Pojazdy autonomiczne tworzą w fabryce w pełni zautomatyzowany przepływ materiałów przy minimalnym zaangażowaniu operatorów
Rośnie zainteresowanie rozwiązaniami z zakresu automatycznego transportu wewnątrzzakładowego oraz robotami mobilnymi. Firmy coraz czę-ściej pytają o urządzenia z grupy AGV (Automated Guided Vehicle), jak również o AMR (Autonomous Mobile Robots).
Zdjęcie: Freepik.com
Automatyzacja transportu pomiędzy magazynem a linią produkcyjną, ale również dostaw komponentów pomiędzy poszczególnymi stanowiskami bywa w dzisiejszych halach produkcyjnych kwestią o szczególnym znaczeniu. Jeśli chodzi o AGV, to automatycznie sterowane wózki mogą realizować międzyoperacyjny transport w intensywnych środowiskach, np. przy dostarczaniu części do produkcji czy w kompletacji. Chodzi również o miejsca, w których warunki higieniczno-sanitarne, mikrobiologiczne lub temperaturowe nie są w stanie zapewnić pełnej ochrony operatorów maszyn czy środków transportu. Przeszkodą nie jest też dla nich otwarty teren. Pojazdy realizują zatem samodzielnie zaprogramowane zadania, ale w każdej chwili mogą zostać przełączone na obsługę przez operatora. Dostawcy podkreślają, że technologia nawigacji laserowej nie wymaga dodatkowych inwestycji, np. w odblaskowe znaczniki. Z kolei roboty typu AMR, wyposażone w zestawy kamer oraz czujników, umożliwiają przede wszystkim bezkolizyjne przemieszczanie się, omijanie przeszkód i ludzi, a także automatyczną optymalizację tras. Pierwowzorem tych urządzeń były wózki AGV. Zaawansowane czujniki i systemy nawigacyjne pozwalają na omijanie przeszkód i minimalizację błędów. Dostawcy akcentują zazwyczaj łatwą adaptację AMR do zmieniających się potrzeb magazynowych lub produkcyjnych. Na to, że AGV/AMR mają największe uzasadnienie w procesach charakteryzujących się powtarzalnością, ciągłością i określoną wydajnością, zwracał swego czasu na naszych łamach przedstawiciel firmy EMTOR. Jego zdaniem warto automatyzować procesy transportu ładunków „z punktu A do punktu B”, gdzie autonomiczną maszyną możemy zastąpić tradycyjny wózek widłowy czy pociąg logistyczny z operatorem. – W strefach działania wózków autonomicznych należy zredukować lub zupełnie wyeliminować ruch pozostałych wózków czy pracowników, by możliwie jak najmniej ingerować w trasy przejazdów AGV/AMR i nie zaburzać założonych kadencji. Inwestycja w AGV może być uzasadnionym rozwiązaniem dla firm borykających się z dostępnością pracowników, operatorów wózków widłowych, np. w obszarach koncentracji firm produkcyjnych (strefy ekonomiczne), gdzie konkurencja w pozyskaniu pracownika jest wysoka. Oczywiście pamiętać należy tu również o technicznych możliwościach aplikacji AGV – podkreślał nasz rozmówca. O odpowiedniej wydajności AGV/ AMR w przestrzeni produkcyjnej decydować może w znaczącym stopniu współpraca wózków samojezdnych z innymi urządzeniami przemysłowymi, których w halach produkcyjnych nie brakuje. Zarówno AGV, jak i AMR są do siebie podobne, co nie znaczy, że jednakowe. Jak wybrać najlepiej?
