無人搬送車（AGV）とは？

AGV（Automated Guided Vehicle：無人搬送車）システムは、自律型無人搬送車、自己誘導型無人搬送車、移動ロボットとも呼ばれ、オペレーターや運転手を必要とせず、制御された環境内で物品や材料を搬送する、製造施設や倉庫、配送センターなどで採用されることが多いマテリアルハンドリングシステムです。この記事では、AGVのタイプ、仕組み、利点と欠点について掘り下げます。  

AGVの使用例

AGVシステムは、通常ならフォークリフトやコンベヤーシステムまたは手動カートで処理されるような、大量の材料をA地点からB地点に移動する作業に使用されます。これらの従来のマテリアルハンドリングシステムに対する大きな利点は、人員を配置せず自動的に操作できることです。

AGVは、環境がコントロールできれば、様々な場面で使用することができます。以下、AGVの導入事例を見てみましょう。

1.原材料の輸送

AGVは、金属、化学薬品、プラスチック、紙などの原材料の移動によく使用されます。コンベヤーの代わりに使用することで、これらの原材料を受け入れドックから保管エリアへ、または直接生産ラインへシームレスに移動させることができます。この機能により、生産エリア確実に原材料を供給でき、遅延がなくなり、効率が向上します。

2.仕掛品（WIP）アプリケーション

製造環境では、AGVは部分完成品の移動に使用されます。AGVは、材料や部品を保管場所から生産ラインへ、あるいはワークステーション間で運搬し、製造工程における物品の流れを最適化します。継続的な移動は生産工程を中断せずに維持するために不可欠です。生産性を高め、生産停止のトラブルを減らします。

3.完成品の取り扱い

製造工程が完了すると、AGVは完成品を製造ラインから保管場所や出荷場所まで搬送するために使用されます。AGVによる自動化により、完成品の損傷リスクを最小限に抑え、保管場所や出荷ドックへのタイムリーに、確実に配送し、出荷に備えます。

4.入庫と出庫の取り扱い

AGVは、在庫の補充やピッキングプロセスなど、倉庫の運営を管理するために使用されることがあります。受け取りエリアから保管場所へ、または長期保管から前方のピッキングエリアへと商品を運ぶ役割を果たし、これにより自動倉庫管理システム（AS/RS）として機能します。コンベヤーがより一般的ですが、AGVは（後述の）AutoStoreと統合して、出荷と梱包エリアに完了した注文を運ぶことができます。コンベヤーは設置後の柔軟性が低いため、倉庫運営者の中にはAGVのような移動ロボットを選択する人もいます。

このビデオでは、オーストリア・インスブルックに拠点を置く、アルプス衣料とスポーツ用品を専門とするeコマース企業Sport Okay社における、AutoStoreシステムとAGVの統合をSafelog社が実施した様子を紹介しています（Hörmann Intralogistics社の支援を受けています）。

5.保管と検索の自動化ピッキングにおける協調型移動ロボット

従来のAGVに加えて、協働型移動ロボット（AGVのサブセット）を倉庫で使用してピッキング作業を支援できます。これらのロボットは人間の作業員と一緒に作業し、ピッキング作業をガイドし、ピッキングした注文を梱包・出荷エリアに運びます。AGVはピッキングに他の自動システムよりも多くのスペースを必要とすることと、動作がほこりに敏感なセンサーに依存することが欠点です。ピッキング作業の信頼性を確保するためには、厳密に管理された環境が必要になり、倉庫の床のほこりが多い環境の場合、他のシステムよりも信頼性が低くなる傾向があります。

無人搬送車（AGV）のタイプ

AGV（Automated Guided Vehicle：無人搬送車）には様々なタイプがあり、それぞれが特定のマテリアルハンドリングのニーズや環境に合わせて設計されています。最も一般的なタイプをご紹介します。

自動搬送台車（AGC）

ガイド付き台車またはAGCは、AGVの最も単純な形態です。通常、事前に定義された経路または磁気トラックに従って動きます。組立ラインの部品やパーツなど、施設内の小さな荷物や品目の運搬、あるいは工具、廃棄物、機器の運搬に使用されるのが一般的です。他にも、下記のような用途で使用されます。

