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レポート#8:人に依存しない搬送改善!ロボット選定のヒントになる考え方

レポート#8:人に依存しない搬送改善!ロボット選定のヒントになる考え方

 
2021年10月27日、「現場の運用イメージに合わせるロボット導入の考え方」を開催しました。ここでは、はじめて搬送機器(AGV)を導入したお客様の例をあげながら、競合製品と比較するうえでAGVを選んだ決め手は何だったのか、運用イメージに合わせたロボット選定の流れについて、司会の物流企画課の下城氏と、今回の導入事例を担当した宮越氏が解説します。

目次

・AGVの導入事例―・現場環境を考慮した機器選定
                          ・AGVと協働搬送ロボットの特徴を比較
                          ・導入の決め手となった3つのポイントとは
・フォークリフトとAGVの比較
・Q&A
・AGFの機器紹介―・特長的な技術
           ・安全機能
                          ・導入効果
・まとめ

AGVの導入事例

(下城氏)今回は、過去の配信アンケートでお問い合わせの多かった「実際の導入事例のご説明」と「今までのウェビナーで頂いているご質問」について、弊社の宮越とともにご紹介させていただきます。
 
ではさっそく、トヨコンが提案する省人化ソリューションと一口に言っても、物流に関しては色々な機器の取り扱いがありますよね?今回はどんな機器の導入事例を取り上げるのでしょうか?
 
(宮越氏)今回は、建材メーカー様に導入させていただいた「自動搬送車」、いわゆる「AGV」の導入についてお話しさせていただきます。今は『ものを運ぶ』という工程を改善したいというお問い合わせを多く頂きますし、こちらのお客様については、機能の異なる搬送機器を比較検討して導入に至ったという経緯がありますので、そのあたりを詳しくお話させていただきます。

現場環境を考慮した機器選定

(下城氏)でも、『ものを運ぶ』という作業を自動化するには「AGV」に限らず、「コンベア式搬送装置」「協働搬送ロボット」や「無人搬送フォークリフト」など、いろいろな機器がありますよね。今回「AGV」がお客様に選ばれた理由はなんですか?
 
(宮越氏)まずは、お客様の現場環境によるところが大きいです。実際の工程としては『設備から設備の間を運ぶ2点間搬送』で、非常にシンプルな経路でしたが、その経路が、人も通れば台車も通る、ある交差地点ではフォークリフトが通ることもあるかも…など、共有動線である上に搬送距離が、片道約200mもありました。
 
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(宮越氏)そういったところにコンベアのような、据え置き型の設備を導入するのは、スペースの面でうまくないと思いました。
 
別の方法として、天井に有軌道型の機器を設置する方法をとれば、通路スペースは圧迫されないのですが、技術的に対応できたとしても導入工事が大掛かりになりすぎるので、お客様が求める能力に対して現実的ではないと考えました。ご相談を頂いた段階でお客様も、「搬送ロボット」または「AGV」の導入をイメージされている状態でした。
 
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(下城氏)なるほど、そこで提案機器は「AGV」となったわけですね。
 
(宮越氏)そういうことです。実際には「協働搬送ロボット」と「AGV」を比較して、より適するほうを採用するといった流れになりました。
 
(下城氏)協働搬送ロボットって実際はどんな機器でしょう?お掃除ロボットが荷物を背負って走るようなイメージをしてしまうんですけど。
 
(宮越氏)確かに協働搬送ロボットって、まだなじみがある機器ではないかもしれないですね。お掃除ロボットのように、エリアセンサーを使って、自律走行をするものもあるんですけど、今回の案件で候補になったのは『センサーによる追従走行』と『ライン検知しての走行』ができるタイプの協働搬送ロボットになります。

AGVと協働搬送ロボットの特徴を比較

(下城氏)結果としては「AGV」が採用されたということですが、候補に挙がったそれぞれの機器仕様や特徴を教えてください。
 
(宮越氏)まずは、「協働搬送ロボット」から。本体サイズは幅600mm、長さ950mm、操作ハンドルの高さ990mmと、非常にコンパクトです。本体の上に貨物を積載して走ることもできますし、治具を設定して台車を牽引して走ることもできます。
 
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(宮越氏)走行モードは「手動モード」、前の人などについていく「追従モード」、再帰反射テープを誘導経路として走行する「ライン誘導モード」と3パターンあります。こちらが再帰反射テープです(下図)。ホームセンターなどで買うことができます。
 
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(宮越氏)ライン誘導モードがあることによって、AGV的な機能も持っている機器といえます。操作はいたってシンプルで、単純な2点間搬送であれば、発進ボタンを押すだけで走行できます。「手動」「追従」「ライン誘導」の走行モード切り替えもボタン一つで完了します。
 
