Xe tự hành AGV là gì? Ưu nhược điểm của xe tự hành AGV

Trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0, tự động hóa và tối ưu hóa quy trình sản xuất đã trở thành yếu tố sống còn cho sự cạnh tranh và phát triển bền vững của doanh nghiệp. Một trong những công nghệ tiên tiến đang được áp dụng rộng rãi là robot tự hành AGV (Automated Guided Vehicle). Với khả năng cải thiện hiệu suất và độ chính xác trong quản lý kho hàng và sản xuất, AGV đang trở thành lựa chọn ưu tiên của nhiều doanh nghiệp. Tuy nhiên, để quyết định áp dụng AGV, các chủ doanh nghiệp và nhà quản lý cần hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, lợi ích và hạn chế của chúng. Trong bài viết dưới đây, RX Tradex sẽ mang đến thông tin chi tiết về xe tự hành AGV, giúp doanh nghiệp đánh giá và đưa ra quyết định phù hợp cho việc tự động hóa kho hàng và trung tâm phân phối của mình.

1. Xe tự hành AGV là gì?

AGV là gì? AGV (Automated Guided Vehicle) hay còn gọi là xe tự hành AGV, là một loại robot tự lái có khả năng di chuyển theo tuyến đường đã định sẵn, sử dụng các công nghệ hướng dẫn như dải từ trường, tia laser hoặc GPS. Được cấp nguồn bằng pin, AGV được trang bị các hệ thống bảo vệ an toàn và các cơ chế hỗ trợ khác nhau.

Mục đích chính của robot AGV là vận chuyển vật liệu, sản phẩm, pallet, hộp, và các hàng hóa khác trong các nhà kho thông minh, trung tâm phân phối (DC), và cơ sở sản xuất. Chúng thực hiện quy trình nhận và giao hàng theo lịch trình định trước, và cũng có thể nâng và di chuyển tải trọng qua những khoảng cách dài.

Robot tự hành AGV cung cấp một giải pháp hiện đại, tiết kiệm và an toàn cho các hoạt động phân phối và sản xuất, cho phép tăng cường năng suất và tự động hóa linh hoạt mà không cần tăng thêm lao động, không gian vật lý hoặc thiết bị cồng kềnh.

2. Các thành phần của xe AGV

Xe tự hành AGV (Automated Guided Vehicle) bao gồm nhiều thành phần chính, mỗi phần đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn. Những thành phần quan trọng nhất trong hệ thống cấu tạo của AGV như sau:

• Kết cấu khí của xe tự hành (Vehicle Structure): kết cấu chắc chắn, giúp vận chuyển hàng hóa có trọng tải lớn, đảm bảo độ bền và ổn định trong quá trình di chuyển.
• Phần mềm máy chủ (Software) – Chức năng điều khiển và giao tiếp: Giúp AGV vận hành mà không gặp tắc nghẽn giao thông, chỉ yêu cầu chuyển đổi của xe khi cần thiết.
• Bộ điều khiển trung tâm (Central Control Unit)- Bộ điều khiển lập trình: Điều khiển xe chạy độc lập, kết hợp nhiều xe hoặc theo sự quản lý của trung tâm điều hành.
• Giao tiếp không dây (Wireless Communication)- Giao tiếp với phần mềm giám sát: Kết nối với hệ thống quản lý kho, hệ thống kiểm tra sản xuất và hệ thống quản lý tài nguyên, giúp quản lý và điều phối hoạt động của AGV.
• Giao diện người dùng (User Interface) – Quản lý yêu cầu di chuyển vật liệu: Giúp điều hành yêu cầu di chuyển vật liệu cho xe, quản lý báo động, liên lạc và báo cáo để phân tích và cải thiện hoạt động tổng thể.
• Pin và bộ sạc (Batteries and Chargers) – Các loại pin hiện đại: Bao gồm axit chì ngập, NiCad, Lithium-ion, pin kín, nguồn điện cảm ứng và pin nhiên liệu, cung cấp năng lượng cho AGV hoạt động.
• Thiết bị truyền nhận dữ liệu (Data Transmission Equipment) – Thu phát sóng từ xa: AGV truyền và nhận dữ liệu với trung tâm điều hành sản xuất qua hệ thống RF hoặc WiFi, nâng cao tính linh hoạt và kiểm soát tuyến làm việc cũng như tình trạng xe.
• Bộ phận kết nối xe hàng (Load Handling Attachments) – Kết nối với xe hàng: Có thể hoạt động tự động hoặc bằng tay, giúp AGV vận chuyển và xử lý hàng hóa hiệu quả.

