Trong bối cảnh tình trạng thiếu hụt lao động ngày càng nghiêm trọng, tại các hiện trường logistics và sản xuất, nơi yêu cầu giảm nhân lực và nâng cao năng suất, “xe vận chuyển không người lái (AGV: Automated Guided Vehicle)” –hay xe tự hành một trong các hệ thống thiết bị vận chuyển (material handling) – đang thu hút sự chú ý trong những năm gần đây.

AGV được kỳ vọng mang lại nhiều lợi ích như giải quyết tình trạng thiếu nhân lực thông qua tự động hóa công việc vận chuyển, giảm gánh nặng cho người lao động, nâng cao năng suất và giảm thiểu lỗi do con người. Tuy nhiên, mặt khác, cũng có không ít người băn khoăn không biết nên triển khai AGV như thế nào cho phù hợp.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích một cách toàn diện từ cơ chế hoạt động cơ bản của AGV, các lợi ích khi triển khai, cho đến các ví dụ ứng dụng thực tế. Chúng tôi đã tổng hợp những điểm hữu ích khi cân nhắc việc đưa AGV vào sử dụng, vì vậy mong bạn hãy theo dõi đến cuối bài.

Mục lục

1. AGV là gì?
2. Lợi ích của việc triển khai AGV
3. Các loại AGV và giá thành
4. Cách triển khai AGV
5. Hiệu quả của AGV qua các ví dụ triển khai thực tế

1. AGV là gì?

Kiến thức cơ bản về xe tự hành vận chuyển (AGV)

AGV là viết tắt của “Automated Guided Vehicle”, dùng để chỉ các xe vận chuyển không người lái tự động hóa công việc vận chuyển trong nhà máy và kho bãi. AGV vận chuyển hàng hóa đến vị trí được chỉ định bằng cách di chuyển dọc theo băng từ, mã hai chiều (QR code) được lắp đặt trên sàn.

Bối cảnh khiến việc triển khai AGV được chú ý

Trong nhà máy và kho bãi, luôn phát sinh các công việc vận chuyển giữa các công đoạn. Tuy nhiên, do tình trạng già hóa dân số và sự mở rộng của thương mại điện tử, tình trạng thiếu hụt nhân lực tại hiện trường logistics đang trở nên dai dẳng.

Chính vì vậy, AGV - có khả năng tự động chạy không người lái và vận chuyển hàng hóa - đang thu hút sự chú ý. Việc tự động hóa các công việc vận chuyển lặp đi lặp lại - vốn do con người đảm nhiệm - giúp giảm thiểu rủi ro sai sót do con người, đồng thời hiện thực hóa việc tiết kiệm nhân lực và nâng cao hiệu quả công việc. Đây là điểm hấp dẫn lớn của AGV.

Sự khác biệt giữa AGV và AMR

Một thiết bị tương tự AGV là AMR (Autonomous Mobile Robot). AMR không cần các dẫn hướng như băng từ hay mã hai chiều, mà có thể tự đánh giá tình huống xung quanh và tự chủ quyết định lộ trình phù hợp để di chuyển.

Ngược lại, AGV di chuyển theo lộ trình đã được thiết lập sẵn, nên có thể kỳ vọng vào sự ổn định trong vận hành, nhưng đổi lại, khi thay đổi bố trí mặt bằng có thể phát sinh công sức và chi phí. Việc lựa chọn AGV hay AMR cần được cân nhắc dựa trên môi trường vận hành, tần suất thay đổi layout và ngân sách.

2. Lợi ích của việc triển khai AGV

Việc triển khai AGV mang lại nhiều lợi ích khác nhau và đóng góp lớn vào cải thiện môi trường làm việc. Dưới đây, chúng ta sẽ cùng điểm qua những lợi ích tiêu biểu.

Hiện thực hóa cắt giảm chi phí và tiết kiệm nhân lực

• Giải quyết tình trạng thiếu hụt lao động và giảm chi phí nhân công

Bằng cách thay thế công việc vận chuyển thủ công bằng AGV, có thể tái bố trí nhân sự từ các công việc vận chuyển đơn giản sang những công việc có giá trị gia tăng cao hơn. Kết quả là có thể hiện thực hóa việc giảm chi phí nhân công và nâng cao năng suất, đây được xem là một điểm hấp dẫn lớn.

