O ile np. picking jeszcze przez jakiś czas pozostanie czynnością wymagającą pracy człowieka, o tyle dostarczanie poszczególnych towarów lub grup produktów na dane stanowisko robocze już nie. Dostępne są technologie potrafiące zastąpić człowieka w tych, zazwyczaj pracochłonnych, czynnościach. Wygląda na to, że powszechnie obecne w zakładach produkcyjnych i magazynach obrazki przemierzających wiele kilometrów, przenoszących ładunki pracowników przejdą do historii. Międzynarodowa Federacja Robotyki w swym ubiegłorocznym raporcie wykazała, że globalna sprzedaż AMR rośnie o kilka, a w niektórych krajach kilkanaście czy nawet kilkadziesiąt procent rocznie. Prognozy mówią, że w ciągu najbliższych pięciu lat nawet jedna trzecia środków przeznaczanych na automatyzację dotyczyć będzie właśnie AMR. Za szerszym wykorzystaniem tego rodzaju rozwiązań przemawiać ma m.in. ich duża adaptowalność (możliwość pracy praktycznie w każdym środowisku), ale przede wszystkim korzyści ekonomiczne. Z AMR pracuje się po prostu taniej. 

– Automatyzacja wcześniej dotyczyła procesów produkcyjnych i do niedawna nawet w wysoce zautomatyzowanych zakładach transport materiałów był nieefektywnym procesem, realizowanym ręcznie, w którym pracownicy przeznaczali wartościowy czas na pchanie wózków. Dzisiejsze układy w zakładach są zwinne i dynamiczne, a ludzie, urządzenia, palety i inne przeszkody mogą pojawiać się w otwartych korytarzach komunikacyjnych. Roboty mobilne wpisują się w takie środowisko. Współpracujący oraz autonomiczny sposób nawigowania sprawia, że zautomatyzowany transport materiałów jest teraz elastyczny i łatwy w dostosowaniu bez dodatkowych kosztów lub przerw w procesach oraz oczywiście bezpieczny dla pracowników – mówił we wstępie do raportu Międzynarodowej Federacji Robotyki Thomas Visti, Prezes MiR.

Pandemia zrobiła swoje

Mateusz Wiśniowski, Head of Customer Success, VersaBox, dostrzega wpływ pandemii na decyzje biznesowe w przedsiębiorstwach produkcyjnych. W różnych okresach od wystąpienia COVID-19 w 2020 r. w średnich i dużych przedsiębiorstwach rozpoczęto podejmowanie odważnych decyzji o uruchomieniu oraz wdrażaniu inwestycji w automatyzację procesów, analizując ryzyko zmian w zatrudnieniu oraz restrykcje zakażeń. – Jednym z wrażliwych ogniw procesów produkcyjnych (a także magazynowych) jest transport intralogistyczny. Wiele nowoczesnych i przewidujących firm podjęło decyzję o wprowadzaniu automatycznych systemów transportu. W 2021 r. widać trend wzrostowy inwestycji w robotyzację (również w Polsce), a to potwierdza, że branże produkcyjne reagują na zmiany gospodarcze. Ten, kto szybko się zmienia, ten uzyskuje większą przewagę na rynku – dodaje M. Wiśniowski.

To, że sytuacja pandemiczna wstrzymała na pewien czas decyzje dotyczące inwestycji w tym zakresie, zauważa Maciej Gryczewski, Specjalista ds. sprzedaży / Ekspert ds. intralogistyki, Siemens, dostrzegając też od początku br. zwiększoną ilość zapytań dotyczących tego typu rozwiązań. Zdaniem naszego rozmówcy pandemia sprawiła, że firmy coraz częściej szukają rozwiązań sprawiających, oraz że procesy będą bardziej niezależne od dostępności pracowników. W przypadku transportu przy użyciu wózków widłowych kierowanych przez ludzi nieobecność wózkowego powoduje problemy związane z funkcjonowaniem całego zakładu, np. brak możliwości transportu półproduktów lub gotowych produktów do magazynu może po prostu zablokować produkcję.