「経路設定」「加速・減速」「分岐、方向転換」なども再帰反射テープで指示を作り、経路上に設置するだけで実行することができます。操作と導入の簡単さについては、革新的なものがあります。
 
ただし、「人と協働で運用することを前提に、シンプルに導入できること」をコンセプトにしているので、他設備との信号交信やプログラムのカスタマイズ、本体機構の改造などができないといった点があり、場合によってはデメリットでもあるといえます。
 
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(下城氏)お話を聞く限り、協働搬送ロボットめちゃくちゃいいんじゃないかと思ってしまいますけど。
 
(宮越氏)そうなんです!簡単に導入できて人と協働で工程を作るというコンセプトは素晴らしいと思います。過去に、弊社でも特集動画を作ったぐらいです!(関連動画:難しい操作はいらない!協働搬送ロボットの実力は?
 
(下城氏)実際に採用頂いたAGVの仕様もご説明お願いします。
 
(宮越氏)今回のAGVは「台車の足元に潜り込み、台車の治具にピンを差し込んで牽引する」という方式を採用しました。外観は、幅350mm、長さ2129mm、高さ275mmと車高が低く、細長い形になります。これは運用する台車、確保できる経路スペースから、本体形状とボディサイズをカスタマイズしています。半オーダーメイドのような形ですね。
 
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(宮越氏)可搬能力は、ワークと台車の合計重量から算出して750kg可搬としました。AGVは搬送物に応じて能力を選択できるので、100kg~3000kgぐらいまでかなり選択の幅があります。
 
走行は磁気誘導方式を採用しました。磁気テープで経路を設定し、敷設された磁気テープの磁気を検知し走行します。台車の脱着などの動作は、経路上の磁気マーカーを検知することによりAGV本体のプログラムが作動し、自動で行う仕様としました。
 
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(宮越氏)今回の導入仕様には含んでいませんが、制御盤やホストPCを建てての集中制御や、複数台での運用制御もできますし、他機器との信号交信、インタロックの構築も可能です。また、センサーの追加ができたり、ボディサイズが変更できたり、かなりカスタマイズの幅があるのがAGVの特長といえますね。
 
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(宮越氏)デメリットの部分ですが、導入現場の環境条件がシビアであることが挙げられます。走行路面の段差や勾配に弱い機器であるといえますし、磁気誘導の場合は、床が鉄板敷きであったりすると、経路設定にかなり気を使います。床が磁気テープの影響を受けて『磁化』してしまうと、誤作動の原因となるからです。経路設定上どうしても対応できない場合は、床面の材質を変える必要もでてきます。
 
あとは自動でできることが増える、すなわち『制御のレベルが高い』と言い換えることができます。そのため、導入に対し詳細な現場調査と専門的なプログラムの構築、経路設定・施工など導入ノウハウが必要になります。AGV本体だけを購入して、お客様自身ですぐに導入できるかというと、導入のご経験がない場合は難しい部分もあるかと思います。
 
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(宮越氏)候補となった協働搬送ロボットと比較してみると、導入の容易さ経路敷設のしやすさでは、この協働搬送ロボットは頭一つ抜け出た存在だといえます。ただ、台車脱着の自動運用や可搬重量でみると、AGVの方ができることが多いといえますね。
 
どちらも『運ぶ』ための機器ですが、前後工程でどの程度人が関わるか、導入をどのように行うかというコンセプトが大きく違うといえます。

導入の決め手となった3つのポイントとは

(下城氏)お客様がAGVを採用された最大の決め手はなんだったのでしょうか?
 
(宮越氏)先にお断りしておきたいのですが、協働搬送ロボットとAGVを比較して、どちらが良い・悪いというお話ではなく、今回取り上げた案件について『お客様のご要望にどちらの機器がより適していたのか』ということですので、その点は誤解がないようによろしくお願いします。
 
決め手というと『ご予算』『搬送重量』『機器導入を行った結果人が関わる作業がどこまで少なくなるか』という3点が採用の大きなポイントでした。協働搬送ロボットの導入と運用の容易さは、お客様も非常に魅力として感じておられ、機器としての評価は非常に高かったです。
 
しかし、『500kgのワークを台車搬送したい』というお客様のご要望について、選定した協働搬送ロボットの可搬重量では要件を満たしていませんでした。ご予算の兼ね合いで、搬送ロボットを大型タイプに変更するということも難しい状態でした。
 
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(宮越氏)また、ワークを積んだ台車を牽引する場合、『協働搬送ロボットをAGV的に運用する』となると、
 
