We współczesnych magazynach to już nie jest nic nowego. Samojezdne wózki lub roboty (AGV/AMR) wykonujące pracę wielu ludzi są obecne od lat. Ich rozwój szczególnie nabrał tempa wraz z koncepcją 4.0 i Smart Factory. Bardzo dobrze ta technologia wpisuje się również w tendencje optymalizacji procesów magazynowych czy produkcyjnych. Najczęściej są wykorzystywane na liniach montażowych do transportu komponentów oraz całych maszyn między stanowiskami konstrukcyjnymi. W zakładach produkcyjnych zauważalny jest trend, który zmierza do ograniczenia obszaru pracy wózków widłowych tylko do stref magazynowych. Wózki samojezdne są bezpiecznym i skutecznym rozwiązaniem transportu wewnętrznego w strefach produkcyjnych. Są one znacznie bezpieczniejsze i wydajniejsze od wózków widłowych czy pociągów logistycznych. Z kolei w magazynach wielkopowierzchniowych zastosowanie wózków samojezdnych zwiększa wydajność pracowników, ponieważ nie wykonują oni operacji bez wartości dodanej, czyli transportu materiałów na długich dystansach. W procesach magazynowych widać je np. przy przewożeniu pojemników skrzyniowych, zwojów materiałów, palet z produktami lub przy kompletacji towarów i wysyłce.

Czynniki decydujące

Zdaniem Ewy Kubisiewicz-Boby, Dyrektora Marketingu i Sprzedaży, AIUT Sp. z o.o., automatyzacja wewnętrznych procesów transportowych, gdzie dostawy materiałów realizowane są przez roboty mobilne typu AGV/AMR pozwala przedsiębiorstwom zabezpieczyć ciągłość cyklu produkcyjnego oraz pracy magazynu. Samojezdne roboty gwarantują przy tym bezpieczeństwo pracy, dostawy na czas i pozwalają uwolnić załogę od wykonywania powtarzalnych zadań. – Aby autonomiczny system transportowy mógł realizować zakładane cele, kluczowa jest szczegółowa analiza procesów klienta, a także rzeczywistej mapy środowiska pracy robotów AGV/AMR – od tego jako projektant i dostawca rozwiązań intralogistycznych zaczynamy naszą pracę i bezwzględnie jest to etap obowiązkowy. Co więcej, na rynku oczekiwana jest coraz większa elastyczność w oferowaniu zrobotyzowanych systemów transportowych. Celem jest dopasowanie systemu i robota do procesu, a nie odwrotnie. W przypadku systemu intralogistycznego AIUT i robotów mobilnych AMR Formica ten temat rozwiązujemy już na etapie projektowym, m.in. dzięki wirtualnym wdrożeniom systemu. Dla nas kastomizacja rozwiązania, w tym robota czy sprzętu pasywnego, nie stanowi problemu w realizacji zamówienia, co doceniają klienci – dodaje Ewa Kubisiewicz-Boba.

W opinii Bogumiła Zięby, CEO, Inovatica AGV, istnieje kilka czynników decydujących o atrakcyjności wdrożenia AGV. Do najważniejszych należą wielkość hali, powtarzalność procesu (który możemy jednoznacznie opisać), warunki pracy oraz system zmianowy w zakładzie. Efektywność robotów w intralogistyce najszybciej docenimy w dużych halach, które charakteryzują się długimi alejkami. Są to trasy gdzie wózki AGV mogą rozwinąć pełną prędkość, a jednocześnie są odporne na znużenie i nie odczuwają negatywnie monotonnej jazdy w tę i z powrotem. Dodatkowy atut to odporność urządzeń AGV na złe oświetlenie, nadmierny hałas czy nieprzyjemne zapachy. – Warto też tak zaplanować pracę wózka, by maksymalnie wykorzystać jego możliwości – w przypadku pracy na dwie czy trzy zmiany szybciej zacznie on na siebie zarabiać. Ale nawet w mniejszych zakładach czy na trasach o wielu zakrętach AGV też się sprawdzi. Aby to zweryfikować, wykonywane są analizy przedwdrożeniowe. Zgromadzone dane pozwalają na chłodno ocenić, czy AGV są dobrym rozwiązaniem dla naszej firmy – wyjaśnia Bogumił Zięba.

