Industri 4.0 – Transportlogistik i forandring
Valg af sprog 📢
Udgivet den: 31. december 2014 / Opdateret den: 28. september 2021 – Forfatter: Konrad Wolfenstein
Industri 4.0: Smart fabrik – Smart logistik – Billede: Xpert.Digital / Phonlamai Photo|Shutterstock.com
Industri 4.0 – et begreb, der for nylig er blevet et modeord og har skabt megen diskussion i industri og politik. I sin sandeste forstand refererer Industri 4.0 til et fremtidsorienteret projekt fra den tyske forbundsregering, der forestiller sig en tæt integration af IT og produktionsteknologi for at gøre landet klar til fremtidige udfordringer.
Ifølge strategipapiret vil den fjerde industrielle revolution, drevet af internettets hurtige udvikling, føre til en sammensmeltning af den virkelige og virtuelle verden, hvilket i sidste ende vil resultere i Tingenes Internet (IoT). Her netværker produkterne eller komponenterne selv med andre genstande, brugere eller transportmidler og kommunikerer med hinanden for at generere problemfri og endnu mere effektive processer.
Et tegn på skiftet mod Industri 4.0 er den stigende betydning af netværksforbindelser mellem IT-systemer, der er indlejret i produktions- og logistikprocesser, både med hinanden og med internettet generelt (såkaldte cyberfysiske systemer, CPS). Den stadigt stigende og accelererende udvikling af automatisering og integration i industrien ledsages af skabelsen af stadig mere intelligente overvågnings- og kontrolteknologier, der gør det muligt for virksomheder at styre og optimere hele deres værdiskabelsesnetværk i næsten realtid. Denne udvikling vil i sidste ende føre til implementering af fuldt autonome beslutningsprocesser i produktion og transport.
Et skridt i retning af dette mål er den selvlærende, intelligente fabrik ( Smart Factory ). Fokus her er på at udvikle intelligente, selvregulerende produktionssystemer og -processer, samt implementere netværksforbundne produktionsfaciliteter, der kommunikerer uafhængigt med hinanden.
Smart Logistik: Fremtidens Logistik
smarte teknologier finder dog også i stigende grad vej ind i transportlogistik
Men hvad er smarte teknologier egentlig?
Det er computerstøttede systemer, der fuldautomatisk styrer hele arbejdsprocesser og er i stand til at operere autonomt og dermed styre en hel proces uafhængigt.
Dagens logistik har ikke meget til fælles med den relativt endimensionelle oplagring og forsendelse af varer fra for blot få år siden. Dette skyldes nye webteknologier, der muliggør et helt nyt niveau af interaktivitet mellem deltagerne. Og denne udvikling fortsætter med at skride hurtigt frem. Delvist eller endda fuldt automatiserede transportsystemer testes allerede i adskillige applikationer.
Smart Factory – fremtidens intelligente fabrik
Det tyske forskningscenter for kunstig intelligens (DFKI) har i samarbejde med forskellige producenter udviklet en første prototype af en intelligent fabrik i fremtiden – den såkaldte Smart Factory . Dens hovedtræk er dens sammensætning af uafhængige produktionsmoduler, der kommunikerer autonomt med hinanden ved hjælp af en lang række informationssystemer. Menneskelig arbejdskraft spiller kun en assisterende rolle i produktionsprocessen.
Tre centrale byggesten danner grundlag for udviklingen:
- det intelligente, kommunikerende produkt
- det netværksforbundne system
- systemets assisterende operatør
Det intelligente produkt informeres konstant om sine aktuelle ordre-, materiale- og produktionsdata ved hjælp af integrerede sensorer (f.eks. RFID eller Bluetooth) og påvirker dermed sin egen fremstillingsproces. Det netværksforbundne system kommunikerer med de enkelte intelligente produkter via CPS-komponenter og overvåger hvert arbejdstrin. I dette system informeres den menneskelige operatør, der assisterer brugeren, direkte af produktet om detaljerne i monteringsprocessen, inklusive de nødvendige arbejdstrin.
Smart Factory og datalogistik
I den smarte fabrik elimineres den traditionelle adskillelse af produktionsplanlægning og produktionskontrol. I stedet anvendes en integreret tilgang, hvor maskiner udveksler information og prognoser om produktionsprocessen og koordinerer efterfølgende arbejdstrin. Data om materialeflow, maskin- og lagersystemudnyttelse samt ressourceforbrug integreres også i processen og tages i betragtning i handlingsplanlægningen. For at denne informationsstrøm løbende kan påvirke den løbende produktion, skal den forekomme i realtid mellem enheder.
