Ipar 4.0: Okosgyár – Okos logisztika – Kép: Xpert.Digital / Phonlamai Photo|Shutterstock.com
Ipar 4.0 – egy olyan kifejezés, amely az utóbbi időben divatos szóvá vált, és sok vitát váltott ki az iparban és a politikában. A szó szoros értelmében az Ipar 4.0 a német szövetségi kormány jövőorientált projektjét jelenti, amely az informatika és a gyártástechnológia szoros integrációját irányozza elő, hogy az ország felkészüljön a jövőbeli kihívásokra.
A stratégiai dokumentum szerint a negyedik ipari forradalom, amelyet az internet gyors fejlődése hajt, a valós és a virtuális világ összeolvadásához vezet, ami végső soron a dolgok internetéhez (IoT) vezet. Itt maguk a termékek vagy alkatrészek hálózatba kapcsolódnak más tárgyakkal, felhasználókkal vagy közlekedési eszközökkel, és kommunikálnak egymással, hogy zökkenőmentes és még hatékonyabb folyamatokat generáljanak.
Az Ipar 4.0 felé való elmozdulás egyik jele a termelési és logisztikai folyamatokba ágyazott IT-rendszerek hálózatba kapcsolásának növekvő jelentősége, mind egymással, mind általában az internettel (ún. kiberfizikai rendszerek, CPS). Az automatizálás és az integráció folyamatosan növekvő és gyorsuló fejlődése az iparban egyre intelligensebb felügyeleti és irányítási technológiák létrejöttével jár, amelyek lehetővé teszik a vállalatok számára, hogy teljes értékteremtő hálózataikat közel valós időben kezeljék és optimalizálják. Ez a fejlődés végső soron a teljesen autonóm döntéshozatali folyamatok megvalósításához vezet a termelésben és a szállításban.
E cél felé vezető egyik lépés az öntanuló, intelligens gyár (Smart Factory). A hangsúly itt az intelligens, önszabályozó termelési rendszerek és folyamatok fejlesztésén, valamint a hálózatba kapcsolt, egymással függetlenül kommunikáló termelési létesítmények megvalósításán van.
Okos logisztika: A jövő logisztikája
Az innovatív, intelligens technológiák azonban egyre inkább utat találnak a szállítmányozási logisztikába is, és forradalmasítanak egy egész iparágat
De mik is pontosan az okos technológiák?
Ezek számítógéppel segített rendszerek, amelyek teljesen automatikusan irányítják a teljes munkafolyamatokat, és képesek önállóan működni, így egy teljes folyamatot függetlenül irányítanak.
A mai logisztikának kevés köze van a néhány évvel ezelőtti viszonylag egydimenziós raktározáshoz és áruszállításhoz. Ez az új webes technológiáknak köszönhető, amelyek teljesen új szintű interaktivitást tesznek lehetővé a résztvevők között. És ez a fejlődés továbbra is gyorsan halad előre. A részben vagy akár teljesen automatizált szállítási rendszereket már számos alkalmazásban tesztelik.
Okosgyár – a jövő intelligens gyára
A Német Mesterséges Intelligencia Kutatóközpont (DFKI) számos gyártóval együttműködve kifejlesztette a jövő intelligens gyárának első prototípusát – az úgynevezett Okosgyárat. Fő jellemzője, hogy független termelési modulokból áll, amelyek önállóan kommunikálnak egymással számos információs rendszer segítségével. Az emberi munkaerő csak segítő szerepet játszik a termelési folyamatban.
A fejlesztés alapját három kulcsfontosságú építőelem alkotja:
- az intelligens, kommunikáló termék
- a hálózatba kapcsolt rendszer
- a rendszer segítő operátora
Az intelligens termék integrált érzékelők (pl. RFID vagy Bluetooth) segítségével folyamatosan tájékozódik az aktuális rendelési, anyag- és gyártási adatairól, ezáltal befolyásolja saját gyártási folyamatát. A hálózatba kapcsolt rendszer CPS-komponenseken keresztül kommunikál az egyes intelligens termékekkel, és figyelemmel kíséri az egyes munkalépéseket. Ebben a rendszerben a felhasználót segítő emberi operátor közvetlenül a terméktől kap tájékoztatást az összeszerelési folyamat részleteiről, beleértve a szükséges munkalépéseket is.
Intelligens gyár és adatlogisztika
Az intelligens gyárban megszűnik a termeléstervezés és a termelésirányítás hagyományos szétválasztása. Ehelyett egy integrált megközelítést alkalmaznak, amelyben a gépek információkat és előrejelzéseket cserélnek a termelési folyamatról, és összehangolják a következő munkalépéseket. Az anyagáramlásra, a gépek és a tárolórendszerek kihasználtságára, valamint az erőforrás-fogyasztásra vonatkozó adatokat is integrálják a folyamatba, és figyelembe veszik az intézkedéstervezés során. Ahhoz, hogy ez az információáramlás folyamatosan hatással legyen a folyamatban lévő termelésre, valós időben kell történnie az eszközök között.