3. Robot tự hành AGV hoạt động như thế nào?

Theo nguyên tắc chung, robot AGV bao gồm năm yếu tố cơ bản: hệ thống định vị, hệ thống an toàn, hệ thống điện, hệ thống chuyển động và bộ điều khiển phương tiện. Dưới đây là chi tiết về từng yếu tố:

3.1. Hệ thống định vị (Navigation System):

• Chức năng: Đây là bộ phận chịu trách nhiệm tiếp nhận và xử lý thông tin để đi theo lộ trình hoặc hướng đã định trước và điều khiển phương tiện.
• Các loại điều hướng: Bao gồm định vị bằng laser, dây dẫn, từ tính và nhiều phương pháp khác.

3.2. Hệ thống an toàn (Safety System):

• Chức năng: Đảm bảo các chuyển động của AGV được thực hiện một cách an toàn nhất có thể.
• Ví dụ: Máy quét laser giúp xe dừng lại khi phát hiện chướng ngại vật trên đường đi.

3.3. Hệ thống điện (Electrical System):

• Chức năng: Cung cấp năng lượng cần thiết cho AGV di chuyển thông qua pin.
• Pin và sạc: Mỗi loại AGV có loại pin và phương thức sạc khác nhau tùy theo nhu cầu của nhà kho hoặc trung tâm sản xuất.

3.4. Hệ thống chuyển động (Motion System):

• Chức năng: Tích hợp các bộ phận cho phép phương tiện di chuyển và thực hiện nhiệm vụ.
• Thành phần: Bao gồm động cơ, bánh xe, cột buồm và hệ thống thủy lực dùng để nâng tải.

3.5. Bộ điều khiển phương tiện (Vehicle Control Unit):

• Chức năng: Hướng dẫn AGV thông qua bộ điều khiển logic lập trình (PLC), truyền tải thông tin từ phần mềm và tạo điều kiện cho phương tiện di chuyển tự động.

Trong mọi trường hợp, chuyển động và quy trình làm việc của robot AGV phụ thuộc vào lệnh của chương trình cấp cao hơn, chẳng hạn như hệ thống quản lý kho hàng (WMS). Phần mềm này điều phối mọi hoạt động trong cơ sở hậu cần và đồng bộ hóa nhiệm vụ của các hệ thống tự động khác nhau hoạt động trong kho.

4. Phân loại robot tự hành AGV 

Robot tự hành AGV có nhiều loại và hình thức khác nhau, tùy theo vai trò mà chúng đảm nhiệm. Dưới đây là ba loại AGV chính thường được biết đến nhất:

4.1. Xe đẩy AGV (AGV Tuggers):

Xe đẩy AGV là loại AGV cơ bản nhất với các tính năng tối thiểu. Chúng có thể bao gồm từ các hệ thống đơn giản như băng từ đến các hệ thống dẫn đường phức tạp dựa trên cảm biến sử dụng AI để điều hướng môi trường. Xe đẩy AGV có thể vận chuyển nhiều loại vật liệu khác nhau, từ các bộ phận nhỏ đến các pallet chịu tải, và thường được sử dụng trong các ứng dụng phân loại, lưu trữ và lắp ghép chéo.

4.2. Xe nâng hàng AGV (AGV Forklifts):

Xe nâng dẫn hướng tự động được xem là một loại AGV phổ biến khác. Chúng được thiết kế để thực hiện các chức năng tương tự như xe nâng do con người vận hành (vận chuyển pallet), nhưng không cần người điều khiển. Xe nâng hàng AGV thường được sử dụng trong các nhà kho và trung tâm phân phối để nâng và vận chuyển pallet.

4.3. Xe kéo AGV (AGV Towing Vehicles):

Xe kéo dẫn đường tự động kéo một hoặc nhiều phương tiện không có động cơ có tải phía sau theo đội hình giống như một đoàn tàu. Xe kéo AGV đôi khi được gọi là tàu hỏa không người lái, các phương tiện kéo có trợ lực di chuyển bằng bánh xe. Chúng thường được sử dụng để vận chuyển hàng hóa nặng trên quãng đường dài hơn và có thể có một số điểm dừng dọc theo một con đường xác định qua nhà kho hoặc nhà máy.

