AGV w fabrykach

Pojazdy AGV (Automatic Guided Vehicles) przeżywają obecnie szczyt popularności. Autonomiczne wózki, dzięki ogromnej uniwersalności oraz możliwości pracy bez nadzoru operatora, masowo wypierają inne pojazdy z fabryk. W środowisku produkcji, charakteryzującym się dużym  zróżnicowaniem procesów oraz ich znaczą zmiennością, AGV okazują się szczególnie przydatne.

Pojazdy AGV to mobilne roboty, które podążają za znacznikami lub sygnałami podczas nawigacji. Pierwszy AGV został wprowadzony w latach 50. przez Barrett Electronics i wykonał proste holowanie, a jego trasa wyznaczona było za pomocą drutu zamontowanego w podłodze. Od lat 50. XX wieku rynek kompletnie się zmienił, a pojazdy AGV są stosowane w większości sektorów przemysłu.

Dlaczego AGV?

Zautomatyzowane pojazdy kierowane są głównie używane do obsługi operacji przewozu materiałów – w magazynie, na produkcji oraz na styku tych obszarów. Może to obejmować szereg zadań, od terminowej dostawy części do linii produkcyjnej, aż po transport całodobowy. Jeśli pojazd jest wyposażony w odpowiednie uchwyty, elementy pozycjonujące i narzędzia, może wykonywać też szereg  dodatkowych funkcji, przede wszystkim załadunku i rozładunku.

W zależności od zastosowania i wymagań AGV mogą funkcjonować w izolacji lub we flotach. Dzięki temu korzystanie z pojazdów AGV jest skalowalne w zależności od potrzeb, więc kierownik zakładu może na bieżąco podejmować konkretne decyzje dotyczące liczby pojazdów w obiekcie.

Pojazdy AGV mogą być wyposażone w czujniki, dzięki którym kierownik zakładu może monitorować pozycję każdego pojazdu, a tym samym śledzić ruch materiałów na terenie obiektu. Odbiór, tranzyt i dostawa przedmiotów mogą być opatrzone znacznikiem czasu w ramach tego procesu w celu dalszej poprawy śledzenia. Informacje te można zintegrować z systemami planowania zasobów przedsiębiorstwa (ERP) lub planowania zasobów materiałowych (MRP).

“Autonomiczne roboty mobilne przejmują procesy intralogistyczne, które są potencjalnie trudne i niekorzystne dla zdrowia pracowników. “

Istnieją różne rodzaje metod nawigacji pojazdu. Można wybrać pojazdy wyposażone w bardzo proste systemy, podobny do najwcześniejszych pojazdów AGV, lub też zdecydować się na rozwiązania korzystające z  bardziej zaawansowanych metod nawigacji.

Nawigacja

W najwcześniejszych AGV  ich ruch na terenie fabryki determinowany był  metodą przewodową. Aby nawigować w ten sposób, niezbędne jest montaż drutu, osadzonego w szczelinie w podłodze i przesyłającego sygnał radiowy, który może zostać wykryty przez czujnik w AGV. AGV jest następnie prowadzony po obiekcie wzdłuż przewodu. Chociaż ta technika nawigacji jest nadal używana do dziś, gwałtowny rozwój technologii lokacji, prowadzenia i przesyłu danych zaowocował pojawieniem się  wielu innych metod.

Niektóre AGV używają do nawigacji taśmy magnetycznej lub kolorowej. Czujniki magnetyczne lub optyczne wykrywają taśmę i służą do prowadzenia pojazdu. Taśma prowadząca jest również używana w nawigacji laserowej, gdzie taśma odblaskowa jest montowana na ścianach, słupach lub maszynach, a AGV oblicza odległość za pomocą nadajnika i odbiornika laserowego. Ma to znaczną przewagę nad metodą przewodową – znacznie łatwiej jest zmienić trasę pojazdu, gdyż proces przenoszenia taśmy jest prostszy.

