Xe tự hành AGV là gì? Tổng hợp những điều cần biết về xe tự hành

Nôm na hơn, xe tự hành AGV được hiểu là loại xe chuyên chở hàng hóa tự động.

Lịch sử phát triển của xe tự hành AGV

Năm 1953, Arthur “MAC” Barett chế tạo ra phương tiện không người lái đầu tiên và đặt tên cho nó là “Guide-O-Matic”. Guide-O-Matic sử dụng 1 sợi dây dẫn gắn trên sàn nhà để định hướng di chuyển. Sau này nó được đổi tên thành AGV và mọi người công nhận Arthur “MAC” Barett là cha đẻ của chúng. Ông sử dụng cần trục điều khiển bằng sóng radio để vận hành xe từ điểm lấy hàng trên pallett tới địa điểm lấy hàng tiếp theo. Chúng ta có thể thấy rằng, mục đích sáng chế xe tự hành AGV của Barett là để hỗ trợ nhân viên di chuyển hàng hóa xung quanh khu vực làm việc. Và cho tới bây giờ, nguyên tắc này vẫn không hề đổi.

Chính vì điều đó, AGV đã làm thay đổi cục diện ngành công nghiệp sản xuất. Các công ty đã bắt đầu có những thay đổi trong hệ thống, quy trình sản xuất để phù hợp với xe tự hành AGV.

Năm 1973, công ty lắp ráp ô tô nổi tiếng ở Thụy Điển là Volvo triển khai ứng dụng hệ thống xe tự hành AGV. Họ đã làm 1 cuộc cải cách lớn để thay thế cho dây chuyền lắp ráp truyền thống. Bằng cách triển khai 280 chiếc xe tự hành được điều khiển bằng máy tính.

Lúc này, xe tự hành AGV cũng bắt đầu có những cải tiến mới: tạm dừng, đảo chiều chuyển động, thay thế dây dẫn hướng bằng sóng vô tuyến, vạch kẻ từ… Hệ thống xe AGV này đã được nhiều công ty sản xuất ô tô mua lại. 

Sau đó, đã có nhiều cải tiến với những con robot AGV. Điển hình là từ 1990 tới 2010, các loại cảm biến mới xuất hiện, trong đó có cảm biến không tiếp xúc. Ngoài ra còn có thêm công nghệ nhận dạng hình ảnh và các bộ vi xử lí. Giai đoạn này xe tự hành AGV đã “thông minh” hơn rất nhiều. Tốc độc di chuyển cao hơn, cảm biến tốt hơn, ghi nhớ nhanh hơn, tự về điểm nạp năng lượng và đặc biệt nhất là chi phí đầu tư thấp hơn.

Từ năm 2010 trở lại đây, xe tự hành AGV ngày càng có những cải tiến hiện đại. Cả về chất lượng, ứng dụng cũng như mẫu mã. Ứng dụng đa dạng hơn rất nhiều. Các lĩnh vực AGV có thể áp dụng như: Công nghiệp chế tạo, y tế, nông nghiệp, nhà hàng….

Xe tự hành AGV được sử dụng để làm gì?

AGV thường được sử dụng để vận chuyển hàng hóa, nguyên liệu thô, thành phẩm hoặc bất cứ thứ gì mà con người cần hỗ trợ di chuyển. 

Xe tự hành AGV được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau để hỗ trợ xử lý trong toàn bộ khu vực hoạt động trong nhà máy, nhà hàng, bệnh viện…

• Lắp ráp: Di chuyển nguyên liệu, thành phẩm qua các quy trình sản xuất
• Vận chuyển: Tải pallet và các bộ phận rời tích hợp bánh xe
• Giai đoạn: Cung cấp pallet cho quy trình sản xuất
• Lưu kho: Di chuyển sản phẩm từ vị trí nhận hàng tới kho hoặc xe vận chuyển.
• Chọn đơn hàng: Di chuyển các sản phẩm đã đặt hàng đến khu vực xếp hàng bằng xe kéo để phân phối và vận chuyển tới vị trí đóng gói.
• Giao phụ tùng / ngay trong thời gian (JIT): Kéo rơ-moóc của các bộ phận / vật liệu đến điểm tiêu thụ
• Đưa đón / đưa đón: Chuyển tải qua các lối đi có lưu lượng lớn

Ưu điểm của Automated guided vehicles

Xe tự hành Automated guided vehicles với công nghệ tự động hóa mang lại nhiều lợi ích:

– Giảm chi phí thuê nhân công: Tiết kiệm chi phí rõ ràng nhất có được từ việc triển khai các phương tiện có hướng dẫn tự động là giảm chi phí lao động vì bạn đang thay thế một hoặc nhiều nhân viên hiện bằng hệ thống xe AGV.

