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工場や倉庫で活躍するAGV(無人搬送車)とは?種類や導入のポイントを紹介

工場や倉庫で活躍するAGV(無人搬送車)とは?種類や導入のポイントを紹介

工場や倉庫など、多くの物資が行き交う現場においては、自動で物資を搬送するAGV(無人搬送車)の導入が生産性を高めます。本記事では搬送方式や制御・誘導方式によるAGVの種類や導入のメリット・デメリット、導入のポイントについて解説します。

製造業の工場や物流業の倉庫・物流センターは、非常に多くの物資と搬送機器が行き交う現場です。このような現場のDX(デジタルトランスフォーメーション)を検討するにあたっては、いかに搬送作業を効率化するかが重要となりますが、その打ち手のひとつとして注目を浴びているのがAGV(無人搬送車)です。本記事ではAGVについて、その種類や導入のメリットとデメリット、導入のポイントについて解説します。

AGV(無人搬送車)とは

AGV(Automated Guided Vehicle:無人搬送車)とは、人の操作に依らず自動で動作し、物資の搬送を担う輸送ロボットで、主に工場や倉庫など物資の行き来が多い現場において用いられています。

ベルトコンベアなどの輸送設備や、フォークリフトなどの搬送機器はすでに多くの企業で導入されています。これらにより物資の量や重さに起因する搬送の負担は大きく軽減されていますが、取り扱う物資や拠点のレイアウトによってはこれらの稼働が難しい場合もあり、最終的に人力での搬送に頼らざるを得ない場面も少なくありません。

AGVはこのような物資の搬送を自動化するために開発されました。人的負担やリソースの削減はもとより、製造ラインとの同期による生産性の向上や、物資の破損防止、重量物搬送による労働災害抑制の観点からも、さまざまな製造・物流拠点において活躍しています。

AGVとAMRの違い

AMR(Autonomous Mobile Robots:自律走行搬送ロボット)は、AGVと同様に物資を搬送するロボットですが、その動作原理に大きな違いがあります。AGVは予め設定されたルートに沿って移動する一方で、AMRは、センサーとAIを活用して自律的に周辺環境を認識し、最適な経路で物資を搬送します。

したがってAMRの方が柔軟性や応用力で勝りますが、AMRにはAIやIoTといった先端技術が搭載されており、AGVよりも導入コストが高い傾向にあります。物量や拠点のレイアウトによってはAGVで十分にカバーできる場合もあり、より低コストで導入できるAGVが選択される場合も少なくありません。

AGVとUGVの違い

UGV(Unmanned Ground Vehicles:無人地上車両)は、無人で操縦される地上車両の総称です。そのためAGVを含んだ分類ではあるものの、UGVと呼称する場合は軍事用途や探査用途など、物資の搬送以外の用途で使用されるものを指すことが一般的です。

AGVの種類と制御・誘導の仕組み

AGVは搬送方式での分類や、動作時の制御・誘導方法によってさまざまな種類に分類されています。それぞれ代表的な分類は以下の通りです。

搬送方式による分類

AGVは搬送方式やそれに伴う形状によってさまざまなタイプに分類されますが、代表的なものが以下の3種類です。

台車型(積載型)

台車型AGVは、物資を積載するための平らな部分を持つ最も基本的なタイプです。手動、もしくはベルトコンベア等にて自動で積載を行ったのち、そのままAGV常に物資を乗せた状態で搬送します。段ボールや箱型の容器を用いることで、幅広い物資を搬送可能です。

低床型

低床型AGVは資材を積載するのではなく、資材の下にAGVが潜り込み、持ち上げることで物資を搬送する方式です。フォークリフトが物資を搬送する過程をイメージするとわかりやすいでしょう。

この方式が活躍する場面の一例が、パレットに積まれた資材の搬送です。一般的なパレットは押し引きによる移動が難しく、台車型のAGVを用いると人力での積載が避けられません。このような場合にはパレットの下に潜り込み、持ち上げて搬送できる低床型AGVが適しています。

牽引型

牽引型AGVは、複数のカートや台車を牽引して物資を搬送するタイプで、大量の物資を同時に搬送できることが最大の特徴です。台車に積載できるものであれば、数や種類、形を問わず同時に搬送できますし、搬送可能な重量も他のタイプに勝ります。デメリットをあげるとすれば、AGV自体が長くなるため、従業員や他のAGVと干渉しやすい点でしょう。

制御・誘導方式による分類

AGVは通常、事前に設定されたルートやプログラムに沿って動作しますが、これらの制御・誘導方式によっても分類されています。

ライントレース式(磁気テープなどでの誘導)

ライントレース式のAGVは床に貼られた磁気テープに沿って走行するタイプです。誘導式や磁気誘導式とも呼ばれますが、AGVによっては磁気テープだけではなく、特定の色で引かれたラインを走行することもできます。

この方式はテープの貼り直しでルート変更が可能なことから、一定の柔軟性がある一方、日々の業務によりテープに摩耗や剥がれが生じてしまった場合にAGVが走行不能になるといった弱点もあります。

レール式(設営されたレールでの誘導)

レール式のAGVは、設営されたレールに沿って動くタイプで、例えるならトロッコのようなものです。AGVと区別して、RGV(Rail Guided Vehicle)と呼ばれる場合もあります。

レールを通じて給電でき、長時間の連続運転が可能といった点がメリットですが、レールの設営を伴うことからルート変更に手間がかかり、また走路上に段差が生じるデメリットがあります。

QRコード式(画像認識による誘導)

