VÝROBA A INTALOGISTIKA

Technologie moderní intralogistiky

Autor:  Pavel Štěpánek a Jan Donoval, produktoví manažeři společnosti Sick pro logistiku a dopravní systémy

 Cílem je přitom zajistit souvisle transparentní tok materiálu od vstupních komponent až po expedici hotového výrobku. Výsledkem jsou úspory pracovníků, manipulační techniky, rozsahu skladových zásob a v neposlední řadě omezení ztrát plynoucích jen ze ztracených komodit.

Aktuálně je k dispozici bezpočet automatizovaných řešení pomáhajících identifikaci a lokalizaci materiálů, dílů pro výrobu nebo hotových výrobků připravených k expedici. Zatímco jejich využití ve výrobních procesech je již i u nás široce rozšířené, nasazení v průběžném sledování materiálu i mimo výrobní linky je spíše na počátku. Pojďme se společně podívat na několik modelových příkladů kde a jak lze získat informace o pohybu materiálu moderním výrobním závodem. 

Obecně pro řešení úloh, které se objevují při lokalizaci a identifikaci, neexistuje jedna univerzální odpověď na otázku, jaký je nejlepší způsob. Každá specifická situace vyžaduje nasazení technologie odpovídající typu identifikovaného objektu a prostředí. Důležitými parametry jsou vzdálenosti, opakovatelnost či naopak variabilita procesu, rychlost a druh materiálu.

Lokalizace:

Sledování materiálů a dílů pro výrobu může začínat již před branami jednotlivých závodů. V takovém případě lze využít lokalizace na bázi GPS a software umožňujícího návaznost na podnikový ERP systém. Pohyb nákladního automobilu s definovaným nákladem je monitorován GPS zařízením s přenosem dat od zdroje až na místo určení. Poloha jednotlivých palet uvnitř budov nebo na skladovacích prostranstvích venku může být monitorována pomocí vozíků označených aktivními UWB tagy a sítí příslušných RFID antén:

Vstup / výstup hal

Častým požadavkem je monitoring pohybu palet na vstupu nebo výstupu jednotlivých hal, typicky mezi skladem a výrobním prostorem. Zde lze použít několik způsobů identifikace:

UHF RFID
Z hlediska výkonu se jedná o nejrobustnější řešení. RFID technologie umožňuje pokrytí dostatečné plochy, velké čtecí pole a rychlost odezvy umožňuje i rychlý průjezd vozíku. V případě instalace více antén lze docílit velkého homogenního čtecího pole a eliminovat tak nutnost přísného hlídání trasy vozíku ve čtecím poli. RFID tagy neutrpí žádnou újmu případným zašpiněním a není nutno hlídat jejich přesnou polohu ve čtecím poli.

Prakticky lze pro takovou aplikaci nasadit samostatnou čtečku s vestavěnou anténou nebo čtečku rozšířenou o více antén. Existuje i v oboru unikátní řešení společnosti Sick se skenerem RFU650 schopným detekovat polohu tagu ve čtecím poli a určit tak přímo směr pohybu palety z nebo do haly.

V případě složitějších podmínek může být nutné pro zamezení načítání nechtěných tagů, např. z palet uskladněných poblíž, nasadit režimová opatření. Pokud to není z jakýchkoliv důvodů možné, lze použít přímo pro tento účel navržený identifikační systém.  RFID antény jsou pak doplněny o hlídání směru a pohybu objektů ve čtecím poli, monitoring stavu případných RFID tagů v okolí a pokročilou filtraci tagů jen na ty, projíždějící průjezdem.

Optické čtečky

Variantním řešením průjezdových bran, vhodným zejména pro otevřené logistické řetězce, kde by použití RFID tagů bylo příliš nákladné, je identifikace čárovými kódy. V případě vhodně zvoleného značení je nejefektivnější technologie laserových čteček čárových kódů. Typy s automatickým zaostřováním dokážou pokrýt velkou šířku čtecího pole s dostatečnou hloubkou ostrosti. Výhodou je i velká odolnost proti pootočení palety či vozíku během průjezdu. 

Kamerové čtečky zde lze doporučit pro menší plochy pokrytí a tam, kde nehrozí oslnění personálu pohybujícího se v okolí.

Logistika uvnitř hal

Po příjezdu palety do haly dochází k doručení přímo na místo zpracování nebo uskladnění do doby dalšího využití.

Informaci o pozici uložení lze snímat jak v návaznosti na pozici vozíku, tak podle finální pozice palet. U regálového uskladnění lze využít jak ručního načtení identifikačního štítku pozice, tak automatického snímání čárového kódu nebo RFID tagu pozice.

