選單 登入

關閉

產品搜尋

搬運應用

以下文章為元創智動原創文章版權所有,如需引用或轉載請註明。

Q: 無人搬運車有那些種類呢? 常見的Load-Unload搬運裝卸載應用模式又有那些?
 
當廠內產生搬運需求問題,想要導入自動化物流系統時,通常第一個想到的就是AGV無人搬運車(或自走車),但是,是不是真的只要導入了AGV無人搬運車系統,就一定能夠解決屬於自己生產線的的物流需求與問題呢?這個答案當然是否定的。在探討這個議題之前,我們要先了解一下,何謂「物流」。
 
「物流」,講究的是物件的流動,經過科學的計算,合理地針對順序、路線、批量與週期等因素,進行規劃、安排與執行。從宏觀的角度來說,物流並不是只跟生產有關(原物料→半成品→成品→品檢→包裝),也包括物件怎麼送到使用者手中。所謂「物盡其用、貨暢其流」,物流涵蓋的層面甚為廣泛,如果以某一個特定產業來去探討物流的完善程度的話,便利商店集團(像是7-11、全家等等),就可以算是將「物流」這門學問發揮到淋漓盡致的產業,除了它們都涵蓋了甲地到乙地的物件寄送服務外,更重要的是也橫跨了從原物料開始,到生產,再一直到消費者手上的全物流領域。
 
然而,如果我們聚焦在「工廠生產」這個議題上,我們可以先簡單的區分「廠內物流」與「廠外物流」兩大類。也就是以工廠的進、出貨碼頭為界,從原物料進貨上碼頭,到成品堆碼成棧自碼頭出貨,都算是「廠內物流」。乍看之下,「廠內物流」似乎是一個很簡單的課題,但其涵蓋面向甚廣,各種產業的流程與複雜度各有不同。基本上,從原物料進貨後的IQC分類上架、倉庫人員依生產訂單需求揀料、從倉庫派料到生產線頭,從線頭到線尾,從半成品到成品,從成品到品檢站,從品檢到包裝,再從包裝站送回成品倉,準備進行堆碼出貨。這些流程都是環環相扣的,若中間有哪一段規劃欠妥,或發生狀況,就可能造成上游堆積大量WIP(在製品),下游欠料的浪費與怠工等問題產生。
 
面對「廠內物流」這個生產線的重要「動脈」,傳統的規劃方式,最常見的就是人力搬運,不論是站上OP暫時離線進行物件移載,或是有專責物流人員進行物流周轉,都算是人力搬運。但孰知TPS豐田生產管理系統的人都知道,運用「人力」去進行「搬運」作業,是極為顯著的七大浪費之一。因為「人員」的價值,應該要聚焦在「核心生產作業」這種加值行為上,「搬運」這個動作,在生產流程裡面是屬於非加值作業。在這個人力越來越難找的年代,「人」這樣的資源就更應該要被用在「刀口」上,也就是從事生產。此時,AGV無人搬運車的運用重點與價值就明顯地被體現出來。
 
從原物料進貨後,上生產線一直到QC包裝完畢,送回成品倉,這些環環相扣的流程,在經過相當程度的生產數據蒐集與分析後,就可以獲知TAKT Time(節拍時間)Cycle time(生產週期時間)Lead time(前導時間),從而可以再往下分析出,站與站之間的物流移載的品項、批量與時間。但是,並非每一個環節的物流,都是一樣的搬運作業,大小、重量與方式,都一定會有所不同。因此,各式各樣的AGV無人搬運車(自走車),也就應運而生。不過,既然是要在生產物流環節擔任搬運作業,這個「物」要怎麼從站上移轉到AGV無人搬運車上,當移載到目的地後,又該如何從AGV無人搬運車上移轉到目的站上,這個Load/ Un-load(裝載/卸載)的作法,對於每一種類型的AGV無人搬運車,又有所不同。
 
一、 「潛盾式」無人搬運車
潛盾式AGV通常會將車身做的相當低,故又稱為低床型,或是超低床型AGV無人搬運車,且一般都是屬於磁導引無人搬運車,因為其他的導引方式(包括雷射導引)都做不到潛盾式AGV要潛入台車下方所需要的精度。其Load/ Un-load的作業,通常要搭配指定尺寸的物料台車,作業員要先將物料逐步放置在台車上,到達指定數量後,再把台車推到指定位置後,讓潛盾式AGV從台車底下潛入到適當位置停下後,升起頂桿,卡入台車下方的結合機構後,出發拉運到指定地點停止,下降頂桿離開。這算是常見的應用方式,但是有四個比較常被人在意的缺點:
1. 需要很多周轉用的台車,當閒置不用時,台車儲存十分空間,且台車製作成本亦不低。
2. 人員將台車推放到潛盾式AGV的結合位置時,必須要夠準確,且方向性要對,否則會交換失敗,人員素質與教育程度要夠高。
3. 每次擺放台車與拉取台車都必須中斷手上的生產作業,暫離崗位移動,雖然時間很短,但仍不理想。
4. 潛盾式AGV為了能夠讓車身降低,且帶著台車移動時要能夠穩定行走,車身會變得較長。長車身在路面行走時,會占用較大的可用面積,且因為內輪差的關係,轉彎與迴轉需要的空間超大,無法適用於廠房空間較不足的生產現場。
 
