Индустрия 4.0 – Транспортна логистика в преход
Избор на език 📢
Публикувано на: 31 декември 2014 г. / Актуализирано на: 28 септември 2021 г. – Автор: Konrad Wolfenstein
Индустрия 4.0: Умна фабрика – Умна логистика – Изображение: Xpert.Digital / Phonlamai Photo|Shutterstock.com
Индустрия 4.0 – термин, който напоследък се превърна в модна дума, генерирайки много дискусии в индустрията и политиката. В най-истинския си смисъл Индустрия 4.0 се отнася до ориентиран към бъдещето проект на германското федерално правителство, който предвижда тясна интеграция на информационните технологии и производствените технологии, за да подготви страната за бъдещите предизвикателства.
Според стратегическия документ, четвъртата индустриална революция, водена от бързото развитие на интернет, ще доведе до сливане на реалния и виртуалния свят, което в крайна сметка ще доведе до Интернет на нещата (IoT). При него самите продукти или компоненти се свързват в мрежа с други артикули, потребители или транспортни средства и комуникират помежду си, за да генерират безпроблемни и още по-ефективни процеси.
Признак за преминаването към Индустрия 4.0 е нарастващото значение на свързването в мрежа на ИТ системи, вградени в производствените и логистичните процеси, както помежду си, така и с интернет като цяло (т.нар. кибер-физически системи, КФС). Все по-нарастващото и ускоряващо се развитие на автоматизацията и интеграцията в индустрията е съпроводено от създаването на все по-интелигентни технологии за мониторинг и контрол, които позволяват на компаниите да управляват и оптимизират целите си мрежи за създаване на стойност в почти реално време. Това развитие в крайна сметка ще доведе до внедряването на напълно автономни процеси на вземане на решения в производството и транспорта.
Една стъпка към тази цел е самообучаващата се, интелигентна фабрика ( Smart Factory ). Фокусът тук е върху разработването на интелигентни, саморегулиращи се производствени системи и процеси, както и върху внедряването на мрежови производствени съоръжения, които комуникират помежду си независимо.
Умна логистика: Логистика на бъдещето
интелигентни технологии все по-често намират своето място и в транспортната логистика
Но какво точно представляват интелигентните технологии?
Това са компютърно подпомагани системи, които напълно автоматично контролират цели работни процеси и са способни да работят автономно, като по този начин контролират целия процес независимо.
Днешната логистика има малко общо с относително едномерното складиране и доставка на стоки само отпреди няколко години. Това се дължи на новите уеб технологии, които позволяват напълно ново ниво на интерактивност между участниците. И това развитие продължава да се развива бързо. Частично или дори напълно автоматизирани транспортни системи вече се тестват в множество приложения.
Умна фабрика – интелигентната фабрика на бъдещето
Германският изследователски център за изкуствен интелект (DFKI), в сътрудничество с различни производители, разработи първи прототип на интелигентна фабрика на бъдещето – т. нар. „ Умна фабрика“ . Основната ѝ характеристика е съставът от независими производствени модули, които комуникират автономно помежду си, използвайки множество информационни системи. Човешкият труд играе само спомагателна роля в производствения процес.
Три ключови градивни елемента формират основата на развитието:
- интелигентният, комуникиращ продукт
- мрежовата система
- помощният оператор на системата
Интелигентният продукт, с помощта на интегрирани сензори (напр. RFID или Bluetooth), е постоянно информиран за текущата си поръчка, материали и производствени данни, като по този начин влияе върху собствения си производствен процес. Мрежовата система комуникира с отделните интелигентни продукти чрез CPS компоненти и следи всяка работна стъпка. В тази система човешкият оператор, подпомагащ потребителя, е информиран директно от продукта за детайлите на процеса на сглобяване, включително необходимите работни стъпки.
Умна фабрика и логистика на данни
В интелигентната фабрика традиционното разделение на планирането на производството и контрола на производството се елиминира. Вместо това се използва интегриран подход, при който машините обменят информация и прогнози за производствения процес и координират последващите работни стъпки. Данните за потока на материалите, използването на машините и складовите системи, както и потреблението на ресурси също са интегрирани в процеса и се вземат предвид при планирането на действията. За да може този информационен поток непрекъснато да влияе върху текущото производство, той трябва да се осъществява в реално време между устройствата.
