תעשייה 4.0 - לוגיסטיקת התחבורה בשינוי
בחירת קול 📢
פורסם ב: 31 בדצמבר 2014 / עדכון מאת: 28 בספטמבר 2021 - מחבר: קונראד וולפנשטיין
תעשייה 4.0: מפעל חכם - לוגיסטיקה חכמה - תמונה: xpert.digital / phonlamai תמונה | Shutterstock.com
תעשייה 4.0 - מונח שגרם למילת מפתח לדיון רב בתעשייה ובפוליטיקה מזה זמן. במובן בפועל, תעשייה 4.0 מתארת פרויקט עתידי של הממשלה הפדרלית המספקת שילוב מקרוב של טכנולוגיית IT וטכנולוגיית ייצור על מנת להפוך את המקומי להתאים לאתגרים עתידיים.
על פי זה, המהפכה התעשייתית הרביעית, המכונה בעיתון האסטרטגיה, תוביל לאיחוי של העולם האמיתי והווירטואלי, מה שבסופו של דבר מוביל לאינטרנט של דברים, IoT). כאן המוצרים או הרכיבים עצמם הם שרשתים עם מאמרים, משתמשים או אמצעי הובלה אחרים ומתקשרים זה עם זה על מנת לייצר תהליכים חסרי בעיות ויעילים עוד יותר.
סימני שינוי לתעשייה 4.0 היא החשיבות הגוברת שמערכות IT מוטמעות בתהליכי הייצור והלוגיסטיקה, הן עם זה והן עם האינטרנט בכלל (מה שמכונה מערכת סייבר-פיזית, CPS). יצירת טכניקות ניטור ובקרה אינטליגנטיות מתמיד הולכת יד ביד עם האוטומציה והקישור הקישור בתעשייה שהיא בהתמדה ומהירה יותר ושזורה בתעשייה, איתם חברות יכולות לשלוט ולייעל את כל רשתות יצירת הערך בזמן כמעט בזמן אמת. פיתוח במתן יישום תהליכי ההחלטה האוטונומית לחלוטין -קבלת תהליכים בייצור ותחבורה.
צעד אחד בדרך שם הוא המפעל העצמי והחכם ( מפעל חכם ). יש את ההתמקדות בפיתוח מערכות ונהלים חכמים, המווסתים את עצמם, כמו גם ביישום מתקני ייצור ברשת, עצמאית.
לוגיסטיקה חכמה: לוגיסטיקה של העתיד
אך גם בלוגיסטיקה של תחבורה, טכנולוגיות חדשות וחכמות הופכות ליותר ויותר עוברות והן נמצאות בתהליך של מהפכה בתעשייה שלמה.
אבל מה בכל זאת טכנולוגיות חכמות?
מדובר במערכות בעלות מחשב המחשבים השולטות בפעולות שלמות באופן אוטומטי באופן מלא ומסוגלות לפעול על עצמן מספיקות ובכך לשלוט בתהליך שלם באופן עצמאי.
לוגיסטיקה כיום אין כמעט שום דבר משותף לאחסון ומשלוח מוצרים ממדיים יחסית לפני מספר שנים. הסיבה היא טכנולוגיות האינטרנט החדשות המאפשרות מידה חדשה לחלוטין של אינטראקטיביות בין המשתתפים. והפיתוח ממשיך להתקדם במהירות גבוהה. מערכות הובלה חלקיות או אפילו אוטומטיות לחלוטין כבר מגוונות בבדיקה.
מפעל חכם - המפעל האינטליגנטי של העתיד
בשיתוף עם יצרנים שונים, מרכז המחקר הגרמני לבינה מלאכותית (DFKI) פיתח אב -טיפוס ראשון של מפעל אינטליגנטי של העתיד - המפעל החכם . התכונה העיקרית היא הרכבם של מודולי ייצור עצמאיים המתקשרים באופן עצמאי זה עם זה באמצעות מגוון מערכות מידע. לעבודה אנושית יש חשיבות רק בתהליך הייצור.
