Zdjęcie: AIUT
Automatyczne wózki (AGV Automated Guided Vehicle) ugruntowały swoją popularność w zakładach produkcyjnych. W ostatnich latach przybyła im jednak konkurencja w postaci robotów mobilnych (AMR Autonomous Mobile Robots). Jeśli chodzi o same urządzenia (pojazdy), są one niemal identyczne. Różnią się sposobem sterowania i realizacji programu jazdy.
W co zatem warto zainwestować? Na jaki rodzaj urządzenia warto się zdecydować? Odpowiedź nie jest oczywista, gdyż musi uwzględniać zarówno lokalne warunki, jakie istnieją w konkretnej hali produkcyjnej, jak i całkowity koszt posiadania (a więc instalacji oraz eksploatacji). W niektórych sytuacjach potencjalny nabywca będzie „skazany” na konkretne rozwiązanie, bez możliwości wyboru.
Do dyskusji na temat zalet i wad poszczególnych rozwiązań zaprosiliśmy specjalistów z firm zajmujących się tą tematyką. Są to: Marek Drewniak, Kierownik Sekcji Badań i Rozwoju w Dziale Automatyki w AIUT, Tomasz Łukaszek, Specjalista ds. Marketingu w Emtor, dr inż. Wojciech Klein, Ekspert ds. systemów intralogistycznych w Etisoft, Edyta Sobieraj z firmy SHERPA MOBILE ROBOTICS POLSKA, Dominik Jasiok, Advanced Applications Manager STILL Polska oraz Ryszard Rozmus z OMRON.
Warto zapoznać się z ich uwagami na temat wyboru, zastosowań i eksploatacji wybranych urządzeń.
Jakie są podstawowe zalety AGV oraz AMR?
Marek Drewniak: W rozwiązaniach przemysłowych pojazdy typu AGV i AMR wdrażane są w celu zwiększenia efektywności operacji i odciążenia personelu technicznego od wykonywania powtarzalnych zadań logistyki wewnątrzzakładowej. Ich wykorzystanie może zwiększać niezawodność i powtarzalność procesów produkcyjnych oraz magazynowych, poprawia bezpieczeństwo pracy i obsługę operacji logistycznych, jak również ergonomię. Wreszcie, pojazdy AGV/AMR mogą stanowić integralną część procesu produkcyjnego, stając się nośnikami dla wytwarzanego produktu lub wchodząc w bezpośrednią interakcję z zakładowymi systemami automatyki i systemami informatycznymi. Takie wykorzystanie robotów mobilnych pozwala tworzyć elastyczne scenariusze w zakresie realizacji produkcji, usprawniając w ten sposób samo wytwarzanie i obsługę tego wytwarzania.
Tomasz Łukaszek: Potrzeba optymalizacji procesów logistycznych nieodłącznie wiąże się z automatyzacją, tu właśnie z pomocą przychodzą urządzenia typu AGV czy AMR. Podstawową zaletą obydwu typów urządzeń jest fakt, że wykorzystując te programowalne urządzenia możemy zapewnić efektywny przepływ towarów, zwiększyć wydajność i ograniczyć możliwość błędów czy wypadków.
Wojciech Klein: Głównymi zaletami stosowania systemów intralogistycznych opartych ma robotyce mobilnej jest ich elastyczność oraz skalowalność. Bardzo często mamy do czynienia z brakiem możliwości zastosowania innych środków transportu wewnętrznego niż pojazdy, ze względu na istniejącą infrastrukturę. Roboty mobilne mogą w takich warunkach operować tak, jak to robił dotychczas człowiek bez potrzeby gruntownego przebudowywania layoutu hali produkcyjnej czy magazynowej. Drugą bardzo ważną zaletą jest skalowalność systemu, pozwalająca na dostosowywanie wydajności procesowej poprzez dokładanie do systemu kolejnych jednostek robotów AGV/AMR. Pozwala to na wdrożenie systemu etapami w zależności od preferencji inwestycyjnych oraz złożoności projektu. Jednocześnie systemy tego typu mają też wady, z których najistotniejszą jest ograniczona wydajność procesowa ze względu na dyskretyzację procesu transportowego.
Ryszard Rozmus: Podstawową zaletą robotów mobilnych jest zastępowanie pracowników w transporcie materiałów na terenie zakładów przemysłowych. W przypadku robotów o małym udźwigu do 150 kg dotyczy to przede wszystkim zamiany wózków, tzw. paleciaków. Dzięki czemu pracownicy mogą podjąć się mniej wymagających fizycznie prac.
W przypadku AGV/AMR o większym udźwigu mogą one zastąpić pracę wózków widłowych. W dłuższej perspektywie pozwala to na zmniejszenie kosztów transportu wewnątrzzakładowego, dzięki zmniejszeniu zapotrzebowania na pracę operatorów wózków. Roboty mobilne są bezpieczniejsze niż tradycyjne wózki widłowe, zwiększają bezpieczeństwo pracy i zmniejszają szkody spowodowane przez kolizje.