– Loại bỏ việc tăng lương và phúc lợi: Khi một chiếc máy đã hoạt động đủ lâu để thu lại khoản đầu tư ban đầu, bất kỳ khoản tiền thu thêm nào mà việc sử dụng nó mang lại đều là lợi nhuận thuần túy (không bao gồm chi phí bảo trì , sửa chữa và tiêu thụ năng lượng). Còn chi phí cho lao động luôn có xu hướng tăng và thay đổi theo địa phương.

– Trách nhiệm giải trình: Khi một sản phẩm được tích hợp với AGV, nó sẽ được theo dõi để giảm thiểu tình trạng “thất lạc” sản phẩm hoặc va chạm tai nạn không đáng có do lơ là, mất tập trung…

– Cân bằng dây chuyền tự động: Trong môi trường sản xuất với nhiều hoạt động được triển khai tự động hóa, AGV dễ dàng tích hợp và hỗ trợ cân bằng dây chuyền sản xuất.

– Tính linh hoạt: Đường đi của AGV có thể thay đổi khi nhu cầu sản xuất hoặc quy mô thay đổi.

– Ít hạn chế hơn: Chuyển vùng tự do, AGV nhỏ gọn phù hợp với lối đi nhỏ, tiết kiệm diện tích.

– Giảm chi phí vận hành: Sạc và xử lý pin có thể tự động với hệ thống AGV và việc tăng / giảm tốc được kiểm soát giúp giảm thiểu mài mòn các bộ phận.

– Giảm hư hỏng sản phẩm: AGVs xử lý sản phẩm nhẹ nhàng, giảm phế liệu và chất thải

– Phù hợp với các chuyển động lặp đi lặp lại.

– An toàn: AGV luôn đi theo con đường được dẫn hướng, có cảm biến dừng khi gặp vật cản…

– Khả năng mở rộng: Có thể thêm nhiều AGV để mở rộng công suất và thông lượng

Nhược điểm của xe tự hành AGV

Với rất nhiều ưu điểm nhưng AGV cũng không tránh khỏi nhược điểm. Chủ yếu liên quan tới chi phí và ứng dụng chính của nó.

– Chi phí đầu tư ban đầu cao: Dù giảm chi phí lao động và năng suất, nhưng chi phí để mua 1 AGV khá cao. Nhất là sử dụng trong ngắn hạn. Nó có thể đắt hơn so với việc thuê nhân viên hoặc sử dụng thiết bị như xe nâng. Vì vậy, chỉ nên đầu tư xe tự hành khi đã chuẩn bị vốn và kế hoạch phát triển kinh doanh. 

– Chi phí bảo trì: Như với bất kỳ thiết bị nào, AGV sẽ cần được bảo dưỡng định kỳ và sửa chữa không thường xuyên. Và mặc dù các AGV sẽ không được vận hành trực tiếp bởi nhân viên, nhưng chắc chắn sẽ có một số thời gian ngừng hoạt động do nhân viên được đào tạo và triển khai các AGV. Đây không hẳn là một “bất lợi”, nhưng nên tính đến khả năng phát sinh chi phí liên tục không thường xuyên.

– Không thích hợp cho các nhiệm vụ không lặp lại: AGV có ý nghĩa nhất trong các hoạt động giải quyết các thao tác lặp đi lặp lại vì đó là những gì chúng được lập trình để làm. Nếu các nhiệm vụ trong hoạt động của bạn có xu hướng không lặp lại, thì sẽ tiết kiệm hơn nếu bạn sử dụng xe nâng hoặc các thiết bị hỗ trợ khác.

– Giảm tính linh hoạt: AGV chỉ hoạt động theo hệ thống và quy trình đặt trước. Một nhân viên có thể hỗ trợ nhân viên khác khi họ có việc bận, đó là tính linh hoạt chuyển đổi giữa các nhiệm vụ. 

Các ngành ứng dụng chính của xe tự hành AGV?

Di chuyển nguyên vật liệu hiệu quả, tiết kiệm chi phí là một yếu tố quan trọng và phổ biến trong việc cải thiện hoạt động của nhiều nhà máy sản xuất và nhà kho. Chính vì thế, xe tự hành AGV được ứng dụng đa dạng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Với các thiết kế tiêu chuẩn và tùy chỉnh để phù hợp với yêu cầu của ngành. Các ngành hiện đang ứng dụng xe tự hành AGV điển hình mà VCC đã hợp tác:

Sản xuất Ô tô 

Hệ thống xe tự hành AGV được tìm thấy trong các nhà máy sản xuất, lắp ráp ô tô. Nhất là khu vực lắp ráp, cung cấp nguyên liệu thô, quá trình vận chuyển, di chuyển thành phẩm sang công đoạn tiếp theo.