Именно тук логистиката на данните играе особено важна роля, тъй като тя трябва да гарантира, че всички данни, както текущи, така и прогнозни, са налични бързо и изчерпателно и се препращат без загуба на време.
Този модерен тип производство в никакъв случай не завършва пред портите на интелигентната фабрика. Интегрираният, ориентиран към поръчките подход към производството, който обхваща цялата верига на стойността от суровините до готовия промишлен продукт, изисква междуфирмено мислене и, от гледна точка на логистиката на данните, осигуряване на безпроблемен обмен на информация.
Предизвикателствата са огромни. От една страна, очаква се масивен поток от данни, което налага цялостна реорганизация на ИТ инфраструктурата. Следователно бързото разширяване на мрежовата инфраструктура е от съществено значение за успеха на проекта.
В допълнение към качественото и количествено разширяване на линиите за данни, логистиката на данните е изправена пред друго изключително сложно и в момента много обсъждано предизвикателство: осигуряването на цялостна сигурност на данните. Освен гарантирането на достъпността на данните за оторизирани потребители, поддържането на тяхната поверителност играе централна роля. Неоторизираният достъп, както и загубата или неоторизираното разкриване на поверителни данни, трябва да бъдат предотвратени на всяка цена. Следователно, специалистите по логистика на данни са изправени пред задачата да ускорят разработването и функционирането на цялостни концепции и стандарти за сигурност.
Връзката между данните и транспортната логистика
В допълнение към логистиката на данните, транспортната логистика ще играе още по-важна роля в контекста на Индустрия 4.0. Това включва по-специално пълното свързване в мрежа на всички обекти, участващи в транспортната верига. В много области това вече е реалност и се използва ежедневно в множество приложения: гъвкаво планиране на маршрути, базирано на прогнозираните пътни условия или метеорологични условия, и софтуерно поддържано управление на трафика са само два примера. Но технологичното развитие не спира дотук. Въвеждането на интелигентни, автономни превозни средства в транспортна инфраструктура, базирана на Интернет на нещата, ще отвори вратата към изцяло нови измерения на автоматизираните и гъвкави логистични решения.
В тази област данните и транспортната логистика вървят ръка за ръка, като първите предоставят информацията, необходима за оптимизиране на транспортната логистика. Колкото по-цялостен е обменът на информация за текущия капацитет, времето, трафика и превозните средства, толкова по-ефективно могат да се управляват нарастващите логистични потоци. Във времена на нарастващо производство и транспорт на все по-малки партиди (ключова дума: електронна търговия), производството и дистрибуцията на практика зависят от производителността и гъвкавостта на транспортната логистика. Само ако тя може да гарантира, че суровините, полуготовите продукти или артикулите за доставка пристигат на място навреме, визията за четвърта индустриална революция като цяло и концепцията за интелигентна фабрика в частност, могат да бъдат реализирани.
Очаква се, че рано или късно интелигентните технологии ще надделеят в производството. Но как това ще се отрази на складовата логистика? Ще протече ли развитието там по същия или подобен начин?
Има много признаци за това.
Интелигентни транспортни системи в склада
Без централизирана система за управление, тези превозни средства договарят входящи транспортни поръчки помежду си, установяват правила за преминаване и обменят данни за съответните си позиции в склада. Тъй като всеки совалков транспорт обработва информацията си децентрализирано, цялата система за управление е разпределена между множество виртуални единици. Ако възникнат неизправности, групата от превозни средства реагира и решава проблема самостоятелно.