Automatické regálové zakladače mohou využívat odměřování pozice pomocí optického snímání nebo různých typů enkodérů. Následný rozvoz materiálů a komponent na místo zpracování lze realizovat obsluhovanými vozíky, dopravníkovou dráhou nebo v poslední době progresivně se rozvíjejícími automatickými vozíky.

AGV

V mnoha oblastech průmyslu pozorujeme výrazný trend ve využití automatických vozíků, které plní nejrůznější logistické operace a v některých provozech začínají nahrazovat konvenční výrobní linky. To přináší vyšší úroveň flexibility a efektivity do výrobního procesu a posunuje nás na další stupeň průmyslové automatizace a autonomní výroby. Stejně jako v předchozích příkladech i zde nacházíme další ukázky technologií využitých při jejich bezproblémovém chodu.

Video: Řešení pro automatické vozíky

V zájmu nejvyšší možné efektivity a bezpečnosti AGV/AMR je nezbytné monitorovat rychlost, směr či brzdění automatického vozíku, aby byl schopen kontinuálně optimalizovat velikost i tvar zón bezpečnostních skenerů i dalších antikolizních systémů a zůstal přitom bezpečný. K tomu napomáhají bezpečnostní inkrementální i absolutní enkodéry, případně systémy zpětné vazby v motorech.

Navigovat AGV lze na magnetickou nebo fluorescenční pásku doplněnou o RFID tagy, případně na rastr 2D kódů. Lokalizaci je možné provádět 360° LiDAR skenerem na odrazky v definované výšce výrobní haly. Případně lze využít data nejen z bezpečnostních skenerů k volné konturové lokalizaci.

V případě, že je třeba zamezit s kolizím s objekty, které neprotínají rovinu bezpečnostního skeneru, jako např. nosné vidlice, objekty na podstavcích nebo umístěné v prostoru, existují doplňková antikolizní řešení založená na různých technologiích jako jsou 2D/3D LiDARy, radary nebo 3D snapshot kamery.

Dopravníkové trasy

Je-li pro přepravu využito dopravníkových tratí, lze pro identifikaci využít všech již osvědčených technologií od laserových čteček čárových kódů, přes kamerové čtečky v liniovém nebo maticovém provedení nebo RFID skenerů v HF a UHF verzi.

Laserové čtečky jsou ideální pro čárové kódy na obalech či přepravkách s perfektním poměrem cena výkon. Od jednoduchých skenerů s fixním fokusem až po čtečky se záběrem celého dopravníku a automatickým zaostřováním. Vždy nabídnou skvělý výkon, překvapivou hloubku ostrosti, šířku čtecího pole i úspěšnost čtení.

Kamerové čtečky jsou perfektní pro všesměrové čtení, kódy přímo značené do zpracovávaných dílů nebo tam kde lze očekávat zhoršenou kvalitu značení. Specifickou kapitolou jsou také aplikace prezenčního čtení, kdy je kód obsluhou manuálně vkládán do zorného pole čtečky spolu s objektem, který má být identifikován.

RFID detekce paletek a dopravníkových přepravních vozíků je na místě zejména ve zhoršeném prostředí, kde optické formy detekce mohou selhávat. Detekce nosičů na elektrických závěsných dopravnících je doménou RFID čteček. Další vhodnou skupinou aplikací je hromadné čtení individuálně označených produktů, často bez přímé viditelnosti mezi objektem a skenerem.

Komunikace a integrace

Pro všechny zdroje dat je společná potřeba snadné integrace dat do nadřazených informačních systémů. Nezbytná je schopnost komunikovat přes fyzické rozhraní požadované návrhem řídícího systému. Hladká modifikace výstupních formátů dle požadavku aplikace a možnost odeslat data i pokročilejším způsobem jsou dnes v hledáčku každého integrátora. Součástí řetězce je middleware zprostředkující návaznost komponent pro vlastní detekci se systémem řízení výroby a materiálových toků.

Instalací to nekončí

Intralogistika výrobního závodu je komplexní disciplína, na které závisí hladký chod celého podniku. Vždy by měla být realizována s ohledem jak na výkon, tak i na spolehlivost a možnost průběžné diagnostiky a rychlého servisu. Dostupnost kvalifikovaného servisu použitých zařízení v dosahu místa instalace je jedním z předpokladů bezproblémového provozu.

Video: další příklady intralogistických aplikací

Články čísla 4 /21