AGV i AMR różnią się sposobem, w jaki orientują się w przestrzeni. Wózki AVG wymagają linii na podłodze, znaczników magnetycznych lub optycznych, AMR nawigują w sposób „naturalny” za pomocą skanera LiDAR. Niewątpliwą zaletą robotów AMR jest możliwość autonomicznego poruszania się po zadanej przestrzeni. Może być ona współdzielona z ludźmi, a zatem AMR są pewnego rodzaju odmianą robotów kolaboracyjnych.
Edyta SOBIERAJ: Zaletą tego typu robotów mobilnych jest bez wątpienia możliwość zminimalizowania takich operacji jak dźwiganie przez pracowników ciężkich ładunków, zautomatyzowanie transferów, uzyskanie większej płynności i wydajności w firmie. Roboty AMR, na przykład Sherpa, są robotami niededykowanymi. Oznacza to, że są przystosowane do działania w firmach o różnych profilach. Istnieje bowiem wiele możliwych przypadków różnego użycia ich u tego samego klienta. Ten sam robot odpowiednio zaprogramowany może wykonywać na przykład dwa lub więcej różnych zadań w tym samym zakładzie w różnych miejscach. Przykładowo na jednej zmianie może pracować na hali A i wykonywać zadania A, a na drugiej zmianie pracowniczej może jeździć w hali B i wykonywać zadania B. W przypadku robotów AGV nie jest to możliwe. Roboty AGV poruszają się po specjalnie wyznaczonych trasach i wymagają odpowiedniej infrastruktury na powierzchni po której jeżdżą. Roboty AMR poruszają się za pomocą nawigacji. Same wybierają najbardziej optymalną trasę omijając przy tym przeszkody. Roboty Sherpa są też dwukierunkowe i łatwo manewrują w wąskich przejściach. Dodatkowo mają opcję Follow – me, co je wyróżnia wśród konkurencji. Tryb follow – me jest trybem, w którym robot współpracuje z operatorem poruszając się za nim w sposób zupełnie autonomiczny.
Dominik Jasiok: Podstawową zaletą wszelkich rozwiązań automatyzacji transportu wewnętrznego – od półautomatycznych systemów wsparcia operatora po całkowicie autonomiczne systemy intralogistyczne – jest zapewnienie przepustowości magazynu bez konieczności wzrostu zatrudnienia. Rośnie tym samym produktywność per capita, poszerzają się możliwości przedsiębiorstwa i – dzięki skalowalności rozwiązań automatyzacyjnych – wzrasta odporność na szczyty logistyczne.
Do jakich zastosowań lepsze są pojazdy AGV, a do jakich – AMR?
Dominik Jasiok: Zasada działania autonomicznych pojazdów AGV i mobilnych robotów transportowych jest taka sama. Jedne i drugie są w stanie samodzielnie się przemieszczać, podejmować odpowiednio przygotowane ładunki i współpracować z innymi urządzeniami. Tym, co je różni są rozmiary, udźwig oraz – w większości przypadków – zdolność pracy z wielokondygnacyjnymi regałami.
Podstawowym wyróżnikiem autonomicznych robotów mobilnych AMR jest kompaktowa konstrukcja. Te małe, zwrotne pojazdy wymagają tylko około połowy przestrzeni wymaganej przez ręczny wózek widłowy. W porównaniu z pojazdami AGV ich ścieżki przejazdu mogą być węższe – dokładnie tak szerokie, jak ładunek. Ograniczeniem AMR jest stosunkowo niewielki, sięgający 1500 kg udźwig nominalny oraz brak możliwości samodzielnego pobierania i odkładania ładunków znajdujących się na wyższych kondygnacjach systemów regałowych.
Automatycznie prowadzone pojazdy AGV są większe i bardziej zróżnicowane niż AMR. Nie są w stanie zmieścić się w korytarzach tak wąskich jak mieszczące się pod paletą mobilne roboty, są za to w stanie przewozić ładunki znacznie większej masy oraz pracować samodzielnie w magazynach wysokiego składowania. By maksymalizować wydajność przeładunkową, warto jest łączyć zalety AGV i AMR.
Edyta SOBIERAJ: AMR może swobodnie poruszać się w złożonym środowisku i szybko dostosowywać się do zmian. AGV zawsze będą jeździć po tej samej raz wytyczonej trasie. Jeśli w zakładzie planowane są modyfikacje lub zmiany w infrastrukturze, jeśli zależy nam na tym, żeby robot był wykorzystywany do różnych zadań i jeździł po różnych trasach to zdecydowanie robot AMR jest lepszym rozwiązaniem.
Ryszard Rozmus: AMR to:
- brak konieczności budowy i utrzymywania infrastruktury,
- możliwość omijania przeszkód,
- łatwość modyfikacji punktów docelowych,
- autonomiczność AMR w podejmowaniu decyzji dotyczących wyznaczania trasy,
- dzięki zastosowaniu rozwiązania Selektywnej Autonomii AMR Omron ma również zalety AGV,
- wymienność zadań miedzy robotami we flocie,
- możliwość krzyżowania się tras.
AGV to:
- poruszanie się po zdefiniowanych trasach (także AMR Omron),
- lokalizacja oparta o stałą infrastrukturę czyli może występować duża zmienność otoczenia.