O roli rozwiązań automatycznych w procesów magazynowych, dla których AGV/AMR jest optymalnym rozwiązaniem, opowiada Artur Thomas, Menedżer projektów systemowych, Jungheinrich Polska. Jego zdaniem rozwiązania automatyczne są gotowe do pracy przez całą dobę w ciągu całego roku i w takim wariancie pozwalają zminimalizować okres czasu, po którym inwestycja zaczyna się zwracać. W związku z tym preferowanymi aplikacjami do automatyzacji są te realizowane w maksymalnym wymiarze trzech zmian roboczych, w ciągu pięciu, a najlepiej siedmiu dni w tygodniu. – Standaryzacja i takt to dwa kluczowe terminy opisujące optymalny proces transportowy pod automatyzację. Z nimi związane są parametry procesu, w szczególności powtarzalność, stałość w czasie oraz współczynnik szczytowy dotyczący przepływów. Optymalny proces to taki, który w maksymalny sposób wykorzysta potencjał rozwiązania automatycznego. Dzieje się to w momencie, kiedy w maksymalnym wymiarze czasowym wykorzystujemy maksymalną wydajność rozwiązania. Im mniejsze wahania wymaganej wydajności, bardziej łagodne i możliwe do rozciągnięcia w czasie „szczyty wydajności”, tym lepiej da się taki proces zautomatyzować. Pozostając przy takcie i wydajności – jest to również kluczowy parametr definiujący opłacalność inwestycji i zasadność ekonomiczną automatyzacji procesu – uzupełnia Artur Thomas.

Implementacja systemu wózków AGV nawigowanych polega na wykonaniu przejazdu wózkiem po terenie zakładu w trybie zdalnym, podczas którego zaczytywane są przez robota dane dotyczące obszaru pracy, elementów stałych i ruchomych infrastruktury. Następnie mapa czyszczona jest z zakłóceń i powstaje ostateczny plan powierzchni w ramach, której może się poruszać robot wraz z miejscami pobierania, odkładania towaru, ładowania robota. Czynność ta realizowana jest jednokrotnie podczas instalacji systemu w zakładzie klienta. Następnie przeprowadzane są testy pracy robota, określane zadania i nadawane priorytety ich realizacji.

Spójność procesów

Brian Spradlin, Vice President of Mobile Automation, Global Execution Dematic, wskazuje, że generalnie rzecz biorąc, zautomatyzowane pojazdy sterowne (AGV) stosuje się w transporcie towarów (zwykle spaletyzowanych) w centrach dystrybucji, magazynach oraz na trasach prowadzących do linii produkcyjnych. Z myślą o transporcie specjalistycznym, w niezliczonych zastosowaniach i branżach, projektuje się też niestandardowe wózki AGV. – Zarówno w przypadku AGV, jak i automatycznych robotów mobilnych (AMR) spójność procesów związanych z transportem ma kluczowe znaczenie dla pomyślnego wdrożenia automatyzacji. Dzięki postępowi w technologiach AGV/AMR możemy obecnie oferować rozwiązania, które pozwalają obsługiwać większy zakres transportowanych materiałów i lepiej wykorzystywać wózki samojezdne do procesów realizacji zamówień w magazynie. Rozwiązania AGV/AMR mogą nawet wspomagać konwencjonalny transport i sortowanie, gdy najbardziej pożądaną funkcją jest elastyczność – uzupełnia Brian Spradlin.

