Ipari 4.0: Intelligens gyár – Intelligens logisztika – Kép: Xpert.digital / Phonlamami Photo | Shutterstock.com
Ipari 4.0 – Ez a kifejezés, amely egy ideje az iparban és a politikában sok vita kulcsszót okozott. A tényleges értelemben az Industry 4.0 leírja a szövetségi kormány jövőbeli projektjét, amely előírja az informatikai és gyártási technológiák szoros integrációját annak érdekében, hogy a jövőbeli kihívásokhoz helyi megfelelő legyen.
Ennek megfelelően a stratégiai dokumentumban meghirdetett negyedik ipari forradalom, amelyet az internet rendkívül gyors fejlődése vezérel, a valós és a virtuális világ összeolvadásához vezet, ami végső soron a dolgok internete (IoT) kialakulásához vezet. Itt maguk a termékek vagy alkatrészek kapcsolódnak be hálózatba és kommunikálnak más cikkekkel, felhasználókkal vagy szállítóeszközökkel, hogy problémamentes és még hatékonyabb folyamatokat generáljanak.
Az Ipar 4.0 irányába történő elmozdulás jele a termelési és logisztikai folyamatokba ágyazott informatikai rendszerek egymással és általában az internettel való hálózatba kapcsolásának (ún. cyber-physical systems, CPS) növekvő jelentősége. Az iparban az automatizálás és összekapcsolás egyre nagyobb és gyorsabb fejlődése együtt jár az egyre intelligensebb felügyeleti és vezérlési technológiák megalkotásával, amelyekkel a vállalatok szinte valós időben irányíthatják és optimalizálhatják a teljes értékteremtő hálózatot. Olyan fejlesztés, amely kezdetben teljesen autonóm döntéshozatali folyamatok megvalósítását eredményezi a termelésben és a szállításban.
Ennek egyik lépése az öntanuló, intelligens gyár ( Smart Factory ). A középpontban az intelligens, önszabályozó termelési rendszerek és folyamatok fejlesztése, valamint a hálózatba kapcsolt, egymástól függetlenül kommunikáló gyártóberendezések megvalósítása áll.
Intelligens logisztika: A jövő logisztikája
intelligens technológiák is egyre inkább utat találnak a szállítási logisztikába
De mik is azok az intelligens technológiák?
Ezek olyan számítógépes rendszerek, amelyek teljesen automatikusan irányítják a teljes munkafolyamatot, és képesek önállóan cselekedni, és így egy teljes folyamatot önállóan irányítani.
A mai logisztikának nem sok köze van a néhány évvel ezelőtti áruk viszonylag egydimenziós tárolásához és kiszállításához. Ennek oka pontosan az új webes technológiák, amelyek a résztvevők közötti interaktivitás teljesen új szintjét teszik lehetővé. A fejlődés pedig gyors ütemben folytatódik. A részben vagy akár teljesen automatizált közlekedési rendszereket már most is többféleképpen tesztelik.
Intelligens gyár – A jövő intelligens gyára
A különféle gyártókkal együttműködve a Német Mesterséges Intelligencia Kutatóközpont (DFKI) kidolgozta a jövő intelligens gyárának első prototípusát – az úgynevezett intelligens gyárat . A fő jellemző a független termelési modulok összetétele, amelyek különféle információs rendszerek segítségével önállóan kommunikálnak egymással. Az emberi munka csak a termelési folyamatban fontos.
Három központi építőelem képezi a fejlesztés alapját:
- az intelligens, kommunikáló termék
- a hálózati rendszert
- a rendszer asszisztens kezelője
Az integrált szenzorok (pl. RFID vagy Bluetooth) segítségével az intelligens termék folyamatosan értesül az aktuális rendelési, anyag- és gyártási adatairól, és így befolyásolja saját termelését. A hálózatba kapcsolt rendszer párhuzamosan kommunikál az egyes intelligens termékekkel CPS komponenseken keresztül, és figyeli az egyes munkalépéseket. Ebben a rendszerben az ember, asszisztens kezelő közvetlenül a terméktől kap tájékoztatást az összeszerelés részleteiről, beleértve a szükséges munkalépéseket is.
Intelligens gyár és adatlogisztika
A Smart Factoryban a gyártástervezés és a gyártásellenőrzés szokásos szétválasztása már nem érvényes. Ehelyett egy integrált megközelítés valósul meg, amelyben a gépek információkat, előrejelzéseket cserélnek egymással a gyártási folyamatról, és összehangolják a további munkalépéseket. Az anyagáramlásra, a gépek és tárolórendszerek kihasználtságára, valamint az erőforrás-felhasználásra vonatkozó adatok is beépülnek a folyamatba, és figyelembe veszik az intézkedések tervezésénél. Ahhoz, hogy az információáramlás tartós hatással legyen a folyamatban lévő termelésre, annak valós időben kell megtörténnie az eszközök között.