Wojciech Klein: Nazwa AGV i AMR odnosi się do pojazdów/robotów transportowych. Różnica polega na stopniu autonomii pomiędzy tymi typami środków transportowych. Można to przyrównać do skali opracowanej w 2014 r. w USA przez SAE (International Society of Automotive Engineers) dla pojazdów konsumenckich takich jak np. samochodów osobowych. W tym modelu poziom autonomii określa się od 0–5, gdzie 0 to pełna kontrola pojazdu przez kierowcę a 5 – pojazd, w którym ingerencja kierowcy nie jest potrzebna. Przenosząc te założenia do świata automatyzacji intralogistyki, można powiedzieć, że 0 to byłby wózek widłowy obsługiwany przez operatora, 1,2,3 to AGV a 4 i 5 to roboty AMR. Dlatego też pojazdy AGV będą korzystniejsze w przypadku prostych zadań logistycznych niewymagających rozbudowy w przyszłości, natomiast roboty AMR sprawdzą się w środowiskach gdzie wymagane są częste zmiany procesów o skomplikowanej logice biznesowej.
Tomasz Łukaszek: Pojazdy AGV i AMR były i są projektowane z konkretnym przeznaczeniem i do konkretnego charakteru pracy, przy czym obydwa typy urządzeń mogą wykorzystywać te same technologie sterowania czy transportować podobne ładunki. Przyjmuje się, że wózki AGV sprawdzają się dobrze w stałych, powtarzalnych procesach – np. transportu palet na wyznaczonych trasach, wykorzystując niezawodne i precyzyjne sterowanie laserowe. Pojazdy AMR korzystające z algorytmów sztucznej inteligencji lepiej sprawdzają się w środowisku, w którym panują zmienne czynniki – np. ruch pieszych i pojazdów, w tym przypadku urządzenia takie mogą w pewnym zakresie korygować swoje trasy przejazdów i wytyczać alternatywne ścieżki dotarcia do celu.
Marek Drewniak: Pojazdy AGV stosowane są coraz rzadziej, głównie z uwagi na zmieniające się technologie, trudność w utrzymaniu elementów wspomagających pracę AGV, np. taśm magnetycznych oraz problematyczność wprowadzania szybkich zmian w istniejących trasach, np. wynikającą z konieczności poprowadzenia wspomnianych taśm na nowych odcinkach jezdnych. Jednak ze względu na swoją stabilność pracy oraz stosunkowo dużą odporność na zaburzenia zewnętrzne, mogą dobrze wspierać pracę np. magazynów wyrobów gotowych, w których składowane są palety produktowe lub środowisk, w których z jakiegoś powodu niemożliwe jest nawigowanie z wykorzystaniem systemów nawigacji naturalnej, np. w dużych otwartych przestrzeniach.
Pojazdy AMR są efektem dynamicznego rozwoju systemów nawigacji naturalnej, pozwalających na skanowanie otoczenia pracy robota i na tej podstawie określenie parametrów ruchu pojazdu. Systemy transportu autonomicznego wykorzystują dziś nawigację laserową wspartą algorytmami SLAM, czyli równoległej lokalizacji i mapowania. Taki rozbudowany system nawigacji swobodnej umożliwia tworzenie wirtualnej mapy środowiska pracy robotów AMR oraz stałe śledzenie ruchu w ich pobliżu, pozwalając na swobodną i bezpieczną pracę personelu lub innych pojazdów w tej samej przestrzeni. Roboty tego typu dobrze nadają się do klasycznych środowisk produkcyjnych, w których zmiany w otoczeniu polegają na umiarkowanym stosowaniu różnego rodzaju obiektów ruchomych, np. skrzyń, palet czy regałów, a w których istnieje konieczność częstego rekalibrowania tras, np. podczas konieczności obsługi różnych, dynamicznie zmieniających się w czasie i przestrzeni punktów logistycznych lub podczas obsługi skomplikowanych siatek połączeń.
Jaka infrastruktura jest niezbędna do wprowadzenia pojazdów AGV, a jaka – AMR?
Tomasz Łukaszek: Pojazdy AGV i AMR korzystają z różnych rodzajów nawigacji, często wykorzystując wspólne technologie. Dla AGV najpopularniejszym sposobem prowadzenia jest laser i zasada triangulacji, w tym przypadku niezbędne jest umieszczenie w infrastrukturze obiektu znaczników – odbłyśników laserowych. Możliwie jest też prowadzenie wózków AGV za pomocą nawigacji naturalnej, bez konieczności montażu infrastruktury. Pojazdy AMR najczęściej prowadzone są taśmą magnetyczną naklejaną na podłoże, kodami QR lub nawigacją naturalną (SLAM). Wybór opcji nawigacji zależy od specyfiki konkretnej aplikacji, często wykorzystywane są jednocześnie dwa systemy nawigacji by zapewnić niezawodność działania.
