Индустрия 4.0 – Транспортная логистика меняется
Опубликовано: 31 декабря 2014 г. / Обновление от: 28 сентября 2021 г. - Автор: Конрад Вольфенштейн
Индустрия 4.0: Умное производство – Умная логистика – Изображение: Xpert.Digital / Phonlamai Photo|Shutterstock.com
Индустрия 4.0 – термин, который уже некоторое время является модным словечком и является предметом многочисленных дискуссий в промышленности и политике. В действительности «Индустрия 4.0» относится к будущему проекту федерального правительства, который предусматривает тесную интеграцию информационных технологий и производственных технологий, чтобы сделать местную промышленность готовой к решению будущих задач.
Соответственно, провозглашенная в стратегическом документе четвертая промышленная революция, вызванная чрезвычайно быстрым развитием Интернета, приведет к слиянию реального и виртуального миров, что в конечном итоге приведет к Интернету вещей (IoT). Здесь сами продукты или компоненты объединяются в сеть и взаимодействуют с другими предметами, пользователями или транспортными средствами, чтобы обеспечить бесперебойные и еще более эффективные процессы.
Признаком перехода к Индустрии 4.0 является растущая важность сетевых ИТ-систем, встроенных в производственные и логистические процессы, как друг с другом, так и с Интернетом в целом (так называемые киберфизические системы, CPS). Все большее и быстрое развитие автоматизации и взаимосвязи в промышленности сопровождается созданием все более интеллектуальных технологий мониторинга и управления, с помощью которых компании могут контролировать и оптимизировать всю сеть создания стоимости практически в реальном времени. Разработка, которая первоначально приведет к реализации полностью автономных процессов принятия решений в производстве и транспорте.
Одним из шагов к этому является самообучающаяся интеллектуальная фабрика ( Smart Factory ). Основное внимание уделяется разработке интеллектуальных, саморегулирующихся производственных систем и процессов, а также внедрению сетевых, независимо взаимодействующих производственных объектов.
Умная логистика: логистика будущего
интеллектуальные технологии все чаще проникают в транспортную логистику
Но что такое умные технологии?
Это компьютеризированные системы, которые полностью автоматически управляют всеми рабочими процессами и способны действовать автономно и, таким образом, самостоятельно управлять всем процессом.
Сегодняшняя логистика имеет мало общего с относительно одномерным хранением и доставкой товаров, существовавшим несколько лет назад. Причина именно в новых веб-технологиях, которые позволяют достичь совершенно нового уровня интерактивности между участниками. И развитие продолжается быстрыми темпами. Частично или даже полностью автоматизированные транспортные системы уже проходят различные испытания.
Smart Factory – интеллектуальная фабрика будущего
Немецкий исследовательский центр искусственного интеллекта (DFKI) в сотрудничестве с различными производителями разработал первый прототип интеллектуальной фабрики будущего — так называемую « умную фабрику» . Основной особенностью является их состав из независимых производственных модулей, которые самостоятельно взаимодействуют друг с другом с помощью различных информационных систем. Человеческий труд играет лишь вспомогательную роль в производственном процессе.
В основу проекта положены три основных строительных блока:
- интеллектуальный, коммуникативный продукт
- сетевая система
- помощник оператора системы
С помощью встроенных датчиков (например, RFID или Bluetooth) интеллектуальный продукт постоянно получает информацию о своих текущих заказах, материалах и производственных данных и, таким образом, влияет на собственное производство. Сетевая система параллельно взаимодействует с отдельными интеллектуальными продуктами через компоненты CPS и контролирует отдельные этапы работы. В этой системе человек-помощник оператора напрямую информируется продуктом о деталях сборки, включая необходимые рабочие этапы.
Умная фабрика и логистика данных
В «умной фабрике» больше не применяется обычное разделение планирования производства и контроля производства. Вместо этого имеет место комплексный подход, при котором машины обмениваются друг с другом информацией и прогнозами о производственном процессе и координируют дальнейшие этапы работы. Данные о движении материалов, загрузке машин и систем хранения, потреблении ресурсов также включаются в процесс и учитываются при планировании мероприятий. Чтобы поток информации имел постоянное влияние на текущее производство, он должен происходить между устройствами в режиме реального времени.