Ngoài ra, do AGV có thể hoạt động vào ban đêm, nên vừa giảm được gánh nặng và chi phí cho công việc ban đêm do con người thực hiện, vừa cho phép vận chuyển linh hoạt và hiệu quả theo nhu cầu. Nhờ đó, có thể xây dựng hệ thống logistics không lãng phí và cơ chế đáp ứng 24 giờ, đóng góp lớn vào việc nâng cao năng lực cạnh tranh của doanh nghiệp.

Nâng cao an toàn cho người lao động và chất lượng vận chuyển

• Giảm tải cho người lao động và giảm thiểu lỗi do con người

Công việc vận chuyển vật nặng vừa gây gánh nặng lớn về thể chất cho người lao động, vừa tiềm ẩn rủi ro tai nạn và hư hỏng hàng hóa do lỗi con người. Việc tự động hóa vận chuyển thông qua triển khai AGV giúp giảm đáng kể rủi ro tai nạn lao động và sai sót phát sinh từ công việc thủ công.

• Giảm rủi ro va chạm và tai nạn nhờ các chức năng hỗ trợ an toàn

AGV được trang bị các chức năng hỗ trợ an toàn như cảm biến, khi phát hiện chướng ngại vật trong quá trình di chuyển sẽ tự động dừng lại. So với vận chuyển thủ công, các lỗi do con người khó xảy ra hơn, qua đó góp phần giảm thiểu rủi ro tai nạn.

3. Các loại AGV và giá thành

AGV có nhiều loại khác nhau, và tùy theo từng loại mà giá cũng thay đổi. Dưới đây sẽ hệ thống lại các loại tiêu biểu, phương thức dẫn hướng và mức giá tham khảo.

Các loại AGV

• Loại xe đẩy

Đây là loại có hình dạng phẳng, có thể đáp ứng việc vận chuyển đa dạng hàng hóa từ linh kiện nhỏ đến pallet. Trên thân xe có thể trang bị các thiết bị chuyển tải như băng tải hoặc cơ cấu nâng hạ, cho phép tùy chỉnh linh hoạt theo mục đích sử dụng. Vì vậy, đây là lựa chọn tối ưu cho việc vận chuyển giữa các công đoạn trên dây chuyền sản xuất.

• Loại kéo

Là loại kéo theo các xe lồng hoặc xe pallet được nối với nhau để vận chuyển một cách hiệu quả. Đặc trưng của loại này là có thể vận chuyển một lượng lớn hàng hóa cùng lúc, đặc biệt phát huy hiệu quả tại các nơi có cự ly vận chuyển dài.

• Loại chui gầm

Có loại chui xuống dưới xe đẩy, pallet hoặc giá kệ rồi nâng lên để vận chuyển, hoặc loại móc chốt vào mặt dưới của xe đẩy để vận chuyển. Ưu điểm lớn là có thể vận hành hiệu quả ngay cả trong không gian hẹp hoặc môi trường làm việc có nhiều ràng buộc.

• Loại nâng thấp (low lift)

Là loại được trang bị chức năng nâng hạ để nâng và xếp dỡ hàng hóa tương tự như xe nâng. Có thể thực hiện công việc xếp dỡ đối với pallet đặt trực tiếp trên sàn, và nhờ thiết kế giữ chiều cao nâng thấp, loại này phù hợp với vận chuyển ở vị trí thấp.

Phương thức dẫn hướng của AGV

• Từ tính

Là phương thức dẫn hướng trong đó AGV sử dụng cảm biến để bám theo băng từ được dán trên sàn hoặc thanh từ được chôn trong mặt đất. Khi thay đổi bố trí mặt bằng, cần thi công lại băng từ hoặc thanh từ. So với các phương thức khác, chi phí đầu tư ban đầu thấp và khả năng vận hành tương đối ổn định là những đặc điểm nổi bật. Tuy nhiên, nếu băng từ bị hư hỏng thì cần thay thế, do đó đòi hỏi quản lý và bảo trì phù hợp.

• SLAM

Là phương thức trong đó AGV sử dụng máy quét hoặc camera để phát hiện các đặc trưng của môi trường xung quanh (như tường, cột…), rồi dựa trên các thông tin đó để ước lượng vị trí của mình trong khi di chuyển. Đặc trưng là tính linh hoạt cao đối với việc thay đổi bố trí, nhưng do mức độ phụ thuộc vào môi trường lớn nên trong môi trường có nhiều thay đổi, có thể cần phải hiệu chỉnh lại.

