วิธีเพิ่มประสิทธิภาพโลจิสติกส์ภายในเพื่อเพิ่มความคล่องตัวและเพิ่มความเร็วให้กับซัพพลายเชนในอุตสาหกรรม 4.0 – ตอนที่หนึ่ง

อินทราโลจิสติกส์ (โลจิสติกส์ภายใน) ใช้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ (AMR) และยานพาหนะนำทางอัตโนมัติ (AGV) เพื่อเคลื่อนย้ายวัสดุรอบๆ คลังสินค้าและโรงงานผลิตในยุคอุตสาหกรรม 4.0 ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในบทความนี้ เราจะกล่าวถึงประเด็นต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับวิธีใช้ AMR และ AGV ในระดับระบบสำหรับการดำเนินการโลจิสติกส์ภายในและการเคลื่อนย้ายวัสดุอย่างรวดเร็วและปลอดภัยตามความจำเป็น ส่วนที่ 2 ซีรีส์นี้มุ่งเน้นไปที่กรณีการใช้งานและวิธีที่ AMR และ AGV ใช้เซ็นเซอร์เพื่อระบุและติดตามรายการ วิธีที่ ML และ AI รองรับการระบุวัสดุ การเคลื่อนย้ายและการส่งมอบวัสดุทั่วทั้งคลังสินค้าและโรงงานผลิต

การเคลื่อนย้ายวัสดุอย่างรวดเร็วจากท่ารับสินค้าขาเข้าไปยังท่าส่งสินค้าขาออกในคลังสินค้า หรือจากสถานที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในโรงงานผลิตที่เรียกว่า อินทราโลจิสติกส์ (โลจิสติกส์ภายใน) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการเพิ่มประสิทธิภาพและเร่งความเร็วการดำเนินงานของซัพพลายเชนในอุตสาหกรรม 4.0 โดยโลจิสติกส์ภายในนั้นมีอะไรที่มากกว่าเพียงแค่ความเร็วดิบ โดยต้องเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ ถูกต้อง และลดปริมาณของเสียให้เกิดประโยชน์สูงสุด หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ (AMR) และยานพาหนะนำทางอัตโนมัติ (AGV) อาจมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการปรับปรุงการขนส่งภายใน

AMR และ AGV อาจดูคล้ายกันแต่ทำงานต่างกัน โดย AGV แบบดั้งเดิมได้รับการตั้งโปรแกรมล่วงหน้าให้ทำงานในฟังก์ชันที่จำกัดเพื่อต้นทุนที่ต่ำที่สุด ในขณะที่ AGV รุ่นใหม่มาพร้อมกับเซ็นเซอร์เช่นเดียวกับ AMR ซึ่งทำให้ความแตกต่างระหว่างทั้งสองไม่ชัดเจน เนื่องจากข้อกังวลด้านความปลอดภัย AGV แบบดั้งเดิมจึงทำงานในพื้นที่ที่แยกจากผู้คน แต่รุ่นใหม่กว่าจะมีเซ็นเซอร์สำหรับการหลีกเลี่ยงการชนและสามารถรับประกันความปลอดภัยในระดับที่สูงขึ้น

บทความนี้เริ่มต้นด้วยการกล่าวถึงระบบโลจิสติกส์ภายในและวิธีการใช้งานเพื่อเพิ่มความเร็วให้กับซัพพลายเชน จากนั้นจะเปรียบเทียบการทำงานและการใช้งานของ AGV และ AMR และพิจารณาความแตกต่างระหว่างทั้งสองอย่างสั้น ๆ ในแง่ของการนำทางและความสามารถในการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง ความยืดหยุ่น ความปลอดภัย ความท้าทายในการใช้งาน การบำรุงรักษา และต้นทุนการเป็นเจ้าของ ในขณะเดียวกัน จะศึกษาถึงความแตกต่างที่ไม่ชัดเจนระหว่าง AMR และ AVG และปิดท้ายด้วยการศึกษาดูว่าการใช้ Digital Twin อาจช่วยปรับปรุงการดำเนินงานด้านโลจิสติกส์ในอนาคตได้อย่างไร บทความที่สองในชุดบทความนี้จะเจาะลึกลงไปถึงเทคโนโลยีเซนเซอร์ที่หลากหลายที่ AMR และ AGV ต้องการ โดย Digi-Key มีบริการ ผลิตภัณฑ์ระบบอัตโนมัติ อย่างเต็มรูปแบบ สำหรับโลจิสติกส์ภายในทั้งสองกรณี