Это момент, когда логистика данных играет особенно важную роль, поскольку она должна гарантировать, что все данные, текущие и прогнозируемые, доступны быстро и в полном объеме и пересылаются без каких-либо потерь времени.
Этот современный вид производства не заканчивается у ворот компании «Умная фабрика». Интегрированный, ориентированный на заказы подход к производству, который охватывает всю цепочку создания стоимости от сырья до готовой промышленной продукции, требует межфирменного мышления и логистики данных для обеспечения бесперебойного обмена информацией.
Проблемы, связанные с этим, огромны. С одной стороны, ожидается огромный поток данных, что потребует комплексной реорганизации ИТ-инфраструктуры. Поэтому быстрое расширение сети трубопроводов имеет важное значение для успеха проекта.
Помимо качественного и количественного расширения линий передачи данных, перед логистикой данных стоит еще одна весьма сложная и в настоящее время широко обсуждаемая задача: обеспечение комплексной безопасности данных. Помимо обеспечения доступности данных для уполномоченных лиц, центральную роль играет сохранение их конфиденциальности. Важно избегать вмешательства посторонних лиц, а также потери или несанкционированного раскрытия конфиденциальных данных. Поэтому перед специалистами по логистике данных стоит задача содействия разработке и эксплуатации комплексных концепций и стандартов безопасности.
Связь между данными и транспортной логистикой
Помимо логистики данных, транспортная логистика также будет играть еще более важную роль в эпоху Индустрии 4.0. Речь идет именно о полном объединении всех объектов, участвующих в транспортной цепочке. Это уже реализовано на больших территориях и ежедневно используется в различных приложениях: гибкое планирование маршрута на основе прогноза дорожных условий или погоды и программное управление транспортными потоками — это лишь два примера. Но техническое развитие на этом не останавливается. Внедрение интеллектуальных беспилотных транспортных средств в транспортную инфраструктуру, основанную на Интернете вещей, откроет двери к совершенно другим измерениям автоматизированных и гибких логистических решений.
В этой области данные и транспортная логистика идут рука об руку, поскольку первые предоставляют информацию, которую можно использовать для оптимизации транспортной логистики. Чем полнее будет обмен информацией о текущих мощностях, погоде, дорожном движении и транспортных средствах, тем эффективнее можно будет контролировать растущие логистические потоки. Во времена растущего производства и транспортировки все меньших партий (ключевое слово электронная коммерция) стороны производства и продаж практически зависят от эффективности и гибкости транспортной логистики. Видение четвертой промышленной революции в целом и концепция «умного завода» в частности могут быть реализованы только в том случае, если это может гарантировать, что сырье, предварительная продукция или товары, которые могут быть отправлены, будут своевременно доставлены на объект.
Следует ожидать, что умные технологии рано или поздно внедрятся в производство. Но как это влияет на складскую логистику? Будет ли там развиваться в такой же или похожей форме?
Признаков этого достаточно.
Умные транспортные системы на складе
Без централизованного управления эти устройства согласовывают друг с другом входящие транспортные заказы, устанавливают правила проезда и обмениваются данными о своих соответствующих позициях на складе. Поскольку каждый шаттл обрабатывает свою информацию децентрализованно, вся система управления распределена по множеству виртуальных плеч. В случае возникновения неисправностей рой транспортных средств сам реагирует и устраняет проблему.
Самодостаточные транспортные роботы
Именно здесь на помощь приходят две компании Kardex Remstar и Servus IntraLogistics. Под ключевым словом Smart Factory они разработали новое решение для оптимизации внутренней производственной логистики своих клиентов.
Основными составными блоками решения являются решения динамического снабжения от Kardex Remstar и специальная транспортная система от Servus Intralogytics, состоящая из автономных транспортных роботов, которые передвигаются по рельсам. Продукты обеих компаний долгое время продавались отдельно. Новым является то, что компоненты объединяются в эффективное общее решение с использованием недавно разработанного программного обеспечения. Детали, необходимые для сборки, компактно хранятся на вертикальных складских подъемниках, циркуляционных стеллажах или в контейнерных системах хранения Kardex Remstar. В момент поставки транспортная система «Сервус» автоматически забирает детали со склада и транспортирует их на места сборки с помощью автономных транспортных роботов. Устройства автоматически получают информацию о необходимых этапах работы и выполняют все дальнейшие действия самостоятельно. Таким образом, система Servus не требует централизованного управления, поскольку транспортные роботы напрямую связываются с другими транспортными роботами и рабочими станциями с помощью инфракрасного порта и, таким образом, реагируют на свое непосредственное окружение. Транспортная система Servus оказывается особенно гибкой, поскольку позволяет свободно перемещаться по производственному цеху и оптимально адаптируется к существующим строительным конструкциям. Это значит, что трассу можно установить в любой точке – от пола до потолка – в складских и производственных цехах.