5. Những ứng dụng của Robot AGV

Hệ thống xe tự hành AGV được sử dụng cho các công việc thường được xử lý bởi xe nâng, hệ thống băng tải hoặc xe đẩy thủ công, di chuyển khối lượng lớn vật liệu theo cách lặp đi lặp lại. Robot AGV thường chịu trách nhiệm thực hiện các hoạt động hậu cần như phân phối hàng hóa giữa các khu vực lưu trữ khác nhau trong cơ sở, bốc xếp hàng hóa trong khu vực nhận và gửi hàng cũng như các nhiệm vụ khác. Vì robot AGV có thể vận chuyển tải nặng nên chúng cũng được sử dụng trong các trung tâm sản xuất để di chuyển các bộ phận có kích thước khác nhau đến dây chuyền lắp ráp. Một số ứng dụng của chúng có thể kể đến như:

• Xếp dỡ xe tải: Robot AGV có thể thực hiện các chức năng của xe nâng hoặc các thiết bị xử lý thông thường khác. Ví dụ, các robot này có thể tự động tải hoặc dỡ hàng hóa lên xe tải, giúp giảm thiểu sức lao động và tăng cường hiệu quả.
• Lưu trữ và truy xuất sản phẩm: Robot AGV có thể đặt vật phẩm vào vị trí lưu trữ tương ứng và di chuyển hàng hóa đến khu vực thực hiện đơn hàng. Các hoạt động này tạo điều kiện bổ sung hàng hóa nhanh chóng, an toàn và tự động cho các giá đỡ và trạm lấy hàng cho cả sản phẩm và người vận hành.
• Kết nối với trung tâm sản xuất: Robot AGV có thể được cấu hình để vận chuyển hàng hóa lớn, nặng và cồng kềnh, làm cho chúng trở thành lựa chọn phù hợp trong các nhà kho gần trung tâm sản xuất. Các AGV vận chuyển tải đến dây chuyền lắp ráp, đặc biệt trong các lĩnh vực như công nghiệp ô tô và hàng không.
• Phân phối đồ dùng: Robot AGV không chỉ di chuyển hàng hóa nặng mà còn phân phối hàng hóa tại các cơ sở có trạm bán đồ dùng. Theo một lộ trình định sẵn, những phương tiện tự hành này sắp xếp hợp lý việc bổ sung hàng hóa đến các trạm lắp ráp bộ sản phẩm khác nhau, phân phối hàng hóa với số lượng chính xác theo yêu cầu.

6. Ưu nhược điểm nổi bật của xe tự hành AGV

Khi cân nhắc việc tự động hóa hoạt động của hệ thống sản xuất bằng xe tự hành AGV, điều quan trọng là phải xem xét các ưu và nhược điểm của chúng. Dưới đây là một số ưu điểm nổi bật của việc sử dụng AGV:

6.1. Giảm chi phí lao động

AGV giúp giảm chi phí lao động bằng cách thay thế nhân công. Một công ty chỉ cần trả một khoản chi phí duy nhất cho thiết bị AGV, so với các chi phí liên tục liên quan đến việc thuê mới như bảo hiểm chăm sóc sức khỏe, thuế lương, tăng lương và thời gian nghỉ phép.

6.2. Tăng độ an toàn

AGV được lập trình chú trọng đến sự an toàn, được trang bị đầy đủ các camera, tia laser và cảm biến để hoạt động an toàn quanh cơ sở. Thiết bị do con người vận hành, như xe nâng, không có nhiều cơ chế an toàn tích hợp và phụ thuộc vào sự tập trung của người vận hành. Nhân viên có thể mất tập trung hoặc mệt mỏi, gây ra tai nạn, nhưng đây không phải là vấn đề với AGV.

Bên cạnh đó, AGV còn có thể hoạt động trong các điều kiện mà con người không thể làm việc hoặc không hoạt động tối ưu, như nhiệt độ quá cao hoặc quá lạnh hoặc quanh các vật liệu nguy hiểm. Sự an toàn này giúp giảm chi phí và thời gian ngừng hoạt động, tăng lợi nhuận cho nhiều hoạt động.

6.3. Tăng độ chính xác và năng suất

Thay thế yếu tố con người bằng AGV loại bỏ khả năng sai sót trong quy trình làm việc, giảm lãng phí và tăng sản lượng, giúp hoạt động của doanh nghiệp trở nên năng suất và chính xác hơn. AGV có khả năng hoạt động 24/7, không bị giới hạn thời gian như nhân sự. Bằng cách tích hợp AGV với hệ thống kiểm soát kho hàng hoặc hệ thống quản lý kho, doanh nghiệp có thể hợp lý hóa các quy trình như kiểm kê và đặt hàng nguyên vật liệu.