• 仕分け・保管用途
• クロスドッキングオペレーション
• 食事、リネン、廃棄物、消耗品のための病院用自動カート輸送機

フォークリフトAGV

フォークリフトAGVは、従来のフォークリフトの機能を模倣するように設計されていますが、人間のオペレーターは必要ありません。フォークリフトAGVは、さまざまな高さの荷物を持ち上げたり置いたりするためのフォークを備えています。フォークリフトAGVは倉庫や製造施設で、パレットの積み重ね、ラックからの物品の取り出し、トラックへの積み下ろしなどの作業に広く使用されています。

フォークリフトAGVの使用例には次のようなものがあります。

• 商品を積み上げたり、取り出したりする倉庫作業
• 生産ラインに原材料を供給する生産環境
• 荷物の積み下ろしを行う物流センター

ユニットロードAGV

これらのAGVは、パレット、コンテナ、またはラックなどの個々のユニットロードを輸送するように設計されています。これらの無人搬送車の多くは、荷物を支え、移動させるためのプラットフォームやフォークを備えています。ユニットロードAGVは、パレット移動、積み下ろし、保管などの作業のために、倉庫、配送センター、製造施設で一般的に使用されています。

牽引式無人搬送車（タガー）

牽引AGV（タガー）は、カート、トレーラー、その他の車輪付きデバイスを、列車のように自律的に牽引するために使用されます。牽引AGVには、荷物を連結して輸送するためのヒッチまたは連結機構が装備されています。牽引AGVは、生産ラインに材料を供給するなど、複数の小さな荷物を同時に移動させる必要がある用途でよく使用されます。

重荷重キャリア

重荷重キャリアは、最も重い産業用アプリケーションを処理するために装備されたAGVです。

• 大型組立部品
• 重い鋳物とコイル
• 鉄鋼業、重機械組立業などでの板材輸送

一部のモデルは、狭いスペースや複雑な産業環境を移動するためのセルフローディング機能と高度なステアリングオプション（標準、ピボット、または全方向）を備えています。

ハイブリッドAGV

ハイブリッドAGVは、AGV技術と手動操作を組み合わせたものです。AGVは、あらかじめプログラムされた経路に従って自律的に動作しますが、必要に応じて人間のオペレーターが手動で操作することもできます。ハイブリッドAGVは、柔軟性と適応性が重要な場面に適しており、自動でも手動でもマテリアルハンドリング操作が可能です。

その他の移動ロボット自律型移動ロボット（AMR）

自律移動ロボット（AMR）は、AGVと同様に移動ロボットに分類され、一見するとAGVとよく似ているように見えますが、その動作方法は異なります。

AMRはAGVよりも高度で、センサーやカメラを搭載しており、リアルタイムで周囲を理解し、相互作用することができます。あらかじめ定められた経路に頼るのではなく、環境の地図を作成し、目的地までの最適なルートを動的に判断します。これは、スマートカーがGPSを使ってナビゲートするのと似ています。そのため、AMRは障害物を回避し、必要に応じてルートを再設定し、作業環境の変化に適応することができます。

AGVの仕組み

AGVは、施設内であらかじめ定義された経路や誘導システムに従うように設計されています。これらの経路は、磁気テープ、ワイヤー、光線などの物理的な手段によって決定されることもあれば、あらかじめ設置されたリフレクターを使用したレーザーナビゲーションのような、より高度な方法によって決定されることもあります。

1.ナビゲーションとガイダンス

AGVは、以下のような様々な誘導技術を使って環境内を移動します。

• 磁気テープまたはワイヤー： AGVは、床に埋め込まれた磁気テープまたはワイヤーによって定義された経路をたどります。車両は磁場または電気信号を検知して、所定のルートをたどります。
• レーザーナビゲーション：レーザーナビゲーションを搭載したAGVは、施設の周囲に設置された反射板を使用します。AGVはレーザー光線を発射し、反射板に反射した光が戻ってくるまでの時間に基づいて車両の位置を計算します。
• 光学ナビゲーション：この方法では、AGVが床に描かれた視覚的なマーカーまたは線に沿って移動します。
• 慣性航法： AGVはジャイロスコープと加速度計を使用して既知の位置からの動きを追跡し、時間の経過に伴う位置の変化を計算してそれに基づいて移動できるようにします。
• GPSナビゲーション：屋外では、AGVはナビゲーションにGPSを使用できますが、衛星信号の受信が限られているため、屋内環境ではあまり一般的ではありません。