Det er her, at datalogistik spiller en særlig vigtig rolle, da det skal sikre, at alle data, både aktuelle og prognostiserede, er tilgængelige hurtigt og omfattende og videresendes uden tidsspild.
Denne moderne produktionsform slutter på ingen måde ved portene til den smarte fabrik. Den integrerede, ordreorienterede tilgang til fremstilling, som omfatter hele værdikæden fra råmaterialer til det færdige industriprodukt, kræver tværgående tænkning og, set fra et datalogistikperspektiv, sikring af en problemfri informationsudveksling.
Udfordringerne er enorme. På den ene side forventes en massiv datastrøm, hvilket nødvendiggør en omfattende reorganisering af IT-infrastrukturen. En hurtig udbygning af netværksinfrastrukturen er derfor afgørende for projektets succes.
Ud over den kvalitative og kvantitative udvidelse af datalinjer står datalogistikken over for en anden meget kompleks og i øjeblikket meget omtalt udfordring: at sikre omfattende datasikkerhed. Udover at garantere tilgængeligheden af data for autoriserede brugere spiller opretholdelse af deres fortrolighed en central rolle. Uautoriseret adgang, såvel som tab eller uautoriseret videregivelse af fortrolige data, skal forhindres for enhver pris. Datalogistikprofessionelle står derfor over for opgaven med at fremme udviklingen og driften af omfattende sikkerhedskoncepter og -standarder.
Forbindelsen mellem data og transportlogistik
Ud over datalogistik vil transportlogistik spille en endnu vigtigere rolle i forbindelse med Industri 4.0. Dette involverer specifikt den komplette netværksforbindelse af alle objekter involveret i transportkæden. På mange områder er dette allerede en realitet og bruges dagligt i en lang række applikationer: fleksibel ruteplanlægning baseret på forudsagte trafikforhold eller vejr og softwareunderstøttet trafikflowstyring er blot to eksempler. Men den teknologiske udvikling stopper ikke her. Introduktionen af intelligente, selvkørende køretøjer i en transportinfrastruktur baseret på Tingenes Internet vil åbne døren for helt nye dimensioner af automatiserede og fleksible logistikløsninger.
På dette område går data og transportlogistik hånd i hånd, hvor førstnævnte leverer de oplysninger, der er nødvendige for at optimere transportlogistikken. Jo mere omfattende udvekslingen af aktuelle kapacitets-, vejr-, trafik- og køretøjsoplysninger er, desto mere effektivt kan de voksende logistikstrømme styres. I tider med stigende produktion og transport af stadig mindre partistørrelser (nøgleord: e-handel) er produktions- og distributionssiden stort set afhængig af transportlogistikkens ydeevne og fleksibilitet. Kun hvis det kan garanteres, at råvarer, halvfabrikata eller forsendelsesbare varer ankommer til stedet til tiden, kan visionen om en fjerde industriel revolution generelt og konceptet om den smarte fabrik i særdeleshed overhovedet realiseres.
Det forventes, at smarte teknologier vil vinde frem i produktionen før eller siden. Men hvordan vil dette påvirke lagerlogistikken? Vil udviklingen dér forløbe på samme eller en lignende måde?
Der er masser af tegn på dette.
Smarte transportsystemer på lageret
Uden et centralt styresystem forhandler disse køretøjer indgående transportordrer indbyrdes, etablerer regler for vigepligt og udveksler data om deres respektive positioner på lageret. Da hver shuttle behandler sine oplysninger decentralt, er hele styresystemet fordelt på tværs af mange virtuelle enheder. Hvis der opstår funktionsfejl, reagerer sværmen af køretøjer og løser problemet selv.
Autonome transportrobotter
Det er her, de to virksomheder Kardex Remstar og Servus Intralogistics kommer ind i billedet, efter at have udviklet en ny løsning Smart Factory
Kernekomponenterne i løsningen er dynamiske hentesystemer fra Kardex Remstar og et specialiseret transportsystem fra Servus Intralogistics, der består af autonome, skinnemonterede transportrobotter. Begge virksomheders produkter har været tilgængelige separat i et stykke tid. Det nye er, at komponenterne kombineres til en effektiv samlet løsning ved hjælp af nyudviklet software. De dele, der kræves til montering, opbevares pladsbesparende i Kardex Remstars lagerautomater, karruselreoler eller containeropbevaringssystemer. Ved hentningen henter Servus transportsystem automatisk delene fra lageret og transporterer dem til monteringsarbejdsstationerne ved hjælp af autonome transportrobotter. Robotterne modtager automatisk information om de nødvendige arbejdstrin og gennemfører alle efterfølgende trin uafhængigt. Derfor kræver Servus-systemet ikke en central styreenhed, da transportrobotterne kommunikerer direkte med andre transportrobotter og arbejdsstationer via infrarød, hvilket giver dem mulighed for at reagere på deres umiddelbare omgivelser. Servus' transportsystem viser sig at være særligt fleksibelt, da det muliggør fri ruteplanlægning i fabrikshallen og tilpasser sig optimalt til eksisterende bygningsstrukturer. Det betyder, at skinnen kan installeres hvor som helst – fra gulv til loft – i lager- og produktionshaller.