Fakt, że pandemia miała zróżnicowany wpływ na branże na całym świecie, podkreśla Maciej Kliś, AGV Program Manager, WAMECH. Firmy, które już wcześniej osiągnęły wysoki poziom automatyzacji, dążyły do ​​jej rozszerzenia, a te o niskim poziomie automatyzacji unikały kosztów i ryzyka związanego z podjęciem takich kroków podczas pandemii. Dotyczy to w szczególności branż, w których produkcja praktycznie stanęła. Również niektóre z projektów w toku zostały na jakiś czas wstrzymane, choć w dużej mierze zostały już one ponownie wznowione. – Zauważamy wyraźny wzrost zainteresowania informacjami na temat automatyzacji procesów wewnętrznych poprzez wykorzystanie AGV. Po zakończeniu sytuacji kryzysowej może to doprowadzić do gwałtownego wzrostu automatyzacji w Polsce, szczególnie że wiąże się to z coraz mniejszą dostępnością ludzi do pracy – dodaje M. Kliś.

Podobne zjawiska obserwuje Jerzy Greblicki, Doradca Zarządu ds. Przemysłu 4.0, AIUT, zaznaczając, że okres pandemii pod względem decyzyjności o automatyzacji kolejnych procesów z wykorzystaniem AMR jest wyjątkowy. – Z jednej strony to czas, kiedy skokowo wzrosło zainteresowanie rynkiem rozwiązań intralogistycznych opartych o robotykę mobilną. Z drugiej, w 2020 r. wzrosła zachowawczość inwestycyjna, co powoduje, że czas wzmożonych zamówień i wdrożeń w tym zakresie dopiero się rozpoczyna – tłumaczy J. Greblicki, dodając, że przedsiębiorstwa są zainteresowane pojazdami typu AMR do obsługi dostaw wewnątrz zakładu, przy czym oczekiwaniem jest nie tylko kwestia automatyzacji transportu (dostawa/odbiór) pomiędzy magazynem a linią produkcyjną, ale również w zakresie transportu komponentów w obszarze samej produkcji – pomiędzy poszczególnymi stanowiskami produkcyjnymi.

Perspektywiczny rynek

Dominik Jasiok, Advanced Applications Manager, STILL Polska,przywołuje dane pochodzące z raportu McKinsey z 2019 r. o tym, że potencjał automatyzacji w sektorach przetwórstwa przemysłowego oraz transportu i magazynowania jest w Polsce najwyższy spośród wszystkich branż. A jednak, mimo związanego z epidemią przyspieszenia, rodzime zakłady produkcyjne wciąż jeszcze są dalekie od wysycenia rozwiązaniami automatyzacyjnymi. Stopniowo się to jednak zmienia, np. STILL Polska w ub.r. rozpoczął realizację największych w swojej historii projektów automatyzacyjnych.

Również w ocenie M. Gryczewskiego (Siemens Polska) rynek ma duży apetyt na tego typu rozwiązania, szczególnie roboty dedykowane, dopasowane do specyficznych potrzeb zakładów produkcyjnych. Wiele firm na etapie koncepcji rozważa tego typu rozwiązania, natomiast koszty wdrożenia w pełni autonomicznych robotów w porównaniu do tradycyjnego transportu z wykorzystaniem ludzi nadal stanowią dość dużą przeszkodę.

Na to, że ze względu na stosunkowo niskie koszty pracowników w odniesieniu do innych krajów na polskim rynku rozwiązania AGV/AMR były mało popularne, zwraca uwagę Tomasz Łukaszek, Menedżer Produktu, Emtor. To rosnące koszty pracownicze wymuszają na firmach produkcyjnych oszczędności również w obszarze logistyki towaru, dlatego polski rynek autonomicznych wózków i pojazdów AGV wkracza w fazę dynamicznego rozwoju. Pojawiło się już sporo wdrożeń „próbnych” na małe ilości (1–2 szt.), a kolejne są w trakcie, również te większe, gdzie jedna instalacja może mieć kilkanaście lub nawet kilkadziesiąt „automatów”.