Marek Drewniak: Zarówno pojazdy AGV, jak i AMR wymagają odpowiedniej nawierzchni, gładkiej i pozbawionej dużych uskoków oraz ubytków. Dla pojazdów typu AGV, prowadzonych za pomocą systemów wymagających ingerencji w infrastrukturę, konieczne jest zainstalowanie na terenie zakładu elementów umożliwiających im pracę, np. naklejenie i zabezpieczenie taśm magnetycznych i optycznych, rozstawienie odbłyśników lub lokalizatorów. Z kolei w przypadku pojazdów AMR konieczne jest zapewnienie widoczności stałych elementów infrastruktury, np. słupów czy ścian, tak aby pojazd mógł zbudować odpowiednie kotwice lokalizacyjne i w efekcie prawidłowo się nawigować. W przypadku braku dostatecznej liczby takich elementów, konieczne jest sztuczne ich dołożenie. Liczba i rozmiar takich elementów zależy od dokładności systemu nawigacyjnego, odległości pojazdów od badanych obiektów oraz otoczenia, w którym pojazdy pracują. W przypadku wykorzystania systemów pomocniczych takich jak systemy automatycznego ładowania akumulatorów lub automatycznego załadunku i rozładunku, niezbędne jest zaplanowanie miejsca na elementy takie jak stacje automatycznego ładowania baterii lub zaprojektowanie i przygotowanie nowej lub dostosowanie istniejącej instalacji automatyki zakładowej do obsługi procesu załadunku lub rozładunku pojazdów.
Wojciech Klein: Generalnie pod względem sprzętowym zarówno AGV jak i AMR mają podobną konfigurację układów elektromechanicznych takich jaki układ napędowy, akumulator czy też podnośniki. To powoduje, że istnieje infrastruktura wspólna dla obu systemów, do której możemy zaliczyć ładowarki, terminale przywoławcze, przenośniki rolkowe integrujące system z procesem produkcyjnym. Roboty AMR wyróżniają się podzespołami elektronicznymi, którymi są rozbudowany układ sterowania z odpowiednio wydajnym komputerem oraz sensoryką. To powoduje, że często stosowana w robotach AMR lokalizacja oparta jest na technologii SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Technologia ta w odróżnieniu od lokalizacji stosowanej w pojazdach AGV bazującej na taśmie magnetycznej, optycznej nie wymaga fizycznej ingerencji w infrastrukturę zakładu produkcyjnego lub magazynu. Innym przykładem są algorytmy oparte o systemy wizji maszynowej pozwalające robotom AMR na wykrywanie nośników logistycznych. Dzięki temu nie ma potrzeby dokładnego pozycjonowania palet w miejscach ich poboru za pomocą infrastruktury mechanicznej, która jest niezbędna w przypadku pojazdów AGV.
Ryszard Rozmus: Dla wprowadzenia AMR najczęściej potrzebne jest mapowanie obszaru, po którym będzie się poruszał robot. Aby umożliwić zeskanowanie otoczenia, AMR musi „widzieć” obiekty stałe. Zgodność otoczenia, po którym poprawnie porusza się robot, nie powinna być mniejsza niż 30%, chociaż w szczególnych miejscach możemy poruszać się z mniejszą rozpoznawalnością otoczenia. Implementację AMR ułatwia również posiadanie dobrej jakości sieci WiFi na zakładzie, dzięki której utrzymujemy stały kontakt z robotem lub robotami.
Zaimplementowanie standardów 5S, szczególnie jeżeli chodzi o layout na zakładzie, bardzo pomaga w płynnym działaniu robotów AMR oraz AGV. Warunkami wymagającymi dla robotów AMR i AGV jest zapylenie i duża wilgotność ze względu na wykorzystywanie przez te urządzenia skanerów laserowych (LIDAR) do orientacji w przestrzeni.
Dominik Jasiok: Różnice w wymaganiach względem infrastruktury mogą wynikać z zastosowanej technologii nawigacji. W części rozwiązań wymagana może być instalacja punktów referencyjnych. Jeśli korzysta się z nawigacji SLAM, zarówno pojazdy AGV, jak i AMR są w stanie przemieszczać się na podstawie danych z otoczenia, bez konieczności montażu dodatkowej infrastruktury nawigacyjnej. Do przekazywania informacji pomiędzy urządzeniami niezbędna jest łączność radiowa, oparta najczęściej na bezprzewodowej sieci WiFi klienta.
Jakie błędy popełniają nabywcy takich pojazdów?
Ryszard Rozmus: Najczęstszym wyzwaniem dla integratorów i użytkowników robotów AMR jest niewystarczająca ilość miejsca przewidziana na pracę robotów. Częstym wyzwaniem podczas integracji jest dokładne pozycjonowanie robotów przy maszynach. Tutaj z pomocą najczęściej przychodzą dodatkowe funkcjonalności robotów jak możliwość pozycjonowania się na kształt lub wykorzystanie lokalnie linii i chwilowe przełączenie się robota na tryb AGV.
Dominik Jasiok: Proces przygotowania oferty przebiega według zasady „od ogółu do szczegółu”. Im dalej w fazie sprzedażowej się znajdujemy, o tym więcej danych prosimy. Taki proces minimalizuje zaangażowanie po stronie klienta i gwarantuje bezproblemową realizację projektu. Jeżeli już występują jakieś błędy, ograniczają się one do wyjaśnianych na bieżąco nieścisłości w specyfikacjach dotyczących ładunku, wydajności systemu lub wymogów związanych z parametrami posadzki.