Proces przepływu towaru w logistyce wewnętrznej ma różny kształt w zależności od specyfiki branży. W wielu miejscach mamy do czynienia z sytuacją, gdzie ładunek jest stale i cyklicznie przemieszczany z jednego obszaru do drugiego, np. z produkcji na magazyn. Podobnie w przypadku zasilania gniazd produkcyjnych, gdzie trafia towar skompletowany wcześniej w obszarze tzw. „supermarketu”. – Takie operacje logistyczne można śmiało określić jako „odpowiednie” dla implementacji wózków AGV / AMR, gdyż przepływ ładunków jest stały, przewidywalny i odbywa się z określoną częstotliwością (kadencją). Najprościej mówiąc, możemy „wstawić automat” tam, gdzie do tej pory dosyć prostą i monotonną pracę wykonuje człowiek wózkiem widłowym – uważa Tomasz Łukaszek, Menedżer Produktu Wózki Autonomiczne, EMTOR. Dodaje jednocześnie, że powody, dla których firmy decydują się na wdrożenia maszyn AGV/AMR, są bardzo różne, głównym zazwyczaj jest chęć usprawnienia logistyki wewnętrznej, zmniejszenia kosztów operacyjnych, zwiększenie bezpieczeństwa w obszarach produkcyjnych lub zmniejszenie liczby uszkodzeń ładunków. – Dodatkowym bodźcem mogą być również braki w dostępności pracowników w danym rejonie. Zastosowanie pojazdów autonomicznych jest możliwe praktycznie w większości branż, najwięcej wdrożeń jest w sektorze Automotive i bardzo dynamicznie rozwijającym się E-commerce. Autonomiczne wózki widłowe możemy również spotkać w sektorach produkcji żywności i napojów, produkcji kosmetyków i farmaceutyków oraz logistyce – podsumowuje Tomasz Łukaszek.

Standaryzacja środowiska pracy

Warunkiem podstawowym, który powinien zostać spełniony przez przedsiębiorstwo przed wdrożeniem systemu zarządczego i floty AMR/AGV, jest uporządkowanie procesu produkcyjnego. Roboty mobilne nie są jednak narzędziem do porządkowania procesu produkcyjnego, natomiast pomagają znacząco w jego optymalizacji. Istotna jest więc standaryzacja środowiska pracy, gdzie mają zostać wdrożone roboty.

Zdaniem Briana Spradlina w istniejących obiektach ograniczeń może być więcej niż w nowych centrach, w których warunki można zoptymalizować pod kątem automatyzacji. Na przykład przy projektowaniu rozwiązań krytyczne znaczenie ma odległość pomiędzy regałami i urządzeniami. – Jednak w przeciwieństwie do rozbudowanych projektów automatyzacji, pojazdy AGV czy inteligentne roboty AMR można wdrażać tylko dla określonych procesów, podczas gdy inne mogą być dalej wykonywane ręcznie. Pozwala to na stopniowe wprowadzanie automatyzacji dopasowane do panujących okoliczności – dodaje Brian Spradlin.

Obecnie dostępne na rynku rozwiązania klasy AGV/AMR w typowych aplikacjach osiągają wydajność na poziomie 8–12 transportów na godzinę. Jest to zatem rozsądny próg wejścia w takie rozwiązanie. Istotne dla automatyzacji pojęcia standaryzacji i taktu jednoznacznie kojarzą się z obszarami ściśle związanymi z produkcją. – Występujący w organizacji element nadający rytm, np. linia produkcyjna, zdecydowanie ułatwia integracje systemów transportowych klasy AGV/AMR. Niemniej jednak coraz częściej realizujemy projekty również w branżach i obszarach charakteryzujących się większą zmiennością oraz dynamiką, takich jak centra dystrybucyjne, a także u operatorów logistycznych. Mówiąc wprost – rozwiązania automatyczne odpowiadają dziś na potrzeby oraz wyzwania szerokiego wachlarza branż i środowisk pracy – dodaje Artur Thomas.

Próg opłacalności

Zautomatyzowane systemy transportowe bazujące na robotyce mobilnej to rozwiązanie, które sprawdzi się praktycznie w każdej branży – i nie ma w tym twierdzeniu przesady. Dla przykładu, roboty AMR/AGV wyposażone w sztuczną inteligencję umożliwiającą samodzielne zarządzanie pracą maszyn, w tym optymalizowanie trasy przejazdu i sekwencji wykonywanych czynności w zależności od zmieniających się potrzeb i uwarunkowań produkcyjnych, to kierunek na najbliższą przyszłość.