QRコード式のAGVは、床や天井に配置されたQRコードで位置情報を把握し走行しますが、QRコード以外にARマーカーが用いられる場合もあることから、これらを総称して画像認証式と呼ばれる場合もあります。

マーキングの張り替えのみでルートを変更できる点が強みで、その柔軟性はライントレース式より優れていますが、読み取りの不安が残る点には注意が必要です。

自律走行

自律走行が可能なタイプは厳密にはAMRに分類されますが、AGVと混同される場合もあります。センサーやカメラ、そしてAIを利用して独自のルートを決定し走行できるこのタイプの最も優れている点は障害物を回避できる点でしょう。

一般的なAGVは障害物を認識した場合、一時的に減速・停止することでしか回避できません。一方で自律走行可能なものであれば、障害物を回避して物資を搬送できるため、走路上のトラブルに強く、かつルート変更やレイアウト変更にも柔軟に対応可能です。

工場におけるAGV導入のメリット・デメリット

AGVにより搬送作業が自動化されることで多くのメリットがある一方、デメリットも少なからず存在します。

AGVのメリット

マテリアルハンドリング(マテハン)の改善

AGVの導入による最大のメリットが、物資の運搬や管理の流れ、すなわちマテリアルハンドリング(マテハン)の効率化です。マテハンは入荷、製造、出荷などあらゆる工程において発生しますが、物資に応じたAGV組み合わせることで、段ボールやパレット、重量物などあらゆる物資を正確かつ迅速に搬送できます。

関連記事:マテリアルハンドリングとは?マテハン機器や導入事例を解説

ヒューマンエラーの防止と安全確保

人力での搬送には、誤搬送や破損のリスクがつきものです。それだけであればまだしも、特に重量物の搬送には、物資の落下やフォークリフトの操作ミスなど大事故に繋がりかねないリスクがあります。そのような作業をAGVにより代替することで、万一のトラブルが発生した場合のリスクを軽減できるでしょう。

人的コストの削減

搬送作業の自動化による人的リソース節約は、最終的にコスト削減の形で恩恵をもたらします。特に24時間稼働している工場や倉庫、物流センターにおいて夜間の人件費は大きな負担となりますし、スタッフの採用にもコストがかかります。24時間休むことなく働いてくれるAGVの存在は、このような企業の力強い助けとなるでしょう。

デメリット

動作環境を整備する手間

AGVがスムーズに動作するためには、拠点内にそれ相応のスペースを確保する必要があります。その分機械設備や物資を配置できるスペースは狭まりますし、レイアウト変更も自由に行うことはできません。

またAGVのタイプによっては走路自体が段差や障害物となりますし、そうでないタイプであっても走路のメンテナンスは必須です。現場の整理整頓をはじめとした5SはAGVの有無にかかわらず重要ですが、AGVを導入する場合は5Sが搬送効率に直結すると心得ておきましょう。

他の設備との連携の難しさ

搬送作業はそれ自体で完結するものではなく、前後の工程と連携して初めてその役割を果たすため、AGVにも従業員や他の設備との連携が求められます。製造業であれば製造ラインとの同期、物流業であれば他の搬送機器との干渉防止がその最たる例ですが、多くの人や設備が稼働する現場においてどのようにAGVを組み込むかは入念に検討しなければなりません。

導入コスト

AGVに限った話ではありませんが、新たな設備やロボットの導入にはそれ相応のコストが生じます。導入コストや保守管理のコストに対して、導入により削減できる人的コストと期待できる生産性の向上がどの程度のものか、搬送経路ごとに細分化して試算すべきです。

導入のポイント

AGVの導入にあたっては、メリットやデメリット以外にも押さえておくべきポイントがあります。メリットを大きく、デメリットを小さくするためにも、以下に示すポイントを正しく理解しておきましょう。

キットによる自作が可能

AGVは自作キットを利用した導入も可能です。コストを抑えつつ、特定のニーズに合わせたカスタマイズが可能な一方で、技術的な知識が求められ、安全性や信頼性の面では市販のAGVに劣る場合もあります。AGVによって搬送する物資が何か、どのような走路を想定しているか、万一物資が落下・破損した際のリスクはどの程度かをもとに判断するのが良いでしょう。

安全規格の遵守

AGVの導入において安全の確保が必須であることから、AGVに関する安全規格が定められています。その代表例が「JIS D 6802:2022」であり、非常停止機能や安定度、人検出機能などについて定められています。

このことから極端な例ですが、コスト抑制のために手動の台車にモーターを搭載するといったことはできません。特にAGVの自作を検討する場合には、上記をはじめとした安全規格への理解が欠かせません。

参考:一般社団法人日本産業車両教会 第3回AGVセミナー

防水の有無

AGVは屋内だけでなく、屋外で使用することもできます。しかし当然ながら屋外使用の方が求められる走行性は高くなり、雨風に晒されることも想定しなければなりません。仮に屋内であっても出入口付近を走行する場合は多湿や急な天候変化による影響が予想されますので、耐久性と信頼性の高い機種を選定することをおすすめします。

目的と環境に応じたAGVの選定が重要

AGVには多くのタイプがあり、それぞれ異なる特徴があるものの、いずれもマテハンの大幅な改善が期待できることは間違いありません。一方で高性能なAGVほど導入コストも増加することから、導入の目的と使用環境に沿ったAGVの選定がコスト抑制につながります。

そして多くの先端技術に共通することですが、AGVを導入する前に改善できることがないかを今一度見直すようにしましょう。拠点内の「モノの流れ」を把握し、経路の無駄はないか、保管方法や保管場所は適切かを事前に検討することが大切です。

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