Industria 4.0 – Logistica transporturilor în tranziție
Selectarea limbii 📢
Publicat pe: 31 decembrie 2014 / Actualizat pe: 28 septembrie 2021 – Autor: Konrad Wolfenstein
Industria 4.0: Fabrică inteligentă – Logistică inteligentă – Imagine: Xpert.Digital / Phonlamai Photo|Shutterstock.com
Industria 4.0 – un termen care a devenit recent un cuvânt la modă, generând multe discuții în industrie și politică. În sensul cel mai adevărat, Industria 4.0 se referă la un proiect orientat spre viitor al Guvernului Federal German, care prevede integrarea strânsă a tehnologiei IT și a tehnologiei de fabricație pentru a pregăti țara pentru provocările viitoare.
Conform documentului de strategie, a patra revoluție industrială, impulsionată de dezvoltarea rapidă a internetului, va duce la o fuziune a lumii reale cu cea virtuală, rezultând în cele din urmă Internetul Lucrurilor (IoT). Aici, produsele sau componentele în sine se conectează în rețea cu alte articole, utilizatori sau mijloace de transport și comunică între ele pentru a genera procese fără probleme și chiar mai eficiente.
Un semn al trecerii către Industria 4.0 este importanța tot mai mare a conectării în rețea a sistemelor IT integrate în procesele de producție și logistică, atât între ele, cât și cu internetul în general (așa-numitele sisteme ciber-fizice, CPS). Dezvoltarea tot mai mare și accelerată a automatizării și integrării în industrie este însoțită de crearea unor tehnologii de monitorizare și control din ce în ce mai inteligente, permițând companiilor să gestioneze și să optimizeze întregul sistem de creare de valoare aproape în timp real. Această dezvoltare va duce în cele din urmă la implementarea unor procese decizionale complet autonome în producție și transport.
Un pas către acest obiectiv este fabrica inteligentă, cu autoînvățare ( Smart Factory ). Accentul se pune aici pe dezvoltarea de sisteme și procese de producție inteligente și autoreglate, precum și pe implementarea de instalații de producție în rețea care comunică între ele independent.
Logistică inteligentă: Logistica viitorului
inteligente își găsesc din ce în ce mai mult drum în logistica transporturilor
Dar ce sunt mai exact tehnologiile inteligente?
Acestea sunt sisteme asistate de calculator care controlează complet automat întregul proces de lucru și sunt capabile să funcționeze autonom, controlând astfel un întreg proces în mod independent.
Logistica de astăzi are puține în comun cu depozitarea și expedierea mărfurilor relativ unidimensionale de acum câțiva ani. Acest lucru se datorează noilor tehnologii web care permit un nivel complet nou de interactivitate între participanți. Iar această dezvoltare continuă să progreseze rapid. Sistemele de transport parțial sau chiar complet automatizate sunt deja testate în numeroase aplicații.
Smart Factory – fabrica inteligentă a viitorului
Centrul German de Cercetare pentru Inteligență Artificială (DFKI), în colaborare cu diverși producători, a dezvoltat un prim prototip al unei fabrici inteligente a viitorului – așa-numita Fabrică Inteligentă . Principala sa caracteristică este compoziția sa din module de producție independente care comunică autonom între ele folosind o multitudine de sisteme informatice. Munca umană joacă doar un rol de asistență în procesul de producție.
Trei elemente cheie stau la baza dezvoltării:
- produsul inteligent și comunicativ
- sistemul de rețea
- operatorul de asistență al sistemului
Produsul inteligent, cu ajutorul senzorilor integrați (de exemplu, RFID sau Bluetooth), este informat constant despre comanda curentă, materialele și datele de producție, influențând astfel propriul proces de fabricație. Sistemul în rețea comunică cu produsele inteligente individuale prin intermediul componentelor CPS și monitorizează fiecare etapă de lucru. În acest sistem, operatorul uman care asistă utilizatorul este informat direct de către produs despre detaliile procesului de asamblare, inclusiv etapele de lucru necesare.
Fabrica inteligentă și logistica datelor
În fabrica inteligentă, separarea tradițională dintre planificarea producției și controlul producției este eliminată. În schimb, se utilizează o abordare integrată, în care mașinile fac schimb de informații și previziuni despre procesul de producție și coordonează etapele de lucru ulterioare. Datele privind fluxul de materiale, utilizarea mașinilor și a sistemului de depozitare și consumul de resurse sunt, de asemenea, integrate în proces și luate în considerare în planificarea acțiunilor. Pentru ca acest flux de informații să aibă un impact continuu asupra producției în curs, acesta trebuie să aibă loc în timp real între dispozitive.