To, że roboty mobilne stają się coraz częstszym elementem krajobrazu przemysłowego, dostrzega też J. Greblicki (AIUT), twierdząc jednak, że czas wzmożonych wdrożeń dopiero przed nami. – Na krajowym rynku kluczowy i perspektywiczny dla wdrożeń systemów intralogistycznych i robotyki mobilnej jest sektor automotive. Duże potrzeby w dziedzinie optymalizacji operacji transportowych oraz produkcyjnych skłaniają tę branżę do inwestycji w nowe rozwiązania typu AGV/AMR – mówi J. Greblicki.

Nie tylko wózki

Po to, aby procesy przebiegały optymalnie, konieczna jest integracja wózków AGV/AMR z innymi elementami przestrzeni produkcyjnej. Zdaniem M. Gryczewskiego (Siemens) takie zintegrowanie sprawia, że linia produkcyjna może być w pełni funkcjonalna, przy zachowaniu pełnego bezpieczeństwa obsługi i operatorów. Przykładowo, system sterowania zbiera jednocześnie informacje z kurtyn lub skanerów bezpieczeństwa, które monitorują, czy pracownicy obsługi nie znajdują się w miejscu, gdzie ich życie lub zdrowie może być zagrożone. – W przypadku wykrycia takiego zagrożenia w sposób kontrolowany zatrzymują lub zwalniają (do bezpiecznej prędkości) prace, chroniąc ludzi, jednocześnie gwarantują, że produkcja będzie mógł jak najszybciej wrócić do pełnej wydajności po wyeliminowaniu tego zagrożenia. Podobnie powinna wyglądać interakcja robotów mobilnych z poszczególnymi elementami przestrzeni produkcyjnej, tj. robot powinien reagować w sposób bezpieczny na przeszkody, które napotka, ale jednocześnie wymieniać informacje (w tym również informacje dotyczące bezpieczeństwa) z nadrzędnym systemem sterowania całej linii. Dlatego nie skupiałbym się na wymienianiu konkretnych urządzeń, z jakimi robot może wchodzić w interakcję, ale na możliwości prostej integracji systemu bezpieczeństwa robota z systemem bezpieczeństwa linii. W przypadku Siemens taką integrację gwarantuje PROFIsafe, czyli cyfrowy standard wymiany danych dostępny jako komunikacja przewodowa lub bezprzewodowa (drogą radiową). Poza tym system sterowania robotami mobilnymi Siemens SIMOVE jest w pełni kompatybilny w dziedzinie bezpieczeństwa ze standardowymi systemami sterowania SIMATIC Fail-Safe – dodaje M. Gryczewski.

J. Greblicki (AIUT) przypomina, że AMR mogą współpracować zarówno z linią produkcyjną, jak i z innymi robotami, w tym cobotami, które mogą zostać zainstalowane na pokładzie robota mobilnego. Wprowadzenie w fabryce automatycznego systemu dostaw oraz integracja robotów AMR z linią produkcyjną pozwala uniezależnić produkcję od czynników zewnętrznych. – Przykładowo, w ramach jednego ze zrealizowanych przez nas wdrożeń roboty AMR Formica zostały zintegrowane z linią robotyczną produkującą ramy meblowe i realizują transport bezpośrednio na podajnik rolkowy linii bez udziału operatora. Możliwe jest również użycie robota kolaboracyjnego na pokładzie AGV/AMR – jako manipulatora służącego do umieszczania produktów na mobilnej platformie, jak również do rozładunku, także w bezpośredniej kooperacji z człowiekiem – dodaje nasz rozmówca.

