Endüstri 4.0 – Geçiş Sürecindeki Ulaşım Lojistiği

 

Endüstri 4.0, son zamanlarda sektörde ve siyasette çokça tartışılan, popüler bir terim haline geldi. En gerçek anlamıyla Endüstri 4.0, Alman Federal Hükümeti'nin geleceğe yönelik bir projesini ifade eder ve ülkeyi geleceğin zorluklarına hazırlamak için bilgi teknolojisi ve üretim teknolojisinin yakın entegrasyonunu öngörür.

Strateji belgesine göre, internetin hızlı gelişimiyle tetiklenen dördüncü sanayi devrimi, gerçek ve sanal dünyaların birleşmesine ve nihayetinde Nesnelerin İnterneti'ne (IoT) yol açacaktır. Burada, ürünler veya bileşenler kendi aralarında ağ oluşturarak diğer öğeler, kullanıcılar veya ulaşım araçlarıyla iletişim kuracak ve kusursuz ve daha verimli süreçler üretecektir.

Endüstri 4.0'a geçişin bir işareti, üretim ve lojistik süreçlerine entegre edilmiş BT sistemlerinin hem birbirleriyle hem de genel olarak internetle (siber-fiziksel sistemler, CPS olarak adlandırılan) ağ oluşturmasının artan önemidir. Endüstride otomasyon ve entegrasyonun sürekli artan ve hızlanan gelişimi, şirketlerin tüm değer yaratma ağlarını neredeyse gerçek zamanlı olarak yönetmelerini ve optimize etmelerini sağlayan giderek daha akıllı izleme ve kontrol teknolojilerinin yaratılmasıyla birlikte gerçekleşmektedir. Bu gelişme, nihayetinde üretim ve taşımacılıkta tamamen otonom karar alma süreçlerinin uygulanmasına yol açacaktır.

Bu hedefe doğru atılan adımlardan biri de kendi kendine öğrenen, akıllı fabrika ( Akıllı Fabrika )'dır. Burada odak noktası, akıllı, kendi kendini düzenleyen üretim sistemleri ve süreçleri geliştirmek ve birbirleriyle bağımsız olarak iletişim kuran ağ bağlantılı üretim tesislerini uygulamaktır.

Akıllı Lojistik: Geleceğin Lojistiği

akıllı ulaşım lojistiğine giderek daha fazla giriyor

Peki, akıllı teknolojiler tam olarak nedir?

Bunlar, tüm iş süreçlerini tamamen otomatik olarak kontrol eden ve bağımsız olarak çalışabilen, dolayısıyla tüm süreci bağımsız olarak yönetebilen bilgisayar destekli sistemlerdir.

Günümüz lojistiği, birkaç yıl öncesine ait nispeten tek boyutlu mal depolama ve sevkiyatıyla çok az ortak noktaya sahip. Bunun nedeni, katılımcılar arasında tamamen yeni bir etkileşim düzeyi sağlayan yeni web teknolojileridir. Ve bu gelişme hızla ilerlemeye devam ediyor. Kısmen veya hatta tamamen otomatikleştirilmiş taşıma sistemleri halihazırda birçok uygulamada test ediliyor.

Akıllı Fabrika – geleceğin akıllı fabrikası

Alman Yapay Zeka Araştırma Merkezi (DFKI), çeşitli üreticilerle iş birliği içinde, geleceğin akıllı fabrikasının ilk prototipini geliştirdi: Akıllı Fabrika . Ana özelliği, çok sayıda bilgi sistemi kullanarak birbirleriyle otonom olarak iletişim kuran bağımsız üretim modüllerinden oluşmasıdır. İnsan emeği, üretim sürecinde yalnızca destekleyici bir rol oynar.