2.障害物検知と安全性

AGVには、障害物を検知し、安全な運転を確保するためのセンサーと安全機構が装備されています。一般的な安全機能には以下のようなものがあります。

• LiDARおよび超音波センサー：これらのセンサーはAGVの進路上の障害物を検出し、衝突を回避するために車両を減速または停止させます。
• バンパー：AGVが物体または人に接触した場合、物理的なバンパーによって緊急停止することがあります。
• 緊急停止ボタン：手動停止ボタンを使用すると、必要に応じて人間がAGVを即座に停止させることができます。

3.コミュニケーションとコントロール

AGVはより大きな自動化システムの一部であり、中央制御システムと通信して指示を受け取り、他の車両やシステムと連携します。通信は以下の方法で行われます。

• Wi-Fi：AGVはワイヤレスネットワークを介して中央制御システムに接続し、ルーティング情報とタスクの割り当てを受信します。
• RFIDタグ：床に埋め込まれたRFID（無線周波数識別）タグは、AGVに位置データを提供し、特定の動作をさせます。

4.動力と推進力

AGVは通常バッテリー駆動で、電気モーターが推進力を提供します。バッテリーの管理は非常に重要であり、手動バッテリー交換、自動充電ステーション、誘導充電経路のいずれかによって、充電のためのシステムが整備されています。

AGVの利点と欠点

AGV（Automated Guided Vehicle：無人搬送車）には、様々な産業、特に製造業、倉庫業、流通業にとって魅力的な利点があります。しかし、他のテクノロジーと同様、AGVにも様々な課題があります。ここでは、AGVをオペレーションに導入するメリットと潜在的なデメリットを見てみましょう。

AGVの利点

1. 労働コストの削減：AGVは、反復的で定型的な作業を代行することで、手作業に関連するコストを大幅に削減することができます。AGVへの初期投資は多額になるかもしれませんが、時間の経過とともに、給与、福利厚生、潜在的な人的資源に関する費用の削減は、かなりの節約につながります。
2. 安全性の向上：高度なセンサーと安全機能を備えたAGVは、労働災害のリスクを低減します。AGVは、極端な温度や危険物のある場所など、人間の作業員にとっては危険で困難な環境でも稼働することができます。
3. 精度と生産性の向上：AGVは、人間の疲労や見落としによるエラーの可能性を減らします。AGVは休憩やシフトなしで連続的に稼働できるため、生産性が大幅に向上し、24時間体制で安定した作業を行うことができます。

AGVの欠点

1. 非反復タスクには不向き：AGVは、作業が一貫していて反復的な、管理された環境において優れています。タスクが多岐にわたったり、人間の判断が必要な作業では、AGVの効果は限定的であり、特定の作業に対する適用性が制限されることがあります。
2. 運用の柔軟性の低下：事前に設定された経路やタスクに依存するため、AGVは運用要件の急な変化に適応するのが難しくなることがあります。人間の作業者は迅速に役割やタスクを変更できますが、AGVは新しい要求に適応するために再プログラムやシステム調整が必要になることがあり、運用の機動性が低下する可能性があります。
3. ほこりに敏感なセンサーへの依存：AGVは、動作環境内で移動しタスクを実行するために、センサー、カメラ、その他のナビゲーション技術に依存しており、ほこりや微粒子はこれらのシステムに干渉する可能性があります。例えば、センサーに埃が蓄積すると、精度が低下したり、機能が完全にブロックされたりする可能性があり、最適な性能を確保するためには定期的な清掃とメンテナンスが必要になります。
4. 倉庫スペース要件の増加：キューブストレージシステムのような他の自動倉庫システム（AS/RS）ソリューションと比較すると、AGVは移動と操作クリアランスを確保するために、より広い通路が必要です。このスペース増加は、運用コスト全体に考慮されるべきであり、倉庫全体の設計と効率性に影響を与える可能性があります。しかし、コンベヤーなど他の自動化技術と比較した場合、AGVははるかに柔軟でスペース効率が高いです。

