Průmysl 4.0 – Dopravní logistika se mění

 

Průmysl 4.0 – pojem, který je již nějakou dobu módním slovem a je předmětem mnoha diskuzí v průmyslu i politice. Ve skutečném smyslu se Průmysl 4.0 týká budoucího projektu federální vlády, který počítá s úzkou integrací IT a výrobních technologií, aby byl místní průmysl připraven na budoucí výzvy.

Čtvrtá průmyslová revoluce vyhlášená ve strategickém dokumentu, poháněná extrémně rychlým rozvojem internetu, tedy povede ke sloučení skutečného a virtuálního světa, což nakonec povede k internetu věcí (IoT). Zde jsou to samotné produkty nebo komponenty, které se propojují a komunikují s jinými položkami, uživateli nebo dopravními prostředky, aby generovaly bezproblémové a ještě efektivnější procesy.

Znakem změny směrem k Průmyslu 4.0 je rostoucí význam propojování IT systémů zabudovaných do výrobních a logistických procesů, a to jak mezi sebou navzájem, tak s internetem obecně (tzv. kyber-fyzické systémy, CPS). Stále větší a rychlejší rozvoj automatizace a propojování v průmyslu doprovází vytváření stále inteligentnějších monitorovacích a řídicích technologií, pomocí kterých mohou firmy řídit a optimalizovat celou síť tvorby hodnoty téměř v reálném čase. Vývoj, jehož výsledkem bude zpočátku implementace zcela autonomních rozhodovacích procesů ve výrobě a dopravě.

Krokem k tomu je samoučící se inteligentní továrna ( Smart Factory ). Důraz je kladen na vývoj inteligentních, samoregulačních výrobních systémů a procesů a také na zavádění síťově propojených, nezávisle komunikujících výrobních zařízení.

Smart Logistics: Logistika budoucnosti

chytré technologie si však stále častěji nacházejí cestu i do dopravní logistiky

Ale co jsou to vlastně chytré technologie?

Jedná se o počítačem podporované systémy, které plně automaticky řídí celé pracovní procesy a jsou schopny jednat autonomně a řídit tak samostatně celý proces.

Dnešní logistika má jen málo společného s relativně jednorozměrným skladováním a expedicí zboží z doby před pár lety. Důvodem jsou právě nové webové technologie, které umožňují zcela novou úroveň interaktivity mezi účastníky. A vývoj pokračuje rychlým tempem. Částečně nebo i plně automatizované dopravní systémy se již různými způsoby testují.

Smart Factory – inteligentní továrna budoucnosti

Německé výzkumné centrum pro umělou inteligenci (DFKI) ve spolupráci s různými výrobci vyvinulo první prototyp inteligentní továrny budoucnosti - tzv. Smart Factory . Hlavním rysem je jejich složení samostatných výrobních modulů, které spolu nezávisle komunikují pomocí různých informačních systémů. Lidská práce má ve výrobním procesu pouze pomocnou roli.

Základem vývoje jsou tři centrální stavební bloky:

• inteligentní, komunikující produkt
• síťový systém
• asistent operátora systému

Pomocí integrovaných senzorů (např. RFID nebo Bluetooth) je inteligentní produkt neustále informován o své aktuální objednávce, materiálu a výrobních datech a ovlivňuje tak vlastní výrobu. Síťový systém komunikuje paralelně s jednotlivými inteligentními produkty prostřednictvím komponent CPS a sleduje jednotlivé pracovní kroky. V tomto systému je člověk, asistent operátora přímo produktem informován o detailech montáže včetně nezbytných pracovních kroků.

Chytrá továrna a datová logistika

Ve Smart Factory již neplatí obvyklé oddělení plánování výroby a řízení výroby. Místo toho dochází k integrovanému přístupu, ve kterém si stroje vzájemně vyměňují informace a předpovědi o výrobním procesu a koordinují další pracovní kroky. Údaje o toku materiálu, využití strojů a skladovacích systémů a spotřebě zdrojů jsou rovněž začleněny do procesu a zohledněny při plánování opatření. Aby měl tok informací trvalý dopad na probíhající výrobu, musí probíhat mezi zařízeními v reálném čase.

V tomto bodě hraje datová logistika obzvláště důležitou roli, protože musí zajistit, aby všechna data, aktuální i prognózovaná, byla rychle a komplexně dostupná a aby byla předána bez jakékoli ztráty času.