・ワークを積んだ台車を牽引治具に取り付ける
・ワークを降ろした台車を牽引治具から取り外す
 
という作業がどうしても人手作業になります。お客様は、台車の脱着作業についても自動化を希望されていましたので、その点もご要望にマッチしていない点でした。
 
比較検討の結果、AGVであれば導入にノウハウは必要になりますが、おおむね同じようなイニシャルコストで希望要件をすべて満たすことができました。
 
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お客様は、AGVの導入ノウハウをお持ちでないという点を大変ご懸念されていましたが、弊社が機器選定、調達だけではなくメーカー様とのやり取りや導入調査・仕様定義・導入までのスケジュール構築など、いわゆる『プロジェクトマネジメント』を行うという点を評価いただき、採用をしていただいたのではと考えています。
 
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フォークリフトとAGVの比較

(下城氏)これまでに開催したウェビナーにて『搬送業務におけるフォークリフトとAGVの違いは?AGVの優位性は?』というご質問をいただいております。これについて宮越さん、どのようにお考えですか?
 
(宮越氏)それでは、フォークリフトとAGVの比較表がありますのでご覧ください。下城さん、比較表をみてどのように思われますか?
 
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(下城氏)単純にフォークリフトの能力すばらしくないですか?
 
(宮越氏)そうですね、フォークリフトは搬送・荷役作業についていえば、主役として活躍している現場がたくさんあります。熟練したオペレーターの方が操作すればタクトも早いですし、現場路面の条件対応・走破性も高く使える現場も多い機器です。
 
(下城氏)それでは搬送機器としては、フォークリフトの方が優れているということですか?
 
(宮越氏)個々の能力だけを見ればそうかもしれませんが、フォークリフトにはなく、AGVが圧倒的に優れている点があります。
 
(下城氏)それはなんですか?
 
(宮越氏)搬送作業が『無人でおこなえる』という点です。これがフォークリフトにはない機能で、AGVが絶対的に優位といえる点ですね。
 
フォークリフトは走行も荷役も、必ずオペレーターの運転操作が必要になります。操作には資格が必要ですし、オペレーターの習熟度によって作業品質にバラつきが生じます。また人が操作する以上、事故の危険性もあります。
 
例を挙げますと、1時間に10個の貨物を熟練オペレーターの乗るフォークリフトが搬送するとします。AGVは、1時間に5個しか搬送することができないとすると、個当たりの作業タクトは2倍の開きがあります。しかし、AGVはこの搬送業務を無人で行うことができるのです。作業に必要な人手という視点でみると、フォークリフトは必ずオペレーターが必要ですが、AGVは無人で作業を行えます。同じ搬送に関わる機器ですが、それぞれの機器により生まれるメリットが違うということがよくわかります。
 
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(宮越氏)生産人口が減少し、人員の確保が難しくなっている現状においては『人が作業に関わらない』ということの価値は非常に大きくなっているのではないでしょうか。今回のフォークリフトとAGVの違いについての質問に端的にお答えすると、
 
・フォークリフトは人手作業の効率をあげる、もしくは人手ではできない作業を行う機器
・AGVは搬送の人手を削減する機器
 
といった違いがあるといえます。求めるメリットによって、優位性は変わってきます。 
 
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Q&A

これまで開催した省人化機器の勉強会で寄せられた質問に、宮越氏が答えていきます。
 
――AGVの磁気テープは協働搬送ロボットのテープとどのような違いがありますか?
(宮越氏)誘導テープの違いというのは、本体機器の誘導方式によって出てきます。今回磁気を使って走行するという方式をとりましたので、誘導経路においても磁石をシート状にした「磁気誘導テープ」を採用しています。
 
対して協働搬送ロボットは、自分の出したレーザーを検知して走行するという方式をとっていますので、先ほどお見せした「再帰反射テープ」にレーザー光を当ててその反射を検知して走行します。したがって誘導方式としては、磁気を検知するために磁気テープを使うか、光を検知してこの反射テープを使うかといった違いがあります。
 
――AGVの走行スピードは?
(宮越氏)これは、メーカーや搬送重量によって多少の違いがありますが、今回導入させていただいたAGVについては、分速50mを最高スピードとして設定されております。
 
時速換算すると3km/hで、人が歩く程度です。貨物の搬送の安全性やセンサーの軌道精度から判断すると分速50m、60mを最高速度にするというのが一般的な考え方になると思います。当然そこの部分もカスタマイズできる部分になりますので、そこは現場運用に応じてご相談いただければと思います。
 
――AGVの安全性は?どうなると停止しますか?
(宮越氏)AGVは基本的には障害物であったり、接触を検知するセンサーを持っています。安全面でいうと「エリアセンサー」といって、前にレーザー光を飛ばして障害物がないかというのを検知して停止するということもありますし、「接触センサー」をバンパー部分に搭載して、何か触れると停止するという機能を持っています。
 