M. Wiśniowski (VersaBox) przypomina, że istnieją dwa rodzaje interakcji, które rozróżniamy podczas pracy automatycznego systemu transportu: te, które są jego koniecznym elementem, oraz te, które pojawiają się i mogą zakłócać proces. Interakcje pożądane to te, które dopełniają automatyczny transport, czyli sprawiają, że ładunek pojawia się w miejscu poboru lub znika, gdy system wykona swoje zadanie transportowe. Integracja z przenośnikami rolkowymi/ łańcuchowymi lub stanowiskiem kompletacji towarów na paletach pozwala np. na w pełni automatyczne podejmowanie/odstawianie ładunku przez poszczególne jednostki AMR systemu (inteligentne roboty mobilne – VERSABOT-y). Innym przykładem interakcji pożądanej jest załadunek stanowiska (wspólnego dla AMR i wózka widłowego) przez operatora magazynu. Występuje wtedy interakcja człowiek–maszyna, która musi być przede wszystkim bezpieczna, ale również efektywna i w pełni zrozumiana przez obie strony, dlatego VERSABOT-y wyposażone są w odpowiednią sygnalizację świetlną i dźwiękową, aby w intuicyjny sposób informować otoczenie o swoich zamiarach i oczekiwaniach. – Zupełnie przeciwnym przypadkiem interakcji są przypadki potencjalnych zakłóceń procesu transportu, np. poprzez inne tego typu urządzenia transportu bliskiego (pociągi logistyczne, proste wózki AGV podążające po linii czy chociażby ręcznie przestawiane wózki na wspólnych obszarach korytarzy). Systemy AGV starego typu nie komunikują się (zazwyczaj) z innymi systemami, więc interakcja z ich strony sprowadza się do zatrzymania w chwili bliskiego dystansu, co jest niedopuszczalne ze względu na konieczność manualnego wznawiania procesu. Operatorzy ręczni również nie zawsze dbają o czystość przestrzeni korytarzy, więc nagromadzone tam elementy mogą komplikować ścieżki ruchu dla nawigujących robotów mobilnych. System nawigacji VERSABOT-ów (nowoczesny moduł nawigacyjny TRUE AUTONOMY) jest zaawansowanym zestawem algorytmów sztucznej inteligencji, które umożliwiają efektywne i optymalne poruszanie się wśród dynamicznych przeszkód, omijanie ich w bezpieczny sposób, z zachowaniem wszelkich regulacji norm Dyrektywy Maszynowej. Kolejnym aspektem jest integracja z wszelkiego typu systemami WMS/ERP za pomocą otwartego API, które w prosty sposób łączy się i wymienia informację z systemami zewnętrznymi. Dodatkowo istnieje możliwość komunikacji z systemami ostrzegawczymi, informacyjnymi, śledzącymi itd. – konkluduje M. Wiśniowski.

T. Łukaszek (Emtor) przypomina, że rozwiązania AGV są w dużej części czy nawet w całości szyte na miarę dla danego projektu, w którym w zależności od wymagań klienta pojazdy AGV/AMR komunikują się z innymi elementami przestrzeni produkcyjnej. Pojazdy autonomiczne poprzez odpowiednie interfejsy wchodzą w interakcje przede wszystkim z systemami WMS/ERP, komunikują się również z elementami sterującymi bramami, śluzami, przenośnikami rolkowymi i innymi elementami przestrzeni produkcyjnej czy magazynowej. Często w pierwszym etapie inwestycji w pojazdy autonomiczne zleca się im wykonywanie czynności prostych i cyklicznych, niewymagających skomplikowanego software’u, a następnie w miarę upływu czasu aplikację rozbudowuje się o kolejne funkcjonalności.

Mathias Behounek, CEO, Safelog, jako przykład współpracy w tworzeniu zautomatyzowanych ekosystemów, składających się z jednostek AGV, wózków i stacji dokujących podaje Safelog i WAMECH. Wspólnie zrealizowano największy z dotychczasowych projektów AGV w Polsce – dla fabryki Mercedes-Benz w Jaworze. Ekosystem składa się z ponad 200 jednostek AGV. – Wymagało to dużego wysiłku włożonego w stworzenie odpowiedniej infrastruktury, oprogramowania, wymiany danych oraz zarządzania projektem. Partnerstwo polega na wzajemnym uzupełnianiu kompetencji firm Safelog (producent wózków AGV i systemów kompletacji, oprogramowania i infrastruktury) oraz WAMECH (producent sprzętu intralogistycznego, takiego jak platformy, wózki czy stacje dokujące) – dodaje Mathias Behounek. Generalnie, projekty mają na celu głównie dostarczanie komponentów na linie produkcyjne oraz montażowe w uprzednio przygotowanych pakietach lub jako kompletne podzespoły. Puste wózki lub pojemniki są następnie zwracane do obszaru kompletacji i ponownie ładowane – w sposób manualny, półautomatyczny lub automatyczny. Bardzo często dokonujemy również integracji łącz do systemu ERP w celu uzgadniania stanów magazynowych w czasie rzeczywistym.