שלושה אבני בניין מרכזיות הן בסיס הפיתוח:
- המוצר האינטליגנטי והתקשר
- המערכת המחוברת לרשת
- עוזר המפעיל של המערכת
בעזרת חיישנים משולבים (למשל RFID או Bluetooth), המוצר האינטליגנטי מתבשר לצמיתות על סדרו, חומר וייצורו הנוכחי ובכך משפיע על הייצור שלו. המערכת ברשת מתקשרת במקביל למוצרים החכמים האישיים באמצעות רכיבי CPS ומפקחת על שלבי העבודה האישיים. במערכת זו, המפעיל האנושי, המפעיל העוזר מתבשר ישירות על המוצר על פרטי ההרכבה ועל שלבי העבודה הדרושים.
מפעל חכם ולוגיסטיקה של נתונים
במפעל החכם אין הפרדה רגילה של תכנון ייצור ובקרת ייצור. במקום זאת, קיימת גישה משולבת בה המכונות זו עם זו מחליפות מידע ותחזיות לתהליך הייצור ומתאמות את שלבי העבודה הנוספים. נתונים על זרימת חומרים, העמסת המכונות ומערכות האחסון וכן צריכת משאבים נכללים גם בתהליך ונלקחים בחשבון בתכנון האמצעים. כך שזרימת המידע יכולה כל הזמן להשפיע על הייצור המתמשך, עליו להתרחש בין המכשירים בזמן אמת.
זו הנקודה בה לוגיסטיקה של נתונים ממלאים תפקיד חשוב במיוחד, עליו להבטיח שכל הנתונים, הנוכחיים והחזית, יהיו זמינים במהירות ובמכלול ויועברו ללא אובדן זמן.
סוג ייצור מודרני זה אינו מסתיים בצד של חברת המפעל החכם. הגישה המשולבת והמוכווננת של ייצור, הכוללת את כל שרשרת הערך מחומר גלם למוצר התעשייתי המוגמר, מחייבת חשיבה חוצה חברות ומלוגיסטיקה של נתונים כדי להבטיח חילופי מידע חלקים.
האתגרים הנלווים הם עצומים. מצד אחד, יש לצפות לזרם נתונים ענק הדורש ארגון מחדש מקיף של תשתית ה- IT. התרחבות מהירה של רשתות הקווים היא אפוא בלתי נמנעת להצלחת הפרויקט.
בנוסף להרחבה האיכותית והכמותית של קווי הנתונים, לנתוני לוגיסטיקה יש משימה נוספת, מורכבת ביותר וכיום מדוונת רבה: הערבות לאבטחת מידע מקיפה. בנוסף להבטיח את זמינות הנתונים למורשים, הגנה על סודיותם בפרט ממלאת תפקיד מרכזי. יש להימנע מחדירת אנשים לא מורשים, כמו גם הפסד או העברה לא מורשית של נתונים חסויים. לוגיסטיקאים נתונים מתמודדים אפוא עם המשימה לספק מבנה ותפעול של מושגי אבטחה מסביב.
חיבור נתונים ולוגיסטיקת תחבורה
בנוסף ללוגיסטיקה של נתונים, לוגיסטיקת תחבורה תמלא גם תפקיד חשוב עוד יותר במהלך התעשייה 4.0. זה במיוחד קשור לרשתות המלאות של כל החפצים המעורבים בשרשרת התחבורה. זה כבר מומש באזורים גדולים ובמגוון יישומים בשימוש יומיומי: תכנון המסלול הגמיש המבוסס על מצב תנועה תחזית או מזג אוויר ותוכנה -שליטה נתמכת על זרימת התנועה הם רק שתי דוגמאות. אך ההתפתחות הטכנית לא נעצרת בשלב זה. הצגת כלי רכב אינטליגנטים ושליטה עצמית בתשתית תנועה המבוססת על האינטרנט של הדברים תאפשר לדלת ממדים שונים לחלוטין של פתרונות לוגיסטיים אוטומטיים וגמישים.
