Скільки AGV вам потрібно? Розрахунок безпілотного парку

By Mirko Peters · 2026-11-11

Скільки AGV мені потрібно? Оцініть розмір безпілотного парку за кількістю переміщень на годину, часом одного рейсу та завантаженням, а потім перевірте заторі в симуляції, перш ніж купувати.

Automatically translated with AI from the original post. Read the English original

Скільки AGV мені потрібно? Розрахуйте транспортний обсяг роботи в машино-годинах за годину, поділіть його на цільове завантаження, значно меншe за 100 відсотків, округліть убік збільшення, а потім перевірте результат у симуляції, бо черги та затори додають більше часу, ніж показує формула. Цей посібник призначений для керівників виробництва, які мають обґрунтувати кількість транспортних засобів перед купівлею системи автоматизованих керованих транспортних засобів. Ви дізнаєтесь про метод розрахунку навантаження, чому прості оцінки виходять занизькими, приклад із цифрами, рутину з п'яти кроків і помилки, які коштують найдорожче.

Ключові тези

• Почніть із транспортного навантаження: кількість переміщень за годину, помножена на час одного переміщення, дає машино-години, потрібні за годину.
• Переміщення включає рейс з вантажем, порожній рейс, завантаження і розвантаження, а також AGV втрачає час на очікування, блокування та заряджання.
• Поділіть навантаження на цільове завантаження, значно меншe за 100 відсотків, округліть убік збільшення, додайте резерв і потім перевірте результат у симуляції.
• Прості оцінки зазвичай занизькі: в одному опублікованому навчальному кейсі аналітична оцінка у два транспортні засоби дала погані часи переміщень, а симуляція привела до трьох.
• Більше транспортних засобів не завжди краще, бо конкуренція за ділянки колії, перехрестя та станції може сповільнити всю систему.

Скільки AGV мені потрібно? Почніть із навантаження

Розрахунок починається з роботи, а не з транспортного засобу. Робота — це кількість переміщень за годину, і кожне переміщення займає певний час. Переміщення — це не лише рух із вантажем. У навчальному кейсі з книги Beyond Lean: Simulation in Practice Чарльза Стендріджа, опублікованому на Engineering LibreTexts, завантаженість транспортного засобу складається з п'яти частин: рейсу з вантажем, порожнього рейсу, часу блокування, часу завантаження та часу розвантаження. У тому ж кейсі час руху розраховується за відстанню та швидкістю транспортного засобу, а на кожне взяття і кожну доставку відведено по 30 секунд.

З цих частин випливає попередня оцінка. Це наш власний інструмент планування, а не стандарт:

1. Час одного переміщення = рейс з вантажем + порожній рейс + завантаження + розвантаження.
2. Навантаження у машино-годинах за годину = кількість переміщень за годину × час одного переміщення в годинах.
3. Розмір парку = навантаження ÷ цільове завантаження, округлене убік збільшення, плюс резерв на збої та технічне обслуговування.

Цільове завантаження має бути значно меншим за 100 відсотків. Один AGV, який працює весь час, не має запасу на очікування на станції, на пропуск на перехресті чи на заряджання на одній із зарядних станцій. Яке значення правильне, залежить від планування та трафіку, і перевірити це можна лише за допомогою симуляції.

Чому проста відповідь часто занизька

Формула розглядає роботу як середнє значення, а AGV як незалежні одиниці. На виробництві AGV чекають один на одного.

Кейс Standridge показує цей розрив. Аналітична оцінка пропонувала два AGV. Потім симуляція протестувала два та три AGV упродовж 16-годинного робочого дня, з 20 реплікаціями. За двох AGV середній час виконання переміщення становив 9,4 хвилини, а максимальний час у середньому був близько 81,5 хвилини. За трьох середній час впав приблизно до 3,1 хвилини, завантаження становило приблизно 80 відсотків, а близько 11,8 відсотка часу втрачалося через затори. Керівництво обрало три. Автор доходить висновку, що симуляція була потрібна, щоб знайти компроміс між швидкістю реагування та конкуренцією за ресурси.

Старіша робота Онура Ульгена та Панкая Кедії з компанії-розробника моделей Production Modeling Corporation, без зазначеного року, порівнює аналітичний метод із симуляцією для клітинного складального заводу. Найкращу пропускну здатність модель авторів досягла з трьома AGV, тоді як аналітичний метод дав два. Коли вони скоротили всі цикли до однієї десятої, аналітичний метод дав п'ять AGV, а симуляція — 11. Їхня модель також показала, що блокування зростає з приблизно 1 відсотка за трьох AGV до приблизно 47 відсотків за чотирьох. Це результати спрощених моделей, а автори зацікавлені в інструментах симуляції, тож сприймайте їх як ілюстрацію закономірності, а не як правило.

