AGV搬運應用
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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)與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。
台灣製造AMR/AGV無人搬運車系統
無人搬運車(AGV)/搬運機器人(AMR)為可依預定路徑或程式行進的無人載具，又稱為自動導引車、自主移動機器人、自動搬運車、搬運機器人或自走車。導入無人搬運車系統(AGV)已成為企業轉型智慧製造不可或缺的自動化設備，真正的應用核心在於物流規劃、控制邏輯、生產模式等，透過導入無人搬運車(AGV)或搬運機器人(AMR)，可以重新再造生產流程及物流規劃，讓無人搬運車(AGV)或搬運機器人(AMR)及人員共同作業，以提升生產作業效率，大幅減少工廠對於勞動力的需求，及早轉型因應未來智能製造少量多樣化的訂單模式，提升企業競爭力。