Lista złotych rad

Do wdrożenia w fabryce AGV/AMR potrzebna jest gruntowna wiedza. M. Gryczewski (Siemens) podkreśla, że najlepszym rozwiązaniem jest uwzględnienie robotów mobilnych już na etapie projektowania nowej fabryki lub linii. Nawet jeżeli AGV/AMR będą integrowane w późniejszym etapie, to ich wykorzystanie uwzględnione zostanie np. w planowanych trasach komunikacyjnych, rodzaju podłoża, usytuowaniu stacji ładowania czy obszarów buforowych. Wdrożenie robota powinno być poprzedzone testami wykonanymi w świecie wirtualnym, np. za pomocą takich narzędzi, jak Tecnomatix Plant Simulation, aby zweryfikować, przed realnym wdrożeniem, wszystkie scenariusze pracy robota i ich wpływ na całość produkcji oraz inne procesy. Równie istotny jest wybór odpowiedniego systemu sterowana robotem, który powinien być kompatybilny i łatwy do zintegrowania z nadrzędnym systemem sterowania występującym w zakładzie. Integracja robota powinna uwzględniać również system bezpieczeństwa maszynowego występujący w zakładzie. System bezpieczeństwa robota powinien być w pełni zintegrowany z systemem bezpieczeństwa danej linii produkcyjnej, co przekłada się bezpośrednio na ogólny poziom bezpieczeństwa. Nasz rozmówca podkreśla, że warto rozważyć, jak w dłuższej perspektywie czasu wygląda serwis robotów, rozumiany jako cykliczne prace związane z przeglądami pojazdów, ale również możliwości przeprowadzania prac serwisowych przy wykorzystaniu zakładowych służb utrzymania ruchu. Oferowany przez Siemens system SIMOVE (do sterowania robotami mobilnymi i zrządzania flotą), jeśli chodzi o sprzęt, wykorzystuje standardowe komponenty automatyki i elektryki, co ułatwia prace służbom utrzymania ruchu.

Podobnych rad udziela M. Wiśniowski (VersaBox), podkreślając, jak ważna jest świadomość, że efektywny proces automatyczny nigdy nie będzie wierną kopią stanu dzisiejszego. Zmierz swój proces dziś; zamodeluj proces – wykonaj symulację; uporządkuj proces; przygotuj się na zmianę (zespół i fabryka) – to kolejne z kroków.

Zdaniem T. Łukaszka (Emtor) nie istnieje jeden niezawodny model wdrożenia pojazdów AGV/AMR we wszystkich firmach – różnorodność operacji logistycznych, ich charakteru i specyfiki powoduje, że każdą aplikację pod pojazdy autonomiczne projektuje się indywidualnie. W praktyce trudne jest również idealne przygotowanie fabryki pod urządzenia AGV/AMR, tym bardziej, jeśli jest to już istniejący obiekt.

M. Behounek (Safelog) podkreśla, jak ważne jest zasięgnięcie opinii eksperta – to on pomoże odpowiedzieć na pytania, czy środowisko produkcyjne i proces, który ma zostać zautomatyzowany, w ogóle nadają się do wykorzystania pojazdów AGV; czy naprawdę ma sens automatyzacja procesu; jaki wpływ na inne procesy będą miały pojazdy AGV; czy AGV można łatwo zintegrować z tymi procesami; jakich przepisów bezpieczeństwa należy przestrzegać, aby bezpiecznie obsługiwać pojazdy AGV w obszarze produkcyjnym; czy istniejące zasoby infrastrukturalne są wystarczające, aby obsłużyć dodatkową ilość danych bez ograniczania, np. dostępności sieci WLAN.

Michał Jurczak

Ten i inne artykuły znajdziecie w czasopiśmie Kaizen – dostępnym w naszym sklepie