นิยามของโลจิสติกส์ภายใน

โลจิสติกส์ภายในถูกนำมาปรับใช้โดยใช้ระบบกายภาพทางไซเบอร์ที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการกระจายสินค้าและการผลิตภายใน เพื่อให้มีประสิทธิภาพเต็มที่ ระบบโลจิสติกส์ภายในจะต้องรวมเข้ากับซัพพลายเชนขนาดใหญ่ผ่านทางอินเทอร์เน็ตและกระบวนการปฏิบัติงานในท้องที่เดิม

ในคลังสินค้า มีระบบการรวมการรับรู้ว่าวัสดุทั้งหมดอยู่ที่ใดในโรงงาน รายการที่ต้องการในการดำเนินการตามคำสั่งซื้อที่ค้างอยู่ รายการที่อาจขาดหายไปในการดำเนินการตามคำสั่งซื้อ และวัสดุที่เข้ามาอยู่ในซัพพลายเชนที่กว้างขึ้น

ในโรงงาน การขนส่งภายในมีการรับรู้ว่าวัสดุใดที่จำเป็นสำหรับกระบวนการผลิตเฉพาะ และรองรับประสิทธิภาพการจัดตารางเวลาสูงสุดโดยการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่อยู่ในโรงงานและเมื่อวัสดุเพิ่มเติมจะมาถึง รวมกับความพร้อมของเครื่องจักรและผู้ปฏิบัติงาน

เมื่อบูรณาการอย่างสมบูรณ์ ข้อมูลเกี่ยวกับความพร้อมของวัสดุ ผู้คน ทักษะและสถานที่ รวมถึงเครื่องจักรและความพร้อมใช้งาน จะช่วยลดต้นทุนโดยการลดสินค้าคงคลัง เพิ่มความยืดหยุ่นสำหรับการปรับแต่งปริมาณมาก รวมทั้งปรับปรุงคุณภาพ (รูปที่ 1)

รูปที่ 1: โลจิสติกส์ภายในสามารถรวมข้อมูลเกี่ยวกับวัสดุ คน และเครื่องจักรเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานของอุตสาหกรรม 4.0 (แหล่งที่มาภาพ: Getty Images)

โลจิสติกส์ภายในส่งผลกระทบต่อวิศวกรรมกระบวนการ การออกแบบระบบ การจัดการโครงการ การวางแผนความต้องการวัสดุ และหน้าที่อื่นๆ อีกมากมาย การเคลื่อนย้ายวัสดุอัตโนมัติทั่วทั้งโรงงานเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มประโยชน์สูงสุดของโลจิสติกส์ภายใน

ตัวเลือกการจัดการวัสดุ

AMR และ AGV ออกแบบมาเพื่อเคลื่อนย้ายวัสดุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ความแม่นยำ ผลผลิต และความปลอดภัยของการดำเนินงานด้านโลจิสติกส์ภายใน ระบบเหล่านี้สามารถแยกความแตกต่างได้ตามการรูปแบบการบรรทุก มีรูปแบบ AMR และ AGV หลายรูปแบบที่เหมาะกับฟังก์ชันโลจิสติกส์ภายในเฉพาะ:

• รถเข็นขนสินค้าเรียกอีกอย่างว่ายานพาหนะ Under load หรือ Under ride และเคลื่อนที่ไปข้างใต้สิ่งของที่จะเคลื่อนย้าย ยกขึ้นในแนวตั้ง และนำไปยังจุดหมายปลายทาง โดยยานพาหนะเหล่านี้สามารถออกแบบให้ยกและขนส่งได้ตั้งแต่ 1 ตันขึ้นไป
• รถแทรกเตอร์หรือรถพ่วงลากจูงสองคันเชื่อมต่อกับรถเข็นขนสินค้าแบบอัตโนมัติหรือไม่อัตโนมัติหนึ่งคันขึ้นไปที่บรรทุกวัสดุ และนำสินค้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง ส่วนใหญ่มีพิกัดน้ำหนักประมาณ 1 ตัน แต่มีรุ่นต่าง ๆ ให้เลือกสำหรับน้ำหนักบรรทุก 20 ตัน นอกจากนี้ยังมีรุ่นที่สามารถทำงานอัตโนมัติหรือขับเคลื่อนโดยผู้ปฏิบัติงาน
• รถยกหุ่นยนต์มีจำหน่ายในหลายรูปแบบ รวมถึงรถยกพาเลท รถยกแบบถ่วงน้ำหนัก และรถยกระหว่างชั้นวางสินค้า ซึ่งสามารถรับน้ำหนักได้หลายตันและยกของได้สูงเกิน 10 เมตร ขึ้นอยู่กับการออกแบบ
• รถโหลดเป็นแพลตฟอร์มเคลื่อนที่อัตโนมัติที่สามารถหยิบวัสดุจากปลายสายลำเลียง จากสถานีขนถ่ายหุ่นยนต์ และระบบอัตโนมัติอื่นๆ ความสามารถในการบรรทุกมักจะต่ำกว่า AMR และ AGV ประเภทอื่นๆ