Автономни транспортни роботи
Тук се намесват двете компании Kardex Remstar и Servus Intralogistics, които разработиха ново решение „Умна фабрика“,
Основните компоненти на решението са динамични системи за извличане от Kardex Remstar и специализирана транспортна система от Servus Intralogistics, състояща се от автономни, монтирани на релси транспортни роботи. Продуктите на двете компании се предлагат отделно от известно време. Новото е, че компонентите са комбинирани в ефективно цялостно решение, използвайки новоразработен софтуер. Частите, необходими за сглобяване, се съхраняват по компактен начин във вертикални складови подемници, каруселни стелажи или системи за съхранение на контейнери на Kardex Remstar. По време на извличането, транспортната система Servus автоматично извлича частите от склада и ги транспортира до монтажните работни станции с помощта на автономни транспортни роботи. Роботите автоматично получават информация за необходимите работни стъпки и изпълняват всички следващи стъпки независимо. Следователно, системата Servus не изисква централно управляващо устройство, тъй като транспортните роботи комуникират директно с други транспортни роботи и работни станции чрез инфрачервена връзка, което им позволява да реагират на непосредствената си околна среда. Транспортната система на Servus се оказва особено гъвкава, тъй като позволява свободно планиране на маршрути в рамките на фабричното хале и се адаптира оптимално към съществуващите строителни конструкции. Това означава, че релсата може да бъде инсталирана във всяка точка – от пода до тавана – в складови и производствени халета.
Роева интелигентност от Института Фраунхофер
Фундаментално сравним, но в сегашния си вид по-усъвършенстван подход е показан от система за съхранение и транспорт на контейнери, наречена Multishuttle Института Фраунхофер за материален поток и логистика .
Основната идея е, че решаващото предимство на една складова система не се измерва само от нейния чист капацитет за съхранение и извличане, но и от скоростта, с която контейнерите за съхранение достигат до местоназначението си. Специалистите от Fraunhofer IML предполагат, че делът на конвейерните и складовите системи за малки товарни превозвачи ще продължи да се увеличава в складовата логистика в сравнение с палетните конвейерни и складови системи. Това се дължи на непрекъснатото намаляване на размерите на пратките и произтичащите от това мерки за намаляване на запасите в промишлеността и търговията.
Първоначалната идея включваше разработването на транспортна система с рентабилни, релсово насочвани превозни средства. Тези превозни средства бяха предназначени и да могат самостоятелно да извършват операции по съхранение и извличане в склада, като по този начин позволят целия транспортен процес от склада до работното място без никаква допълнителна обработка. Тази идея доведе до разработването на т. нар. Multishuttle , който работи подобно на транспортното средство Servus.
Инженерите обаче бързо разпознали ограниченията на това решение: негъвкавата релсова система. След това те се заели с по-нататъшното разработване на мултишатъла, който би се движил в склада без релси. В сътрудничество с Dematic, институтът разработил MultiShuttle Move , който е съвместим с конвенционалната релсова система, но е оборудван и с монтирано на пода шаси и интелигентна навигационна система. Превозното средство е оборудвано с лазерни скенери отпред и отзад, които служат както за ориентиране на пътя, така и като функция за безопасност при работа на пода. Използвайки интегрирана технология за позициониране, то може да се движи напълно свободно в пространството без никакви направляващи релси или други фиксирани маркери и да реагира динамично на промените. Това минимизира необходимостта от фиксирана конвейерна технология, като същевременно постига максимална гъвкавост.
С тази иновативна система, интелигентни и взаимосвързани транспортни средства управляват всички транспортни операции, например от високостелажен склад до работните станции, където те се обработват или комплектоват допълнително. Тези гъвкави помощници не се ръководят от софтуер за управление на склада, а се координират автономно без централизиран контрол. Тъй като този тип складова логистика изисква голям брой от тези малки помощници, софтуерът би бил затрупан от сложността на управлението на този рояк от роботи. Това им позволява да се движат напълно свободно във високостелажния склад, както по релси, така и по пода.
Устройствата комуникират и се управляват помежду си, използвайки принципа на роякова интелигентност. Това се постига чрез използването на новоразработена сензорна технология, оборудвана с функционалности като радио проследяване, измерване на разстояние и навигация. Това позволява на отделните совалки винаги да намират най-прекия и най-кратък маршрут до своята дестинация, да се координират помежду си относно приемането на поръчки и оптималното планиране на маршрута и по този начин да осигурят максимална пропускателна способност в склада и следователно ефективност.
Сблъсъците се избягват и от интегрираната сензорна система, която автоматично спира превозните средства, ако е неизбежен сблъсък с друго устройство или човек. В противен случай в склада важат фиксирани правила за предимство на движение, подобни на пътното движение.
Ако са необходими допълнителни ресурси, транспортният капацитет на системата може да се регулира гъвкаво чрез увеличаване на броя на превозните средства. Не се изискват инвестиции във фиксирани съоръжения.
Поддържайте връзка