בתחום זה, נתונים ולוגיסטיקה של תחבורה הולכים יד ביד, מכיוון שהראשון מספק את המידע שאיתו ניתן לייעל את לוגיסטיקת התחבורה. ככל שחילופי הקיבולת הנוכחית, מזג האוויר, התנועה ומידע הרכב, ניתן לשלוט על זרימת הלוגיסטיקה ההולכת וגוברת יותר. בזמנים של ייצור ותחבורה ותחבורה גוברים, דף הייצור וההפצה תלוי בביצועים ובגמישות של לוגיסטיקת התחבורה. רק אם זה יכול להבטיח שחומרי גלם, מוצרים ראשוניים או פריטי משלוח נמצאים באתר תוך זמן טוב, האם ניתן לממש את החזון של מהפכה תעשייתית רביעית בכלל והמושג של מפעל חכם בפרט.
זה צפוי כי טכנולוגיות חכמות יקדימו במוקדם או במאוחר יותר בייצור. אבל איך זה משפיע על לוגיסטיקת המחסן? האם הפיתוח יעבוד שם באותה צורה או דומה?
יש מספיק סימנים לכך.
מערכות תחבורה חכמות במחסן
ללא שליטה מרכזית, מכשירים אלה מנהלים משא ומתן על צווי ההובלה הנכנסים זה עם זה, קבעו את זכות הדרך ומחליפים נתונים על מיקומם בהתאמה במחסן. מכיוון שכל מעבורת מעבדת את המידע שלה באופן הגון, מערכת הבקרה כולה מופצת לכתפיים וירטואליות רבות. אם מתרחשות הפרעות, ריסוק הרכבים מגיב עצמם ומתקן את הבעיה.
רובוט תחבורה מספק
בשלב זה משתמשים בשתי החברות של Kardex RemStar ו- Servus Interlogistics, אשר פיתחו פיתרון חדש למיטוב לוגיסטיקת הייצור הפנימית של לקוחותיהם המפעל החכם
אבני הבניין הבסיסיות של הפיתרון הם פתרונות אספקה דינאמיים מ- Kardex RemStar ומערכת תחבורה מיוחדת מ- Servus Interlogistics, המורכבת מרובוטים של תחבורה אוטונומית הנוסעת על מסילות. המוצרים של שתי החברות זמינים בנפרד מזה זמן רב. מה שחדש הוא שהרכיבים מורכבים בעזרת תוכנה שפותחה לאחרונה לפיתרון כולל יעיל. החלקים הנדרשים במכלול מאוחסנים במעליות המחסן האנכיות, מדפי זרימת הדם או מערכות מיכל מיכל מ- Kardex RemStar. בזמן ההפרשה, מערכת ההובלה של Servus משתלטת אוטומטית את החלקים מהמחסן ומעבירה אותם למקומות העבודה של ההרכבה בעזרת רובוטים של תחבורה אוטונומית. המכשירים מקבלים באופן אוטומטי מידע על שלבי העבודה הנדרשים ודואגים לכל הצעדים הנוספים באופן עצמאי. כתוצאה מכך, מערכת Servus אינה דורשת שליטה מרכזית, מכיוון שרובוטים התחבורה המשתמשים באינפרא אדום מתקשרים ישירות עם שאר רובוטים ותחנות העבודה של התחבורה ובכך מגיבים לסביבתם הישירה. מערכת ההובלה של Servus מוכיחה כגמישה במיוחד מכיוון שהיא מאפשרת מסלול חופשי באולם המפעל ומתאימה בצורה אופטימלית למבני הבניין הקיימים. לפיכך, ניתן לחבר את המסלול בכל נקודה- מהקרקע ועד התקרה- באולמות המחסן והאולמות.
נקודת השחרת מהמכון Fraunhofer
גישה דומה בהשוואה, אך בהמשך בביטוי הנוכחי שלה, מציגה מערכת אחסון ותחבורה של מכולות שתוכננה על ידי המכון Fraunhofer לזרימת חומרים ולוגיסטיקה עם השם Multisuttle .