W opinii Ewy Kubisiewicz-Boby nie wolno zapominać o poprawnym zdefiniowaniu korytarzy transportowych i stałych punktów odbioru. – Ważne jest też wprowadzenie reguł porządkowych, zwłaszcza w przypadku środowiska o wysokim stopniu zapylenia. Jednak jak pokazuje przykład wdrożenia naszego systemu i robotów mobilnych Formica w jednej z polskich fabryk mebli, zapylenie środowiska, w którym będzie poruszać się nasz AMR nie stanowi problemu, jeżeli spełniane są normy porządkowe – dodaje Ewa Kubisiewicz-Boba.

Na ciekawy aspekt zwraca uwagę Bogumił Zięba. Aby uniknąć potencjalnych przeszkód z całym procesem wdrożenia wózków AGV/AMR firma opracowała checklistę, od której zaczyna weryfikację czy konkretna hala nadaje się dla AGV: po pierwsze łączność. Musimy mieć pewność, że obecna w hali sieć Wi-Fi lub 5G zapewnia sprawne przekazywane zleceń do wózków, raportowanie ich pracy, a przede wszystkim odpowiednie czasy reakcji dla systemów bezpieczeństwa. Po drugie, podłoga hali – najlepiej gdyby była po prostu płaska, co w przypadku starszych obiektów wcale nie jest oczywiste. Zmiany wysokości, dylatacje, rozmaite podjazdy może nie są dyskwalifikujące, ale wydłużają znacząco konfigurację laserowej nawigacji. Po trzecie, możliwość wyznaczenia na terenie hali tras do jazdy, miejsc postojowych/wymiany baterii. AGV nie nadają się do procesów, które nie są powtarzalne i nie potrafimy jednoznacznie przewidzieć przepływów magazynowych, produkcyjnych, gdzie umiejscowienie palety zależy od wielu niedeterministycznych czynników. Po czwarte, edukacja pracowników, w której chętnie pomagamy. Pracownicy muszą wiedzieć, czym są AGV, w jaki sposób bezpiecznie i efektywnie z nimi współpracować. – I punkt piąty, którym jest gotowość organizacyjna. Aby AGV pracowały efektywnie, niezbędne jest utrzymywanie przejezdności wyznaczonych tras, sprawne korzystanie z systemów przywoływania wózka czy dobra organizacja wymiany baterii lub stacji ładowania. To wszystko jest weryfikowane podczas analizy przedwdrożeniowej – podsumowuje Bogumił Zięba.

Zdaniem ekspertów próg opłacalności jest kwestią wyboru projektu AGV. Standardowe konstrukcje są atrakcyjne cenowo, a im bardziej potrzebne jest dostosowanie do potrzeb klienta, tym dłużej trwa amortyzacja. Istnieje także możliwość połączenia AGV z innymi systemami obsługi materiałów, takimi jak przenośniki, układnice i maszyny do paletyzacji lub pakowania, co wpływa na kalkulację. Generalnie w każdej firmie czy branży może mieć sens zastosowanie AGV, jeżeli tylko poniesiony wydatek przyniesie oczekiwane korzyści. Należy jednak pamiętać, że wózki AGV mają stałą w danych warunkach wydajność i nie można jej zwiększać, w nieskończoność rozbudowując flotę.

– W oparciu o charakterystykę procesu dostarczamy naszemu klientowi wycenę rozwiązania, które będzie w stanie zrealizować dany proces w sposób zautomatyzowany. Zestawienie poziomu inwestycji z wygenerowanymi oszczędnościami pozwoli nam na określenie horyzontu zwrotu z tej inwestycji. Nasze doświadczenia pokazują, że przy obecnym poziomie wynagrodzeń w typowych zastosowaniach ten zwrot mieści się w przedziale 24–36 miesięcy. Coraz częściej jednak decyzje inwestycyjne wynikają nie tylko z kalkulacji ROI, ale też wprost z korzyści wnoszonych przez tego typu rozwiązanie do organizacji klienta. Właściwie dobrane i wdrożone rozwiązanie to nie tylko wypełnienie luki i odpowiedź na wyzwania rynku pracy, ale też podniesienie elastyczności i odporności na czynniki zewnętrzne. A te, co pokazały ostatnie na 2–3 lata, potrafią być bardzo zaskakujące – dodaje Artur Thomas.

