4 BƯỚC TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT AGV VÀ SỐ LƯỢNG THEO NHU CẦU SẢN XUẤT
Tính toán công suất AGV là bước nền tảng để thiết kế hệ thống vận chuyển tự động phù hợp, đảm bảo hiệu suất sản xuất và tối ưu chi phí đầu tư. Nếu lựa chọn số lượng hoặc cấu hình sai, AGV có thể bị quá tải, gây nghẽn luồng vận chuyển hoặc lãng phí nguồn lực.
1. Giới thiệu về tính toán công suất AGV trong nhà máy
Trong các nhà máy hiện đại, AGV (Automated Guided Vehicle) chịu trách nhiệm vận chuyển nguyên vật liệu với tải trọng từ 500–2000 kg, tốc độ di chuyển trung bình 1.5–2.0 m/s. Để xác định số lượng xe cần thiết, cần thực hiện tính toán công suất AGV dựa trên ba yếu tố then chốt: tải trọng vận chuyển, tốc độ di chuyển, và chu kỳ làm việc.
Nếu đánh giá thiếu chính xác, hệ thống dễ gặp tình trạng tắc nghẽn hoặc thiếu xe vận hành, ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ số OEE (Overall Equipment Effectiveness). Do đó, việc chuẩn hóa quy trình tính toán là cần thiết cho mọi dự án triển khai AGV.
2. 4 bước tính toán công suất và số lượng AGV
Bước 1 – Xác định tải trọng vận chuyển (Transport load)
Đầu tiên, cần phân tích chi tiết tải trọng vận chuyển của từng dây chuyền. Công thức cơ bản:
Công suất vận chuyển (kg/h) = Tải trọng trung bình mỗi chuyến (kg) × Số chuyến/giờ.
Ví dụ: một dây chuyền cần vận chuyển 1200 kg nguyên liệu/giờ, mỗi AGV chở được 300 kg/chuyến → yêu cầu 4 chuyến/giờ. Nếu có 2 AGV, mỗi xe cần đảm nhận tối thiểu 2 chuyến/giờ.
Ngoài ra, cần xét đến hệ số an toàn 1.2–1.3 lần để dự phòng sự cố hoặc biến động sản lượng.
Bước 2 – Tính toán tốc độ di chuyển (Travel speed)
Tốc độ di chuyển của AGV phụ thuộc vào quãng đường vận chuyển, tải trọng, và mật độ giao thông trong nhà máy. Công thức thời gian vận chuyển:
Thời gian (giây) = Quãng đường (m) / Tốc độ trung bình (m/s).
Ví dụ: quãng đường 100 m, tốc độ 1.8 m/s → thời gian di chuyển ~ 55 giây. Nếu cộng thêm thời gian xếp/dỡ 25 giây, tổng một chu trình ~ 80 giây. Như vậy, một AGV có thể hoàn thành tối đa 45 chuyến/giờ trong điều kiện lý tưởng.
Nếu lưu lượng yêu cầu vượt quá giới hạn, bắt buộc phải tăng số lượng xe.
Bước 3 – Phân tích chu kỳ làm việc (Duty cycle)
Trong quá trình tính toán công suất AGV, yếu tố chu kỳ làm việc là cơ sở để xác định số chuyến vận hành thực tế trong một ca sản xuất. Chu kỳ làm việc bao gồm:
- Thời gian di chuyển (theo quãng đường và tốc độ di chuyển).
- Thời gian xếp/dỡ hàng: thường dao động 20–40 giây/chuyến.
- Thời gian chờ hoặc bị tắc nghẽn tại các nút giao.
- Thời gian sạc pin hoặc thay pin (nếu không có hệ thống sạc nhanh).
Ví dụ: một AGV có chu kỳ 90 giây/chuyến. Trong 1 giờ (3600 giây), xe hoàn thành tối đa 40 chuyến. Nếu tải trọng mỗi chuyến là 250 kg, công suất vận chuyển đạt 10.000 kg/h.
Việc phân tích chu kỳ làm việc còn giúp xác định hệ số sử dụng (Utilization rate). Nếu hệ số này vượt quá 80%, cần cân nhắc bổ sung thêm xe để tránh quá tải.
Bước 4 – Xác định số lượng AGV tối ưu
Sau khi đã biết tải trọng vận chuyển, tốc độ di chuyển và chu kỳ làm việc, bước cuối cùng là xác định số lượng AGV phù hợp. Công thức tổng quát:
Số lượng AGV = Nhu cầu vận chuyển thực tế (kg/h) ÷ Công suất vận chuyển của 1 AGV (kg/h).
Ví dụ: Nhà máy cần 25.000 kg/h, một AGV có công suất 8.500 kg/h → số lượng xe tối thiểu là 3. Tuy nhiên, nên cộng thêm 1 xe dự phòng để đảm bảo an toàn sản xuất → tổng cộng 4 xe.
Các yếu tố bổ sung:
- Hệ số an toàn (Safety factor) 1.1–1.3.
- Lịch bảo trì và thời gian ngừng hoạt động của từng AGV.