Marek Drewniak: Systemy automatycznego transportu wewnętrznego to rozwiązanie, które sprawdzi się praktycznie w każdej branży. Jednak aby roboty transportowe mogły w sposób optymalny wykonywać swoją pracę muszą zostać spełnione pewne warunki. Jedne z ważniejszych dotyczą miejsca i porządku. W tym kontekście można uprzedzić i uchronić nabywców tego typu rozwiązań przed najczęstszymi błędami. Podzielę je na kilka kategorii. Pierwsze związane są z nieprawidłowym zrozumieniem zasady działania automatycznych systemów logistycznych: systemy te są niedeterministyczne ze względu na silne możliwości zaburzania pracy pojazdów w środowisku produkcyjnym. Aby nie dochodziło do zaburzeń pracy pojazdu konieczne jest więc zdefiniowanie korytarzy transportowych i prawidłowe utrzymywanie otoczenia pojazdów, np. poprzez niezastawianie duktów transportowych obiektami trzecimi, niewpływanie na pracę pojazdów podczas realizacji przez nie zadań w trybie automatycznym czy należyte dbanie o ich stan w okresach braku produkcji, np. poprzez wykonywanie czynności serwisowych i utrzymywanie odpowiedniego stanu naładowania baterii. Drugi typ błędów związany jest z nieprawidłowym użytkowaniem pojazdów, np. wykorzystywaniem ich w sposób niezgodny z przeznaczeniem, po nieumiejętne próby obsługi pojazdu. Trzecim typem błędów popełnianych przez użytkownika są te związane z zachowaniem bezpieczeństwa pracy w otoczeniu pojazdów. Urządzenia te, choć zabezpieczone w systemy zgodne z odpowiednimi normami bezpieczeństwa, nie mają percepcji i świadomości takiej jak personel techniczny i należy mieć to na względzie i stale budować świadomość zespołu pracującego w środowisku zrobotyzowanym.
Tomasz Łukaszek: Projekty na pojazdy AGV/AMR są szyte na miarę – tzn. tworzone do konkretnego zadania. W wielu przypadkach nie da się całkowicie przewidzieć sytuacji jakie realnie pojawiają się w trakcie użytkowania, dlatego ryzyko błędów istnieje. Trudno mówić o konkretnych błędach jakie popełniają nabywcy takich pojazdów, jednym z częstych jest zakładanie, że pojazdy AGV/AMR są „lekarstwem” na wszelkie problemy związane z danym procesem logistyki wewnętrznej – często to mylna teza.
Wojciech Klein: Najczęstszym błędem wśród nabywców jest brak dobrego planu wdrożenia systemu intralogistycznego. Dlatego też bardzo ważnym elementem całego procesu jest dobrze przygotowany projekt. Na projekt składają się różnorodne analizy, które pozwalają wyznaczyć liczbę niezbędnych robotów w stosunku do wymaganej wydajności oraz zdefiniować wymaganą infrastrukturę systemu. Używa się w tym celu zaawansowanych środowisk symulacyjnych pozwalających testować warianty systemu w rzeczywistości wirtualnej oraz optymizować go ze względu na różne kryteria bez ponoszenia kosztów wdrożenia fizycznego. Jednocześnie podczas prac projektowych diagnozuje się stan dostępnej infrastruktury i dopiera się odpowiednie komponenty systemu. Przykładem typowego błędu może być zakup robotów AMR bez wcześniejszej diagnozy stanu sieci WiFi na terenie zakładu/magazynu, która wykorzystywana jest do komunikacji pomiędzy robotami i system nadrzędnym. Powoduje to późniejsze problemy w działaniu systemu i naraża inwestora na nieprzewidziane koszty.
Jak skomplikowane jest wdrożenie AGV i AMR?
Edyta SOBIERAJ: Roboty AGV wymagają wytyczenia specjalnych tras i odpowiednio przygotowanej powierzchni po której jeżdżą, co wiąże się oczywiście z dodatkowymi kosztami często wysokimi. Przy robotach AMR, nie ma tego typu ingerencji. Powierzchnia powinna być po prostu sucha, w miarę gładka, bez głębokich dziur, włazów na trasie, niezapylona itp.
Jeśli chodzi o obsługę i szkolenie to wszystko zależy od oprogramowania danego robota. Roboty Sherpa są proste w obsłudze. Wymyślone tak, żeby pracownik po krótkim szkoleniu mógł samodzielnie i bez trudu wyznaczać zadania, modyfikować je czy zmieniać trasę. Interfejs użytkownika jest klarowny i prosty. Podstawowe szkolenie trwa kilka godzin.
Cena jednostkowa samego pojazdu AGV czy AMR nie jest zupełnie wyznacznikiem kosztów całego projektu. W skład wchodzi wiele dodatkowych elementów tj. opracowanie projektu, programowanie i prace IT, dostawa, instalacja, wdrożenie.
W zależności od skomplikowania projektu planowany zwrot kosztów (ROI) może mieć różną długość – od 2 do nawet 5 lat. Wielu korzyści projektu AGV/AMR nie da się realnie wycenić, a mają one również wpływ na opłacalność inwestycji.
Ryszard Rozmus: Wszystko zależy od aplikacji. Podstawowy trening obsługi i programowania trwa trzy dni. Samej obsługi dobrze skonfigurowanej aplikacji można się nauczyć już w ok. jeden dzień.