二、 「牽引式」無人搬運車
牽引式AGV跟潛盾式AGV很類似,其Load/ Un-load的作業通常都會搭升降頂桿,進行對台車進行結合或解脫牽引頂桿的動作,不一樣的地方則是不一定需要鑽到台車下方,也可以是後退卡入台車牽引座後,再往前行到指定地點。因此,牽引式AGV除了磁導引式外,也有雷射導引式的類型,不過為了要能調整到能夠勾到牽引機構的位置,每次都會花上幾十秒鐘進行”倒車入庫”的來回姿態調整,總的來說,雖然是無軌,但反而延誤了整體物流效率,也不是十分理想。也有一種比較陽春式的應用方式,就是AGV停到定位後,由人員把牽引台車拉過去與AGV拖車勾結合,而這種應用方式,通常會搭配多輛牽引台車使用,看起來就會像是一串列車的感覺。乍看之下好像不錯,可以一次帶很多台,但還是有應用上的缺點。
1. 首先,潛盾式AGV的前三個缺點,牽引式AGV都涵括了,不再贅述。
2. 牽引式AGV本身最難克服的就是甩尾問題,因為是尾部牽引,台車與AGV又只有一個結合點,所以只要是AGV晃一下,或轉個彎,後方的台車就會被甩尾。而且這個甩尾的效應會隨著加掛的台車數越多,影響越嚴重。所以牽引式AGV本身要夠重、夠大又夠穩外,台車的車輪牽引機構設計也要夠完善,否則在移載的過程中,可能就會產生更多的問題。
 
三、 「頂舉式」無人搬運車
所謂頂舉式AGV,顧名思義,就是會把整個物流載具(可能是台車,也可能是料架,但一定是四方形且有四支腳柱)向上頂舉離開地面,再進行移載。所以也跟潛盾式AGV一樣,需要潛入物流料架(或台車)下方作業的,而這種無人搬運車,無一例外的,都是QR Code的導引方式,其上裝設的Laser Scanner並不是導引用,而只是障礙偵測用。其Load/ Un-load的作業通常會搭配整體物流揀取站與庫儲管理的整體系統規劃,也就是每個物流載具的儲放位置由系統決定與記憶,揀取/放置作業員僅需決定要揀取甚麼物件,或是要放置什麼物件,系統會自動派遣AGV前往指定儲放點,將該物流料架載運到揀取站讓人員取放物件,而整個物流儲存空間,都是棋盤式的規劃配置,配合系統即時路徑下達,盡可能的讓儲放空間被運用到最大化。講到這邊聰明的讀者已經知道,這種形式的AGV無人搬運系統,只能被應用在無人倉儲空間,或者是大型物流業者的無人倉儲廠區。雖然頂舉式AGV沒有前述兩種AGV無人搬運車的所有缺點,但是其應用上有相當多的限制條件:
1. QC Code是要貼附在地面的,若是有破損或髒汙,就會影響可讀取性而產生異常,因此非常不適合運用在需要與人員共用的作業空間,否則QR Code的維護成本會相當的高。
2. 因為QR code是需要貼在地面被讀取的,所以地面本身的平整度也有一定的要求,若地面凹凸起伏較明顯,就會影響讀取,甚而在AGV輪子壓過凹凸部時引起行進偏差而停止報警,需要人員前去檢視與排除。
3. QR Code的貼附精度要求相當高,所謂”差之毫釐,失之千里”,那怕只有1mm的誤差,都會讓AGV產生異常,進而影響稼動效率。
4. 由於頂舉式AGV的應用就是要將物流載具頂升離地後,再進行移載。因此,可想而知,在移動的過程中,載具的四支腳柱都是離開地面的,其穩定性完全仰賴AGV中央上方的頂舉圓盤。所以物流載具重心不能太高,而且物件擺放時還要考量平均重量,不可側重一邊,否則就會在行走時重心不穩而晃動過大,甚至引起傾倒,造成損失。
 