W nawigacji bezwładnościowej punkty odniesienia są osadzone w hali fabrycznej przy nadanych współrzędnych x, y. AGV wykorzystuje informacje z czujnika, żyroskopu i kół do ustalenia lokalizacji. W takim rozwiązaniu można wprowadzić zmiany do ścieżki po prostu zmieniając punkty odniesienia, czyniąc tę ​​metodę bardziej elastyczną. Jednak nadal wymagana jest pewna zmiana infrastruktury fabryki, a pojazd nie może podejmować niezależnych decyzji dotyczących planowania trasy.

Kolejnym krokiem po nawigacji bezwładnościowej jest nawigacja po otwartej ścieżce – oznacza to, że pojazd może poruszać się niezależnie z jednego miejsca do drugiego, przechodząc z pojazdu kierowanego do pojazdu autonomicznego.

Od prowadzenia do samodzielnej jazdy

Tradycyjne AGV wykonują określone, wstępnie zaprogramowane ruchy na terenie obiektu. Oznacza to pewne trudności ze zmianą trasy pojazdu po wybudowaniu określonej infrastruktury. Skokowy wzrost popularności AGV spowodowało wprowadzenie w ostatnich latach bardziej elastycznych i inteligentnych pojazdów, które są w stanie podejmować decyzje w sytuacjach, z którymi się wcześniej nie spotkały.

Ten nowy rodzaj pojazdu może rozwiązać jeden z kluczowych problemów autonomicznych robotów – jak się zachowywać w nieoczekiwanej sytuacji. W zmieniającym się otoczeniu lepiej jest mieć pojazd z własnym sterowaniem. Ten typ pojazdu działa niezależnie od kierowcy lub stałego, zaprogramowanego cyklu przyśpieszeń, skrętów i hamować. Do dynamicznego poruszania się po fabryce wykorzystywane są laserowe algorytmy percepcji i nawigacji.

“Najbardziej zaawansowane AGV korzystają z algorytmów z uczenia maszynowego, aby być bardziej wydajnym w nowych sytuacjach.“

W celu ograniczenia liczby błędów i wsparcia podejmowania decyzji, pojazd wyposażany jest we wbudowany programowalny sterownik logiczny (PLC). Po podłączeniu do centralnego układu sterowania pojazd może analizować niezawodność i wydajność swoich tras i odpowiednio je dostosowywać. Najbardziej zaawansowane AGV korzystają z algorytmów uczenia maszynowego, aby być bardziej wydajnym w nowych sytuacjach.

Pojazdy autonomiczne mogą wykorzystywać komputer pokładowy i zwiększoną liczbę czujników do wykonywania bardziej złożonych zadań, w tym podejmowania decyzji. Niezależne i inteligentne metody nawigacji mogą nawet oznaczać, że kierownik zakładu nie musi modyfikować środowiska produkcji ani istniejącej infrastruktury. Jedną z takich technik nawigacji są naturalne wskazówki dotyczące sytuacji, w których pojazd może rejestrować i przechowywać obrazy oraz obliczać swoją pozycję w stosunku do istniejących obiektów.

Pojazdy mogą również korzystać z systemów naprowadzających opartych na wizji, wykorzystujących kamery. Dodatkową korzyścią jest to, że kierownicy zakładów uzyskują wówczas wirtualny widok 3D środowiska, w którym działa sprzęt. Oznacza to, że jeśli AGV natrafi na coś nieplanowanego lub nietypowego, operator może łatwo znaleźć wyjaśnienie i poprawić trasę lub proces.

W inteligentnej fabryce

W miarę modernizacji kolejnych fabryk i budowania nowych obiektów, rozwijające się pojazdy AGV stają się kluczowym elementem inteligentnej fabryki. Dzięki ulepszeniu technologii czujników i zwiększeniu autonomii pojazdy AGV stają się inteligentniejsze i bardziej dynamiczne, przechodząc z pojazdów kierowanych określoną ścieżką do autonomicznych niezależnych decydentów.