Tomasz Łukaszek: Za wdrożenie projektu AGV/AMR zazwyczaj odpowiedzialny jest producent lub integrator działający w jego imieniu, wymagana jest również asysta przedstawicieli użytkownika. Wraz z projektem użytkownik otrzymuje narzędzia pozwalające na rzeczywisty podgląd pracy systemu i kontrolę poprawności działania, natomiast wszelkie modyfikacje układu czy prace serwisowe są prowadzone przez uprawnionego przedstawiciela / dostawcę. Ważne jest by personel pracujący w tym samym obszarze co „automaty” miał wiedzę na temat zachowania się w obecności maszyn autonomicznych i możliwie jak naj mniej ingerował w ich systemy bezpieczeństwa (nie inicjował niepotrzebnych zatrzymań).
Wojciech Klein: Jak już wcześniej wspomniałem najważniejszy jest dobrze przygotowany projekt. Etap ten w zależności od skomplikowania systemu może trwań nawet 6 miesięcy. W ramach projektu opracowywane są etapy wdrożenia, które często są podzielone na testy w siedzibie dostawcy (FAT – Factory Acceptance Test) oraz test odbiorczy w siedzibie zamawiającego (SAT – Site Acceptance Test), którego celem jest weryfikacja już na miejscu, czy system działa poprawnie i jest zgodny ze specyfikacją. Taka dekompozycja projektu na podzadania ułatwia wdrożenie dużych skomplikowanych systemów. Nie bez znaczenia ma również fakt współpracy z inwestorem na każdym etapie wdrożenia, które należy traktować jako wspólny projekt zamawiającego i dostawcy. Ostatnim elementem wdrożenia są szkolenia pracowników i przekazanie instrukcji obsługi działania systemu. Szkolenia zazwyczaj obejmują obsługę techniczna AGV/AMR i zasady bezpiecznego ich użytkowania jak również podstawy funkcjonowania zaimplementowanej logiki biznesowej w systemie nadrzędnym.
Dominik Jasiok: Angażując dostawcę we wczesnych fazach koncepcyjnych projektu można uniknąć niepotrzebnych problemów. Przy wsparciu fachowców wdrożenia automatyzacyjne przebiegają płynnie i – jeśli jest to realizacja w już istniejącym obiekcie – często nie wymagają nawet zakłócenia funkcjonowania magazynu czy linii produkcyjnych.
Marek Drewniak: Z punktu widzenia inwestora to wygodne, kompleksowe rozwiązanie. Odpowiednio zaprojektowany i testowany na procesach klienta system intralogistyczny, gdzie wykorzystujemy roboty AMR nie wymaga wprowadzania istotnych zmian na terenie zakładu klienta i może zostać wdrożony w krótkim rynkowym czasie.
Oczywiście z punktu widzenia dostawcy rozwiązania proces wdrożenia jest dość skomplikowany ze względu na kompleksowy charakter tego typu systemów. Etapy prac obejmują tu analizę wstępną, mającą na celu określenie rodzaju wykonywanych zadań transportowych, częstotliwości ich realizacji, wyznaczenie wąskich gardeł czasowych, a w efekcie określenie docelowej liczby pojazdów obsługujących proces. W trakcje symulacji sprawdzane są wydajności pracy, stopień wykorzystania pojazdów, jak również założenia i określane wymagania dla środowiska operacyjnego, w którym ma zostać uruchomiona flota. Następnie niezbędne jest określenie indywidualnych parametrów mechanicznych i elektrycznych pojazdów, tak, aby mogły realizować założone czynności transportowe. Finalnie ocenimy również czy dla danego wdrożenia będziemy wykorzystywać któryś z obecnie stosowanych pojazdów, w naszym przypadku z rodziny Formica czy należy zaprojektować nowy AMR, idealnie dopasowany do zadania. Po etapie fizycznej budowy pojazdów i przygotowaniu oprogramowania sterującego pracą floty, następuje etap uruchomienia, obejmujący m.in. dokładne przygotowanie map dla systemów nawigacyjnych, precyzyjne określenie punktów obsługi procesu i naniesienie ich na mapę czy integracja z systemami zakładowymi. Tym wszystkim zajmuje się dostawca rozwiązania, który powinien też zapewniać wsparcie powdrożeniowe. To model w jakim my realizujemy inwestycje. Konieczne jest również przeszkolenie personelu zakładowego z bezpieczeństwa i sposobu użytkowania floty.
Jakie są koszty rozwiązań AGV i AMR?
Marek Drewniak: Koszty rozwiązania intralogistycznego mogą być bardzo różne w zależności od stopnia skomplikowania pojazdów, zastosowanych na nim systemów pokładowych, złożoności integracji pojazdów z zakładowymi systemami automatyki i informatyki oraz skali i złożoności samego wdrożenia. Pojedyncze sztuki pojazdów AGV nawigowanych za pomocą technik śledzenia linii mogą sięgać już 15 000 EUR, podczas, gdy skomplikowane i bogato wyposażone pojazdy AMR mogą kosztować nawet 80 000 EUR za sztukę. Należy jednak pamiętać, że zastosowanie AGV wymaga niezbędnych modyfikacji infrastruktury zakładu, co zwiększa koszt rozwiązania. W przypadku wykorzystywania więcej niż jednego pojazdu w instalacji konieczne jest stosowanie licencjonowanych systemów zarządzania ruchem i zadaniami transportowymi, co również należy mieć na uwadze. Z kolei integracja z systemami zakładowymi typowo traktowana jest przez dostawców i integratorów rozwiązań AGV/AMR jako osobno wyceniany projekt, zależny od indywidualnego charakteru wdrożenia.