6.4. Tính mô đun

Khi hoạt động của doanh nghiệp mở rộng, doanh nghiệp có thể dễ dàng thêm các AGV bổ sung khi cần thiết. Điều này giúp tránh khoản đầu tư ban đầu quá cao, có thể bắt đầu với một hoặc hai AGV và dần dần mở rộng đội xe để chuyển đổi sang hoạt động hoàn toàn tự động hoặc chủ yếu tự động.

6.5. Ít tốn kém hơn so với các hệ thống tự động hóa cố định

AGV thường thực hiện các nhiệm vụ tương tự như các giải pháp tự động hóa cố định như băng tải, nhưng chi phí triển khai thấp hơn. Hệ thống tự động hóa cố định có thể tốn kém để triển khai và thường ảnh hưởng đến quy trình làm việc trong quá trình thực hiện, trong khi AGV không ảnh hưởng đến hoạt động trong quá trình triển khai.

Ngoài ra, AGV còn có thể dễ dàng lập trình lại để đi theo các con đường mới, trong khi hệ thống tự động hóa cố định khó di chuyển và tốn kém khi cần thay đổi.

7. Một số lựa chọn khác thay thế xe AGV 

Robot AGV mang lại nhiều lợi ích đáng kể và được các nhà quản lý kho hàng và giám đốc điều hành chuỗi cung ứng đánh giá cao khi cân nhắc tự động hóa. Tuy nhiên, không phải lúc nào AGV cũng phù hợp với mọi doanh nghiệp. Nếu bạn đang tìm kiếm cách tự động hóa hoạt động của mình nhưng lo lắng rằng AGV không đáp ứng được nhu cầu cụ thể, bạn có thể xem xét một số lựa chọn thay thế khác. Tự động hóa kho hàng có nhiều hình thức và công nghệ khác nhau, có thể giúp tăng hiệu quả và lợi nhuận cho hoạt động của bạn. Dưới đây là một số lựa chọn thay thế tiềm năng cho AGV:

• Hệ thống băng tải
• Hệ thống lưu trữ & truy xuất tự động (AS/RS)
• Băng tải xe đẩy trên cao
• Robot di động tự động (AMR)

Trong số các lựa chọn này, Robot di động tự động (AMR) có thể phù hợp nhất với AGV về mặt sử dụng và mục đích.

Robot di động tự động (AMR)

AMR là một loại robot kho hàng mới hơn, có khả năng thực hiện cùng nhiệm vụ cơ bản như AGV, đó là vận chuyển hàng tồn kho. Tuy nhiên, có một số khác biệt chính giữa AMR và AGV:

• Linh hoạt và trực quan: Trong khi AGV là công nghệ lớn, cồng kềnh và điều hướng theo các tuyến đường cố định được cài đặt trước, AMR sử dụng một bộ cảm biến và bản đồ phức tạp trên bo mạch, cho phép chúng diễn giải môi trường xung quanh. Điều này giúp AMR có thể được sử dụng theo cách linh hoạt và trực quan hơn.

AMR có thể được sử dụng để:

• Vận chuyển hàng tồn kho và sản phẩm giữa các khu vực: AMR có khả năng di chuyển hàng tồn kho và sản phẩm từ khu vực này sang khu vực khác trong kho.
• Hỗ trợ trong quá trình chọn đơn hàng: AMR có thể giúp nhân viên trong việc chọn đơn hàng, tăng cường tốc độ và độ chính xác.
• Phân loại sản phẩm và hàng tồn kho: AMR có thể phân loại và sắp xếp hàng tồn kho theo yêu cầu.
• Tăng khả năng hiển thị hàng tồn kho: Với công nghệ cảm biến và bản đồ phức tạp, AMR giúp cải thiện khả năng theo dõi và quản lý hàng tồn kho.

8. Dự toán chi phí triển khai 

Để dự toán chi phí triển khai và lắp đặt Robot AGV một cách hợp lý, doanh nghiệp cần quan tâm đến các nội dung chính dưới đây:

Ứng dụng của Robot AGV:

• Xe AGV trong logistics và kho vận
• AGV trong đóng gói
• AGV trong assembly (lắp ráp)
• AGV trong việc xếp và dỡ hàng trên xe tải 
• AGV xử lý nguyên liệu thô

Số lượng Robot AGV cần đầu tư: Tùy thuộc vào diện tích không gian vận chuyển và số lượng hàng hóa cần chuyên chở, số lượng Robot AGV cần đầu tư sẽ khác nhau. Việc xác định đúng số lượng sẽ giúp tối ưu hóa chi phí và hiệu quả hoạt động.