TECHNOLOGIE OTWARTE NA ZMIANY Mateusz Nowakowski, AMR Business Developer, KUKA Polska, podkreśla, że w ostatnich latach rynek AGV i AMR przeszedł bardzo dynamiczną transformację. Przypomina jednocześnie, że tradycyjne pojazdy AGV poruszały się głównie po z góry określonych trasach, wykorzystując znaczniki magnetyczne, taśmy lub reflektory nawigacyjne. – Współczesne roboty mobilne AMR, takie jak rozwiązania KUKA KMP, wykorzystują zaawansowane systemy nawigacji oparte na technologii LiDAR, mapowaniu otoczenia oraz algorytmach SLAM, dzięki czemu mogą samodzielnie wyznaczać optymalne trasy i omijać przeszkody w czasie rzeczywistym. Równolegle rozwija się poziom autonomii tych systemów. Dzisiejsze AMR nie są już wyłącznie środkiem transportu wewnętrznego. Coraz częściej stają się integralnym elementem inteligentnej fabryki, współpracując z robotami przemysłowymi, magazynami automatycznymi, systemami produkcyjnymi czy platformami zarządzania przepływem materiałów – zaznacza M. Nowakowski, podkreślając jednocześnie, iż technologia pozostaje bardzo otwarta na dalsze zmiany i systematycznie im podlega. W najbliższych latach nasz rozmówca spodziewa się przede wszystkim dalszego rozwoju systemów zarządzania flotą, jeszcze większego niż dotąd wykorzystania sztucznej inteligencji do optymalizacji ruchu oraz szerszej integracji pojazdów autonomicznych z systemami MES, ERP i WMS. Istotnym kierunkiem rozwoju będzie – zdaniem M. Nowakowskiego – również zwiększanie elastyczności produkcji, gdzie robot mobilny nie będzie już jedynie transportował materiałów, ale stanie się mobilną platformą współpracującą z robotami manipulacyjnymi i stanowiskami produkcyjnymi. Aleksander Szepietowski, Młodszy Manager Produktu LowCostAutomation + RBTX.pl, IGUS, zwraca uwagę na to, że roboty mobilne szybko przechodzą od prostych systemów transportowych do elastycznych, autonomicznych platform współpracujących z całym, często bardzo złożonym środowiskiem produkcyjnym. Rozwój obejmuje przede wszystkim lepszą nawigację, systemy bezpieczeństwa, integrację z robotami oraz oprogramowaniem zarządzającym.
– Coraz większe znaczenie ma również modułowość – jeden pojazd może wykonywać różne zadania, a mobilna platforma może współpracować z różnymi urządzeniami, m.in. w ramach IoT. Przykładem rozszerzania możliwości robotów mobilnych jest igus ReBeL Move Pro, który jako AMR może zostać zintegrowany z cobotami wielu producentów. ReBeL Move może współpracować zarówno z urządzeniami zamontowanymi na stałe, jak i, korzystając ze swojej baterii (8 h pracy), zasilać i sterować ramieniem robotycznym montowanym na pokładzie mobilnej platformy igus – mówi A. Szepietowski. Kolejnym kierunkiem – jego zdaniem – jest jeszcze większa autonomia: inteligentne planowanie tras, komunikacja z maszynami i systemami IT oraz wykorzystanie AI do optymalizacji transportu i reagowania na zmieniające się warunki produkcji. Wspomina ponadto o rosnącej konkurencji objawiającej się lepszą ofertą na rynku zarówno pod względem możliwości, jak i cen robotów.
CO Z INFRASTRUKTURĄ?
Po to, aby AGV/AMR sprawnie współpracowały z otoczeniem innych urządzeń w fabryce, muszą zostać spełnione pewne wymagania odnośnie samej infrastruktury. M. Nowakowski (KUKA Polska) potwierdza, że skuteczne wdrożenie AMR wymaga też odpowiednio przygotowanego środowiska IT. Kluczowym elementem jest niezawodna sieć bezprzewodowa zapewniająca stabilną komunikację na całym obszarze pracy robotów. W praktyce oznacza to odpowiednio zaprojektowaną infrastrukturę przemysłowego Wi-Fi lub inne rozwiązania komunikacyjne gwarantujące ciągłość połączenia. Równie ważna jest możliwość integracji z systemami wyższego poziomu. Roboty mobilne powinny komunikować się z systemami ERP, MES i WMS, aby automatycznie realizować zlecenia transportowe wynikające bezpośrednio z bieżących potrzeb produkcji i logistyki. – Duże znaczenie ma także stosowanie otwartych standardów komunikacyjnych i interfejsów API. Dzięki nim możliwa jest integracja z urządzeniami różnych producentów bez konieczności tworzenia kosztownych rozwiązań dedykowanych. W nowoczesnych zakładach coraz większą rolę odgrywają również systemy zarządzania flotą AMR. Odpowiadają one za przydzielanie zadań, optymalizację tras, unikanie kolizji oraz monitorowanie efektywności pracy całego systemu transportu wewnętrznego. Dzięki temu przedsiębiorstwo może zarządzać nie pojedynczym robotem, lecz całym ekosystemem autonomicznych pojazdów – dodaje M. Nowakowski. Również A. Szepietowski (IGUS) za podstawę prawidłowego funkcjonowania urządzeń uważa stabilną i bezpieczną sieć przemysłową, zapewniającą komunikację w czasie rzeczywistym oraz wymianę danych pomiędzy robotem, systemem zarządzania flotą, maszynami i systemami nadrzędnymi. Ważna jest również możliwość integracji z MES, ERP czy WMS, a także z PLC i systemami bezpieczeństwa. – W praktyce warto już na etapie projektu określić standardy komunikacji, sposób wymiany danych i zasady zarządzania flotą. Dzięki temu AGV/ AMR nie będzie funkcjonował jako odizolowane urządzenie, ale stanie się elementem cyfrowego ekosystemu fabryki. W myśl Przemysłu 4.0 robot mobilny powinien być żywotną częścią systemu, rozpoznawaną przez jego nadrzędne układy, a nie tylko niezależnym robotem. Roboty mobilne są zdolne do komunikacji przez interfejsy typu IoT, VDA5050, REST, SAP, ERP – tym sposobem optymalnie współpracują z liniami produkcyjnymi, magazynami i mogą samodzielnie np. otwierać sobie bramy – podsumowuje A. Szepietowski.