Aici joacă un rol deosebit de important logistica datelor, deoarece trebuie să garanteze că toate datele, atât cele actuale, cât și cele prognozate, sunt disponibile rapid și complet și sunt transmise fără pierderi de timp.
Acest tip modern de producție nu se termină nicidecum la porțile fabricii inteligente. Abordarea integrată, orientată spre comandă, a producției, care cuprinde întregul lanț valoric, de la materiile prime până la produsul industrial finit, necesită o gândire inter-companii și, din perspectiva logisticii datelor, asigurarea unui schimb de informații fără probleme.
Provocările implicate sunt enorme. Pe de o parte, se așteaptă un flux masiv de date, care necesită o reorganizare cuprinzătoare a infrastructurii IT. Prin urmare, o extindere rapidă a infrastructurii de rețea este esențială pentru succesul proiectului.
Pe lângă extinderea calitativă și cantitativă a liniilor de date, logistica datelor se confruntă cu o altă provocare extrem de complexă și în prezent mult discutată: asigurarea securității complete a datelor. Pe lângă garantarea disponibilității datelor pentru utilizatorii autorizați, menținerea confidențialității acestora joacă un rol central. Accesul neautorizat, precum și pierderea sau divulgarea neautorizată a datelor confidențiale, trebuie prevenite cu orice preț. Prin urmare, profesioniștii în logistica datelor se confruntă cu sarcina de a promova dezvoltarea și operarea unor concepte și standarde de securitate complete.
Legătura dintre date și logistica transporturilor
Pe lângă logistica datelor, logistica transporturilor va juca un rol și mai important în contextul Industriei 4.0. Aceasta implică în mod specific interconectarea completă a tuturor obiectelor implicate în lanțul de transport. În multe domenii, acest lucru este deja o realitate și este utilizat zilnic într-o multitudine de aplicații: planificarea flexibilă a rutelor bazată pe condițiile de trafic previzionate sau pe vreme și gestionarea fluxului de trafic asistată de software sunt doar două exemple. Dar dezvoltarea tehnologică nu se oprește aici. Introducerea vehiculelor inteligente, autonome, într-o infrastructură de transport bazată pe Internetul Lucrurilor va deschide ușa către dimensiuni complet noi ale soluțiilor logistice automatizate și flexibile.
În acest domeniu, datele și logistica transporturilor merg mână în mână, primele furnizând informațiile necesare pentru optimizarea logisticii transporturilor. Cu cât schimbul de informații despre capacitate actuală, vreme, trafic și vehicule este mai cuprinzător, cu atât fluxurile logistice în creștere pot fi gestionate mai eficient. În perioadele de creștere a producției și de transport al loturilor din ce în ce mai mici (cuvânt cheie: comerț electronic), părțile de producție și distribuție depind practic de performanța și flexibilitatea logisticii transporturilor. Numai dacă aceasta poate garanta că materiile prime, produsele semifabricate sau articolele expediabile ajung la timp la fața locului poate fi realizată viziunea unei a patra revoluții industriale în general și conceptul de fabrică inteligentă în special.
Se așteaptă ca tehnologiile inteligente să predomine în producție mai devreme sau mai târziu. Dar cum va afecta acest lucru logistica depozitului? Va continua dezvoltarea în același mod sau într-un mod similar?
Există o mulțime de semne în acest sens.
Sisteme inteligente de transport în depozit
Fără un sistem central de control, aceste vehicule negociază între ele comenzile de transport primite, stabilesc reguli de prioritate și fac schimb de date despre pozițiile lor respective în depozit. Deoarece fiecare navetă își procesează informațiile descentralizat, întregul sistem de control este distribuit pe mai multe unități virtuale. Dacă apar defecțiuni, roiul de vehicule reacționează și rezolvă singur problema.
Roboți de transport autonomi
Aici intervin cele două companii Kardex Remstar și Servus Intralogistics, care au dezvoltat o nouă soluție Smart Factory
Componentele principale ale soluției sunt sistemele dinamice de recuperare de la Kardex Remstar și un sistem de transport specializat de la Servus Intralogistics, constând din roboți de transport autonomi, montați pe șine. Produsele ambelor companii sunt disponibile separat de ceva vreme. Noutatea este că componentele sunt combinate într-o soluție globală eficientă folosind un software nou dezvoltat. Piesele necesare pentru asamblare sunt depozitate într-un mod care economisește spațiu în ascensoarele verticale de depozitare, rafturile carusel sau sistemele de depozitare a containerelor de la Kardex Remstar. În momentul recuperării, sistemul de transport Servus preia automat piesele din depozit și le transportă la stațiile de lucru de asamblare folosind roboți de transport autonomi. Roboții primesc automat informații despre etapele de lucru necesare și finalizează toți pașii ulteriori independent. Prin urmare, sistemul Servus nu necesită o unitate centrală de control, deoarece roboții de transport comunică direct cu alți roboți de transport și stații de lucru prin infraroșu, permițându-le să reacționeze la mediul lor imediat. Sistemul de transport Servus se dovedește a fi deosebit de flexibil, deoarece permite planificarea liberă a rutelor în interiorul halei fabricii și se adaptează optim structurilor existente ale clădirilor. Aceasta înseamnă că șina poate fi instalată în orice punct – de la podea până la tavan – în halele de depozitare și producție.