Tento moderní typ výroby nekončí branou společnosti Smart Factory. Integrovaný, na zakázku orientovaný přístup k výrobě, který pokrývá celý hodnotový řetězec od surovin až po hotový průmyslový produkt, vyžaduje myšlení napříč společnostmi a datovou logistiku, aby byla zajištěna hladká výměna informací.

Výzvy s tím spojené jsou obrovské. Na jedné straně se dá očekávat obrovský proud dat, který si vyžádá komplexní reorganizaci IT infrastruktury. Rychlé rozšíření potrubní sítě je proto pro úspěch projektu zásadní.

Kromě kvalitativního a kvantitativního rozšiřování datových linek stojí datová logistika před dalším vysoce komplexním a v současnosti velmi diskutovaným úkolem: zajistit komplexní zabezpečení dat. Kromě zajištění dostupnosti údajů pro oprávněné osoby hraje ústřední roli zachování jejich mlčenlivosti. Je důležité zabránit vniknutí neoprávněných osob a také ztrátě nebo neoprávněnému zveřejnění důvěrných údajů. Specialisté na datovou logistiku tak stojí před úkolem posunout vývoj a provoz komplexních bezpečnostních konceptů a standardů.

Spojení mezi datovou a přepravní logistikou

Kromě datové logistiky bude hrát v souvislosti s Průmyslem 4.0 ještě významnější roli dopravní logistika. Konkrétně se jedná o kompletní propojení všech objektů zapojených do transportního řetězce. To již bylo implementováno ve velkých oblastech a v každodenním použití v různých aplikacích: flexibilní plánování trasy založené na předpovědi dopravních podmínek nebo počasí a softwarově podporované řízení dopravních toků jsou jen dva příklady. Technický vývoj se ale v tomto bodě nezastavuje. Zavedení inteligentních, samořídících vozidel v dopravní infrastruktuře založené na internetu věcí otevře dveře do zcela jiných dimenzí automatizovaných a flexibilních logistických řešení.

V této oblasti jdou data a přepravní logistika ruku v ruce, protože první poskytuje informace, které lze využít k optimalizaci přepravní logistiky. Čím komplexnější je výměna aktuální kapacity, počasí, dopravy a informací o vozidlech, tím efektivněji lze řídit rostoucí logistické toky. V době rostoucí výroby a přepravy stále menších velikostí sérií (klíčové slovo e-commerce) je výrobní a prodejní stránka prakticky závislá na výkonu a flexibilitě přepravní logistiky. Vize čtvrté průmyslové revoluce obecně a koncepce chytré továrny zvláště mohou být realizovány pouze tehdy, pokud to zaručí, že suroviny, předvýrobky nebo položky, které lze odeslat, budou na místě včas.

Dá se očekávat, že chytré technologie se dříve či později ve výrobě prosadí. Jak to ale ovlivní skladovou logistiku? Bude tam vývoj probíhat ve stejné nebo podobné podobě?

Známek toho je dost.

Chytré dopravní systémy ve skladu

Hlavním trendem v budoucí intralogistice je zavádění „celulárních dopravních systémů“ ve skladu. Jedná se o roje autonomních vozidel, která využívají laserové skenery, infračervené senzory a RFID čipy k nezávislé detekci svého okolí a autonomnímu přesunu do příslušných cílů.

Bez centrálního řízení tato zařízení mezi sebou vyjednávají příchozí přepravní objednávky, nastavují pravidla přednosti a vyměňují si data o svých pozicích ve skladu. Vzhledem k tomu, že každý raketoplán zpracovává své informace decentralizovaně, je celý řídicí systém distribuován na mnoha virtuálních ramenech. Pokud dojde k poruchám, roj vozidel sám zareaguje a problém napraví.

Soběstační transportní roboti

Zde nastupují dvě společnosti Kardex Remstar a Servus Intralogistics. Pod klíčovým slovem Smart Factory vyvinuly nové řešení pro optimalizaci interní výrobní logistiky svých zákazníků.

