物流

フィジカルAI搭載で自律判断する搬送ロボットの導入条件を検証する

概要

近年の生産現場や物流現場では、人手不足への対応や搬送作業の自動化を目的として、AGV（Automated Guided Vehicle：無人搬送車）やAMRなどの自律搬送機の導入が進んでいます。さらに近年では、センサーやカメラ、AIを活用して周囲の状況を認識し、その時々の状況に応じて自律的に判断・行動する「フィジカルAI」の活用も注目されています。

従来のAGVでは、あらかじめ設定されたルートやルールに従って搬送する方式が一般的でした。一方、フィジカルAIを活用した搬送では、周囲の混雑状況や他の搬送機の位置、搬送要求の優先度などをもとに、走行ルートや搬送タイミングを柔軟に判断することが期待されています。しかし、こうした搬送システムを実際の現場へ導入するためには、ロボットやAGV単体の性能だけでなく、工場や物流倉庫全体の運用を考慮した検証が必要です。例えば、次のような条件を事前に確認する必要があります。

  • AGVの走行ルートをどのように設定するか
  • 交差点でどのAGVを優先するか
  • 搬送状況に応じてルートや優先順位を変更した場合にどのような効果があるか
  • AGVの台数は何台が適切か
  • 搬送待ちや渋滞が発生するボトルネックはどこか

これらの条件を実際の現場で試行錯誤することは容易ではありません。特にフィジカルAIによって搬送機が状況に応じた判断を行う場合、その判断が局所的には適切であっても、工場全体で見ると別の場所に渋滞や搬送待ちを発生させる可能性があります。そのため、フィジカルAIを実際の現場へ導入する前に、生産・物流システム全体への影響をシミュレーションによって検証することが重要です。

assimeeを使用することで、AGVの搬送ルートや交差点における優先ルール、搬送タイミングなどをモデル化し、それぞれの条件が搬送効率や生産性に与える影響を事前に検証することができます。

今回の記事では、複数のAGVが交差する搬送ルートを再現し、AGVの走行状況や交差点での待ち時間をシミュレーションします。さらに、将来的にフィジカルAIによって搬送状況に応じた優先判断や経路選択を行うことを想定し、そのような自律搬送システムを導入する前に、assimeeを使ってどのような運用条件を検証できるのかをご紹介します。

モデル

今回用意したモデルは、部品搬送と製品搬送の2種類のAGVが走行中に2箇所で交差するルートを持つ場合の搬送システムです。

  • 赤いAGV：部品を搬送するAGV５台
  • 白いAGV：製品を搬送するAGV５台

走行ルートは以下のようになります。

図：モデル

それぞれのAGVは、積荷の積み込み場所を起点にした番号を付けたルートを、番号順に移動しながら搬送作業を行います。その途中には 2箇所の交差点があります。交差点では安全のため以下のように同時に1台のAGVしか進入できないという制約を設定しています。

  • 先に到着したAGVが優先して通行する（先着優先）

このような条件のもとで、AGV同士が交差する状況を再現し、搬送システムが問題なく動作するかを確認します。

シミュレーション結果

モデルを作成した後、480分（8時間）のシミュレーションを実行しました。得られた結果は以下の通りとなります。

図：運搬数（生産数）

図：ステータス推移


これらの結果を確認すると、以下のような挙動が観察されました。

  • AGVは設定したルートに従って問題なく走行している
  • 赤いAGVと白いAGVが交差するポイントでは、時折 待ち時間（交通待ち） が発生している

この待ち時間は、交差点に同時に侵入をしないという交通制御の影響によるものであり、AGV同士が同じタイミングで交差点に到達した場合に発生します。しかし、今回の条件では待ち時間は短く、搬送全体としては 大きな滞留やボトルネックは発生していないことが確認できました。

このように、シミュレーションを行うことで、

  • AGVの走行状況
  • 交差点での待ち時間
  • 搬送全体の流れ

を視覚的に把握することができます。

まとめ

assimeeを使用することで、AGVの搬送ルートや台数、交差点のルールなどをモデル化し、搬送システムの動作を事前に検証することが可能になります。今回の例では、AGV同士が交差するルートを再現し、交差点での待ち時間や搬送の流れを確認しました。
また、assimeeには情報処理機能があり、これを利用するとさらに高度な搬送制御を実現できます。例えば、

  • 出荷を担当するAGVを優先通行させる
  • 特定のAGVに優先順位を与える
  • 交差点で意図的に待ちを発生させ、交通制御を行う
  • AGV台数を変えて搬送能力を比較する

といった条件を自由に設定することができます。

AGVの導入や搬送システムの設計においては、実際の設備を導入する前にシミュレーションによって検証することが非常に重要です。assimeeを活用することで、搬送ルートやAGV台数を容易に検討することができます。

assimeeでは、実際の製造プロセスをモデル化し、シミュレーションすることで、プロセスの見える化や潜在的な課題の洗い出しを行うことができます。製造プロセスのデジタル化や課題解決でお悩みの方は、ぜひお問い合わせください。

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