あとは、トラブルの部分になりますが、磁界・磁気テープの場合は、磁気を検知するエラーが起きたりすると停止プログラムが起動して、とりあえずその場に止まって、「止まってるよ」というアラートを出す機能を持っていたりします。安全面に関しては、AGVというのは非常に成熟した機能を持っていると考えています。
 
――保守等にかかわる費用は?
(宮越氏)保守の部分においては、フォークリフトは年次点検があったり、日常点検が法廷義務であるんですが、AGVに関しては法定点検といった法的な縛りはありません。
 
ただ、消耗品の部分で、タイヤやバッテリーは消耗していく部分になりますので、2年に一度くらい定期点検をメーカーにて受けていただけるといいと思います。費用の部分においては、バッテリーが鉛の密閉バッテリーを使うことが多く、今回は12ボルトの電池を二つ繋いで24ボルト、それを4つ使っていまして、一個10万円くらいかかるなんてこともございます。
 
あとは、消耗部品はそれぞれ都度、お見積りさせていただくような形になりますので、ご相談いただければ費用のところも明確になってくるかと思います。

AGFの機能紹介

(宮越氏)前半でAGVの導入事例と、フォークリフトに触れさせていただきましたので、その両方の機能を掛け合わせたAGF自動搬送フォークリフトについてZMP社のCarrioFork(キャリロフォーク)についてご紹介します。
 
これは、フォークリフトの基本的な機能を有したまま自動運転ができる機器です。フォークリフトが走れる環境であれば床面工事は基本的に不要です。レーザー誘導方式を採用しており、本体上部のレーザーと現場に設置した反射ポールで動作精度を担保します。走行ルートは事前にプログラムで作成する形となります。AGVやエレベーターなど他機器との連携も可能です。
 
こちらが皆さんよくご存じのいわゆる、リーチフォークリフトのタイプになります(下図)。可搬重量は最大1400kgとなっています。 
 
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(宮越氏)こちらがウォーキータイプの、乗用しないリフトの形をしたタイプです(下図)。本体重量が1.3tとなっていますので、床荷重が低い現場でも導入が可能です。
 
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特長的な技術

(宮越氏)キャリロフォークの特長的な技術、『フォークアイ』というオプションについてご説明します。こちらはリーチタイプだけに対応するオプションになります。
 
無人型のフォークリフトでの現場構築において、パレットの位置ずれ、フォークポケットの誤差というものが課題としてあります。『フォークアイ』を搭載することにより、パレットやフォークポケットの位置ずれをキャリロフォーク自体が微調整して作業精度を担保します。フォークアイの位置補正技術により、段積みパレットからの荷下ろしやトラック荷室からの荷下ろしなどの活用が想定できるようになります。これがキャリロフォークの独自性であり、特長であるといえます。

安全機能

(宮越氏)キャリロフォークは緊急停止の物理ボタンに加え、障害物検出用のレーザーセンサー、接触検知用のバンパセンサー、フォーク側にもレーザーセンサーという安全装備を備えています。  
 
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導入効果

(宮越氏)キャリロフォークの導入効果についてですが、
・本体の安全センサーを活用し、操作に人が関わらないことによるヒューマンエラー、事故の低減
・搬送作業の人手不足への対策として、また人件費の削減
・走行データを解析することで、より最適なロケーション構築や業務改善の手がかりとなるツールとして活用する 
 
このようなところを狙いとしています。
 
次にキャリロフォークの拡張性、他機器との連携については、
・キャリロフォークとAGVを連携し、パレット搬送を完全に自動化することも可能
・エレベーターや自動倉庫など外部設備との連携も可能
・すでに倉庫管理システムをお持ちの場合も、既存システムと連携し運用することも可能
 
という点があります。

まとめ

今回登場した省人化機器の特徴をまとめます。
 
・協働搬送ロボット
導入しやすく、操作が簡単。人との協働作業を前提としている。
 
・AGV
搬送作業が無人でおこなえる。また可搬能力が高く、他機器との連携やボディサイズが変更できるなど、カスタマイズの幅がある。導入時は詳細な現場調査と専門的なプログラムの構築、経路設定・施工など導入ノウハウが必要。
 
・フォークリフト
現場路面の条件対応・走破性も高く使える現場も多い。必ず人による運転操作が必要で事故の危険性もある。
 
・AGF
フォークリフトの基本的な機能を有したまま自動運転ができる。フォークリフトが走れる環境であれば床面工事は基本的に不要。
 
トヨコンはお客様のやりたいことを実現する「体験価値」を大切にしています。そのゴールまでのプロセスに寄り添い、導入によって生み出される効果までの「体験価値」の提供が、トヨコンの使命と思っています。

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