הרעיון הבסיסי הוא שהיתרון המשמעותי של מערכת מחסן לא רק נמדד בביצועים הטהורים ובביצועי החוץ, אלא גם על המהירות בה מכולות המחסן מגיעים ליעד. כהנחת יסוד, המומחים של Fraunhofer IML מניחים כי במחסן לוגיסטיקה, שיעור מערכות המימון והמחסן עבור נשאי עומסים קטנים ימשיך לגדול בהשוואה למסועי מזרן ומערכות אחסון. הסיבה לכך היא הפחתה מתמדת בגדלי המשלוח כמו גם האמצעים המתקיימים במלאי בתעשייה ובסחר.
הרעיון המקורי כלל פיתוח מערכת הובלה עם כלי רכב זולים ומונחים על רכבת. אלה אמורים להיות מסוגלים גם לבצע חצאיות פנים ופרעות במחסן על מנת להיות מסוגלים להתמודד עם כל ההובלה מהמחסן לתחנת העבודה ללא תהליך מעטפה נוסף. המולטי -עוצביים , הפועלת באופן דומה למכונית הובלה של סרוס, הגיחה מהרעיון הזה
עם זאת, המהנדסים זיהו במהירות את גבולות הפיתרון הזה: מערכת הרכבות הבלתי גמישה. ואז הם התחילו לפתח את הרב -השופט, שאמור לנווט במחסן ללא מסילות. בשיתוף פעולה עם Dematic, המכון פיתח את המהלך הרב -מטוסי , התואם למערכת הרכבות המקובלת, אך מצויד גם במסדרון ובמערכת ניווט אינטליגנטית. בחזית ובאחורה, הרכב מצויד בסורקי לייזר, המשמשים הן למציאת הדרך והן כפונקציית בטיחות בשדה. בעזרת טכנולוגיית המיקום המשולב, היא יכולה לנוע באופן חופשי לחלוטין בחדר ללא כל הנחיות או סימונים מקומיים אחרים ולהגיב באופן דינמי לשינויים. טכנולוגיית המסוע המותקנת לצמיתות מצטמצמת אפוא למינימום ובמקביל משיגה גמישות מקסימאלית.
עם המערכת החדשה, רכבי ההובלה החכמים והרשתיים מבצעים את כל הובלות, למשל, ממחסן גבוה -ביילינג לתחנות העבודה בהן הם מעובדים או נבחרים. אולם העוזרים הזריזים אינם מכוונים על ידי תוכנת ניהול מחסנים בטיולם, אלא מתואמים באופן עצמאי ללא שליטה מרכזית. מכיוון שסוג זה של לוגיסטיקה של מחסן עם העוזרים הקטנים דורשים מגוון מהם, תוכנה עם המורכבות של משימות ההיגוי עבור נחיל הרובוט זה תוצף גם כן. עם זאת, הם מסוגלים לנוע בחופשיות לחלוטין במחסן הגבוה -Bay על קווי הרכבת ובאדמה.
המכשירים מתקשרים זה עם זה ושולטים בעצמם בהתאם לעיקרון האינטליגנציה הנחילה. זה מושג על ידי שימוש בטכנולוגיית חיישנים חדשה שפותחו, המצוידת בפונקציות כמו מיקום רדיו, מרחק ומכשירי ניווט. ההסעות האישיות מחפשות תמיד את הדרך הישירה והקצרה ביותר למטרתם, מתואמות זו עם זו לגבי השתלטות על הזמנות ומציאת המסלול האופטימלית ובכך להבטיח תפוקה מקסימאלית במחסן ובכך יעילות.
התנגשויות נמנעות גם על ידי מושג החיישן המשולב, שעוצר אוטומטית את הרכבים במקרה של התנגשות ממשמשת ובאה עם מכשיר אחר או אדם אחר. אחרת, בדומה לתנועת הכבישים, זכות דרכים שצוינה חלה במחסן.
אם יש דרישת משאבים נוספת, ניתן להתאים את ביצועי ההובלה של המערכת באופן גמיש על ידי הגדלת מספר הרכב. אין צורך בהשקעות במערכות קבועות.
שמור על קשר
