự hành AGV là loại AGV phổ biến nhất, trông khá giống với xe nâng thông thường. Bên cạnh đó, có một số mô hình có không gian cho con người, cho phép chúng ta điều khiển AGV bằng tay khi cần thiết. Cũng như các loại AGV khác, chúng có các cảm biến nhằm đảm bảo xe giảm tốc hoặc ngừng lại khi gặp người hay vật cản. Chúng hoạt động ở một tốc độ hạn chế, có kiểm soát, tăng tốc mượt mà. Hơn nữa, chúng có các hành vi có thể dự đoán nên sẽ hạn chế được tai nạn trong nhà máy.

 

1. Giảm bớt thiệt hại trong vận hành.

Trong quá trình làm việc, người lái xe nâng có thể bị phân tâm, mệt mỏi hoặc họ vừa phải trải qua một ngày tồi tệ. Từ đó dẫn đến làm hỏng sản phẩm, va chạm vào thiết bị hoặc cấu trúc. Do đó, xe tự hành AGV chính là thiết bị đáng tin cậy, chúng có thể làm việc 24/24. Sau khi AGV được giới thiệu, Valio (nhà sản xuất các sản phẩm sữa tại Phần Lan) đã giảm đến 90% thiệt hại xe cộ, hàng hoá tại một nhà máy sản xuất phô mai.

 

2. Giảm bớt chi phí hoạt động.

AGV giúp tiết kiệm thời gian vận chuyển - khoảng thời gian không có giá trị gia tăng trong hoạt động sản xuất.

Nếu các hệ thống tự động cố định như băng tải được thay thế bởi AGV, chi phí có thể giảm xuống vì hoạt động được thực hiện nhanh hơn, đầu tư theo giai đoạn và linh hoạt bổ sung.

Nếu AGV thay thế hoặc di dời nhân viên thì chi phí lao động sẽ giảm xuống, đồng thời năng suất lại tăng lên. Các nhà nhập khẩu và đại lý xe hơi đã tối ưu hoá được thời gian sản xuất từ 20 - 30% sau khi tự động hoá các tuyến vận chuyển bằng cách dùng hỗn hợp băng tải AGV, AMAG Automobil. 

Ngoài ra, với các khu vực sản xuất sạch nhường chỗ cho các đường dẫn điều hướng AGV, hệ thống cũng dẫn đến một dòng nguyên liệu thường xuyên hơn. Nếu được kết nối đúng cách với hệ thống quản kho, nó có thể mang lại độ cải thiện hàng tồn kho chính xác.

V. Cần xem xét những điều gì khi triển khai hệ thống AGV?

1. Tự động hoá những công việc nào?

Trước hết, các công ty nên xác định một quy trình ứng cử viên để tự động hoá, những đường dẫn vật liệu trong quy trình và tải được vận chuyển tự động. Ước tính ban đầu về tác động tái định cư của nhân viên, tăng mức độ hợp lý hoá, cải thiện điều kiện làm việc và chất lượng có thể giúp chúng ta quyết định quy trình nào nên nhắm tới vào thời điểm này.

2. Hệ thống điều hướng.

AGV cần đánh giá vị trí của nó không ngừng và có nhiều cách để thực hiện điều này. Bên cạnh những điều mà nhà cung cấp AGV có thể đề xuất, sự lựa chọn công nghệ điều hướng còn phụ thuộc vào môi trường hoạt động của AGV và dựa trên sự linh hoạt mong muốn nhằm mục đích thay đổi đường dẫn AGV.

Một trong những phương pháp điều hướng phổ biến nhất hiện nay là công nghệ laser guidance. Một tia laser xoay trên đỉnh AGV phát ra chùm tia phản xạ bởi các dấu định vị trên tường. Vị trí chính xác của xe được được tính toán thông qua tam giác. Loại công nghệ này linh hoạt, có độ chuẩn xác cao. Tuy nhiên, nó nhạy cảm với bụi bẩn và ánh sáng mặt trời.

Một số công nghệ khác bao gồm:

  • Wire: dây mang dòng điện tạo ra từ trường (ít tốn kém, độ tin cậy cao và mạnh mẽ, độ linh hoạt không cao và nhạy cảm với các kim loại trong lòng đất)
  • Băng từ/ dẫn đường bằng lưới: một băng từ hoặc các điểm tử đặt trên sàn (ít tốn kém, linh hoạt, nhạy cảm với bụi bẩn, ánh sáng mặt trời, thiệt hại và kim loại trên sàn)
  • Dẫn đường bằng quang học: một đường sơn hoặc dán trên sàn hướng dẫn AGV (ít tốn kém, linh hoạt, nhạy cảm với bụi bẩn, ánh sáng mặt trời và làm hỏng đường dây)
  • Điều hướng tự nhiên: sử dụng bản đồ đã được đăng ký của cơ sở cùng máy ảnh hoặc laser, AGV xác định các yếu tố trong cơ sở (cột, tường) và theo đó sẽ tính toán vị trí của chúng (độ linh hoạt cao, không yêu cầu cơ sở hạ tầng cụ thể, tuy nhiên nên sử dụng trong môi trường đơn giản và liên tục là tốt nhất, nhạy cảm với ánh sáng mặt trời)
  • Điều hướng GPS, RTLS: các vệ tinh, beacon được dùng để xác định vị trí AGV (thích nghi với môi trường ngoài trời, độ chính xác thấp và không thể sử dụng bên trong)