• Mã hai chiều (QR)

Là phương thức dẫn hướng dựa trên việc nhận diện các mã hai chiều được dán trên sàn bằng camera hoặc cảm biến. Chi phí lắp đặt tương đối thấp, nhưng cần chú ý đến hư hỏng hoặc bẩn của mã.

• Gương phản xạ

Là phương thức trong đó máy quét laser được lắp trên AGV nhận diện các gương phản xạ (reflector) được bố trí xung quanh, và di chuyển dựa trên thông tin vị trí đó. Do có thể xác định vị trí của mình với độ chính xác cao, phương thức này cũng có thể vận hành tại các hiện trường yêu cầu độ chính xác cao.

Chi phí cần thiết để triển khai AGV

Việc triển khai AGV nhìn chung phát sinh các chi phí sau:

• Chi phí bản thân AGV

Giá của AGV khác nhau rất lớn tùy theo chức năng và thông số kỹ thuật. Có các loại nhỏ, đơn giản với giá khoảng vài triệu yên, đến các loại lớn quy mô hàng chục triệu yên, hoặc các loại có chức năng chuyển tải đặc biệt. Các mẫu được trang bị cảm biến độ chính xác cao hoặc công nghệ AI có xu hướng có giá cao hơn.

• Chi phí xây dựng hệ thống

Chỉ riêng việc đưa AGV vào sử dụng là chưa thể tối đa hóa hiệu quả. Việc chuẩn bị môi trường triển khai như thiết kế bố trí trong cơ sở hay rà soát lại luồng logistics cũng phát sinh chi phí. Ngoài ra, còn có chi phí liên quan đến việc lắp đặt băng từ, mã QR, gương phản xạ… cần thiết cho hoạt động của AGV.

• Chi phí hệ thống

Để quản lý AGV một cách hiệu quả, cần có hệ thống quản lý chuyên dụng. Trong nhiều trường hợp, bằng cách sử dụng hệ thống quản lý tập trung, có thể điều phối nhiều AGV và vận hành hiệu quả. Chi phí phát triển hệ thống này cũng được tính vào tổng chi phí.

• Chi phí vận hành và bảo trì

Sau khi triển khai AGV, sẽ phát sinh chi phí bảo trì định kỳ và chi phí thay thế vật tư tiêu hao. Ngoài ra, cũng cần tính đến chi phí cho các dịch vụ hỗ trợ xử lý sự cố. Những chi phí này có thể lên tới vài trăm nghìn yên mỗi năm, và trong một số trường hợp có thể đạt đến vài triệu yên.

Chi phí triển khai AGV không chỉ bao gồm chi phí mua sắm đơn thuần, mà còn cần xem xét tổng hợp cả chi phí xây dựng hệ thống và chi phí bảo trì, vận hành dài hạn. Không chỉ tập trung vào chi phí đầu tư ban đầu, mà cần đánh giá song song hiệu quả nâng cao hiệu suất và hiệu quả cắt giảm chi phí đạt được, đồng thời lập kế hoạch trên góc nhìn dài hạn - đây chính là chìa khóa để triển khai thành công.

4. Cách triển khai AGV

Để triển khai AGV (xe vận chuyển không người lái) thành công, điều quan trọng là phải thực hiện tốt khâu chuẩn bị trước, đồng thời tiến hành một cách có kế hoạch các bước từ giai đoạn xem xét ban đầu cho đến khi vận hành chính thức. Dưới đây sẽ giải thích quy trình triển khai.

Step 1: Xác định yêu cầu

Step 2: Mô phỏng・thiết kế bố trí

Step 3: Vận hành chính thức・phản hồi

Step 1: Xác định yêu cầu

Bước đầu tiên trong việc triển khai AGV là xác định yêu cầu. Cần làm rõ các nội dung theo những góc độ sau:

• Lưu lượng và thời gian vận hành: Xác nhận khối lượng vận chuyển mỗi ngày, quãng đường vận chuyển và số lần vận chuyển
• Hình dạng・trọng lượng hàng hóa: Cân nhắc kích thước, hình dạng và trọng lượng của đối tượng vận chuyển để lựa chọn AGV phù hợp
• Khả năng thay đổi hàng hóa hoặc bố trí trong tương lai: Nếu có khả năng thay đổi thiết bị hoặc đối tượng vận chuyển trong tương lai, cần xây dựng kế hoạch có tính linh hoạt

Việc làm rõ các nội dung này sẽ tạo nền tảng để xem xét hiệu quả loại AGV cần thiết, số lượng xe và tuyến đường di chuyển. Độ chính xác ở giai đoạn này là điểm then chốt ảnh hưởng đến sự suôn sẻ của các công đoạn tiếp theo.