AGVの代替

AGVは倉庫や製造環境にの手動作業を変革し、効率性を高め、手作業の必要性を減らしました。しかし、AGVはあらゆる条件に完璧に適合するわけではありません。倉庫自動化技術は過去10年間で大幅に進歩し、より効率的な自動倉庫システムが生まれました。以下は、信頼性、スペースの最適化、長期的なROIが高い傾向にある技術の例です。

コンベヤーシステムとAGVの比較

AGVとコンベヤーシステムの主な違いは、その基本的な設計です。コンベヤーは固定システムで、動作には固定経路が必要ですが、AGVは移動式で、施設内を自由に移動できます。この違いをふまえて、施設のスペース利用への影響を考慮しなければなりません。コンベヤーシステムは、その性質上、設置して動作させるには施設内にかなりの専用スペースが必要です。この要件は、スペースが限られている運用や、レイアウト設計に柔軟性を維持する必要がある運用では課題となる可能性があります。

対照的に、AGVはより柔軟なソリューションを提供し、専用インフラをそれほど必要としないため、スペースに制約のある施設や、オペレーションの適応性を優先する施設にとって有力な選択肢となりえます。しかし、コンベヤーシステムを採用するか、AGVのフリートを配備するかの選択は、単にスペースの問題だけではなく、オペレーションにおける特定の要件も考慮しなければなりません。例えば、物品の流れが連続的または連続的に近い環境では、大量の材料を効率的かつ確実に処理できるコンベヤーシステムの方が有益かもしれません。

自動保管・出庫システム（AS/RS）とAGVの比較

自動倉庫システム（AS/RS）は、キューブストレージソリューションなどの形で、AGVに代わる包括的な選択肢を提供します。これらのシステムは、輸送と保管の両方の機能を備えています。AGVもAS/RSも、オーダーフルフィルメントや在庫補充の際に商品をピッキング作業者に届けることができ、歩く必要がなくなる点で共通していますが、AS/RSシステムはさらに保管機能も担当します。

しかし、AGVは倉庫内をナビゲートするためにアクセス可能な通路や、より広がった保管構成を必要とすることが多く、その結果、倉庫スペースの使用量が増加する可能性があります。キューブストレージAS/RSの大きな利点は、その超高密度な保管能力であり、AGVが必要とする従来の棚に比べて、最大で400%のスペースを節約できることです。

さらに、AS/RSの枠組み内でのキューブストレージシステムは、作業工程の異なる段階間でのバッファー保管、出荷のための注文のステージング、G2P（goods-to-person）戦略へのシームレスな統合など、さまざまな役割を果たすことができます。この汎用性により、単なる物品輸送にとどまらず、在庫管理、オーダーフルフィルメントの効率化、スペース最適化など、幅広い物流課題に対応できるようになります。

ただし、キューブストレージAS/RSは、在庫を非常に密に積み重ねたグリッド内に配置されたビンやトートに収める必要があります。ロボットはグリッドの上部を移動し、在庫ビンを整理、最適化して、ピッキングや人間による補充のために作業ステーションに届けます。このため、製品はキューブストレージ技術で自動化するためにビンに収まる必要があります。AGVは、グリッド構成内で保管するのに適さない大きな物品の取り扱いを自動化するために、キューブストレージと統合するのに非常に適したオプションとなる可能性があります。

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自律移動ロボット（AMR）とAGVの比較

前述の通り、AMRはAGVとよく似ていますが、そのナビゲーション方法は異なります。AGVが自律的に動作するためにあらかじめ決められた経路を必要とするのに対し、AMRは搭載されたセンサーと地図を使用してナビゲートするため、ロボット掃除機のように障害物を回避したり、目的地までの異なる経路を選択したりすることができます。この柔軟性により、AMRはレイアウトが変化するダイナミックな環境や、人間や他の機器と相互作用する必要がある環境に適しています。AMRは、高度な適応性が要求される施設や、AGV用の物理的ガイドを設置することが難しい場合に特に有効です。