Itt játszik különösen fontos szerepet az adatlogisztika, mivel biztosítania kell, hogy minden adat, mind az aktuális, mind az előrejelzett, gyorsan és átfogóan rendelkezésre álljon, és időveszteség nélkül továbbításra kerüljön.
Ez a modern termelési forma semmiképpen sem ér véget az intelligens gyár kapuinál. Az integrált, megrendelés-orientált gyártási megközelítés, amely a nyersanyagoktól a kész ipari termékig a teljes értékláncot felöleli, vállalatokon átívelő gondolkodást és – adatlogisztikai szempontból – a zökkenőmentes információcsere biztosítását igényli.
A kihívások óriásiak. Egyrészt hatalmas adatáramlás várható, ami az informatikai infrastruktúra átfogó átszervezését teszi szükségessé. A hálózati infrastruktúra gyors bővítése ezért elengedhetetlen a projekt sikeréhez.
Az adatvonalak minőségi és mennyiségi bővülése mellett az adatlogisztika egy másik rendkívül összetett és jelenleg sokat vitatott kihívással is szembesül: az átfogó adatbiztonság garantálásával. Az adatok jogosult felhasználók számára történő elérhetőségének garantálása mellett központi szerepet játszik azok bizalmasságának megőrzése. A jogosulatlan hozzáférést, valamint a bizalmas adatok elvesztését vagy jogosulatlan nyilvánosságra hozatalát mindenáron meg kell akadályozni. Az adatlogisztikai szakembereknek ezért azzal a feladattal kell szembenézniük, hogy előmozdítsák az átfogó biztonsági koncepciók és szabványok kidolgozását és működtetését.
Az adatok és a szállítási logisztika kapcsolata
Az adatlogisztika mellett a szállítási logisztika még fontosabb szerepet fog játszani az Ipar 4.0 kontextusában. Ez konkrétan a szállítási láncban részt vevő összes objektum teljes hálózatba kapcsolását jelenti. Sok területen ez már valóság, és naponta alkalmazzák számos alkalmazásban: a rugalmas útvonaltervezés az előrejelzett forgalmi viszonyokon vagy időjáráson alapul, valamint a szoftveresen támogatott forgalomirányítás csak két példa. De a technológiai fejlődés itt nem áll meg. Az intelligens, önvezető járművek bevezetése a dolgok internetén alapuló közlekedési infrastruktúrába teljesen új dimenziókat nyit meg az automatizált és rugalmas logisztikai megoldások terén.
Ezen a területen az adat- és a szállítási logisztika kéz a kézben jár, az előbbi biztosítja a szállítási logisztika optimalizálásához szükséges információkat. Minél átfogóbb az aktuális kapacitás-, időjárási, forgalmi és járműinformációk cseréje, annál hatékonyabban kezelhetők a növekvő logisztikai folyamatok. A növekvő termelés és az egyre kisebb tételek szállításának idején (kulcsszó: e-kereskedelem) a gyártási és forgalmazási oldalak gyakorlatilag a szállítási logisztika teljesítményétől és rugalmasságától függenek. Csak akkor valósítható meg a negyedik ipari forradalom víziója általában, és különösen az intelligens gyár koncepciója.
Várható, hogy az intelligens technológiák előbb-utóbb eluralkodnak majd a termelésben. De hogyan fogja ez befolyásolni a raktárlogisztikát? Vajon ugyanilyen vagy hasonló módon fog-e folytatódni a fejlesztés ott?
Ennek számos jele van.
Intelligens szállítási rendszerek a raktárban
Központi vezérlőrendszer nélkül ezek a járművek egymás között tárgyalják a bejövő szállítási megbízásokat, elsőbbségi szabályokat állapítanak meg, és adatokat cserélnek a raktárban elfoglalt helyükről. Mivel minden egyes szállítóeszköz decentralizáltan dolgozza fel az információit, a teljes vezérlőrendszer számos virtuális egység között van elosztva. Meghibásodás esetén a járművek raja reagál, és maga oldja meg a problémát.
Autonóm szállítórobotok
Itt jön a képbe a Kardex Remstar és a Servus Intralogistics két vállalat, amelyek egy új megoldást fejlesztettek ki Smart Factory néven ügyfeleik belső termelési logisztikájának optimalizálására
A megoldás központi elemei a Kardex Remstar dinamikus visszakereső rendszerei és a Servus Intralogistics speciális szállítórendszere, amely autonóm, sínre szerelt szállítórobotokból áll. Mindkét vállalat termékei már egy ideje külön is kaphatók. Az újdonság az, hogy az alkatrészeket újonnan kifejlesztett szoftver segítségével egy hatékony, átfogó megoldássá egyesítik. Az összeszereléshez szükséges alkatrészeket helytakarékos módon tárolják a Kardex Remstar függőleges tárolóliftjeiben, körhinta állványaiban vagy konténertároló rendszereiben. A visszakereséskor a Servus szállítórendszer automatikusan kiveszi az alkatrészeket a raktárból, és autonóm szállítórobotok segítségével a szerelő munkaállomásokra szállítja azokat. A robotok automatikusan információt kapnak a szükséges munkalépésekről, és az összes további lépést önállóan hajtják végre. Következésképpen a Servus rendszer nem igényel központi vezérlőegységet, mivel a szállítórobotok infravörös kapcsolaton keresztül közvetlenül kommunikálnak más szállítórobotokkal és munkaállomásokkal, így reagálhatnak a közvetlen környezetükre. A Servus szállítórendszere különösen rugalmasnak bizonyul, mivel lehetővé teszi a szabad útvonaltervezést a gyártócsarnokon belül, és optimálisan alkalmazkodik a meglévő épületszerkezetekhez. Ez azt jelenti, hogy a sín a raktár- és gyártócsarnokok bármely pontján – a padlótól a mennyezetig – telepíthető.