AGV กับ AMR ต่างกันอย่างไร

AGV และ AMR อาจมีรูปแบบที่คล้ายคลึงกัน แต่มีความสามารถที่ไม่เหมือนกัน โดยความแตกต่างเบื้องต้น ได้แก่:

• AGV นำทางโดยใช้รางภายนอกที่ทำด้วยแถบแม่เหล็ก เทป/สีบนพื้น หรือสายไฟบนพื้นเพื่อเคลื่อนย้ายจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง พวกมันไม่สามารถไปไหนได้หากไม่มีรางภายนอกเหล่านั้น
• AMR ใช้การรวมกันของเซ็นเซอร์ภายใน เซ็นเซอร์ภายนอกที่เชื่อมต่อแบบไร้สาย ปัญญาประดิษฐ์ (AI) และการเรียนรู้ของเครื่อง (ML) เพื่อวางแผนเส้นทางที่มีประสิทธิภาพสูงสุดและหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางแบบไดนามิก

AGV ได้รับการพัฒนาก่อนที่จะมีการเปิดตัวคลังสินค้าและโรงงานของอุตสาหกรรม 4.0 และเพิ่งมีการพัฒนาบางส่วนเพื่อรองรับการใช้งานของอุตสาหกรรม 4.0 ดังนั้นความแตกต่างจึงไม่ชัดเจนอย่างที่เคยเป็นมา ซึ่งความเหมือนและความแตกต่างรวมถึง:

การนำทางและการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวาง การนำทางเป็นตัวสร้างความแตกต่างอย่างชัดเจน AGV สามารถเดินทางในเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเท่านั้น ในขณะที่ AMR สามารถเดินทางในเส้นทางที่ผันแปรได้ทั่วทั้งพื้นที่หรือสภาพแวดล้อมที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เนื่องจากพวกมันเคลื่อนที่ได้ด้วยตนเอง AMR จึงมีความสามารถในการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางมากมาย รวมถึงการระบุสิ่งกีดขวางใหม่ๆ เช่น พาเลทที่วางอยู่ในทางเดินที่ชัดเจนก่อนหน้านี้ และการตรวจจับและหลีกเลี่ยงบุคลากรในเส้นทางของมัน โดย AGV รุ่นแรก ๆ มีความสามารถในการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางจำกัด และพื้นที่ที่ใช้งานได้รับการออกแบบให้มีลักษณะไร้ผู้คน ซึ่ง AGV รุ่นใหม่กว่ามีเซ็นเซอร์ที่หลากหลายมากขึ้น ทำให้ปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับการใช้งานรอบตัวผู้คน อย่างไรก็ตาม แม้ว่า AVG สามารถระบุสิ่งกีดขวางได้ แต่ก็ไม่สามารถอ้อมสิ่งกีดขวางได้เหมือน AMR แต่ AVG จะหยุดจนกว่าสิ่งกีดขวางจะถูกนำออกไป บางรุ่นสามารถเดินทางต่อได้โดยอัตโนมัติหากนำสิ่งกีดขวางที่ขวางทางออกไป

ความยืดหยุ่น AMR สามารถให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นและสามารถตั้งโปรแกรมใหม่สำหรับการปรับใช้ในสภาพแวดล้อมใหม่โดยไม่ต้องดัดแปลงทางกายภาพ เมื่อนำ AGV เข้าสู่สภาพแวดล้อมใหม่ จะต้องติดตั้งหรือแก้ไขรางนำทางเพื่อรองรับเส้นทางการเดินทางที่จำเป็น นอกจากนี้ AGV ยังจำกัดอยู่เพียงงานเดียวที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนย้ายวัสดุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และอาจถูกรบกวนจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม เช่น การเพิ่มอุปกรณ์ใหม่ที่ต้องเปลี่ยนเส้นทางการเดินทาง