BEZ INTEGRACJI NIE BĘDZIE WYDAJNIE
Integracja wózków AGV/AMR z innymi elementami przestrzeni produkcyjnej to istotny warunek wydajności. O tym, że w praktyce np. AMR bardzo rzadko funkcjonują jako samodzielne urządzenia, mówi m.in. M. Nowakowski (KUKA Polska), zaznaczając, że ich największa wartość pojawia się właśnie w integracji z innymi elementami środowiska produkcyjnego. – Najczęściej roboty mobilne współpracują z: robotami przemysłowymi, obrabiarkami CNC, liniami montażowymi, automatycznymi magazynami wysokiego składowania, systemami regałowymi, windami przemysłowymi, bramami i drzwiami automatycznymi, stacjami załadunku i rozładunku, przenośnikami rolkowymi i taśmowymi, systemami kontroli jakości – wylicza M. Nowakowski, zaznaczając przy tym, że w projektach realizowanych przez KUKA szczególnie często spotykamy integracje AMR z robotami przemysłowymi, które np. automatycznie pobierają lub odkładają komponenty transportowane przez platformę mobilną. Coraz popularniejsze są również rozwiązania, w których AMR dostarczają materiały bezpośrednio do stanowisk produkcyjnych, zgodnie z przyjętą koncepcją (just-in-time lub just-in-sequence). – Z perspektywy klientów największą korzyścią jest możliwość stworzenia w pełni zautomatyzowanego przepływu materiałów pomiędzy magazynem, produkcją i wysyłką, przy minimalnym zaangażowaniu operatorów – konkluduje przedstawiciel KUKA Polska. A. Szepietowski (IGUS) podaje przykłady integrowania urządzeń w ramach zrealizowanych projektów. Najczęściej są to stanowiska montażowe, maszyny CNC, wtryskarki, roboty przemysłowe i coboty, przenośniki, magazyny automatyczne, systemy regałowe oraz systemy wizyjne. Celem jest najczęściej automatyzaja przepływu materiału – dostarczenie komponentu do maszyny, odbiór gotowego detalu czy transport pojemników między stanowiskami. – Roboty AMR igus są zdolne do automatycznego podłączania przyczepki na hak robota, transportowania palet za pomocą wideł (igus ReBeL Pallet Mover), odbierania skrzynek w doku, automatycznego wjechania do stacji ładowania, komunikacji z człowiekiem za pośrednictwem przycisku lub panelu HMI na robocie, które pozwala realizować np. zamówienia narzędzi i podzespołów z drugiego końca fabryki. W ofercie igus znajdziemy m.in. mobilne platformy oraz rozwiązania łączące mobilność z robotem przegubowym. Na RBTX dostępne są także kompletne rozwiązania do transportu materiałów, np. system mobilnych regałów współpracujący z AMR, 6-osiowy cobot, system półek na skrzynki, transporter taśmowy lub własne konstrukcje dopasowane do nietypowych aplikacji. Co istotne, filozofia RBTX zakłada dobór nie tylko samego robota, ale całego ekosystemu – od chwytaków i systemów wizyjnych po przenośniki i oprogramowanie – wylicza A. Szepietowski.
ZANIM WDROŻYSZ, PRZECZYTAJ!