Doświadczenia naszych klientów pokazują, że już jeden robot AMR potrafi zwiększyć wydajność transportową. O innej skali korzyści będziemy natomiast mówić, kiedy optymalizujemy za pomocą systemu intralogistycznego główny proces produkcyjny i wykorzystujemy do tego flotę liczącą kilkadziesiąt jednostek. Mamy więc różne klucze. Duże firmy widzą opłacalność inwestycji w robotyzację transportu w usprawnieniu procesów, stabilności cyklu, jaki dają pracujące bez przerwy roboty oraz pełnej przewidywalności działań. Oczywiście zakłady chcą znać próg rentowności, dlatego opracowaliśmy w AIUT rozwiązanie, które pozwala go ustalić. Symulując rzeczywiste procesy logistyczne na mapie docelowego środowiska pracy, nasza cyfrowa platforma intralogistyczna pozwala poznać zapotrzebowanie na roboty AMR, a także ROI (ang. return on investment), dając pełen obraz przyszłego rozwiązania przed właściwym wdrożeniem. System uwzględnia m.in. plan produkcji, aktualną mapę zakładu, istniejące trasy i zakłócenia, odwzorowuje pełen ruch pojazdów i symuluje prędkości robotów zależne m.in. od obciążenia.
Dominik Jasiok: Każde przedsiębiorstwo jest inne, a jednostkowe koszty pojazdów zależą w pewnej mierze od skali wdrożenia. Dlatego też w STILL Polska do każdego projektu podchodzimy indywidualnie i wybieramy optymalne rozwiązania, pozwalające na zabezpieczenie bieżących i przyszłych potrzeb klienta. Dla każdego z projektów obliczamy ROI. Bardzo często do fazy ofertowania i realizacji przechodzą projekty z okresem zwrotu z inwestycji krótszym niż 3 lata.
Wojciech Klein: W uproszczeniu koszt wdrożenia systemu intralogistycznego bazującego na AGV/AMR jest zależny od liczby pojazdów/robotów funkcjonujących w tym systemie. Z uwagi na fakt, że system oparty na pojazdach AGV nie wymaga rozbudowanej elektroniki same jednostki będą nieco tańsze. Czasami nie jest potrzebne stosowanie skomplikowanych systemów i rozwiązanie oparte na AGV będzie mieć lepszy wskaźnik ROI przy dokładnie tej samej funkcjonalność co system oparty na AMR. Jednakże istnieje duża grupa procesów, gdzie są niezbędne funkcjonalności dostępne tylko dla robotów AMR. Należy także zwrócić uwagę, że decydując się na tańszy wariant systemu oparty na AGV często blokujemy możliwość jego dalszego rozwoju co z pewnością w przyszłości zwiększy koszt docelowej inwestycji.
Jak bezpieczne są urządzenia AGV i AMR?
Marek Drewniak: Swobodna praca personelu w przestrzeni aktywności pojazdów typu AGV i AMR możliwa jest dzięki zastosowaniu odpowiednich systemów bezpieczeństwa. Normy bezpieczeństwa mówią o kilku aspektach niezbędnych do uwzględnienia podczas pracy pojazdów wśród personelu technicznego. Po pierwsze pojazdy AGV i AMR, tak jak każde inne rozwiązania przemysłowe, muszą być wyposażone w ogólnodostępne przyciski awaryjnego zatrzymania powodujące natychmiastowe przerwanie pracy pojazdu. W przypadku poruszania się z prędkością większą niż określoną normami, niezbędne jest skanowanie otoczenia, aby wykrywać ingerencję w tor ruchu pojazdu obiektów już wielkości stopy ludzkiej. Typowo stosuje się do tego celu laserowe skanery 2D, co determinuje dopuszczalną wysokość prześwitu między dolną krawędzią obudowy pojazdu a posadzką (aby skanery spełniały swoją rolę). Producenci często wyposażają dodatkowo pojazdy w zderzaki bezpieczeństwa, wykrywające siłę przyłożoną w kierunku innym niż do toru poruszającego się pojazdu, a których aktywacja zatrzymuje awaryjnie pojazd, tak jak w przypadku przycisków awaryjnego zatrzymania. Wreszcie, opcjonalnie stosowane są systemy wspomagające, np. oparte na technikach analizy przestrzeni 3D w celu wykrywania i zapobiegania kolizjom z potencjalnymi ładunkami, ponadto techniki ultradźwiękowe do wykrywania przeszkleń czy dodatkowe urządzenia skanujące znajdujące się na wysokościach i badające płaszczyzny inne niż te sprawdzane przez wymagane normami skanery bezpieczeństwa.