Dược phẩm 

AGV là một phương tiện di chuyển vật liệu được ưa chuộng trong ngành dược phẩm. Nó đảm bảo tiêu chuẩn cGMP của ngành này. Không có sự vận chuyển nhầm lẫn nguyên liệu bởi AGV. Bạn có thể quản lý quy trình bằng hệ thống AGV.

Hóa chất 

AGV cung cấp nguyên liệu thô, chuyển nguyên liệu đến các kho bảo quản và vận chuyển đến các quy trình sản xuất khác. Các ngành công nghiệp phổ biến bao gồm cao su, nhựa và hóa chất đặc biệt.

Sản xuất 

AGV thường được sử dụng trong sản xuất nói chung. Bạn sẽ dễ dàng tìm thấy các xe tự hành AGV với ứng dụng vận chuyển nguyên liệu thô từ vị trí nhân hàng tới kho, hay từ kho tới các công đoạn khác, vận chuyển thành phẩm, phế liệu,…. Bất cứ cái gì AGV đều có thể vận chuyển. 

Công nghiệp giấy và in

Robot tự hành có thể di chuyển cuộn giấy, pallet và phế phẩm. Cung cấp 1 quy trình vận chuyển toàn diện cho các nguyên vật liệu trong quá trình sản xuất, lưu kho giấy, báo, in ấn,…

Thực phẩm và đồ uống 

Xe tự hành có thể được sử dụng để vận chuyển nguyên vật liệu trong quá trình chế biến thực phẩm hoặc vận chuyển thành phẩm tới vị trí lưu kho, xếp kệ… AGV có thể nâng hạ với loại xe nâng. Dễ dàng dỡ các bao tải nguyên liệu thô hoặc nguyên liệu được đóng gói cho nhà máy. 

Bệnh viện 

Bệnh viện cũng là nơi được ứng dụng xe tự hành AGV. Vận chuyển hiệu quả và được lập trình tích hợp hoàn toàn để tự động di chuyển ở mọi nơi dù là cửa ra vào, thang máy,.. Ứng dụng vận chuyển khăn trải giường, thùng rác, chất thải y tế được quy định, bữa ăn của bệnh nhân, khay đựng thức ăn bẩn, và xe đẩy ca phẫu thuật.

Kho bãi 

Dạo gần đây, bạn có nghe tới cụm từ “nhà kho thông minh” không? Hàng hóa được lưu trữ tự động trên các kệ, lưu trữ trong hệ thống điều khiển của AGV. Dễ dàng điều phối hàng hóa, lưu trữ thông minh. Amazon là công ty bán lẻ đầu tiên ứng dụng toàn bộ hệ thống kho bãi thông minh 1 cách thành công. Với các xe tự hành AGV, băng chuyền, máy dán nhãn, …. các công đoạn gần như được tự động hóa tối đa.

Công viên giải trí 

Việt Nam chưa có công viên nào sử dụng Robot AGV. Tuy nhiên, trên thế giới đã có khá nhiều công viên ứng dụng từ sớm. Vẫn với mục đích không hệ thay đổi: hỗ trợ nhân viên vận chuyển hàng hóa, thậm chí là hỗ trợ trong bãi đỗ xe.

Các loại xe tự hành AGV 

Bạn mong muốn tìm được dòng xe AGV nào cho xưởng sản xuất? Tải kéo, nâng hàng, hay tích hợp các cảm biến để tự động dò đường đi…?

Xe tự hành AGV được phân làm 6 loại chính theo cấu tạo, chức năng:

• Xe tự hành AGV Unit Load: Xe chở hàng, tải hàng.

• Xe tự hành AGV pallet truck: vận chuyển các pallet hàng hóa về vị trí.

• Xe tự hành AGV Fork Truck: Kiểu xe nâng hạ, tự động lấy hàng trên giá đỡ hoặc xếp hàng lên giá.

• Xe tự hành AGV Hybrid: xe có thể được điều khiển bởi tài xế hoặc di chuyển tự động. Được ứng dụng như dòng xe AGV kéo hoặc tích hợp bộ nâng hạ.
   
• AGV tải nhẹ: dòng xe kích thước nhỏ, phù hợp với không gian vận hành hẹp, có thể chở được lượng hàng hóa tải nhẹ.

• AGVS Assembly Line Vehicles: tích hợp băng tải để phù hợp với dây chuyền sản xuất tự động.