どちらかを選択する場合は、AGVでは運用環境の予測可能性が重要であり、一方でAMRでは柔軟性と変化への適応能力が求められることがポイントです。

オーバーヘッドトロリーとAGVの比較

• オーバーヘッドトロリーコンベヤーシステムは、倉庫や配送センターのオペレーションで、従来のベルトコンベヤーや無人搬送車（AGV）に代わる明確な選択肢です。動力式と非動力式があり、密閉されたトラック内をクローズドループ構成で移動するチェーンを利用することで、製品や資材を輸送するユニークな方法を提供します。このチェーンから、ハンガー、トロリー、ワイヤーバスケットなどのさまざまな固定具が吊り下げられ、素材を運びます。

AGVと比較した場合のオーバーヘッドトロリーコンベヤーの利点は次の通りです。

• スペース効率：頭上のスペースを活用するため、床面は他の作業に使えるようになります。混雑した環境やスペースが限られた環境では特に役立ちます。
• 特殊な取り扱い：吊り下げや特定の方向付けが必要なGOH等のアイテムの輸送など、AGVでは効率的に対応できない特殊な取り扱い要件に対するソリューションを提供します。
• 連続操作：オーバーヘッドトロリーシステムは材料の連続的な流れを実現します。これは、安定した材料の供給が重要な生産ラインアプリケーションで特に役立ちます。

AGVのAutoStoreおよびその他のシステムへの統合

AGVの導入を検討している場合、既存の倉庫システムとの統合は重要なステップです。AGVは、さまざまな種類の倉庫管理システム（WMS）やエンタープライズリソースプランニング（ERP）と統合できます。

AGVをAutoStoreキューブストレージAS/RSに統合すると、倉庫の効率をグリッドを超えて拡張できます。コンベヤー技術が一般的な選択肢ですが、AGVを使用して梱包された注文をAutoStoreワークステーションから倉庫の他の場所に移したり、直接出荷エリアに輸送したりすることもできます。手作業による処理が削減され、製品を保管場所から次の目的地に運ぶプロセスがスピードアップします。倉庫でコンベヤー技術よりも高い柔軟性が求められる場合、AGVは優れた選択肢となります。

まとめ

AGVは倉庫のような管理された環境内で物品を輸送するために設計され、通常フォークリフトやコンベヤーシステムによって行われる作業に代わって導入されることが多い自動運転車両です。AGVを採用することで、マテリアルハンドリングが自動化され、手作業に比べて安全性と生産性が向上します。AGVは倉庫内の多くのマテリアルハンドリング作業に適していますが、キューブストレージAS/RSのようなオプションは、大幅な省スペースを実現するため、小物から中物までのハイスループット作業に適しています。AGVとキューブストレージAS/RSの統合は、説得力のあるソリューションになります。AutoStoreのキューブストレージAS/RSとAGV技術の両方を導入した、SportOkay社について詳しく見てみましょう。

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よくある質問

AMRとAGVとは？

AMR（自律移動ロボット）は、AGVを含むより広いカテゴリーであり、AGVが一般的に決められた経路をたどるのに対し、AMRはより柔軟で、動的な環境でもナビゲートできます。

自動搬送車の種類は？

AGVには、パレットやコンテナを運搬するユニットロードAGV、台車やトレーラーを牽引する牽引AGV、荷物の持ち上げや配置を行うフォークリフトAGV、小さな荷物や組立ライン作業用のガイド付き台車、特殊作業用のカスタムアタッチメント付きAGV、自動運転と手動運転を組み合わせたハイブリッドAGVなど、いくつかの種類があります。

倉庫や工場にAGVを導入する際の課題は？

倉庫や工場でのAGVの導入に伴う課題には、インフラ整備の必要性、既存システムとの互換性の確保、安全上の懸念や規制への対応、従業員への徹底的なトレーニングの実施、既存のオペレーションにシームレスに統合するためのAGVワークフローの最適化などがあります。