Bu gelişmenin temelini üç kilit yapı taşı oluşturmaktadır:

• akıllı, iletişim kurabilen ürün
• ağ sistemi
• sistemin yardımcı operatörü

Akıllı ürün, entegre sensörler (örneğin RFID veya Bluetooth) yardımıyla, mevcut sipariş, malzeme ve üretim verileri hakkında sürekli olarak bilgilendirilir ve böylece kendi üretim sürecini etkiler. Ağ bağlantılı sistem, CPS bileşenleri aracılığıyla bireysel akıllı ürünlerle iletişim kurar ve her çalışma adımını izler. Bu sistemde, kullanıcıya yardımcı olan insan operatör, montaj sürecinin ayrıntıları ve gerekli çalışma adımları hakkında doğrudan ürün tarafından bilgilendirilir.

Akıllı Fabrika ve Veri Lojistiği

Akıllı fabrikada, üretim planlaması ve üretim kontrolünün geleneksel ayrımı ortadan kaldırılır. Bunun yerine, makinelerin üretim süreci hakkında bilgi ve tahmin alışverişinde bulunduğu ve sonraki iş adımlarını koordine ettiği entegre bir yaklaşım kullanılır. Malzeme akışı, makine ve depolama sistemi kullanımı ve kaynak tüketimine ilişkin veriler de sürece entegre edilir ve eylem planlamasında dikkate alınır. Bu bilgi akışının devam eden üretimi sürekli olarak etkilemesi için, cihazlar arasında gerçek zamanlı olarak gerçekleşmesi gerekir.

Bu noktada veri lojistiği özellikle önemli bir rol oynar; çünkü hem güncel hem de geleceğe yönelik tüm verilerin hızlı ve kapsamlı bir şekilde erişilebilir olmasını ve zaman kaybı olmadan iletilmesini sağlamalıdır.

Bu modern üretim türü, akıllı fabrikanın kapılarında kesinlikle sona ermez. Hammaddelerden nihai endüstriyel ürüne kadar tüm değer zincirini kapsayan entegre, sipariş odaklı üretim yaklaşımı, şirketler arası düşünmeyi ve veri lojistiği açısından sorunsuz bir bilgi alışverişinin sağlanmasını gerektirir.

Karşılaşılan zorluklar çok büyük. Bir yandan, kapsamlı bir BT altyapısı yeniden yapılanmasını gerektiren devasa bir veri akışı bekleniyor. Bu nedenle, projenin başarısı için ağ altyapısının hızlı bir şekilde genişletilmesi şart.

Veri hatlarının niteliksel ve niceliksel genişlemesine ek olarak, veri lojistiği, günümüzde çokça tartışılan son derece karmaşık bir zorlukla daha karşı karşıyadır: kapsamlı veri güvenliğinin sağlanması. Yetkili kullanıcılar için verilerin kullanılabilirliğini garanti etmenin yanı sıra, gizliliğinin korunması da merkezi bir rol oynamaktadır. Yetkisiz erişimin yanı sıra gizli verilerin kaybı veya yetkisiz ifşası her ne pahasına olursa olsun önlenmelidir. Bu nedenle, veri lojistiği uzmanları, kapsamlı güvenlik kavramlarının ve standartlarının geliştirilmesi ve uygulanmasında ilerleme sağlama göreviyle karşı karşıyadır.

Veri ve ulaşım lojistiği arasındaki bağlantı

Veri lojistiğine ek olarak, ulaşım lojistiği Endüstri 4.0 bağlamında daha da önemli bir rol oynayacaktır. Bu, özellikle ulaşım zincirinde yer alan tüm nesnelerin tamamen ağa bağlanmasını içerir. Birçok alanda bu zaten bir gerçekliktir ve çok sayıda uygulamada günlük olarak kullanılmaktadır: Tahmin edilen trafik koşullarına veya hava durumuna dayalı esnek rota planlaması ve yazılım destekli trafik akışı yönetimi bunlardan sadece iki örnektir. Ancak teknolojik gelişme burada durmuyor. Nesnelerin İnterneti'ne dayalı bir ulaşım altyapısında akıllı, kendi kendine giden araçların devreye girmesi, otomatik ve esnek lojistik çözümlerinin tamamen yeni boyutlarının kapısını açacaktır.