Роевой интеллект от Института Фраунгофера
Система контейнерного хранения и транспортировки под названием Multishuttle Институтом материальных потоков и логистики Фраунгофера, демонстрирует принципиально сопоставимый подход, но в ее нынешнем виде идет дальше .
Основная идея заключается в том, что значительная выгода от системы хранения измеряется не только производительностью хранения и извлечения информации, но и скоростью, с которой контейнеры хранения достигают места назначения. В качестве предпосылки специалисты Fraunhofer IML предполагают, что в складской логистике доля конвейерных и складских систем для небольших грузовых средств будет продолжать увеличиваться по сравнению с паллетными конвейерными и складскими системами. Причиной этого является постоянное сокращение объемов поставок и, как следствие, меры по сокращению товарно-материальных запасов в промышленности и торговле.
Первоначальная идея заключалась в разработке транспортной системы с использованием недорогих железнодорожных транспортных средств. Они также должны иметь возможность самостоятельно выполнять процессы хранения и извлечения на складе, чтобы иметь возможность обрабатывать всю транспортировку со склада на рабочую станцию без каких-либо дополнительных погрузочно-разгрузочных операций. Эта идея породила так называемый Multishuttle , который работает аналогично транспортной тележке Servus.
Однако инженеры быстро осознали ограничения этого решения: негибкую железнодорожную систему. Затем они приступили к дальнейшей разработке мультичелнока, который мог бы перемещаться по складу без рельсов. В сотрудничестве с компанией Dematic институт разработал MultiShuttle Move , который совместим с обычной железнодорожной системой, но также оснащен напольным шасси и интеллектуальной навигационной системой. Транспортное средство оснащено лазерными сканерами спереди и сзади, которые служат как для определения маршрута, так и в качестве функции безопасности при работе в коридорах. С помощью интегрированной технологии позиционирования он может совершенно свободно перемещаться в пространстве и динамически реагировать на изменения без каких-либо указаний или других фиксированных маркировок. Таким образом, стационарно установленная конвейерная технология сведена к минимуму и в то же время достигается максимальная гибкость.
Благодаря новой системе интеллектуальные и взаимосвязанные транспортные средства осуществляют все перевозки, например, с многоярусного склада на рабочие станции, где они подвергаются дальнейшей обработке или комплектации. Однако в своем пути гибкие помощники не руководствуются программным обеспечением для управления складом, а координируют свои действия независимо друг от друга без какого-либо централизованного контроля. Поскольку этот тип складской логистики требует большого количества маленьких помощников, программное обеспечение будет перегружено сложностью задач управления для этого роя роботов. При этом они могут совершенно свободно передвигаться по многоярусному складу как по рельсам, так и по земле.
Устройства общаются и управляют друг другом по принципу роевого интеллекта. Это достигается за счет использования недавно разработанной сенсорной технологии, которая оснащена такими функциями, как радиолокация, дальность и навигационные приборы. Это означает, что отдельные челноки всегда ищут прямой и кратчайший путь к месту назначения, координируют друг с другом прием заказов и поиск оптимального маршрута, обеспечивая тем самым максимальную пропускную способность склада и, следовательно, эффективность.
Столкновений также можно избежать благодаря концепции интегрированного датчика, который автоматически останавливает транспортные средства в случае неминуемого столкновения с другим устройством или человеком. В противном случае на складе применяются фиксированные правила полосы отчуждения, аналогичные дорожному движению.
При необходимости в дополнительных ресурсах производительность транспортной системы можно гибко регулировать за счет увеличения количества транспортных средств. Инвестиции в стационарные системы не обязательны.
Оставаться на связи