Základními stavebními kameny řešení jsou dynamická zajišťovací řešení od Kardex Remstar a speciální dopravní systém od Servus Intralogistics, který se skládá z autonomních transportních robotů, které jezdí po kolejích. Produkty obou společností jsou již delší dobu dostupné samostatně. Novinkou je, že komponenty jsou kombinovány do efektivního celkového řešení pomocí nově vyvinutého softwaru. Díly potřebné k montáži jsou prostorově úsporně uloženy ve vertikálních skladových výtahech, cirkulačních regálech nebo kontejnerových skladovacích systémech Kardex Remstar. Transportní systém Servus v okamžiku zajištění automaticky odebírá díly ze skladu a pomocí autonomních transportních robotů je dopravuje na montážní pracoviště. Zařízení automaticky obdrží informace o požadovaných pracovních krocích a všechny další kroky provedou samostatně. Systém Servus proto nevyžaduje centrální řízení, protože transportní roboti komunikují přímo s ostatními transportními roboty a pracovními stanicemi pomocí infračerveného záření a reagují tak na své bezprostřední okolí. Dopravní systém Servus se ukázal jako obzvláště flexibilní, protože umožňuje volné trasování v tovární hale a optimálně se přizpůsobuje stávajícím stavebním konstrukcím. To znamená, že trasu lze instalovat na libovolném místě – od podlahy až po strop – ve skladových a výrobních halách.

Swarmova inteligence z Fraunhoferova institutu

Systém skladování a přepravy kontejnerů nazvaný Multishuttle Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics vykazuje principiálně srovnatelný přístup, ale ve své současné podobě jde ještě dále .

Základní myšlenkou je, že významný přínos skladovacího systému se neměří pouze samotným výkonem skladování a vyzvedávání, ale také rychlostí, jakou skladovací kontejnery dorazí na místo určení. Specialisté společnosti Fraunhofer IML předpokládají, že ve skladové logistice bude podíl dopravníkových a skladových systémů pro malé nosiče nákladu ve srovnání s paletovými dopravníky a skladovacími systémy nadále narůstat. Důvodem je neustálé snižování velikosti zásilek az toho vyplývající opatření na snižování zásob v průmyslu a obchodu.

Původní myšlenka spočívala ve vývoji dopravního systému využívajícího nízkonákladová kolejová vozidla. Také by měli být schopni samostatně provádět skladovací a vyskladňovací procesy ve skladu, aby byli schopni zvládnout celou přepravu ze skladu na pracoviště bez dalších manipulačních operací. Z této myšlenky vznikl tzv. Multishuttle , který funguje podobně jako transportní vozík Servus.

Inženýři však rychle rozpoznali omezení tohoto řešení: nepružný kolejnicový systém. Poté se pustili do dalšího vývoje multi-shuttle, který by řídil sklad bez kolejí. Ve spolupráci se společností Dematic institut vyvinul MultiShuttle Move , který je kompatibilní s konvenčním kolejovým systémem, ale je také vybaven podlahovým podvozkem a inteligentním navigačním systémem. Vozidlo je vpředu i vzadu vybaveno laserovými skenery, které slouží jak pro vyhledání trasy, tak i jako bezpečnostní funkce v koridorových provozech. S pomocí integrované polohovací technologie se může zcela volně pohybovat v prostoru a dynamicky reagovat na změny bez jakýchkoli vodítek nebo jiného pevného značení. Pevně ​​instalovaná dopravníková technika je tak redukována na minimum a zároveň je dosaženo maximální flexibility.

S novým systémem provádějí inteligentní a propojená přepravní vozidla všechny přepravy, například z výškového skladu na pracovní stanice, kde jsou dále zpracovávány nebo vychystávány. Agilní pomocníci se však na své cestě neřídí softwarem pro řízení skladu, ale koordinují se nezávisle na sobě bez jakéhokoli centrálního řízení. Vzhledem k tomu, že tento typ skladové logistiky vyžaduje velké množství malých pomocníků, software by byl zavalen složitostí řídicích úloh tohoto roje robotů. Takto se mohou ve výškovém skladu pohybovat zcela volně po kolejích i po zemi.

Zařízení spolu komunikují a řídí se podle principu rojové inteligence. Toho je dosaženo použitím nově vyvinuté senzorové technologie, která je vybavena funkcemi, jako je rádiová lokalizace, vzdálenost a navigační přístroje. To znamená, že jednotlivé raketoplány vždy hledají přímou a nejkratší cestu k cíli, vzájemně se koordinují o přijímání objednávek a hledání optimální trasy a zajišťují tak maximální průchodnost skladem a tím i efektivitu.

Kolizím je zabráněno také díky integrovanému konceptu senzoru, který automaticky zastaví vozidla v případě hrozící srážky s jiným zařízením nebo osobou. Jinak ve skladu platí pevná pravidla přednosti, podobně jako v silničním provozu.

V případě potřeby dalších zdrojů lze přepravní výkon systému flexibilně upravit navýšením počtu vozidel. Investice do pevných systémů nejsou nutné.