3. Sạc lại khi hết pin.

AGV hoạt động bằng pin và có nhiều tuỳ chọn quản lý sạc khác nhau:

  • Trao đổi pin: khi mức pin giảm xuống thấp hơn một điểm nhất định, AGV sẽ được chuyển hướng đến một trạm nơi mà pin được thay thế bằng một lần sạc đầy. Có thể thực hiện việc trao đổi thủ công hoặc tự động. Ưu điểm của tuỳ chọn này là nó giới hạn mức độ không có sẵn của AGV ở mức tối thiểu. Nhược điểm là phải mua và lưu trữ thêm pin. 
  • Sạc tự động: khi mức pin giảm xuống thấp hơn một điểm nhất định, AGV sẽ được chuyển hướng đến trạm sạc. AGV không khả dụng trong lúc sạc, tức là chúng ta cần nhiều AGV hơn.
  • Sạc cơ hội: khi có cơ hội, AGV được chuyển hướng đến trạm sạc. Nếu AGV bị dừng và nhàn rỗi nhiều lần trong ngày thì đây là giải pháp đáng xem xét.

4. Tác động từ hệ thống IT.

Nếu xe tự hành AGV không chỉ đơn thuần di chuyển trên các con đường độc lập và xác định trước, chúng ta sẽ cần sự quản lý trung tâm của đội ngũ AGV. Tất cả các nhà cung cấp đều đưa ra Hệ thống kiểm soát AGV, đây là phần mềm độc quyền cho phép:

  • Lập trình các tuyến xe, dùng bản đồ của cơ sở và tuyến đường có thể đã nhập trước đó trong hệ thống
  • Hoàn thành các đơn hàng vận chuyển bằng cách chọn một AGV khả dụng và yêu cầu nó đi từ A đến B bằng một đường dẫn nhất định
  • Giám sát vị trí và trạng thái xe
  • Tương tác với các hệ thống khác như Hệ thống ERP hoặc Hệ thống quản lý hoạt động sản xuất (MOM)

Hệ thống Kiểm soát AGV hoạt động tốt cũng đồng nghĩa với việc giải quyết các thách thức IT của mạng không dây đáng tin cậy, tích hợp với Hệ thống IT và OT. Việc mô phỏng đội ngũ AGV trước khi đưa vào vận hành cũng giúp mang lại nhiều lợi ích.

5. Mạng LAN không dây.

Để nhận đơn hàng hoặc gửi lại dữ liệu thực địa, các AGV độc lập phải không ngừng duy trì liên lạc với Hệ thống điều khiển AGV qua mạng không dây.

Chính vì vậy, cần lên kế hoạch và kiểm tra cẩn thận việc triển khai các giải pháp không dây. Ví dụ, các trường ăng-ten thiếu sự chồng lấp sẽ dẫn đến AGV bị mất liên lạc. Ngoài ra, môi trường công nghiệp có thể sẽ gây ra sự can thiệp hoặc các vấn đề khác. Ví dụ, các bề mặt kim loại công nghiệp như bề mặt dùng trong giá đỡ có nguy cơ tạo ra sự phản xạ của sóng vô tuyến, ngăn chặn kết nối hoạt động tốt.

6. Tích hợp với các hệ thống khác.

Nhằm mục đích hoàn toàn tự động hoá các hệ thống vận chuyển, AGV cần liên lạc với các hệ thống khác (ERP hoặc MOM).

Cần tạo ra đơn hàng vận chuyển và lên lịch tuỳ theo nhu cầu và năng lực. Sau đó, hệ thống quản kho cần kiểm tra tính khả dụng của các thùng lưu trữ, thông báo vị trí bảng màu hoặc hàng hoá sẽ được vận chuyển. Đồng thời cũng cập nhật hàng tồn kho sau khi kết thúc quá trình vận chuyển. Việc tích hợp với các thành phần khác của hệ thống MOM (sản xuất, chất lượng) có thể cho phép truy xuất toàn bộ nguồn gốc của các tài liệu từ lúc nhận đến đợt giao cuối cùng.

7. Mô phỏng đội ngũ AGV.

Cuối cùng, một chương trình mô phỏng cho hoạt động của đội ngũ AGV trong tương lai sẽ chứng minh cho những điều sau:

  • Xác minh đội vận tải AGV có kích thước phù hợp
  • Đánh giá hiệu quả của định tuyến và chiến lược sạc pin
  • Thử nghiệm các khả năng có thể xảy ra với những tình huống bất ngờ, ví dụ như khi con người băng ngang qua con đường của AGV hoặc AGV bị sập nguồn giữa chừng

VI. Hệ thống an toàn dành cho robot tự hành AGV.

Nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống AGV, các robot AGV cần phải tuân thủ một số quy luật hoặc tiêu chuẩn an toàn. Để tuân thủ các quy luật này, AGV phải bao gồm một số cảm biến và thiết bị an toàn giúp phòng tránh và ngăn chặn rủi ro.

 

1. Các tiêu chuẩn an toàn AGV là gì?

Cả hai tiêu chuẩn đều xác định các yêu cầu về sự an toàn AGV liên quan đến các yếu tố về thiết kế, vận hành và bảo dưỡng xe tự hành AGV.

 

2. Hệ thống an toàn AGV.

Các yếu tố an toàn trong một chiếc xe tự hành AGV có thể chia thành 2 loại: yếu tố an toàn chủ động và thụ động.

Các cảm biến hoặc thiết bị an toàn chủ động AGV chính:

  • Máy quét độ an toàn AGV bằng laser hoặc Hệ thống tránh va chạm AGV
  • Nút dừng khẩn cấp
  • Hãm xung công tắc để dừng AGV
  • PLC an toàn

 

Các thiết bị an toàn thụ động tối quan trọng là:

  • Đèn cảnh báo
  • Cảnh báo bằng âm thanh/ Tín hiệu báo động
  • Dấu hiệu trên xe tự hành AGV

 

VII. Chi phí và khoản đầu tư ban đầu cho xe tự hành AGV.

Câu hỏi đầu tiên chính là: Xe tự hành AGV có giá bao nhiêu? Trong mọi trường hợp, có thể nói rằng tổng chi phí của hệ thống AGV phụ thuộc vào các sự thay đổi và yếu tố dự án AGV. Dưới đây là các yếu tố chính dẫn đến tổng chi phí cho hệ thống AGV của bạn:

  • Chủng loại và số lượng xe AGV
  • Hệ thống quản lý AGV
  • Chi phí lắp đặt và vận hành
  • Các chi phí khác: Thiết bị ngoại vi của hệ thống AGV
  • Vận chuyển
  • Quản lý dự án
  • Kiểm tra nghiệm thu nhà máy
  • Đào tạo hệ thống AGV
  • Chi phí bảo trì hệ thống AGV

 

VIII. Các ứng dụng của xe tự hành AGV.

AGV có thể được dùng trong nhiều ứng dụng khác nhau để vận chuyển các loại vật liệu khác nhau bao gồm pallet, cuộn, giá đỡ, xe đẩy và container.

 

1. Các công việc chính của robot tự hành AGV.

  • Xử lý nguyên liệu
  • Vận chuyển các bộ phận chưa hoàn thành
  • Xử lý pallet
  • Xử lý thành phẩm
  • Xử lý các vật liệu nguy hiểm

 

2. Các ứng dụng chính của robot tự động.

  • Ô tô
  • Thức ăn và đồ uống
  • Đóng gói
  • Sản xuất
  • Dược phẩm
  • Chăm sóc sức khoẻ và được dùng trong các bệnh viện

 

IX. Các nhà sản xuất xe tự hành AGV.

Trên thế giới có đến hàng trăm nhà sản xuất AGV. Song, không phải nhà sản xuất nào cũng giống nhau, không phải tất cả nhà sản xuất xe tự hành AGV đều làm được tất cả mọi thứ.

Việc lựa chọn đúng nhà cung cấp là vấn đề phức tạp và nan giải. Chúng tôi mong rằng bài viết này hữu ích và có thể hỗ trợ bạn trong việc lựa chọn và đầu tư AGV cho mình.

Cộng tác thông minh trong đội ngũ AGV sẽ được hưởng lợi từ các tiến bộ (cảm biến rẻ hơn, chính xác hơn, nhận dạng hình ảnh tốt hơn, sạc pin nhanh hơn) trong tương lai. Từ đó, việc sử dụng chúng cũng trở nên hấp dẫn và dễ dàng triển khai hơn. 

Trong khi đó, các công ty cần đánh giá trường hợp kinh doanh cho AGV, lựa chọn chủng loại thích hợp để hỗ trợ các tải cần thiết, đảm bảo môi trường phù hợp với hệ thống điều hướng. Hơn nữa, cần triển khai cơ sở hạ tầng WLAN đáng tin cậy và tích hợp các hệ thống khác với Hệ thống điều khiển AGV.

 

Chúc bạn thành đạt trong công việc và hạnh phúc trong cuộc sống!

UNIDUC - KIẾN TẠO SẢN XUẤT TỰ ĐỘNG

Hotline: 0903 666 014 (Mr. Đức)

 

Đăng kí nhận tin mới



Đánh giá bài viết

0%

0 Tổng người đánh giá
5
0%
4
0%
3
0%
2
0%
1
0%