四、 「叉車式」無人搬運車
叉車式AGV說穿了,就是常見的牙叉式起重(堆高)車或拖板車,再加裝了自動導引系統後,所研發產生的無人搬運車。所以不可避免的,這種叉車式AGV體積都相當龐大,在運行的時候,其安全機制的考量更是要求極高,通常會是多重複合式的導引與障礙偵測機制的組合,可能同時包含了360度無死角的Laser Scanner配置、3D成像的LiDAR,甚至視覺辨識系統等等。因此不難想像,這種無人搬運車的造價絕對不斐,售價則會更加高昂。其Load/ Un-load的作業就是主動將物件叉起並移載到指定位置,而搭配的物流載具通常就是棧板,或者是下方有空間可讓牙叉操作的鐵籠or其他載體,且基於原本的起重車作業性能,其裝卸載作業從二維的平面物流移載作業,提升到三維的立體空間移載作業,也是相當先進的無人搬運車技術綜合性應用的AGV。但是使用上也有一定程度的限制:
1. AGV本身體積大,移動作業與迴轉的空間就一定要夠大,再加上必要的Safety clearance(安全淨空範圍),使用牙叉式AGV的場域空間就必須要更大。
2. 一般來說,其適用的場域只有大型倉儲空間,基於其作業特性與安全性等雙重考量,不宜與人員作業區共存在同一空間。
3. 若是屬於拖板車型的叉車式AGV,相對較有機會應用在人車共用的走道上,畢竟危險性要減輕許多,但除了行走與迴轉空間要夠,人員教育要做好(進入走道前要停看聽)外,取放棧板的位置選取,要留下足夠的安全空間,不可與人員的作業動線交錯。
 
五、 「滾筒式」無人搬運車
又稱「自卸式」或「卸載式」AGV,多半是採用電動滾筒作為移載平台,也有使用皮帶的,其實就是在無人搬運車上方,設計可橫向移載的平台,作為Load/ Un-load使用。這種應用方式,比較沒有物流載具上的限制,甚至是一口箱子,也可以作為物件來移載。不過,為了提高搬運批量的稼動效率,通常會設計合適的物料容器或載具,以便用於規劃統一的自動化物流系統。滾筒式AGV的種類,依據高度、承重、面積,各有不同,總類極為繁多,所以鮮少有AGV廠商會產製固定規格的滾筒式無人搬運車,因為就算產製出來了,也不見能夠適用所有需求。因此一般都是依需求客製,所需交期與成本都會相對較高。另外,這類型的無人搬運車運用,會需要對應的輸送設備,像是滾輪/滾筒平台,或是皮帶等,才能進行物流對接作業。所以除非是產線上原本就有這一類輸送帶設備,否則在規劃滾筒式無人搬運車系統時,就要記得同步規劃對接輸送設備的設計。
 
六、 「直結式」無人搬運車
直結式AGV就是上方並未搭載任何一種移載設備的無人搬運車,以最簡單的應用方式,直接把物件或物流載具放置在AGV上駝載,從A站送到B站。這類型的無人搬運車其實是最多廠商製造的,大家可能會覺得:「為什麼呢?這樣的應用不是最笨的嗎?所有的Load/ Un-load裝卸載作業,都必須要由人員或外部機構拿放到AGV上面耶?」。乍看之下,這種直結式無人搬運車的裝卸載作業,似乎只能這樣沒錯。但事實上,這樣才能保有最彈性的作法,因為,除了採用最原始的方式駝載物品執行搬運任務之外,可以相當靈活搭配結合各種外掛式物流機構,彈性達成滾筒式、牽引式、潛盾式,甚至簡易的頂舉式與牙叉式的Load/ Un-load作業。也就是說,直結式AGV的延伸應用,不會只一種裝卸載運用方式,充分發揮同型無人辦運車的多樣化物流運搬規劃彈性。但是,並非每一種直結式AGV都可以充分搭配各種外掛式物流設備的應用,主要原因是要作到彈性控制與電力供應之外,也需要有一定程度的感測器配置,才能形成較為完善的搬運控制方式規劃。

 

元創智動「MP100無人搬運車」,即屬於直結式的AGV,而且內建多個I/O與TCP/IP通訊,亦可彈性供電給所選搭載的裝/卸載設備。更進一步思考,其實並不是每一種Load/ Un-load都必須耗費電力才能達成,若充分應用Karakuri省力智働化機構,再加上本身的高精度定位對準的性能,就可以為企業省下更多成本,也減少更多的碳足跡(Carbon footprint)產生量。
 
綜上所述,就AGV無人搬運車的選用而言,其實沒有最好的,而是要找最適合的,依據現場的產線特性選擇合適的Load/Un-load裝卸載方式,才能真正的暢通產線動脈,完善廠內物流規劃。
元創智動無人搬運車協助您省力省時並提升生產效率。All Rights Reserved.