Kompleksowe wdrożenie rozwiązań z zakresu AGV/AMR bywa zadaniem dość trudnym. Zanim się podejmie decyzję o zastosowaniu tego rodzaju „narzędzi”, warto zatem posłuchać rad specjalistów. M. Nowakowski (KUKA Polska) podpowiada np., aby zacząć od analizy procesów, a nie od wyboru robota. – Najpierw należy zidentyfikować powtarzalne procesy transportowe, które generują największe koszty lub stanowią wąskie gardła. Dopiero później warto dobierać odpowiednią technologię AGV lub AMR – mówi M. Nowakowski, dodając do tego radę, aby zapewnić odpowiednią organizację ruchu. Podkreśla, że to właśnie przejrzyste ciągi komunikacyjne, odpowiednie oznaczenie stref ruchu oraz eliminacja zbędnych przeszkód znacząco zwiększają efektywność pracy robotów mobilnych. M. Nowakowski radzi również, aby zadbać o infrastrukturę cyfrową. Uznaje, że to właśnie m.in. niezawodna sieć bezprzewodowa, dostęp do danych produkcyjnych oraz możliwość integracji z systemami IT stanowią fundament skutecznego wdrożenia. Przedstawiciel KUKA Polska nie wątpi też w to, jak istotne – od początku projektu – jest myślenie o integracji. Jego zdaniem AMR powinien być traktowany jako część całego procesu produkcyjnego, a nie pojedyncze urządzenie. Dlatego właśnie już na etapie planowania warto uwzględnić współpracę z maszynami, robotami, magazynami oraz systemami zarządzania produkcją. Wybierz partnera oferującego pełne wsparcie serwisowe – to piąta ze „złotych rad” M. Nowakowskiego.
Przypomina, że długoterminowy sukces projektu zależy nie tylko od jakości samego robota, ale również od kompetencji partnera wdrożeniowego. – W przypadku KUKA klienci korzystają z naszego wieloletniego doświadczenia w automatyce przemysłowej, rozbudowanej sieci serwisowej w Polsce, szybkiej dostępności części zamiennych oraz możliwości zawierania umów serwisowych gwarantujących wysoką dostępność systemów przez cały cykl ich życia. Autonomiczne roboty mobilne stają się jednym z kluczowych elementów inteligentnych fabryk. Dzięki integracji z robotami przemysłowymi, systemami IT i infrastrukturą logistyczną pozwalają budować elastyczne, skalowalne i odporne na zmiany procesy produkcyjne. W KUKA obserwujemy, że największe korzyści osiągają przedsiębiorstwa traktujące AMR nie jako pojedyncze urządzenie transportowe, lecz jako element kompleksowej strategii automatyzacji i cyfryzacji produkcji – podsumowuje M. Nowakowski. Na podobne kwestie zwraca uwagę A. Szepietowski (IGUS), choć nieco inaczej rozkłada niektóre akcenty. Pierwsza rada brzmi: zadbaj o proces i przestrzeń! A. Szepietowski za kluczowe uznaje określenie, co i jak często będziemy transportować, oraz przeanalizowanie layoutu zakładu (m.in. szerokość przejazdów, nawierzchnia, zakręty i punkty załadunku). Drugim istotnym punktem jest unikanie przeszkód w środowisku. – Sprawdź podłoże (gładka powierzchnia, brak dużych nachyleń), zweryfikuj inne warunki, takie jak temperatura, wilgotność czy ryzyko zalania – zaleca A. Szepietowski. Przedstawiciel firmy IGUS radzi też, aby zainwestować w odpowiednią infrastrukturę IT. Mówi o zapewnieniu stabilnej sieci i integracji AGV/AMR z systemami nadrzędnymi (SCADA, zarządzanie flotą), maszynami, bramami i robotami (ustalenie interfejsów danych). – Przeszkol pracowników. Przygotuj zespół do współpracy z robotami mobilnymi i zadbaj o ich bezpieczeństwo oraz efektywność procesów – to czwarta rada A. Szepietowskiego, który zaleca również, aby zacząć od pilotażu i policzyć ROI. – Nie trzeba od razu automatyzować całego zakładu. Lepiej wybrać jeden powtarzalny proces, sprawdzić efekt i następnie skalować rozwiązanie. Platforma RBTX wspiera takie podejście, oferując gotowe rozwiązania, konsultacje eksperckie oraz narzędzia do oceny opłacalności inwestycji – podkreśla A. Szepietowski.