W sumie jednak kalkulacja opłacalności wdrożenia wózków samojezdnych jest kwestią bardzo indywidualną, uzależnioną od rodzaju projektu. Przy obliczaniu zwrotu z inwestycji nie można brać pod uwagę tylko kosztów integracji robotów i kosztów pracy operatorów, których praca zostanie zastąpiona wózkiem. Eksperci wskazują, że równie istotne są takie aspekty, jak możliwość uzyskania korzystnego finansowania inwestycji czy niewielkie koszty rozbudowy systemu w przyszłości.

Na rynku

Pojazdy AGV/AMR mogą być sterowane za pomocą nawigacji: indukcyjnej, magnetycznej, optycznej, laserowej czy też laserowej naturalnej. Do najbardziej popularnych systemów nawigacyjnych należą systemy liniowe – optyczne bądź indukcyjne i laserowe. Dla rozwiązań automatycznych, autonomicznych oraz robotów mobilnych najczęściej stosuje się nawigację laserową bazującą na odblaskach lub skanowaniu otoczenia. Wózki z zasady poruszają się po stałych trasach, zapewniając powtarzalność procesu, co przekłada się na przewidywalną wydajność systemu.

Na rynku funkcjonuje równolegle kilka rozwiązań. Starsze bazują na konieczności zmian w infrastrukturze polegających na montażu znaczników i taśm, dzięki którym pojazdy AGV mogą nawigować. Aktualnie odchodzi się jednak od tego rozwiązania, ponieważ każda zmiana procesu czy nawet prosta zmiana trasy wymagają ponownej aranżacji pomieszczenia, a same taśmy łatwo ulegają zabrudzeniom i uszkodzeniom.

Najbardziej efektywnym rozwiązaniem dla wózków AGV jest nawigacja laserowa. Pozwala ona zmapować obiekt, wyznaczyć odpowiednie trasy i z łatwością definiować nowe. Co ważne, korzystające z laserów pojazdy AGV stale monitorują otoczenie, dzięki czemu są w stanie reagować na przeszkodę, która pojawiła się na ich trasie. Laserowa nawigacja pozwala również na wyjątkowo szybkie wdrożenie, bo pojazd już po kilku godzinach obecności w magazynie jest gotowy na pierwsze zadania.

– Dzięki coraz szerszemu zakresowi możliwości i oferty oprogramowania rozwiązania mobilne są obecnie dostępne dla klientów z niemal dowolnej branży, w której obciążenia i procesy są spójne, a środowisko sprzyja automatyzacji. Automatyka mobilna dobrze się skaluje, więc rozwiązania te są szczególnie korzystne w przypadku, gdy środowisko produkcyjne, magazynowe czy dystrybucyjne zmienia się wraz z rozwojem lub sezonowością działalności. Automatyka mobilna stanowi część kompleksowych rozwiązań, a Dematic ma doświadczenie w dostarczaniu kompletnych systemów „pod klucz”, w tym wózków AGV, robotów AMR, przenośników, sortowania i automatycznego składowania – dodaje Brian Spradlin.

Z kolei firma Jungheinrich podkreśla, że jej portfel rozwiązań robotów mobilnych jest bardzo szeroki. Zdaniem Artura Thomasa spółka oferuje rozwiązanie sprawdzone, z kompleksowym wsparciem serwisowym, które pozwala klientom wykorzystywać je nawet w najbardziej newralgicznych i kluczowych procesach, bez ryzyka nieplanowanych czy przedłużających się przestojów. – Wózki oferują udźwig na poziomie 1,5 t i maksymalną wysokość podnoszenia: dla AGVI – 6 m i AGVII – 13 m. Coraz większą popularnością cieszą się również nasze rozwiązania klasy AMR. Rodzina robotów mobilnych korzystających z nawigacji naturalnej sprawdza się doskonale w dynamicznych obszarach produkcyjnych z współistniejącym intensywnym ruchem pieszym/kołowym. Możliwość omijania przeszkód i wytyczania alternatywnych tras przejazdu jest w tym wypadku niezbędna w celu efektywnej realizacji zleceń transportowych i zapewnienia ciągłości komunikacji – uzupełnia Artur Thomas.