Bu alanda veri ve ulaşım lojistiği el ele gider; veri, ulaşım lojistiğini optimize etmek için gereken bilgileri sağlar. Mevcut kapasite, hava durumu, trafik ve araç bilgilerinin paylaşımı ne kadar kapsamlı olursa, büyüyen lojistik akışları o kadar verimli yönetilebilir. Artan üretim ve giderek küçülen parti boyutlarında taşıma (anahtar kelime: e-ticaret) zamanlarında, üretim ve dağıtım tarafları neredeyse tamamen ulaşım lojistiğinin performansına ve esnekliğine bağlıdır. Hammaddelerin, yarı mamullerin veya sevk edilebilir ürünlerin zamanında sahaya ulaşmasını garanti edebilirse, genel olarak dördüncü sanayi devrimi vizyonu ve özellikle akıllı fabrika kavramı gerçekleştirilebilir.

Akıllı teknolojilerin er ya da geç üretimde yaygınlaşması bekleniyor. Peki bu durum depo lojistiğini nasıl etkileyecek? Oradaki gelişim aynı veya benzer şekilde mi ilerleyecek?

Bunun pek çok belirtisi var.

Depolarda akıllı taşıma sistemleri

Geleceğin iç lojistiğindeki önemli bir trend, depolarda "hücresel taşıma sistemlerinin" 도입 edilmesidir. Bunlar, çevrelerini bağımsız olarak algılamak ve ilgili varış noktalarına otonom olarak hareket etmek için lazer tarayıcılar, kızılötesi sensörler ve RFID çipleri kullanan, otonom olarak çalışan araç sürüleridir.

Merkezi bir kontrol sistemi olmadan, bu araçlar kendi aralarında gelen taşıma siparişlerini müzakere eder, geçiş önceliği kurallarını belirler ve depodaki konumlarına ilişkin verileri paylaşırlar. Her bir mekik kendi bilgilerini merkezi olmayan bir şekilde işlediği için, tüm kontrol sistemi birçok sanal birime dağıtılmıştır. Arızalar meydana gelirse, araç sürüsü tepki verir ve sorunu kendi kendine çözer.

Otonom taşıma robotları

Akıllı Fabrika yeni bir çözüm geliştiren Kardex Remstar ve Servus Intralogistics şirketleri devreye giriyor

Çözümün temel bileşenleri, Kardex Remstar'ın dinamik alma sistemleri ve Servus Intralogistics'in otonom, raylı taşıma robotlarından oluşan özel bir taşıma sistemidir. Her iki şirketin ürünleri de bir süredir ayrı ayrı piyasada bulunuyordu. Yeni olan şey, bileşenlerin yeni geliştirilen bir yazılım kullanılarak verimli bir genel çözümde birleştirilmesidir. Montaj için gerekli parçalar, Kardex Remstar'ın dikey depolama asansörlerinde, döner raf sistemlerinde veya konteyner depolama sistemlerinde yerden tasarruf sağlayacak şekilde saklanır. Alma zamanında, Servus taşıma sistemi parçaları depodan otomatik olarak alır ve otonom taşıma robotlarını kullanarak montaj iş istasyonlarına taşır. Robotlar, gerekli iş adımları hakkında otomatik olarak bilgi alır ve sonraki tüm adımları bağımsız olarak tamamlar. Sonuç olarak, Servus sistemi merkezi bir kontrol ünitesine ihtiyaç duymaz, çünkü taşıma robotları diğer taşıma robotları ve iş istasyonlarıyla kızılötesi aracılığıyla doğrudan iletişim kurarak çevrelerine anında tepki verebilirler. Servus'un taşıma sistemi, fabrika salonu içinde serbest rota planlamasına olanak tanıması ve mevcut bina yapılarına en uygun şekilde uyum sağlaması nedeniyle özellikle esnek olduğunu kanıtlıyor. Bu, rayların depolama ve üretim salonlarında zeminden tavana kadar herhangi bir noktaya kurulabileceği anlamına geliyor.

Fraunhofer Enstitüsü'nden Sürü Zekası

Temelde karşılaştırılabilir, ancak mevcut haliyle daha gelişmiş bir yaklaşım, Fraunhofer Malzeme Akışı ve Lojistik Enstitüsü Multishuttle adlı konteyner depolama ve taşıma sistemi .