Ez az a pont, ahol az adatlogisztika különösen fontos szerepet játszik, mivel biztosítania kell, hogy minden aktuális és előrejelzési adat gyorsan és átfogóan rendelkezésre álljon, és időveszteség nélkül továbbítható legyen.
Ez a modern típusú termelés nem ér véget a Smart Factory cégkapu előtt. A gyártás integrált, megrendelésorientált megközelítése, amely a nyersanyagoktól a kész ipari termékig a teljes értékláncot lefedi, a zökkenőmentes információcsere érdekében vállalatközi gondolkodást és adatlogisztikát igényel.
Az ezzel járó kihívások óriásiak. Egyrészt óriási adatfolyamra kell számítani, amihez az informatikai infrastruktúra átfogó átszervezésére lesz szükség. A csővezeték-hálózat gyors bővítése ezért elengedhetetlen a projekt sikeréhez.
Az adatsorok minőségi és mennyiségi bővítése mellett az adatlogisztika egy másik rendkívül összetett és jelenleg is sokat vitatott feladat előtt áll: az átfogó adatbiztonság biztosítása. A felhatalmazott személyek számára az adatok hozzáférhetőségének biztosítása mellett központi szerepe van azok bizalmas kezelésének. Fontos elkerülni az illetéktelen személyek behatolását, valamint a bizalmas adatok elvesztését vagy jogosulatlan nyilvánosságra hozatalát. Az adatlogisztikai szakembereknek ezért az átfogó biztonsági koncepciók és szabványok fejlesztésének és működtetésének előmozdítása a feladat előtt áll.
Az adatok és a szállítási logisztika kapcsolata
Az adatlogisztika mellett az Ipar 4.0 nyomán a szállítási logisztika is még fontosabb szerepet kap majd. Ez kifejezetten a szállítási láncban részt vevő összes objektum teljes hálózatba kapcsolására vonatkozik. Ezt már nagy területeken és a mindennapi használat során számos alkalmazásban megvalósították: az előrejelzett forgalmi viszonyokon vagy időjáráson alapuló rugalmas útvonaltervezés és a forgalmi áramlások szoftveres vezérlése csak két példa. A technikai fejlődés azonban nem áll meg ezen a ponton. Az intelligens, önvezető járművek bevezetése a dolgok internetére épülő közlekedési infrastruktúrába az automatizált és rugalmas logisztikai megoldások egészen más dimenziói előtt nyitja meg a kaput.
Ezen a területen az adat- és a szállítási logisztika kéz a kézben jár, hiszen az előbbi adja azokat az információkat, amelyek segítségével optimalizálható a szállítási logisztika. Minél átfogóbb az aktuális kapacitás-, időjárás-, forgalmi- és járműinformációk cseréje, annál hatékonyabban lehet ellenőrizni a növekvő logisztikai áramlásokat. A növekvő termelés és az egyre kisebb tételszámok szállítása idején (kulcsszó e-kereskedelem) a termelési és értékesítési oldal gyakorlatilag a szállítási logisztika teljesítményétől és rugalmasságától függ. A negyedik ipari forradalom víziója általában, és konkrétan az intelligens gyár koncepciója csak akkor valósulhat meg, ha ez garantálja, hogy az alapanyagok, előtermékek vagy szállítható cikkek időben a helyszínen legyenek.
Várható, hogy az intelligens technológiák előbb-utóbb meghonosodnak a termelésben. De hogyan érinti ez a raktári logisztikát? Ugyanilyen vagy hasonló formában megy végbe ott a fejlesztés?
Ennek elég jele van.
Intelligens szállítási rendszerek a raktárban
Központi vezérlés nélkül ezek az eszközök egyeztetik egymással a beérkező szállítási megrendeléseket, elsőbbségi szabályokat állítanak fel, és adatokat cserélnek a raktárban elfoglalt helyükről. Mivel minden űrsikló decentralizáltan dolgozza fel információit, a teljes vezérlőrendszer sok virtuális vállon van elosztva. Ha meghibásodás lép fel, a járműraj maga reagál és kijavítja a problémát.
Önellátó szállító robotok
Itt jön be a két cég, a Kardex Remstar és a Servus Intralogistics. A Smart Factory új megoldást fejlesztettek ki ügyfeleik belső gyártási logisztikájának optimalizálására.