Обидва джерела погоджуються щодо двох речей. Перша формула є корисним початком, а затори роблять реальну відповідь іншою. Кейс Standridge додає, що додавання AGV скорочує час переміщення, але збільшує конкуренцію за контрольні точки та ділянки колії, що може мати протилежний ефект.

Останній момент має практичний наслідок. Якщо реальне обмеження — це вузьке місце, наприклад одна станція завантаження, вузький прохід або спільний перехрестя, додаткові AGV не допоможуть. Вони лише стоятимуть у черзі в тому самому місці. Знайдіть вузьке місце, перш ніж додавати AGV.

Різні типи AGV і навігація AGV: що змінюється для розрахунку кількості

AGV бувають кількох типів, наприклад буксирувальні AGV, які тягнуть візки, AGV для штучних вантажів, які перевозять палету або контейнер, та автоматизовані навантажувачі. Тип визначає, які вантажі можна переміщувати і скільки триває завантаження та розвантаження, тож він змінює значення навантаження та розвантаження в методі розрахунку робочого навантаження. Навігація є другою відмінністю. Класичні AGV рухаються за фіксованою напрямною, наприклад магнітною стрічкою чи оптичною лінією, або використовують лазерну навігацію з відбивачами. Автономні мобільні роботи (AMR) самостійно знаходять шлях навколо перешкод. Гнучкіша навігація змінює маршрути, які можна пропонувати, але не змінює логіки робочого навантаження. І класичні AGV, і AMR стоять у черзі на станціях та ділять проходи, тож орієнтир для розрахунку залишається тим самим. Запитайте постачальника, яка навігаційна технологія підходить для вашої підлоги, і з якою швидкістю транспортний засіб справді проходить повороти та рухається поруч із людьми.

Інтеграція AGV: що система AGV додає до транспортних засобів

Транспортні засоби є лише однією частиною системи AGV. Система керування передає кожному транспортному засобу наступне транспортне завдання, наприклад із системи управління складом (WMS) або з сигналів виклику лінії, і керує рухом на маршрутах. Датчик безпеки на кожному AGV дає йому змогу зупинитися перед зіткненням з людиною або перешкодою, і кожна така зупинка додає час очікування, якого метод розрахунку робочого навантаження не враховує. Там, де AGV передають вантажі конвеєру, ліфту або навантажувачу, інтерфейс визначає, скільки часу транспортний засіб чекає. У проєктах автоматизації матеріалопотоків саме ці деталі можуть вирішити, чи буде досягнуто цільову продуктивність. Для розрахунку запитайте у постачальника поведінку системи керування рухом у реальному часі, адже від неї залежить, скільки часу AGV втрачають на перехрестях.

Автоматизація складів і виробництво: де працюють AGV

AGV працюють на складах, у виробництві та між ними, і переваги AGV в обох випадках однакові: стабільне перевезення з відомою вартістю одного переміщення без водія на кожному маршруті. На складі вони можуть взяти на себе маршрути, які сьогодні їздить навантажувач, а транспортні замовлення надходять із системи управління складом. У виробництві вони живлять лінії, забирають готову продукцію та з'єднують комірки, до яких не дотягнеться конвеєр. Тип маршруту змінює розрахунок. Складська петля з великою кількістю коротких переміщень обмежена станціями та проходами. Виробнича петля з меншою кількістю довших переміщень обмежена часом у дорозі. Автоматизуйте спочатку маршрути з найбільшим і найрегулярнішим обсягом, адже їхнє навантаження передбачуване, а приріст продуктивності легко виміряти. Оператор, який завантажує та розвантажує на станції, вносить варіативність, тому включіть час на ці операції у значення завантаження та розвантаження. Розглядайте проєкт як автоматизацію робочого процесу, а не лише як закупівлю транспортних засобів, і дозвольте кільком AGV використовувати одне спільне керування рухом, інтегроване із системами, які створюють замовлення.

Приклад: петля живлення лінії

Це ілюстративний розрахунок, а не виміряний кейс. Завод переміщує матеріал зі складу на лінію. Пікове навантаження становить 120 переміщень на годину.