Niezależnie od urządzeń pokładowych, konieczne jest informowanie personelu zakładowego o pracy w warunkach operacyjności pojazdów AGV/AMR poprzez odpowiednie techniki HMI, np. pokładowe oświetlenie, które powinno być widoczne z daleka, lub systemy audio, oraz poprzez sygnalizacje i tablice informacyjne znajdujące się w przestrzeni roboczej pojazdów. Wreszcie, niezbędne jest utrzymywanie ciągłej świadomości personelu w zakresie bezpieczeństwa pracy w środowisku zrobotyzowanym poprzez regularne prowadzenie szkoleń związanych z obsługą tego typu urządzeń.
Tomasz Łukaszek: Pojazdy AGV i AMR są bardzo bezpieczne dla innych użytkowników przestrzeni – są wyposażone w szereg zabezpieczeń np. czujniki laserowe, kamery 2D/3D. Wrażenie większego bezpieczeństwa sprawiają pojazdy AGV, dlatego że z założenia poruszają się po ściśle określonych trasach, znanych innym pracownikom danego obszaru. Po wykryciu przeszkody zatrzymują się w bezpiecznej odległości i nie jadą dalej dopóki przeszkoda nie zostanie usunięta. Nieco inaczej może być w przypadku pojazdów AMR wyposażonych w logarytmy sztucznej inteligencji – maszyny takie w czasie rzeczywistym analizują sytuację na trasie przejazdu i mogą podejmować samodzielnie decyzje, np. o konieczności ominięcia zaistniałej przeszkody. W takim przypadku pojazd może wyznaczyć alternatywną trasę, która będzie prowadzić przez strefę działania innych pojazdów czy pracowników, co nie zawsze jest pożądaną sytuacją.
Wojciech Klein: Zarówno pojazdy AGV jak i roboty AMR dysponują odpowiednimi systemami bezpieczeństwa, które umożliwią współprace z ludźmi pracującymi w zakładzie. Do najważniejszych komponentów tych systemów możemy zaliczyć skanery bezpieczeństwa umożliwiające wykrycie przeszkód oraz przyciski e-stop pozwalające na aktywowanie funkcji bezpieczeństwa przez operatorów. Systemy te powinny uwzględniać nie tylko postać konstrukcją pojazdu czy robota, ale także proces, w którym funkcjonują. Obecnie głównymi wyznacznikami w budowie pojazdów/robotów autonomicznych jest dyrektywa maszynowa 2006/42/WE oraz normy z nią zharmonizowane a także normy szczegółowo powiązane z pojazdami autonomicznymi jak np. najnowsza ISO 3691-4 wydana w roku 2020 r. Dobrą praktyką jest również poddanie projektu systemu jako całości zewnętrznemu audytowi, który pozwoli na wyeliminowanie ewentualnych błędów w ocenie ryzyka funkcjonowania systemu.
Ryszard Rozmus: Roboty spełniają normy bezpieczeństwa przewidziane dla tego typu maszyn. Niemniej należy pamiętać, że także ludzie pracujący na co dzień z robotami powinni być świadomi, w jaki sposób roboty się zachowują.
Edyta SOBIERAJ: Roboty Sherpa są bezpieczne dla ludzi i wymyślone tak, by współpracowały z ludźmi. Ewoluują w kierunku pełnego bezpieczeństwa i całkowitej autonomii dzięki wysoce zoptymalizowanej inteligencji nawigacyjnej. Wyposażone są w specjalne czujniki oraz skanery bezpieczeństwa. Dzięki nim lokalizują różne przeszkody na drodze. Robot może je ominąć lub zatrzymać się, gdy nie ma możliwości przejazdu. Dodatkowo posiadają sygnalizację świetlną i dźwiękową, która ostrzega o nadjeżdżającym robocie lub o tym, że znajduje się on w pobliżu.
Dominik Jasiok: Inaczej niż wózki prowadzone przez operatorów, bez systemów bezpieczeństwa wózki automatyczne nie byłyby w stanie skutecznie przemieszczać się po magazynie i wykonywać powierzonych im zadań. Dlatego też samodzielne nawigowanie i bezpieczne poruszanie się w środowisku roboczym jest integralnym elementem funkcjonowania wózków automatycznych STILL. Na czynności te składają się: rozpoznawanie otoczenia, jego stałych elementów, przeszkód i innych uczestników ruchu oraz adekwatne reagowanie we wszystkich sytuacjach – także tych potencjalnie niebezpiecznych. Oferowane przez STILL Polska pojazdy AGV i AMR zaprojektowane z myślą o pracy bezobsługowej wyposażone są w oprogramowanie i osprzęt umożliwiające sprawne wykonywanie tych zadań. Pojazd samodzielnie odróżnia obiekty statyczne i dynamiczne. Bazując na tych danych, planuje optymalne trasy przejazdu i realizuje najbezpieczniejsze zachowania. Działający w oparciu o te elementy system bezpieczeństwa eliminuje ryzyko kolizji z regałami, ludźmi i innymi urządzeniami. Umożliwia także płynną jazdę bez grożących uszkodzeniem przewożonego ładunku sytuacji wymagających nagłego hamowania.
Autor: Tomasz Kurzacz
Pełny tekst w wersji PDF poniżej lub proszę kliknąć link do pobrania pliku PDF
GM 2022_5_24_31_AGV_AMR