Sværmintelligens fra Fraunhofer Instituttet
En fundamentalt sammenlignelig, men i sin nuværende form mere avanceret tilgang, vises af et containeropbevarings- og transportsystem kaldet Multishuttle Fraunhofer Instituttet for Materialflow og Logistik .
Grundideen er, at den afgørende fordel ved et lagersystem ikke kun måles ud fra dets rene lager- og hentekapacitet, men også ud fra den hastighed, hvormed lagercontainerne når deres destination. Specialisterne hos Fraunhofer IML antager, at andelen af transportbånd og lagersystemer til små lastbærere vil fortsætte med at stige inden for lagerlogistik sammenlignet med palletransportbånd og lagersystemer. Dette skyldes den løbende reduktion af forsendelsesstørrelser og de deraf følgende lagerreducerende foranstaltninger inden for industri og handel.
Den oprindelige idé involverede udvikling af et transportsystem med omkostningseffektive, skinnestyrede køretøjer. Disse køretøjer var også beregnet til at kunne håndtere opbevarings- og afhentningsoperationer uafhængigt på lageret og dermed muliggøre hele transportprocessen fra lageret til arbejdsstationen uden yderligere håndtering. Denne idé førte til udviklingen af den såkaldte Multishuttle , der fungerer på samme måde som Servus transportkøretøjet.
Ingeniørerne indså dog hurtigt begrænsningerne ved denne løsning: det ufleksible skinnesystem. De gik derefter i gang med at videreudvikle multishuttlen, en løsning der kunne navigere på lageret uden skinner. I samarbejde med Dematic udviklede instituttet MultiShuttle Move , som er kompatibel med det konventionelle skinnesystem, men også udstyret med et gulvmonteret chassis og et intelligent navigationssystem. Køretøjet er udstyret med laserscannere foran og bagpå, der tjener både til stifinding og som en sikkerhedsfunktion ved kørsel på gulvet. Ved hjælp af integreret positioneringsteknologi kan det bevæge sig helt frit i rummet uden føringsskinner eller andre faste markører og reagere dynamisk på ændringer. Dette minimerer behovet for fast transportbåndsteknologi, samtidig med at der opnås maksimal fleksibilitet.
Med dette innovative system håndterer intelligente og sammenkoblede transportkøretøjer alle transportoperationer, for eksempel fra et højlager til arbejdsstationerne, hvor de viderebehandles eller plukkes. Disse agile hjælpere styres ikke af lagerstyringssoftware, men koordinerer sig selv autonomt uden central styring. Da denne type lagerlogistik kræver et stort antal af disse små hjælpere, ville software blive overvældet af kompleksiteten ved at styre denne sværm af robotter. Dette giver dem mulighed for at bevæge sig fuldstændig frit inden for højlageret, både på skinner og på gulvet.
Enhederne kommunikerer og styrer hinanden ved hjælp af princippet om sværmintelligens. Dette opnås ved hjælp af nyudviklet sensorteknologi udstyret med funktioner som radiosporing, afstandsmåling og navigation. Dette gør det muligt for de enkelte shuttles altid at finde den mest direkte og korteste rute til deres destination, koordinere med hinanden vedrørende ordremodtagelse og optimal ruteplanlægning og dermed sikre maksimal gennemløbshastighed på lageret og dermed effektivitet.
Kollisioner undgås også af det integrerede sensorsystem, som automatisk stopper køretøjerne, hvis en kollision med en anden enhed eller en person er nært forestående. Ellers gælder der faste regler for vigepligt på lageret, svarende til vejtrafikken.
Hvis der er behov for yderligere ressourcer, kan systemets transportkapacitet fleksibelt justeres ved at øge antallet af køretøjer. Investeringer i faste faciliteter er ikke nødvendige.
Hold kontakten