Kolejnym przykładem rynkowym może być firma AIUT, która projektuje i produkuje

roboty AGV / AMR Formica do transportu dużych ładunków spaletyzowanych o masie do 1500 kg z funkcją samodzielnego załadunku z poziomu posadzki, a także roboty mobilne do przewozu towarów na wózkach pasywnych lub bezpośrednio na pokładzie. Zdaniem Ewy Kubisiewicz-Boby unikalną cechą firmowego rozwiązania jest możliwość dostosowania zarówno robotów, jak i systemu zarządzania flotą do indywidualnych potrzeb klienta oraz zintegrowanie rozwiązania z ekosystemem IT zakładu (obsługa zleceń i koordynacja systemów mobilnych). – Uważamy, że AMR to nie rozwiązanie z półki, a cały system obejmujący integrację z linią lub magazynem, załadunek/wyładunek, integrację mechaniczną i na poziomie systemów IT. Zdecydowanie należy więc analizować całe rozwiązanie, a nie wyłącznie pojazd mobilny. Warto myśleć perspektywicznie, czyli kompleksowo oceniać przepływ towarów, obecnie i w horyzoncie kilku następnych lat. Kolejny krok to symulacja zaprojektowanego systemu intralogistycznego na procesach klienta oraz jego ocena, na co pozwala nasza wirtualna platforma wdrożeniowa. Finalnie ocenimy również, czy dla danego wdrożenia będziemy wykorzystywać któryś z obecnie stosowanych pojazdów z rodziny Formica, czy należy zaprojektować nowy, idealnie dopasowany do zadania – wyjaśnia Ewa Kubisiewicz-Boba. Natomiast w opinii Tomasza Łukaszka firma EMTOR oferuje najszerszą na rynku gamę pojazdów AGV/AMR pochodzących od czołowej europejskiej marki: ASTI/ABB. – Portfolio produktów rozpoczyna się seriami „mouse line” i „tractor line” do transportu wagoników, poprzez serie „platform line” i „forklift line” do transportu palet czy pojemników o masie nawet do 2000 kg, kończąc na serii „boxmover line” dedykowanej do transportu ładunków o małych ciężarach, np. pojemników KLT. Ofertę uzupełnia szeroki wybór opcji nawigacji oraz profesjonalne systemy sterowania typu „robot manager”, wspomagane sztuczną inteligencją dla zapewnienia wysokiej wydajności maszyn – przedstawia firmową ofertę Tomasz Łukaszek.

Kolejny nasz rozmówca, Bogumił Zięba, opowiada o autonomicznych wózkach widłowych dostarczanych przez firmę Inovatica AGV. Realizują one to, co najlepiej potrafią tradycyjne „paleciaki”, czyli obsługują transport wewnętrzny palet. Podbierają je z miejsca odkładczego, foliarki czy np. rolotoku. Transportują je do magazynu, a po drodze samodzielnie lokalizują wolne miejsce w wyznaczonej strefie odkładania palet. Tak samo dostawy z magazynu do produkcji czy zlecenia wewnętrzne. Co ważne, robią to bez utraty koncentracji, z niezmienną efektywnością przez cały okres eksploatacji.

– Nowe wózki dostarczamy na bazie pojazdów marki Crown, które słyną z bardzo dużej wytrzymałości i dobrej gwarancji. Natomiast opracowana przez nas technologia pozwala, by system pracy autonomicznej montować na wózkach innych producentów. To ważne dla firm, które mają stosunkowo nową flotę i zakup AGV nie jest aktualnie możliwy lub posiadają wózki różnych producentów i chcą ujednolicić zarządzanie nimi – wyjaśnia Bogumił Zięba. Dodatkowo działa badawczo-rozwojowy firmy opracował algorytmy podbierania towaru, które są odporne na nierówno odkładane palety, co jest powszechną praktyką. W sytuacji, gdy paleta jest przesunięta względem miejsca odkładczego o więcej niż 15°, konkurencyjne AGV się poddają, a pojazdy Inovatica AGV bez problemu ją podbierają.

Sławomir Erkiert