Temel fikir, bir depolama sisteminin belirleyici faydasının yalnızca saf depolama ve geri alma kapasitesiyle değil, aynı zamanda depolama konteynerlerinin varış noktalarına ulaşma hızıyla da ölçülmesidir. Fraunhofer IML uzmanları, küçük yük taşıyıcıları için konveyör ve depolama sistemlerinin oranının, palet konveyör ve depolama sistemlerine kıyasla depo lojistiğinde artmaya devam edeceğini varsaymaktadır. Bunun nedeni, sevkiyat boyutlarının sürekli olarak küçülmesi ve bunun sonucunda endüstri ve ticarette envanter azaltma önlemlerinin alınmasıdır.

Orijinal fikir, maliyet etkin, raylı sistemle çalışan araçlardan oluşan bir ulaşım sistemi geliştirmeyi içeriyordu. Bu araçların ayrıca depoda depolama ve geri alma işlemlerini bağımsız olarak gerçekleştirebilmesi, böylece depodan iş istasyonuna kadar tüm taşıma sürecinin herhangi bir ek işlem gerektirmeden tamamlanması amaçlanmıştı. Bu fikir, Servus taşıma aracına benzer şekilde çalışan Multishuttle

Ancak mühendisler bu çözümün sınırlamalarını hızla fark ettiler: esnek olmayan ray sistemi. Ardından, raylar olmadan depoda hareket edebilecek bir çoklu taşıma aracı geliştirmeye başladılar. Dematic ile işbirliği içinde, enstitü, MultiShuttle Move'u . Araç, hem yol bulma hem de zeminde çalışırken güvenlik özelliği olarak görev yapan ön ve arka tarafta lazer tarayıcılarla donatılmıştır. Entegre konumlandırma teknolojisini kullanarak, herhangi bir kılavuz ray veya diğer sabit işaretleyici olmadan alanda tamamen serbestçe hareket edebilir ve değişikliklere dinamik olarak tepki verebilir. Bu, sabit konveyör teknolojisine olan ihtiyacı en aza indirirken aynı zamanda maksimum esneklik sağlar.

Bu yenilikçi sistemle, akıllı ve birbirine bağlı taşıma araçları, örneğin yüksek raflı bir depodan, ürünlerin daha fazla işlendiği veya toplandığı iş istasyonlarına kadar tüm taşıma işlemlerini gerçekleştirir. Bu çevik yardımcılar, depo yönetim yazılımı tarafından yönlendirilmez, ancak herhangi bir merkezi kontrol olmadan otonom olarak kendilerini koordine ederler. Bu tür depo lojistiği çok sayıda küçük yardımcı gerektirdiğinden, yazılım bu robot sürüsünün yönetiminin karmaşıklığı karşısında yetersiz kalacaktır. Bu, robotların hem raylar üzerinde hem de zeminde yüksek raflı depo içinde tamamen serbestçe hareket etmelerini sağlar.

Cihazlar, sürü zekası prensibini kullanarak birbirleriyle iletişim kurar ve birbirlerini kontrol eder. Bu, radyo takibi, mesafe ölçümü ve navigasyon gibi işlevlerle donatılmış yeni geliştirilmiş sensör teknolojisinin kullanımıyla sağlanır. Bu sayede, her bir servis aracı her zaman varış noktasına en doğrudan ve en kısa rotayı bulabilir, sipariş kabulü ve optimum rota planlaması konusunda birbirleriyle koordinasyon sağlayabilir ve böylece depoda maksimum verimlilik ve dolayısıyla etkinlik sağlanabilir.

Entegre sensör sistemi sayesinde çarpışmalar da önlenir; bu sistem, başka bir cihazla veya kişiyle çarpışma tehlikesi yaklaştığında araçları otomatik olarak durdurur. Aksi takdirde, depoda karayolu trafiğine benzer şekilde sabit geçiş önceliği kuralları geçerlidir.

Ek kaynaklara ihtiyaç duyulması halinde, araç sayısının artırılmasıyla sistemin taşıma kapasitesi esnek bir şekilde ayarlanabilir. Sabit tesislere yatırım yapılması gerekmez.