Inteligență de roi de la Institutul Fraunhofer
O abordare fundamental comparabilă, dar în forma sa actuală mai avansată, este prezentată de un sistem de depozitare și transport containere numit Multishuttle Institutul Fraunhofer pentru Flux de Materiale și Logistică .
Ideea de bază este că beneficiul decisiv al unui sistem de depozitare nu se măsoară doar prin capacitatea sa pură de stocare și recuperare, ci și prin viteza cu care containerele de depozitare ajung la destinație. Specialiștii de la Fraunhofer IML presupun că proporția sistemelor de transport și depozitare pentru transportoare de încărcături mici va continua să crească în logistica depozitelor, în comparație cu sistemele de transport și depozitare pentru paleți. Acest lucru se datorează reducerii continue a dimensiunilor transporturilor și măsurilor rezultate de reducere a stocurilor în industrie și comerț.
Ideea inițială a implicat dezvoltarea unui sistem de transport cu vehicule ghidate pe șine, eficiente din punct de vedere al costurilor. Aceste vehicule erau, de asemenea, concepute să fie capabile să gestioneze independent operațiunile de depozitare și recuperare în cadrul depozitului, permițând astfel întregul proces de transport de la depozit la stația de lucru fără nicio manipulare ulterioară. Această idee a condus la dezvoltarea așa-numitului Multishuttle , care funcționează similar cu vehiculul de transport Servus.
Cu toate acestea, inginerii au recunoscut rapid limitele acestei soluții: sistemul de șine inflexibil. Apoi au început să dezvolte în continuare multishuttle-ul, unul care ar naviga prin depozit fără șine. În colaborare cu Dematic, institutul a dezvoltat MultiShuttle Move , care este compatibil cu sistemul de șine convențional, dar este echipat și cu un șasiu montat pe podea și un sistem inteligent de navigație. Vehiculul este echipat cu scanere laser în față și în spate, care servesc atât pentru identificarea traseului, cât și ca element de siguranță atunci când funcționează pe podea. Folosind tehnologia de poziționare integrată, se poate deplasa complet liber în spațiu, fără șine de ghidare sau alte marcaje fixe, și poate reacționa dinamic la schimbări. Acest lucru minimizează nevoia de tehnologie de transport fix, atingând în același timp o flexibilitate maximă.
Cu acest sistem inovator, vehicule de transport inteligente și interconectate gestionează toate operațiunile de transport, de exemplu, de la un depozit cu rafturi înalte până la stațiile de lucru unde sunt procesate sau preluate ulterior. Acești asistenți agili nu sunt ghidați de software de gestionare a depozitului, ci se coordonează autonom, fără niciun control central. Întrucât acest tip de logistică a depozitului necesită un număr mare de astfel de asistenți mici, software-ul ar fi copleșit de complexitatea gestionării acestui roi de roboți. Acest lucru le permite să se miște complet liber în interiorul depozitului cu rafturi înalte, atât pe șine, cât și pe podea.
Dispozitivele comunică și se controlează reciproc folosind principiul inteligenței în roi. Acest lucru se realizează prin utilizarea unei tehnologii de senzori recent dezvoltate, echipate cu funcționalități precum urmărirea radio, măsurarea distanței și navigarea. Acest lucru permite navetelor individuale să găsească întotdeauna cea mai directă și mai scurtă rută către destinația lor, să se coordoneze între ele în ceea ce privește acceptarea comenzilor și planificarea optimă a rutei și, astfel, să asigure un randament maxim în depozit și, prin urmare, eficiență.
Coliziunile sunt, de asemenea, evitate de sistemul de senzori integrați, care oprește automat vehiculele dacă este iminentă o coliziune cu un alt dispozitiv sau cu o persoană. În caz contrar, în depozit se aplică reguli fixe de prioritate, similar traficului rutier.
Dacă sunt necesare resurse suplimentare, capacitatea de transport a sistemului poate fi ajustată flexibil prin creșterea numărului de vehicule. Nu sunt necesare investiții în instalații fixe.
Păstrăm legătura