- Sự phân bổ tuyến đường: nhiều tuyến song song cần nhiều xe hơn để giảm tắc nghẽn.
3. Lợi ích của việc tính toán công suất AGV chính xác
Thực hiện tính toán công suất AGV chuẩn xác mang lại nhiều lợi ích:
- Giảm 30–40% rủi ro quá tải hoặc ùn tắc luồng vận chuyển.
- Tối ưu hóa số lượng xe, tránh lãng phí đầu tư.
- Duy trì OEE (Overall Equipment Effectiveness) ≥ 90%.
- Đảm bảo tốc độ cung ứng nguyên liệu theo takt time của dây chuyền.
- Nâng cao tuổi thọ thiết bị nhờ chu kỳ làm việc hợp lý.
4. Các hãng cung cấp giải pháp hỗ trợ tính toán công suất AGV
Để triển khai hiệu quả quy trình tính toán công suất AGV, nhiều nhà sản xuất toàn cầu cung cấp công cụ mô phỏng, phần mềm và thiết bị đo kiểm chuyên dụng.
Phân khúc cao cấp – KUKA (Đức)
AGV có tải trọng vận chuyển 1000–2000 kg, tốc độ di chuyển 2.0 m/s.
Phần mềm KUKA.Sim hỗ trợ mô phỏng chu kỳ làm việc và xác định số lượng xe tối ưu.
Pin Lithium-titanate sạc nhanh trong 10 phút, giảm thời gian chết.
Phân khúc trung cấp – Toyota Material Handling (Nhật Bản)
AGV tải trọng 500–1500 kg, tốc độ 1.5–1.8 m/s.
Cung cấp bộ công cụ Fleet Analyzer tính toán nhu cầu vận chuyển theo takt time.
Phù hợp cho nhà máy có nhiều tuyến vận chuyển song song.
Phân khúc phổ thông – JBT (Hoa Kỳ)
AGV tải trọng 300–800 kg, tốc độ 1.2–1.5 m/s.
Chi phí thấp, dễ tính toán số lượng xe bằng phương pháp tuyến tính.
Thích hợp với các nhà máy vừa và nhỏ, nhu cầu đơn giản.
5. Tại sao chọn ETEK trong tính toán công suất AGV
ETEK là đơn vị đi đầu tại Việt Nam trong lĩnh vực phân tích, thiết kế và triển khai hệ thống AGV.
Kinh nghiệm kỹ thuật:
Trên 15 năm triển khai hơn 200 dự án tự động hóa.
Đội ngũ kỹ sư am hiểu tải trọng vận chuyển, tốc độ di chuyển, và chu kỳ làm việc để xác định số lượng xe tối ưu.
Ứng dụng phần mềm mô phỏng 3D, thuật toán tối ưu luồng vận chuyển và hệ thống CMMS.
Khả năng triển khai quốc tế:
ETEK đã đồng hành trong nhiều dự án tại Đông Nam Á, Trung Đông và Nam Á, cung cấp giải pháp tính toán và lắp đặt AGV theo chuẩn quốc tế như ISO 3691-4 và IEC 61508.
6. Checklist tính toán công suất AGV
Để quá trình tính toán công suất AGV đạt độ chính xác cao, cần kiểm tra định kỳ:
Hàng tuần
Xác định lưu lượng vận chuyển thực tế (kg/h).
Đo tốc độ trung bình của xe trên tuyến chuẩn.
Hàng tháng
Phân tích chu kỳ làm việc dựa trên thời gian thực tế.
So sánh công suất thực tế với công suất thiết kế.
Hàng quý
Tính toán lại số lượng AGV theo biến động sản lượng.
Kiểm tra hệ số sử dụng AGV, duy trì < 80%.
Hàng năm
Cập nhật phần mềm mô phỏng.
Đánh giá lại toàn bộ hệ thống AGV, đề xuất bổ sung hoặc điều chỉnh tuyến đường.
7. Xu hướng tính toán công suất AGV theo công nghiệp 4.0
Công nghệ số giúp nâng cao độ chính xác khi tính toán công suất AGV:
Predictive Simulation: mô phỏng vận hành với dữ liệu thời gian thực.
AI Optimization: thuật toán trí tuệ nhân tạo tối ưu số lượng và quãng đường AGV.
Digital Twin: bản sao số mô phỏng chính xác hoạt động của xe, cho phép tính toán tải trọng và chu kỳ làm việc.
5G/IoT Connectivity: giám sát liên tục hiệu suất, tự động đề xuất số lượng AGV cần thiết.
8. Kết luận
Quy trình 4 bước gồm: xác định tải trọng vận chuyển, tính toán tốc độ di chuyển, phân tích chu kỳ làm việc, xác định số lượng AGV tối ưu là phương pháp chuẩn để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, tiết kiệm chi phí và đáp ứng nhu cầu sản xuất.
ETEK cam kết mang đến giải pháp thiết kế và triển khai AGV chính xác, hỗ trợ khách hàng trong nước và quốc tế đạt hiệu quả sản xuất tối ưu.
BÀI VIẾT LIÊN QUAN: