Industrie 4.0: Slim Fabriek – Slim Logistiek – Beeld: Xpert.Digital / Phonlamai Foto|Shutterstock.com
Industrie 4.0 – 'n term wat onlangs 'n modewoord geword het en baie bespreking in die industrie en politiek ontketen het. In die ware sin verwys Industrie 4.0 na 'n toekomsgerigte projek van die Duitse Federale Regering, wat die noue integrasie van IT en vervaardigingstegnologie in die vooruitsig stel om die land geskik te maak vir toekomstige uitdagings.
Volgens die strategiedokument sal die vierde industriële rewolusie, gedryf deur die vinnige ontwikkeling van die internet, lei tot 'n samesmelting van die werklike en virtuele wêrelde, wat uiteindelik tot die Internet van Dinge (IoT) sal lei. Hier netwerk die produkte of komponente self met ander items, gebruikers of vervoermiddels en kommunikeer met mekaar om naatlose en selfs meer doeltreffende prosesse te genereer.
'n Teken van die verskuiwing na Industrie 4.0 is die toenemende belangrikheid van netwerk-IT-stelsels wat in produksie- en logistieke prosesse ingebed is, beide met mekaar en met die internet in die algemeen (soggenome kuberfisiese stelsels, CPS). Die steeds toenemende en versnellende ontwikkeling van outomatisering en integrasie in die industrie gaan gepaard met die skepping van toenemend intelligente moniterings- en beheertegnologieë, wat maatskappye in staat stel om hul hele waardeskeppingsnetwerke in byna intyds te bestuur en te optimaliseer. Hierdie ontwikkeling sal uiteindelik lei tot die implementering van ten volle outonome besluitnemingsprosesse in produksie en vervoer.
Een stap in die rigting van hierdie doelwit is die selflerende, intelligente fabriek (Slim Fabriek). Die fokus hier is op die ontwikkeling van intelligente, selfregulerende produksiestelsels en -prosesse, asook die implementering van genetwerkte produksiefasiliteite wat onafhanklik met mekaar kommunikeer.
Slim Logistiek: Logistiek van die Toekoms
Innoverende, slim tegnologieë vind egter ook toenemend hul weg na vervoerlogistiek en is besig om 'n hele bedryf te revolusioneer
Maar wat presies is slim tegnologieë?
Dit is rekenaargesteunde stelsels wat volledig outomaties hele werkprosesse beheer en outonoom kan funksioneer, en sodoende 'n hele proses onafhanklik beheer.
Vandag se logistiek het min in gemeen met die relatief eendimensionele pakhuishouding en versending van goedere van net 'n paar jaar gelede. Dit is te danke aan nuwe webtegnologieë wat 'n heeltemal nuwe vlak van interaktiwiteit tussen deelnemers moontlik maak. En hierdie ontwikkeling vorder steeds vinnig. Gedeeltelik of selfs volledig outomatiese vervoerstelsels word reeds in talle toepassings getoets.
Slimfabriek – die intelligente fabriek van die toekoms
Die Duitse Navorsingsentrum vir Kunsmatige Intelligensie (DFKI) het in samewerking met verskeie vervaardigers 'n eerste prototipe van 'n intelligente fabriek van die toekoms ontwikkel – die sogenaamde Slimfabriek. Die hoofkenmerk daarvan is die samestelling van onafhanklike produksiemodules wat outonoom met mekaar kommunikeer deur middel van 'n menigte inligtingstelsels. Menslike arbeid speel slegs 'n ondersteunende rol in die produksieproses.
Drie sleutelboublokke vorm die basis van die ontwikkeling:
- die intelligente, kommunikerende produk
- die netwerkstelsel
- die stelsel se assistent-operateur
Die intelligente produk word, met behulp van geïntegreerde sensors (bv. RFID of Bluetooth), voortdurend ingelig oor sy huidige bestelling, materiaal en produksiedata, wat sodoende sy eie vervaardigingsproses beïnvloed. Die netwerkstelsel kommunikeer met die individuele intelligente produkte via CPS-komponente en monitor elke werkstap. In hierdie stelsel word die menslike operateur wat die gebruiker help, direk deur die produk ingelig oor die besonderhede van die monteerproses, insluitend die nodige werkstappe.
Slimfabriek en datalogistiek
In die slimfabriek word die tradisionele skeiding van produksiebeplanning en produksiebeheer uitgeskakel. In plaas daarvan word 'n geïntegreerde benadering gebruik, waarin masjiene inligting en voorspellings oor die produksieproses uitruil en daaropvolgende werkstappe koördineer. Data oor materiaalvloei, masjien- en stoorstelselbenutting, en hulpbronverbruik word ook in die proses geïntegreer en in ag geneem in aksiebeplanning. Vir hierdie inligtingvloei om voortdurend 'n impak op voortgesette produksie te hê, moet dit intyds tussen toestelle plaasvind.
Dit is waar datalogistiek 'n besonder belangrike rol speel, aangesien dit moet verseker dat alle data, beide huidig en voorspel, vinnig en omvattend beskikbaar is en sonder enige tydverlies aangestuur word.
Hierdie moderne tipe produksie eindig geensins by die hekke van die slimfabriek nie. Die geïntegreerde, orde-georiënteerde benadering tot vervaardiging, wat die hele waardeketting van grondstowwe tot die finale industriële produk omvat, vereis maatskappy-oorskrydende denke en, vanuit 'n datalogistieke perspektief, die versekering van 'n gladde uitruil van inligting.
Die uitdagings wat daarmee gepaardgaan, is enorm. Aan die een kant word 'n massiewe datavloei verwag, wat 'n omvattende reorganisasie van die IT-infrastruktuur noodsaak. 'n Vinnige uitbreiding van die netwerkinfrastruktuur is dus noodsaaklik vir die projek se sukses.
Benewens die kwalitatiewe en kwantitatiewe uitbreiding van datalyne, staan datalogistiek voor 'n ander hoogs komplekse en tans veelbesproke uitdaging: die versekering van omvattende datasekuriteit. Behalwe om die beskikbaarheid van data vir gemagtigde gebruikers te waarborg, speel die handhawing van die vertroulikheid daarvan 'n sentrale rol. Ongemagtigde toegang, sowel as die verlies of ongemagtigde openbaarmaking van vertroulike data, moet ten alle koste voorkom word. Datalogistieke professionele persone staan dus voor die taak om die ontwikkeling en werking van omvattende sekuriteitskonsepte en -standaarde te bevorder.
Die verband tussen data en vervoerlogistiek
Benewens datalogistiek, sal vervoerlogistiek 'n nog belangriker rol speel in die konteks van Industrie 4.0. Dit behels spesifiek die volledige netwerkvorming van alle objekte wat by die vervoerketting betrokke is. In baie gebiede is dit reeds 'n realiteit en word dit daagliks in 'n menigte toepassings gebruik: buigsame roetebeplanning gebaseer op voorspelde verkeerstoestande of weer, en sagteware-ondersteunde verkeersvloeibestuur is slegs twee voorbeelde. Maar tegnologiese ontwikkeling stop nie daar nie. Die bekendstelling van intelligente, selfbesturende voertuie in 'n vervoerinfrastruktuur gebaseer op die Internet van Dinge sal die deur oopmaak vir heeltemal nuwe dimensies van outomatiese en buigsame logistieke oplossings.
In hierdie gebied gaan data en vervoerlogistiek hand aan hand, met eersgenoemde wat die inligting verskaf wat nodig is om vervoerlogistiek te optimaliseer. Hoe meer omvattend die uitruil van huidige kapasiteit, weer, verkeer en voertuiginligting is, hoe doeltreffender kan die groeiende logistieke vloei bestuur word. In tye van toenemende produksie en die vervoer van al hoe kleiner bondelgroottes (sleutelwoord: e-handel), is die vervaardigings- en verspreidingskant feitlik afhanklik van die prestasie en buigsaamheid van vervoerlogistiek. Slegs as dit kan waarborg dat grondstowwe, halfafgewerkte produkte of verskeepbare items betyds op die perseel aankom, kan die visie van 'n vierde industriële rewolusie in die algemeen, en die konsep van die slimfabriek in die besonder, hoegenaamd verwesenlik word.
Daar word verwag dat slim tegnologieë vroeër of later in produksie sal seëvier. Maar hoe sal dit pakhuislogistiek beïnvloed? Sal die ontwikkeling daar op dieselfde of 'n soortgelyke wyse voortgaan?
Daar is baie tekens hiervan.
Slim vervoerstelsels in die pakhuis
Sonder 'n sentrale beheerstelsel onderhandel hierdie voertuie inkomende vervoerbestellings onder mekaar, stel reg-van-weg-reëls vas en ruil data oor hul onderskeie posisies in die pakhuis uit. Aangesien elke pendelbus sy inligting desentraal verwerk, word die hele beheerstelsel oor baie virtuele eenhede versprei. Indien wanfunksies voorkom, reageer die swerm voertuie en los die probleem self op.
Outonome vervoerrobotte
Dit is waar die twee maatskappye, Kardex Remstar en Servus Intralogistics, ter sprake kom, nadat hulle 'n nuwe oplossing onder die opskrif Smart Factory ontwikkel het om die interne produksielogistiek van hul kliënte te optimaliseer
Die kernkomponente van die oplossing is dinamiese herwinningstelsels van Kardex Remstar en 'n gespesialiseerde vervoerstelsel van Servus Intralogistics, bestaande uit outonome, spoorgemonteerde vervoerrobotte. Beide maatskappye se produkte is al 'n geruime tyd afsonderlik beskikbaar. Wat nuut is, is dat die komponente in 'n doeltreffende algehele oplossing gekombineer word met behulp van nuut ontwikkelde sagteware. Die onderdele wat vir montering benodig word, word op 'n ruimtebesparende manier in Kardex Remstar se vertikale stoorlifte, karrouselrakke of houerbergingstelsels gestoor. Tydens herwinning haal die Servus-vervoerstelsel outomaties die onderdele uit die berging en vervoer dit na die monteerwerkstasies met behulp van outonome vervoerrobotte. Die robotte ontvang outomaties inligting oor die vereiste werkstappe en voltooi alle daaropvolgende stappe onafhanklik. Gevolglik benodig die Servus-stelsel nie 'n sentrale beheereenheid nie, aangesien die vervoerrobotte direk met ander vervoerrobotte en werkstasies via infrarooi kommunikeer, wat hulle toelaat om op hul onmiddellike omgewing te reageer. Servus se vervoerstelsel blyk besonder buigsaam te wees, aangesien dit vrye roetebeplanning binne die fabrieksaal moontlik maak en optimaal aanpas by bestaande geboustrukture. Dit beteken dat die spoor op enige punt – van vloer tot plafon – in stoor- en produksiesale geïnstalleer kan word.
Swermintelligensie van die Fraunhofer Instituut
'n Fundamenteel vergelykbare, maar in sy huidige vorm meer gevorderde benadering word getoon deur 'n houerbergings- en vervoerstelsel genaamd Multishuttle , ontwerp deur die Fraunhofer Instituut vir Materiaalvloei en Logistiek .
Die basiese idee is dat die beslissende voordeel van 'n stoorstelsel nie net gemeet word aan sy suiwer stoor- en herwinningskapasiteit nie, maar ook aan die spoed waarteen die stoorhouers hul bestemming bereik. Die spesialiste by Fraunhofer IML neem aan dat die proporsie van vervoerbande en stoorstelsels vir klein vragdraers in pakhuislogistiek sal aanhou toeneem in vergelyking met paletvervoerbande en stoorstelsels. Dit is te danke aan die voortdurende vermindering van verskepingsgroottes en die gevolglike voorraadverminderende maatreëls in die nywerheid en handel.
Die oorspronklike idee het behels dat 'n vervoerstelsel ontwikkel word met koste-effektiewe, spoorgeleide voertuie. Hierdie voertuie was ook bedoel om onafhanklik bergings- en herwinningsbedrywighede binne die pakhuis te kan hanteer, wat die hele vervoerproses van die pakhuis na die werkstasie sonder enige verdere hantering moontlik maak. Hierdie idee het gelei tot die ontwikkeling van die sogenaamde Multishuttle, wat soortgelyk aan die Servus-vervoervoertuig werk.
Die ingenieurs het egter vinnig die beperkings van hierdie oplossing raakgesien: die onbuigsame spoorstelsel. Hulle het toe begin om die multishuttle verder te ontwikkel, een wat die pakhuis sonder relings sou navigeer. In samewerking met Dematic het die instituut die MultiShuttle Move, wat versoenbaar is met die konvensionele spoorstelsel, maar ook toegerus is met 'n vloergemonteerde onderstel en 'n intelligente navigasiestelsel. Die voertuig is toegerus met laserskandeerders aan die voor- en agterkant, wat beide dien vir padvind en as 'n veiligheidskenmerk wanneer dit op die vloer werk. Deur gebruik te maak van geïntegreerde posisioneringstegnologie kan dit heeltemal vrylik binne die ruimte beweeg sonder enige geleidingsrelings of ander vaste merkers en dinamies op veranderinge reageer. Dit verminder die behoefte aan vaste vervoerbandtegnologie terwyl dit terselfdertyd maksimum buigsaamheid bereik.
Met hierdie innoverende stelsel hanteer intelligente en onderling gekoppelde vervoervoertuie alle vervoerbedrywighede, byvoorbeeld, van 'n hoëbaaipakhuis na die werkstasies waar dit verder verwerk of gekies word. Hierdie rats helpers word nie deur pakhuisbestuursagteware gelei nie, maar koördineer hulself outonoom sonder enige sentrale beheer. Aangesien hierdie tipe pakhuislogistiek 'n groot aantal van hierdie klein helpers benodig, sal sagteware oorweldig word deur die kompleksiteit van die bestuur van hierdie swerm robotte. Dit laat hulle toe om heeltemal vrylik binne die hoëbaaipakhuis te beweeg, beide op rails en op die vloer.
Die toestelle kommunikeer en beheer mekaar deur die beginsel van swermintelligensie te gebruik. Dit word bereik deur die gebruik van nuut ontwikkelde sensortegnologie wat toegerus is met funksies soos radioopsporing, afstandmeting en navigasie. Dit stel die individuele pendeldienste in staat om altyd die mees direkte en kortste roete na hul bestemming te vind, met mekaar te koördineer rakende bestellingsaanvaarding en optimale roetebeplanning, en sodoende maksimum deurset in die pakhuis en dus doeltreffendheid te verseker.
Botsings word ook vermy deur die geïntegreerde sensorstelsel, wat die voertuie outomaties tot stilstand bring indien 'n botsing met 'n ander toestel of 'n persoon dreigend is. Andersins geld vaste voorrangreëls in die pakhuis, soortgelyk aan padverkeer.
Indien addisionele hulpbronne benodig word, kan die stelsel se vervoerkapasiteit buigsaam aangepas word deur die aantal voertuie te verhoog. Beleggings in vaste fasiliteite is nie nodig nie.
Bly in kontak