• Рух із вантажем: 150 метрів зі ефективною швидкістю 1,2 метра за секунду, яка враховує ділянки з обмеженою швидкістю, становить 125 секунд.
• Порожній рух назад до наступного місця забору: в середньому 90 метрів, що становить 75 секунд.
• Завантаження 20 секунд і розвантаження 20 секунд.

Час на одне переміщення становить 125 + 75 + 20 + 20 = 240 секунд, або 4 хвилини.

Навантаження становить 120 переміщень × 4 хвилини = 480 хвилин-машин на годину, що дорівнює 8 годинам-машин на годину. За цільового коефіцієнта використання 75 відсотків, планового показника, який враховує очікування, зарядку та затори, кількість AGV становить 8 ÷ 0,75 = 10,7, тобто 11 AGV. З одним резервним транспортним засобом на випадок збою попередня оцінка становить 12.

Тепер перевіримо чутливість. Якщо пікове навантаження зросте на 20 відсотків до 144 переміщень на годину, навантаження становитиме 9,6 години-машин, кількість становитиме 12,8, тобто 13 AGV, а з резервом — 14. Кожні 10 відсотків обсягу коштують приблизно одного транспортного засобу. Перевірте також, що відбувається з довшим маршрутом: якщо маршрут із вантажем зросте зі 150 до 200 метрів, рух із вантажем зросте зі 125 до близько 167 секунд, а час на одне переміщення — до близько 282 секунд, що підвищує потребу до 13 AGV без резерву.

Оцінка є відправною точкою. Далі команда моделює 10, 11, 12 і 13 AGV у симуляції з реальним планом, перетинами, зарядкою та годинами пік. Правило прийняття рішення обирає сама команда, наприклад: найменша кількість AGV, за якої найдовший час переміщень і частка заторів залишаються в межах, які може витримати виробнича лінія. Симуляція може показати, що 12 достатньо, або що для перетину потрібна зміна правил до того, як парк зможе зростати.

Як провести розрахунок у п'ять кроків

1. Зберіть переміщення. Порахуйте переміщення на годину за маршрутом і за годиною доби, а не лише середнє значення. Пік визначає розмір парку.
2. Виміряйте маршрут. Візьміть відстані, реальні швидкості, включно з ділянками з обмеженою швидкістю та дверима, а також час завантаження і розвантаження з пробного проїзду або з плану.
3. Розрахуйте першу оцінку методом навантаження і зафіксуйте припущення щодо коефіцієнта використання, зарядки та резерву.
4. Змоделюйте. Змоделюйте AGV, перетини, станції, зарядку та збої. Проженіть години пік і сценарій зростання.
5. Ухваліть рішення за критеріями та з датою перегляду. Оберіть найменшу кількість AGV, яка досягає ваших цілей із запасом, і заплануйте перевірку цифр після перших місяців роботи.

Типові помилки

• Розрахунок за середньою годиною. Пікова година визначає, чи отримує лінія матеріал вчасно.
• Ігнорування порожнього руху. Транспортний засіб мусить доїхати до наступного місця забору, і цей час є частиною роботи.
• Ігнорування зарядки, поломок і технічного обслуговування. Транспортний засіб на зарядці або в ремонті не везе вантажів. Плануйте доступність, а не номінальну кількість.
• Припущення, що більше AGV завжди допомагає. Конкуренція за маршрути може знову збільшити час очікування, як показують джерела.
• Недооцінка станцій. Якщо точка забору обслуговує лише кілька вантажів на годину, вона обмежує систему, незалежно від розміру парку.
• Довіра одному числу. Формула дає відправну точку. Рішення потребує тесту на реальному плані та в пікові години.

Як може допомогти програмне забезпечення

Симуляція фабрики — це контрольована модель того, як робота рухається через частину фабрики з урахуванням чинних правил експлуатації, ресурсів, замовлень і звичайних коливань, щоб можна було протестувати зміну до того, як її внесено. Для парку AGV модель може перевірити кількість AGV, правила руху, зарядку та години пікового навантаження. Під час експлуатації програмне забезпечення для керування парком AGV бере на себе диспетчеризацію та регулювання руху. Симуляція підтримує рішення. Цілі, як і раніше, обирають люди.

Наступний крок

Візьміть пікову годину одного транспортного маршруту, виміряйте час одного переміщення від точки завантаження до наступної точки завантаження та застосуйте метод навантаження. Потім запитайте в симуляції, скільки AGV вам потрібно, коли AGV стоять у черзі, заряджаються та діляться проходами.