O przykłady zastosowań  AGV w obszarze produkcyjnym poprosiliśmy przedstawicieli firm produkujących i dystrybuujących te pojazdy. Dzięki szeregowi projektów, realizowanych u klientów z różnych branż, posiadają oni najlepsze spojrzenie na rynek i są w stanie zasugerować rozwiązania, w których AGV sprawdzą się szczególnie dobrze.

AGV zamiast pociągów logistycznych

Roboty mobilne MOBOT AGV, które wdrożyliśmy u naszych klientów stosowane są przede wszystkim w obszarze transportu (logistyki wewnątrzzakładowej) pomiędzy gniazdami/liniami produkcyjnymi lub w transporcie magazyn-produkcja-magazyn. Do najczęściej wykonywanych zadań należy automatyczne przemieszczanie półproduktów na różnych etapach wytwarzania, począwszy od wstępnej obróbki, przez montaż, testowanie aż po odbiór wyrobu gotowego.  Co istotne współpracujące roboty MOBOT AGV przemieszczają się w obszarze, w którym pracują ludzie oraz inne maszyny. W niektórych aplikacjach są zintegrowane z systemem zarządzania produkcją klienta i automatycznie dostarczają półprodukty z magazynu na różne stanowiska, przewożą wyrób pomiędzy kolejnymi etapami wytwarzania, a także odwożą już gotowy do stanowiska paletyzacji.

Roboty MOBOT AGV często stanowią jeden z elementów linii produkcyjnej i pozwalają na realizację automatycznego transportu detali w miejscach, gdzie nie istnieje możliwość zainstalowania podajników stacjonarnych. Ważną cechą robotów jest wpływ na zwiększenie bezpieczeństwa w obszarze produkcji lub magazynu oraz eliminację czynnika ludzkiego w procesach logistycznych. Jest to powodem zastępowania wózków widłowych. Roboty mają zabezpieczenia w postaci skanerów i innych czujników, a ładunek przewożą zawsze w taki sam powtarzalny sposób. Proces transportu w odróżnieniu do wózków z obsługą człowieka może być ściśle kontrolowany.

Coraz bardziej pożądane jest wykorzystanie AGV zamiast długich pociągów logistycznych. Zespół robotów jest zdecydowanie bardziej elastyczny. W miejscu, gdzie trasa łączy się, roboty mogą tworzyć konwój funkcjonując podobnie do pociągu logistycznego, jednak tam, gdzie pożądane jest realizowanie zadań indywidualnych, mogą dowolnie obrać kierunek ruchu. Pozwala to znacznie zoptymalizować i przyspieszyć dostarczanie ładunku.

Standaryzacja metod transportu

Zastosowanie autonomicznych robotów transportowych VERSABOT-u klientów jest uzasadnione przede wszystkim korzyścią biznesową oraz zwiększeniem bezpieczeństwa na terenie zakładu. System oferowany przez VersaBox służy do transportowania szerokiego zakresu ładunków pomiędzy dowolnymi obszarami produkcyjnymi, jednakże największe uzasadnienie mają operacje powiązane bezpośrednio ze zwiększeniem efektywności procesów (optymalizacja, skalowalność, kompleksowa integracja) oraz standaryzacją metod transportu na terenie zakładu.

System Autonomy@Work, który oferujemy, zapewnia autonomię robotów transportowych, automatyczny załadunek i rozładunek towarów, koordynację zadań i floty robotów oraz pełną integrację z systemem lub środowiskiem klienta. Sam robot nie wystarczy.

Klienci potrzebują i oczekują kompleksowych rozwiązań. Operacje transportowe, m.in. takie jak: dostawy palet lub kontenerów z magazynu do wszystkich gniazd produkcyjnych, automatyczna kompletacja i transport skrzynek pomiędzy wieloma punktami na hali, przenoszenie komponentów, umieszczonych na wieszakach, pomiędzy kolejnymi  etapami procesu produkcyjnego – nie byłyby wdrożone z sukcesem, gdybyśmy nie zapewniali kompletnego systemu: transportu z automatycznym poborem i rozładunkiem towarów, integracją z WMS, bądź automatyką stanowisk oraz zintegrowanymi funkcjonalnościami monitorowania, diagnostyki, raportowania dla UR.