Step 2: Mô phỏng・thiết kế bố trí

Tiếp theo, tiến hành mô phỏng giả định hoạt động của AGV và triển khai thiết kế bố trí chi tiết phù hợp với môi trường trong cơ sở. Ở giai đoạn này, cần kiểm chứng các điểm sau:

• Thiết kế bố trí vận chuyển của AGV: Tính toán tuyến đường di chuyển trong kho hoặc nhà máy và thiết kế tuyến vận chuyển hiệu quả
• Điều chỉnh với môi trường cơ sở: Thực hiện điều chỉnh bố trí nhằm giảm thiểu sự giao cắt với luồng di chuyển của công nhân và sự can thiệp với các thiết bị khác
• Liên kết hệ thống: Xác nhận việc truyền thông với hệ thống quản lý vận hành, cũng như sự liên kết với các thiết bị khác hoặc cửa cuốn của nhà xưởng hoạt động chính xác

Thông qua các kiểm chứng này, có thể xây dựng môi trường vận hành để AGV hoạt động ổn định. Ngoài ra, ở giai đoạn này cũng cần kiểm tra các yêu cầu liên quan đến an toàn và vị trí lắp đặt reflector (tấm phản xạ).

Step 3: Vận hành chính thức・phản hồi

Ở giai đoạn vận hành chính thức, cần xác nhận AGV có vận hành ổn định theo đúng tuyến đường đã lập kế hoạch hay không. Đồng thời, sau khi triển khai, tiến hành phân tích dữ liệu để hướng tới việc nâng cao hơn nữa hiệu quả vận hành. Nên định kỳ thực hiện các hành động sau:

• Điều chỉnh tuyến đường và số lượng xe: Linh hoạt ứng phó theo sự tăng giảm lưu lượng vận chuyển hoặc thay đổi của cơ sở
• Rà soát dữ liệu vận hành: Ghi nhận tình trạng hoạt động hằng ngày và liên tục xác định các điểm cần cải tiến
• Bảo trì phòng ngừa sự cố: Kiểm tra cảm biến và pin nhằm duy trì vận hành ổn định

Việc tiếp tục xoay vòng chu trình PDCA sau khi triển khai sẽ giúp tối đa hóa hiệu suất của AGV và tận dụng tối đa hiệu quả của việc nâng cao năng suất.

Tóm lại

Trong bối cảnh nhu cầu tự động hóa nhằm đối phó với tình trạng thiếu hụt lao động và nâng cao năng suất ngày càng gia tăng, AGV phát huy hiệu quả lớn trong công tác vận chuyển giữa các công đoạn trong nhà máy và kho bãi.

Trong bài viết này, chúng tôi đã giới thiệu một cách rộng rãi cơ chế hoạt động cơ bản của AGV, các lợi ích khi triển khai cũng như những ví dụ triển khai cụ thể.

Việc triển khai AGV đòi hỏi đầu tư ban đầu, tuy nhiên điểm hấp dẫn là có thể thu được lợi ích chi phí trong trung và dài hạn, như giảm chi phí nhân công nhờ tiết kiệm lao động và nâng cao năng suất thông qua vận hành ban đêm. Ngoài ra, còn có thể kỳ vọng các hiệu quả như nâng cao an toàn cho người lao động và giảm thiểu lỗi do con người.

XTMechanical Blog xin cảm ơn mọi người vì đã luôn dành thời gian, tình cảm cho chúng mình! Thông qua bài viết, chúng mình hy vọng có thể lan toả niềm đam mê và tiếp thêm động lực, kiến thức cho mọi người. Phần 2 sẽ là các ví dụ cụ thể việc áp dụng thiết bị AGV vào quá trình tự động hóa nhà xưởng, các bạn cùng đón đọc nhé. Cuối cùng, dù bao nhiêu khó khăn, xin chúc các bạn luôn vững bước và thành công trên chính con đường mình đã chọn!

 

Tác giả: Nguyễn Văn Hoà

             Chu Văn Minh