ความปลอดภัย เนื่องจากความสามารถในการหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางได้ดีกว่า AMR จึงถือว่าปลอดภัยกว่า AGV แต่ก็ไม่สามารถบอกได้โดยง่าย อุปกรณ์ทั้งสองสามารถติดตั้งสวิตช์หยุดฉุกเฉินและเซ็นเซอร์เพื่อระบุสิ่งกีดขวางและหลีกเลี่ยงการชนสิ่งกีดขวาง รวมถึงผู้คนด้วย AMR ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้กับผู้คนและมีมาตรการด้านความปลอดภัยมากมาย อย่างไรก็ตาม AGV เดินทางในเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า และบุคลากรทราบล่วงหน้าว่าพวกมันจะไปถึงที่ใดและสามารถหลีกเลี่ยงการสัมผัสได้ง่ายขึ้น ซึ่งเทคโนโลยีทั้งสองรองรับความปลอดภัยระดับสูง

ความท้าทายในการปรับใช้ AGV และ AMR ต้องการโครงสร้างพื้นฐานเฉพาะเพื่อรองรับการปรับใช้ โดยทั่วไปการปรับใช้ AMR สามารถทำได้เร็วกว่าและถูกรบกวนได้น้อยกว่าเมื่อเทียบกับ AGV โดย AGV จำเป็นต้องมีการติดตั้งรางนำทางเพื่อรองรับการนำทางแบบจุดต่อจุด ซึ่ง AMR ขึ้นอยู่กับเซ็นเซอร์ต่าง ๆ ที่ติดตั้งทั่วอาคารและช่วยให้ทราบสถานการณ์โดยละเอียดและช่วยการนำทาง AMR เหมาะสำหรับใช้ในสภาพแวดล้อมและการใช้งานที่ซับซ้อนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น สามารถตั้งโปรแกรม AMR ให้ทำงานร่วมกันกับพนักงานหยิบสินค้าในแอปพลิเคชัน "Follow-me" โดยทั่วไปแล้วความแตกต่างเหล่านี้ทำให้ AMR เหมาะสมกว่าสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรม 4.0 ซึ่งคาดว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงและต้องได้รับการองรับอย่างมีประสิทธิภาพ (รูปที่ 2)

รูปที่ 2: AGV เดินทางในเส้นทางตายตัว ทำให้ไม่เหมาะกับการใช้งานในอุตสาหกรรม 4.0 ในลักษณะต่างๆ (แหล่งที่มาภาพ: Getty Images)

การซ่อมบำรุง นี่เป็นสถานการณ์ที่หลากหลาย AGV เป็นเครื่องจักรที่เรียบง่ายกว่าโดยมีเซ็นเซอร์น้อยกว่า และต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า AMR อย่างไรก็ตาม โครงสร้างพื้นฐานรองรับที่จำเป็นสำหรับ AGV อาจได้รับความเสียหายซึ่งต้องการการบำรุงรักษาเพิ่มเติม ในกรณีของ AMR ชุดเซ็นเซอร์อาจต้องการการบำรุงรักษา และจำเป็นต้องมีการอัปเดตซอฟต์แวร์เป็นระยะ ข้อกำหนดที่ AGV เดินทางในพื้นที่ที่แยกจากผู้คน มักหมายความว่าพวกมันจะเดินทางในระยะทางที่ไกลขึ้นเพื่อไปยังจุดหมายปลายทางเมื่อเทียบกับ AMR ระยะการเดินทางที่ไกลขึ้นจะเพิ่มโอกาสสึกหรอของ AGV ซึ่งอาจเพิ่มค่าบำรุงรักษา ดังนั้น คำถามที่ว่า — AGV หรือ AMR — ที่ต้องการการบำรุงรักษามากกว่ากันนั้น ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ค่าใช้จ่าย AGV เป็นเครื่องจักรที่เรียบง่ายกว่าและราคาต่ำกว่า AMR โดยความแตกต่างของต้นทุนการติดตั้งนั้นซับซ้อนกว่า เนื่องจาก AGV ต้องการการติดตั้งรางนำทาง ในขณะที่ AMR ต้องการชุดเซ็นเซอร์ภายนอกและการเชื่อมต่อไร้สาย ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูงกว่าสำหรับ AGV เนื่องจากเส้นทางนำทางต้องการการบำรุงรักษามากกว่าโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในการรองรับ AMR สุดท้ายแล้ว AMR มักจะปรับใช้ได้เร็วกว่า ลดค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการหยุดทำงานของสถานที่ และทำให้เหมาะสมยิ่งขึ้นสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม 4.0