Rajintelligencia a Fraunhofer Intézettől
Egy alapvetően hasonló, de jelenlegi formájában fejlettebb megközelítést mutat a Fraunhofer Anyagáramlási és Logisztikai Intézet által tervezett Multishuttle nevű konténertároló és -szállító rendszer .
Az alapötlet az, hogy egy tárolórendszer döntő előnyét nemcsak a tiszta tárolási és visszakeresési kapacitása méri, hanem az is, hogy milyen gyorsan érik el a tárolókonténerek a célállomásukat. A Fraunhofer IML szakemberei feltételezik, hogy a kis rakodóterek szállítószalag- és tárolórendszereinek aránya a raktárlogisztikában továbbra is növekedni fog a raklapos szállítószalag- és tárolórendszerekhez képest. Ez a szállítmányok méretének folyamatos csökkenésének és az ebből fakadó készletcsökkentő intézkedéseknek köszönhető az iparban és a kereskedelemben.
Az eredeti ötlet egy költséghatékony, sínvezérelt járművekből álló szállítórendszer fejlesztésére irányult. Ezek a járművek képesek voltak a raktáron belüli betárolási és kitárolási műveletek önálló kezelésére is, lehetővé téve ezáltal a teljes szállítási folyamatot a raktártól a munkaállomásig további kezelés nélkül. Ez az ötlet vezetett az úgynevezett Multishuttle, amely a Servus szállítójárműhöz hasonlóan működik.
A mérnökök azonban gyorsan felismerték a megoldás korlátait: a rugalmatlan sínrendszert. Ezután nekiláttak a multishuttle továbbfejlesztésének, amely sínek nélkül navigál a raktárban. A Dematic-kal együttműködve az intézet kifejlesztette a MultiShuttle Move-ot, amely kompatibilis a hagyományos vasúti rendszerrel, de padlóra szerelt alvázzal és intelligens navigációs rendszerrel is fel van szerelve. A jármű elöl és hátul lézerszkennerekkel van felszerelve, amelyek útkeresésre és biztonsági funkcióként szolgálnak a padlón történő munkavégzés során. Az integrált pozicionáló technológia segítségével teljesen szabadon mozoghat a térben vezetősínek vagy más rögzített jelölések nélkül, és dinamikusan reagálhat a változásokra. Ez minimalizálja a rögzített szállítószalag-technológia szükségességét, miközben egyidejűleg maximális rugalmasságot ér el.
Ezzel az innovatív rendszerrel intelligens és összekapcsolt szállítójárművek kezelik az összes szállítási műveletet, például a magasraktártól a munkaállomásokig, ahol további feldolgozást vagy komissiózást végeznek. Ezeket az agilis segítőket nem raktárkezelő szoftver irányítja, hanem önállóan koordinálják magukat, központi vezérlés nélkül. Mivel az ilyen típusú raktárlogisztika nagyszámú ilyen kis segítőt igényel, a szoftvereket túlterhelné a robotraj kezelésének összetettsége. Ez lehetővé teszi számukra, hogy teljesen szabadon mozogjanak a magasraktáron belül, mind síneken, mind a padlón.
Az eszközök a raj intelligencia elvén kommunikálnak és vezérlik egymást. Ezt egy újonnan kifejlesztett érzékelőtechnológia használatával érik el, amely olyan funkciókkal van felszerelve, mint a rádiókövetés, a távolságmérés és a navigáció. Ez lehetővé teszi az egyes szállítóeszközök számára, hogy mindig megtalálják a legközvetlenebb és legrövidebb utat a célállomásukhoz, összehangolják egymással a megrendelések elfogadását és az optimális útvonaltervezést, így biztosítva a raktár maximális áteresztőképességét és ezáltal a hatékonyságot.
Az ütközéseket az integrált érzékelőrendszer is elkerüli, amely automatikusan leállítja a járműveket, ha egy másik eszközzel vagy személlyel való ütközés fenyeget. Egyéb esetekben a raktárban a közúti forgalomhoz hasonlóan fix elsőbbségi szabályok érvényesek.
Ha további erőforrásokra van szükség, a rendszer szállítási kapacitása rugalmasan igazítható a járművek számának növelésével. Nincs szükség fix létesítményekbe történő beruházásokra.
Tartsuk a kapcsolatot
