無人搬送車
無人搬送車は、工場や倉庫などの構内で部品・仕掛品・完成品を自律的に搬送する移動体である。人の運転を前提としないため、レイアウト変更への柔軟性や安全性、トレーサビリティ向上、タクトの平準化に寄与する。従来は磁気テープや床面マーカーを追従するAGVが主流であったが、近年は環境地図を自己生成して動くAMRが普及し、無人搬送車全体の適用領域が拡大している。設計・運用では、搬送需要のばらつき、ボトルネック工程、安全要求水準、情報システム連携を一体で最適化する視点が不可欠である。
定義と分類
無人搬送車は「人が搭乗せず、定義済みエリアで物資を搬送する自動走行体」の総称である。誘導が固定経路中心のAGVと、環境認識により動的経路をとるAMRに大別できる。車体タイプは牽引型、フォーク型、コンベヤ搭載型、潜り込みリフタ型、カート連結型などがあり、現場の荷姿（パレット、トート、台車、カートン）やレイアウト（通路幅、最小回転半径、床段差）に合わせて選定する。特に人と機械が混在するエリアでは、無人搬送車の速度制御と歩行者動線の分離が重要になる。
構成要素
- 移動プラットフォーム：駆動輪・操舵ユニット、サスペンション、ブレーキ、筐体強度など。積載質量や牽引力から定格トルクとギヤ比を決める。
- 電源・BMS：リチウムイオンや鉛蓄電池を用い、BMSがSoC/SoHを監視する。機会充電や自動ドッキング充電に対応する。
- 認識・測域：2D/3D LiDAR、深度カメラ、IMU、エンコーダ、超音波などを統合し、障害物検知と自己位置推定を行う。
- 誘導・測位：磁気テープ/QR/ランドマーク、レーザーリフレクタ、SLAMによる地図生成とマッチングを使い分ける。
- 制御・通信：車載制御器、フリートマネージャ、無線LAN/5Gによる指令・心拍（ハートビート）・テレメトリ。
- 安全機構：安全レーザースキャナ、非常停止、速度監視、ゾーン切替、自己診断。安全PLCによる冗長化構成をとる。
誘導・測位方式
固定経路中心の無人搬送車では磁気テープやガイドワイヤを用い、導入容易で安定だが柔軟性は限定的である。ランドマーク方式はQRや反射板で分岐・停車位置を高精度に規定できる。SLAM方式はLiDAR/カメラで環境地図を生成し、障害物回避や回廊の一時閉塞にも適応しやすい。ハイブリッド構成として、「幹線はランドマーク、支線はSLAM」のように設計すると、拡張性と信頼性のバランスがよい。
運用設計とフリート管理
無人搬送車を複数台運用する場合、オーダをジョブ化し、優先度・締切・搬送距離・車体能力で最適配車を行う。経路計画はA*やDijkstraなどのグラフ探索を基礎とし、時間拡張グラフでセル予約を行うとデッドロック回避に有効である。交差点は仮想信号またはトークンで通行権を制御し、狭隘区間は一方向化や待避ベイで輻輳を防ぐ。上流のMES/ERP/WMSとAPI連携し、作業指示・在庫情報・棚番を統合すると、無人搬送車の遊休時間を低減できる。
性能指標と設計計算
- 処理能力：平均搬送サイクルT[min]と台数nからスループットQ≈n×(60/T)で見積もる。積付けや段取りの待ち行列を考慮し、ばらつき対策にバッファを設ける。
- 可用性：MTBFとMTTRからAvailability=MTBF/(MTBF+MTTR)を算出。保全計画は予防・予知を組み合わせる。
- エネルギ：1サイクルの移動距離L、速度v、加減速プロファイル、搭載質量mから所要電力量を概算し、充電インフラの台数効果を評価する。
- レイアウト適合：最小回転半径、通路幅、スロープ勾配、床面粗さ（μ）を事前検証する。
電源・充電戦略
無人搬送車は機会充電（遊休時に短時間充電）で稼働率を高められる。充電ステーションの配置はボトルネック近傍を避け、動線上に複数点を分散する。バッテリスワップはピーク時の瞬時復帰に有効だが、人手介入の安全手順とESD対策が必須である。BMSのSoCウィンドウを適切に設定し、深放電・過充電を防ぐことで寿命を延ばす。
安全と規格
無人搬送車の安全はリスクアセスメントから出発し、危険源（挟まれ、衝突、転倒、落下、感電）を洗い出す。安全レーザースキャナで速度監視し、接近時に警告→減速→停止の段階制御を行う。機能安全はISO 13849-1のPLやIEC 61508のSILの要求水準に整合させ、ドライブやブレーキの停止機能に冗長・診断を持たせる。ドライバレス産業車両の規格（例：ISO 3691-4）に準拠した設計・検証・文書化が望ましい。
導入プロセス
- 現場分析：品流・情報流・人流を可視化し、搬送需要の時系列とピークを把握する。
- レイアウト・経路設計：交差点、狭幅通路、危険エリア、待避ベイ、充電点の配置を設計する。
- シミュレーション：離散事象モデルでフリートサイズ、キュー長、スループット、充電待ちを評価する。
- PoC・段階導入：限定エリアで試行し、KPI（遅延率、稼働率、ヒヤリハット件数）を検証する。
- 本番運用・改善：アラート監視、ログ解析、予知保全、変更管理を回す。
適用領域と効果
無人搬送車は自動車、電機、食品、医薬、半導体、物流センター、病院などで効果的である。人手作業の搬送を平準化し、搬送起因の欠品や取り違いを減らす。トレーサビリティ確保、労災リスク低減、夜間稼働の実現、在庫の見える化など、品質・安全・コストの観点で投資対効果を得やすい。
よくある課題と対策
混在環境での歩行者横断やフォークリフトとの交錯は、ゾーニングと速度制限、視認性向上で対処する。床面マーカーの劣化や棚移設は経路再学習やランドマーク更新で吸収する。無線の死角はAP再配置やメッシュ化で緩和し、充電渋滞はスケジューリングとステーション増設で解消する。これらを組織横断でマネジメントし、標準作業と教育訓練を徹底することが、無人搬送車の継続的価値創出につながる。