• Wire – Dây: 1 dây dẫn được gắn xuống sàn nhà để truyền tín hiệu. AGV sẽ bắt tín hiệu dựa vào cảm biến gắn ở mặt dưới. Loại dẫn hướng bằng dây không linh hoạt vì không thể thay đổi hướng đi của AGV. Đường dẫn bị cố định trên mặt sàn.

• Guide tape – Băng từ:  một băng từ hoặc các điểm từ được dán trên mặt sàn để dẫn hướng AGV. Dù nhược điểm là dễ bị bẩn và hư hại khi có nhiều người qua lại, nhưng băng từ có thể bóc ra và dán lại khi muốn thay đổi đường đi của AGV.

• Laser target navigation – Dẫn đường bằng quang học: Xe tự hành AGV được gắn bộ thu và phát laser, còn trên lối đi sẽ gắn các băng phản quang. 

• Inertial (Gyroscopic) navigation – Điều hướng quán tính: Các xe AGV sẽ di chuyển theo bộ tín hiệu được gắn trên sàn nhà. Điều khiển bộ tín hiệu đó bằng một hệ thống điều khiển máy tính.

• Vision guidance – Điều hướng tự nhiên: AGV có thể tự xác định được vị trí của mình thông qua gương phản xạ laser. 

• Geoguidance – Tự định vị chính mình: Dựa vào việc phát hiện các vật cố định như cột, tường, giá đỡ,… AGV tự định vị mình đang ở vị trí nào.

• Điều hướng tổng hợp: kết hợp 2 hay nhiều công nghệ phía trên để có thể dẫn hướng xe tự hành.

Một AGV có thể được tích hợp nhiều công nghệ dẫn hướng theo mục đích và địa hình hoạt động.

Tương lai phát triển với xe chở hàng không người lái AGV

Theo báo cáo nghiên cứu của Markets and Markets, vào cuối năm 2015, thị trường xe tự hành AGV được định giá hơn 800 triệu USD và dự kiến chỉ tăng gấp đôi trong vòng 9 năm. Nhưng 3 năm sau, định giá của AGV đã vượt mức 1,5 tỷ đô la. Mặc dù năm 2020 toàn cầu biến động do dịch Covid, nhưng thị trường AGV vẫn đạt 2,3 tỷ đô la và được dự kiến tăng lên 3,6 tỷ đô la vào năm 2025.

Sở dĩ có sự tăng trưởng vượt bậc như vậy vì nhu cầu tự động hóa nhà máy, phân xưởng trong các ngành công nghiệp ngàng càng tăng cao, thêm nữa là sự phổ biến của thương mại điện tử do COVID-19 và cải thiện các tiêu chuẩn an toàn tại nơi làm việc. 

Nếu trước đó, các công ty có xu hướng né tránh AGV do chi phí ban đầu cao và họ không có đội ngũ bảo trì bảo dưỡng, thì hiện tại các nhà máy sản xuất lớn trên tất cả các lĩnh vực đã sử dụng hệ thống xe tự hành AGV. Lí do là vì các nhà sản xuất AGV đã cho ra đời những mẫu mã mới hơi, nhỏ gọn với chi phí vừa phải, ngoài ra còn có dịch vụ bảo dưỡng sửa chữa tận nơi. Các lợi ích không thể phủ nhận – tiết kiệm không gian, thời gian, chi phí với năng suất cao.

Kết luận

Những công ty đầu tiên ứng dụng công nghệ AGV là những công ty ô tô lớn. Họ nhận ra sự cần thiết của tự động hóa nhà máy sản xuất. Hệ thống xe tự hành AGV thật sự đã nâng cao hiệu quả công việc lên rất nhiều, tăng sức cạnh tranh cho các doanh nghiệp. Toàn cầu hóa làm gia tăng áp lực và tạo ra sự cạnh tranh khốc liệt, tối ưu được phần nào, doanh nghiệp sẽ đỡ chi phí được phần đó.

Trước khi bán lẻ trực tuyến phát triển, Amazon đã học được bài học từ các công ty ô tô lớn, áp dụng hệ thống AGV vào việc quản lý kho hàng của mình, trở thành tác nhân xúc tác cho sự tăng trưởng của thị trường AGV. Giờ đây, không chỉ các công ty lớn, mà các nhà sản xuất nhỏ cũng bắt đầu ứng dụng các hệ thống tự động hóa, không chỉ riêng hệ thống xe tự hành AGV.

Để được tư vấn giải pháp tự động hóa cho nhà máy sản xuất của bạn, hãy liên hệ với VCC bằng cách liên hệ với các kinh doanh khu vực. 

Nguồn tham khảo:

https://www.inviarobotics.com/blog/autonomous-warehouse-robots-brief-history/

https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/automated-guided-vehicle-market-27462395.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Automated_guided_vehicle