A megoldás alapvető építőelemei a Kardex Remstar dinamikus szolgáltatási megoldásai és a Servus Intralogistics speciális szállítási rendszere, amely autonóm szállítási robotokból áll, amelyek síneken vezetnek. Mindkét vállalat termékei hosszú ideje külön kaphatók. Újdonság az, hogy az összetevőket egy újonnan kifejlesztett szoftver segítségével összerakják egy hatékony általános megoldássá. A szerelvényben megkövetelt alkatrészeket a Kardex Remstar függőleges raktári felvonókban, keringési polcokban vagy konténercsapágyrendszerekben tárolják. A rendelkezés idején a SERVUS szállítási rendszer automatikusan átveszi az alkatrészeket a raktárból, és autonóm szállítási robotok segítségével szállítja őket a közgyűlés munkahelyeire. Az eszközök automatikusan kapnak információkat a szükséges munkalvényekről, és minden további lépésről függetlenül gondoskodnak. Ennek eredményeként a SERVUS rendszer nem igényel központi ellenőrzést, mivel az infravörös felhasználó robotok közvetlenül kommunikálnak a többi közlekedési robotmal és munkaállomással, és így reagálnak közvetlen környezetükre. A Servus szállítási rendszer különösen rugalmasnak bizonyul, mivel lehetővé teszi az ingyenes utat a gyárcsarnokban, és optimálisan alkalmazkodik a meglévő épületszerkezetekhez. Így az útvonal bármely ponton rögzíthető – talajtól a – a raktárban és a gyártócsarnokokban.
Swarm intelligencia a Fraunhofer Intézettől
Fraunhofer Institute for Material Flow and Logistics Multishuttle nevű konténertároló és szállító rendszer alapvetően hasonló megközelítést mutat, de jelenlegi formájában tovább megy .
Az alapötlet az, hogy a tárolórendszer jelentős előnye nem csak a tiszta tárolási és visszakeresési teljesítményben mérhető, hanem abban is, hogy a tárolókonténerek milyen sebességgel érnek célba. A Fraunhofer IML szakemberei feltevésként azt feltételezik, hogy a raktári logisztikában tovább növekszik a kis teherhordók szállítószalagos és tárolórendszereinek aránya a raklapos szállítószalagos és tárolórendszerekhez képest. Ennek oka a szállítmányméretek folyamatos csökkenése és az ebből eredő készletcsökkentési intézkedések az iparban és a kereskedelemben.
Az eredeti ötlet egy olcsó, vasúti irányítású járműveket használó közlekedési rendszer kifejlesztését jelentette. Ezenkívül képesnek kell lenniük a raktárban történő tárolási és kitárolási folyamatok önálló végrehajtására, hogy a raktártól a munkaállomásig történő teljes szállítást minden további kezelési művelet nélkül lebonyolíthassák. Ebből az ötletből született meg az úgynevezett Multishuttle , amely a Servus szállítókocsihoz hasonlóan működik.
A mérnökök azonban hamar felismerték ennek a megoldásnak a korlátait: a rugalmatlan sínrendszert. Ezután hozzáláttak a többsikló továbbfejlesztéséhez, amely sínek nélkül közlekedne a raktárban. Az intézet a Dematic céggel együttműködve kifejlesztette a MultiShuttle Move-ot , amely kompatibilis a hagyományos vasúti rendszerrel, de padlóvázzal és intelligens navigációs rendszerrel is fel van szerelve. A jármű elöl és hátul lézerszkennerekkel van felszerelve, amelyek mind az útvonalkeresést, mind a folyosói műveletek biztonsági funkcióját szolgálják. Az integrált helymeghatározó technológia segítségével teljesen szabadon tud mozogni a térben és dinamikusan reagál a változásokra mindenféle irányvonal vagy egyéb rögzített jelölés nélkül. Az állandóan telepített szállítószalag technológia így minimálisra csökken, és egyben maximális rugalmasságot ér el.
Az új rendszerrel az intelligens és összekapcsolt szállítójárművek minden szállítást elvégeznek, például egy magasraktárból a munkaállomásokig, ahol tovább dolgozzák vagy komissiózzák azokat. Az agilis segítőket azonban nem raktárkezelő szoftver vezeti útjukon, hanem önállóan, központi irányítás nélkül koordinálják egymást. Mivel az ilyen típusú raktári logisztikához nagyszámú kis segítőre van szükség, a szoftvert túlterhelné az irányítási feladatok bonyolultsága ennek a robotrajnak. Így teljesen szabadon mozoghatnak a magasraktárban sínen és földön.
Az eszközök a rajintelligencia elve szerint kommunikálnak és irányítják egymást. Ez az újonnan kifejlesztett szenzortechnológia használatával érhető el, amely olyan funkciókkal van felszerelve, mint a rádiós helymeghatározás, a távolság és a navigációs műszerek. Ez azt jelenti, hogy az egyes járatok mindig a közvetlen és legrövidebb utat keresik a célállomáshoz, egyeztetik egymással a rendelésfelvételt és az optimális útvonal megtalálását, így biztosítva a raktár maximális áteresztőképességét és ezáltal a hatékonyságot.
Az ütközések is elkerülhetők az integrált érzékelő koncepciónak köszönhetően, amely automatikusan leállítja a járműveket egy másik eszközzel vagy személlyel való közelgő ütközés esetén. Egyébként a raktárban a közúti közlekedéshez hasonlóan fix elsőbbségi szabályok érvényesek.
Ha további erőforrásokra van szükség, a rendszer szállítási teljesítménye a járművek számának növelésével rugalmasan módosítható. A fix rendszerekbe való beruházás nem szükséges.
Maradj kapcsolatban