Digital Twins, Digital Thread และโลจิสติกส์ภายใน

Digital Twins และ Digital Thread สามารถเป็นเครื่องมืออันมีค่าสำหรับการปรับใช้โลจิสติกส์ภายใน โดย Digital Twins เป็นแบบจำลองเสมือนจริงที่มีรายละเอียดของระบบไซเบอร์ทางกายภาพที่ซับซ้อน เช่น ระบบที่ใช้สำหรับโลจิสติกส์ภายใน ซึ่ง Digital Twins ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ข้อมูลจากแหล่งต่างๆ รวมถึงเซ็นเซอร์ในอาคาร แบบจำลองจากซอฟต์แวร์ Computer-Aided Design (CAD) ของอาคาร ข้อมูลป้อนกลับจากเซ็นเซอร์เกี่ยวกับอุปกรณ์ที่ทำงานในอาคาร และอื่นๆ ใช้เพื่อจำลองการทำงานของคลังสินค้าหรือโรงงานแบบเรียลไทม์ เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนที่จะเกิดขึ้นจริง (รูปที่ 3) โดย Digital Thread มาพร้อมกับ Digital Twins และมีประวัติที่สมบูรณ์ของกิจกรรมทั้งหมดใน Digital Twins ตลอดอายุการใช้งาน

รูปที่ 3: Digital Twin (ซ้าย) สามารถให้การจำลองตามเวลาจริงเพื่อรองรับการผลิตที่สูงขึ้นในโรงงานอุตสาหกรรม 4.0 (แหล่งที่มาภาพ: Getty Images)

Digital Twins และ Digital Thread ในระบบโลจิสติกส์กำลังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา การดำเนินงานที่คาดการณ์ได้มีความสำคัญต่อระบบโลจิสติกส์ภายในที่มีประสิทธิภาพ โดย AMR, AGV และหุ่นยนต์ทำงานด้วยความสามารถในการคาดการณ์และการทำซ้ำในระดับสูง และการใช้งานในอุตสาหกรรม 4.0 สามารถลดความซับซ้อนของการใช้เทคโนโลยี Digital Twins ซึ่งการรวมไว้ใน Digital Twins จะรองรับการเพิ่มประสิทธิภาพและการจัดการกลุ่มยานพาหนะในโรงงาน และเปิดใช้งานการบำรุงรักษาเชิงป้องกันโดยมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการดำเนินงานน้อยที่สุด

Digital Twins ได้รับการรองรับโดยข้อมูลเรียลไทม์จำนวนมาก รวมถึงสภาพแวดล้อม ตลอดจนข้อมูลการทำงานและการปฏิบัติงานเกี่ยวกับสถานะของเครื่องจักรและกระบวนการต่างๆ Digital Twins ใช้ข้อมูลดังกล่าวเพื่อจำลองระบบจริงและทำนายสภาพของเครื่องจักรทั้งหมดและส่วนประกอบแต่ละชิ้น เช่น ชุดแบตเตอรี่ใน AGV และ AMR เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน

ยิ่ง Digital Twins จำลองโลกแห่งความเป็นจริงได้ใกล้เคียงมากเท่าไหร่ ผลประโยชน์ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น โดยทั่วไประบบโลจิสติกส์ภายในจะรวมระบบอัตโนมัติเข้ากับคน การรวมกิจกรรมของมนุษย์ไว้ใน Digital Twins จะช่วยเพิ่มความแม่นยำของการจำลองและประโยชน์ของโลจิสติกส์ภายใน การผสมผสานระหว่างโลจิสติกส์ภายใน Digital Twins และ Digital Thread ที่มีปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้ของเครื่องคาดว่าจะเป็นองค์ประกอบสำคัญที่รองรับการเกิดขึ้นของโรงงานและคลังสินค้าอัตโนมัติในอุตสาหกรรม 4.0

สรุป

โลจิสติกส์ภายในคือการเคลื่อนย้ายวัสดุภายในโรงงานอุตสาหกรรม เช่น คลังสินค้าหรือโรงงาน AGV และ AMR เป็นเครื่องมือสำคัญที่ใช้เพื่อทำให้การเคลื่อนย้ายวัสดุเป็นไปโดยอัตโนมัติและมีความเร็วเพิ่มขึ้น แม้ว่าทั้งสองจะมีข้อดีและข้อเสีย แต่ AMR นั้นเหมาะสมสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม 4.0 มากกว่า เมื่อรวมกับ Digital Twins, AI และ ML โลจิสติกส์ภายในจะสามารถรองรับการพัฒนาโรงงานและคลังสินค้าอัตโนมัติเต็มรูปแบบได้