Trọng tải của xe tự hành: Yếu tố tải trọng là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến giá thành và năng suất làm việc của Robot AGV. Doanh nghiệp cần xác định trọng tải phù hợp với nhu cầu để đảm bảo hiệu quả tối đa.

Một số chi phí khác bao gồm:

• Chi phí cho các thiết bị ngoại vi: Bao gồm các cảm biến, hệ thống điều hướng, và các thiết bị hỗ trợ khác.
• Chi phí quản lý phần mềm: Bao gồm chi phí phát triển, triển khai và bảo trì phần mềm quản lý AGV.
• Chi phí đào tạo nhân viên: Đào tạo nhân viên vận hành và bảo trì hệ thống AGV.
• Chi phí bảo trì và sửa chữa: Dự phòng cho các chi phí bảo trì và sửa chữa định kỳ.

9. Xe tự hành AGV có phù hợp với doanh nghiệp của bạn không?

Xe tự hành AGV có thể là công cụ cực kỳ hữu ích, giúp tăng hiệu quả và lợi nhuận trong nhiều hoạt động thực hiện đơn hàng. Tuy nhiên, chúng không phù hợp cho tất cả mọi doanh nghiệp. Để xác định xem AGV có phù hợp với doanh nghiệp hay không, cần cân nhắc kỹ lưỡng các lợi ích và hạn chế của việc sử dụng các phương tiện có hướng dẫn tự động và quyết định xem chúng sẽ bổ sung hay cản trở hoạt động kinh doanh. Tùy thuộc vào các chi tiết cụ thể trong hoạt động của doanh nghiệp, một loại công nghệ tự động hóa khác, chẳng hạn như rô-bốt di động tự động (AMR) hoặc hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (AS/RS), có thể đáp ứng tốt hơn nhu cầu kinh doanh của doanh nghiệp. Cần xem xét các yếu tố như sau:

Lợi ích của AGV:

• Tăng hiệu quả và giảm chi phí lao động: AGV giúp thay thế nhân công, giảm chi phí liên quan đến tiền lương và phúc lợi.
• An toàn cao: AGV được trang bị các cơ chế an toàn tiên tiến như camera và cảm biến, giúp giảm thiểu tai nạn.
• Độ chính xác và năng suất cao: AGV hoạt động 24/7, giúp tối ưu hóa quy trình và tăng năng suất.

Hạn chế của AGV:

• Chi phí đầu tư ban đầu cao: Mặc dù AGV có thể giảm chi phí lao động về lâu dài, nhưng chi phí đầu tư ban đầu có thể cao.
• Cần không gian rộng: AGV thường yêu cầu không gian lớn để hoạt động hiệu quả.
• Khả năng linh hoạt hạn chế: AGV di chuyển theo các tuyến đường cố định, điều này có thể không linh hoạt so với một số công nghệ khác.

Khi nào nên xem xét các lựa chọn thay thế:

Nếu doanh nghiệp có những nhu cầu đặc thù mà AGV không thể đáp ứng, các công nghệ tự động hóa khác như AMR hoặc AS/RS có thể là lựa chọn tốt hơn:

• Rô-bốt di động tự động (AMR): AMR sử dụng cảm biến và bản đồ để điều hướng linh hoạt hơn, phù hợp cho các môi trường thay đổi nhanh chóng và phức tạp.
• Hệ thống lưu trữ và truy xuất tự động (AS/RS): AS/RS cung cấp giải pháp tự động hóa hiệu quả cho việc lưu trữ và truy xuất hàng hóa, phù hợp cho các kho hàng lớn với yêu cầu quản lý hàng tồn kho chặt chẽ.

10. Kết luận

Xe tự hành AGV đang trở thành một phần không thể thiếu trong các nhà kho thông minh và cơ sở sản xuất hiện đại, mang lại những lợi ích vượt trội về hiệu quả, độ chính xác và an toàn. Với khả năng giảm chi phí lao động, tăng năng suất và linh hoạt trong vận hành, AGV không chỉ tối ưu hóa quy trình làm việc mà còn mở ra cơ hội mới cho các doanh nghiệp trong việc tự động hóa và phát triển bền vững. Để khám phá thêm về những giải pháp công nghệ tiên tiến như AGV và tìm hiểu cách tối ưu hóa dây chuyền sản xuất thông minh, doanh nghiệp có thể đăng ký tham dự triển lãm quốc tế Vietnam Manufacturing Expo (VME) 2024 do RX Tradex Vietnam tổ chức. Đăng ký tham gia ngay tại đây.