Zastosowanie spójnego systemu transportu dla wielu jednoczesnych operacji zakładu produkcyjnego umożliwia optymalizację procesów, np. najkorzystniej planując zadania transportowe dla systemu wielorobotowego.

8 kilometrów dziennie

Autonomiczne roboty mobilne przejmują procesy intralogistyczne, które są potencjalnie trudne i niekorzystne dla zdrowia pracowników. Roboty MiR mogą przewozić ładunki o masie do 1000 kg. Dzięki wbudowanym kamerom z funkcją AI i czujnikom rozpoznają przeszkody i dynamicznie na nie reagują oraz optymalizują trasę przejazdu. Produkty, odpady lub inne materiały mogą być ułożone na robocie, a różnego rodzaju moduły nastawne, takie jak kosze, stojaki, półki, przenośniki, sprawiają, że robot może samodzielnie pobierać palety lub elementy np. bezpośrednio z taśmy produkcyjnej, wyręczając pracowników z obsługiwania zadań o dużych obciążeniach. Ponadto autonomiczne roboty mobilne mogą pracować w otoczeniu nierekomendowanym do pracy człowieka – są przystosowane do poruszania się np. w bardzo głośnych lub brudnych strefach. Misje tworzone przez operatora, czyli zadania które dany robot ma wykonać, mogą zawierać wiele poleceń, np. „Podjedź do półki” lub „Zaczekaj 30 sekund”, „Jeśli robot zostanie załadowany, pojedź do strefy dostaw. Jeśli nie, pojedź do poczekalni”. Przykładem zastosowania robotów mobilnych MiR jest firma Elos Medtoch Pinol, produkująca komponenty dla przemysłu medycznego. W zakładzie produkcyjnym robot MiR100 przejeżdża dziennie prawie 8 kilometrów, przewożąc pomiędzy liniami produkcyjnymi element do dalszej obróbki. Przed decyzją o robotyzacji, ta praca wykonywana była przez pracowników. Obecnie, pracownicy układają stosowne elementy na robocie, gdy przemieszcza się on po swojej trasie. Dzięki temu możliwe jest wyeliminowanie opóźnień i przestojów, a pracownicy mogą skoncentrować się na jakości. 

Uzupełnienie dla przenośników

Firma SSI SCHÄFER oferuje pojazd AGV – WEASEL, który  przeznaczony do transportu pojemników, kartonów lub elementów wiszących (np. ubrań). Zastosowanie tego typu pojazdów to  m.in. obsługa produkcji, gdzie WEASEL świetnie sprawdza się w roli zaopatrzenia gniazd produkcyjnych w komponenty, odbioru produktu gotowego. Dodatkowo przy odbiorze produktu gotowego może również dostarczać puste pojemniki na wymianę. W połączeniu z systemem zarządzania produkcją może też pełnić rolę środka transportu pomiędzy poszczególnymi gniazdami produkcyjno-montażowymi. Wózek ze względu na małe gabaryty oraz niewielkie wymagania infrastruktury, świetnie radzi sobie w ciasnych pomieszczeniach, a łatwość systemu na modyfikacje czyni z niego idealne rozwiązanie dla szybko zmieniających się warunków pracy.

Innym zastosowaniem może być kompletacja towaru. Tu również możliwe są różne scenariusze począwszy od prostego, automatycznego odbierania skompletowanego towaru z danej strefy, po bardziej zawansowane sterowanie z WMS-a po zadanej ścieżce kompletacyjnej. WEASEL dzięki nietworzeniu fizycznych barier może zostać użyty również jako „proteza” brakującej części klasycznego przenośnika tam, gdzie takiego przenośnika fizycznie nie możemy zamontować.