Kaip integruoti autonominius mobiliuosius robotus su esamomis gamybos sistemomis: žingsnis po žingsnio vadovas

Žiūrite į 250,000 XNUMX dolerių vertės mobilųjį robotą, kuris turėtų pakeisti jūsų gamyklos grindis. Bet dabar? Jis tiesiog stovi čia, visiškai atjungtas nuo visko kito jūsų įmonėje.

Tai yra būtent tas momentas, kai dauguma gamybos integracijos projektų žlunga. Jūsų esamos sistemos nebuvo sukurtos bendrauti su šiais autonominiais mobiliaisiais robotais (AMR), o dabar susiduriate su tuo, kas atrodo neįmanoma mįsle.

Šiame vadove tiksliai paaiškinsime, kaip integruoti autonominius mobiliuosius robotus į esamas gamybos sistemas, negriaunant visko ir nepradedant iš naujo. Gausite praktinių žingsnių, kurie veiksmingos tiek dirbant su pasenusia 90-ųjų įranga, tiek su daugiausia modernia sistema.

Skirtumas tarp sėkmingos AMR integracijos ir brangaus sandėlio dekoravimo priklauso nuo penkių svarbių sprendimų. Pirmasis gali jus nustebinti…

Pagrindiniai autonominių mobiliųjų robotų privalumai gamybos aplinkoje

AMR keičia gamybos taisykles ir ne be reikalo. Šios išmaniosios mašinos yra ne tik šaunios technologijos – jos teikia didelę vertę ten, kur to labiausiai reikia.

Pirma, jie sumažina darbo sąnaudas ir kartu padidina produktyvumą. Jūsų darbuotojai negaišta laiko stumdydami vežimėlius; jie susitelkia į kvalifikuotas užduotis, kurioms iš tikrųjų reikia žmogaus prisilietimo.

Saugos patobulinimai taip pat yra svarbūs. Savaeigės transporto priemonės (AGV) atlieka pavojingus, pasikartojančius transportavimo darbus, kad jūsų komanda išvengtų traumų ir įtampos. Jos įveikia perpildytas patalpas be nelaimingų atsitikimų – su kuo tradicinės AGV tiesiog negali susidoroti.

AMR robotai pasižymi lankstumu. Skirtingai nuo stacionarių konvejerinių sistemų, šie robotai prisitaiko akimirksniu. Reikia pertvarkyti gamybos liniją? Jokių problemų. AMR robotai koreguoja savo maršrutus be brangių prastovų ar perjungimo.

Duomenų kiekis taip pat yra milžiniškas. Šiuolaikinės automatinės kompiuterinės analizės (AMR) renka veiklos įžvalgas, kurios padeda pastebėti kliūtis ir nuolat optimizuoti darbo eigą.

AMR palyginimas su tradiciniais automatizavimo sprendimais

Realios sėkmės istorijos ir investicijų grąžos pavyzdžiai

Stambus automobilių gamintojas vos per 15 mėnesius įdiegė 40 autonominių mobiliųjų mobiliųjų įrenginių ir 8 % sumažino medžiagų transportavimo išlaidas.

Elektronikos surinkimo gamykla integravo automatinius mobiliuosius kompiuterio įrenginius (AMR) su esama ERP sistema ir pastebėjo 28 % padidėjusį našumą, o nebaigtų gaminių sandėliavimui skirta grindų plotas sumažėjo 30 %.

Dauguma įmonių visą investicijų grąžą gauna per 12–18 mėnesių, tai yra žymiai greičiau nei tradicinių automatizavimo sprendimų atveju, kuriems atsipirkti gali prireikti 3–5 metų.

Vienas paskirstymo centras sutrumpino surinkimo laiką 62 %, sujungęs automatinius mobiliuosius stelažų stelažus su savo senąja sandėlio valdymo sistema – nekeisdamas esamos stelažų infrastruktūros.

Išsamios darbo eigos analizės atlikimas

Kad autonominiai mobilieji robotai (AMR) sklandžiai veiktų jūsų gamyklos aplinkoje, pirmiausia reikia tiksliai žinoti, kaip vyksta jūsų operacijos. Suplanuokite kiekvieną darbo eigą – nuo ​​žaliavų atvežimo iki gatavų gaminių išvežimo.

Atidžiai pažiūrėkite:

• Medžiagų tvarkymo keliai ir kliūtys

• Darbuotojų judėjimo modeliai

• Dabartiniai įrangos naudojimo rodikliai

• Pagrindinių procesų ciklo laikai

• Sezoniniai gamybos svyravimai

Nepasikliaukite vien dokumentuotais procesais. Tai, kas parašyta popieriuje, retai kada atitinka realybę. Apsilankykite gamybos patalpose, pasikalbėkite su operatoriais ir stebėkite realius darbo eigą. Pastebėsite neefektyvumą, kuris neatsispindi ataskaitose.

Integracijos problemų ir galimybių nustatymas

Tiesos bomba: ne kiekvienam procesui reikalingi robotai. Kai kurios jūsų veiklos sritys gaus didžiulės naudos iš AMR, o kitos gali netgi pablogėti.

Skausmingi taškai, kurie reikalauja AMR integracijos:

• Pasikartojančios transportavimo užduotys atima darbo valandas

• Intensyvaus eismo zonos, sukeliančios spūstis

• Procesai su nuosekliu laukimo laiku tarp žingsnių

• Saugos požiūriu kritiniai pavojingų medžiagų judėjimai

Galimybių sritys dažnai apima:

• Medžiagų transportavimas tarp darbo vietų

• Sandėlio surinkimas ir komplektavimo operacijos

• Pristatymas į gamybos linijas laiku

• Pakuotės pabaigos palaikymas

Esamos infrastruktūros suderinamumo vertinimas

Pats jūsų pastatas gali prieštarauti jūsų AMR svajonėms. Patikrinkite šiuos fizinius elementus:

• Grindų paviršiai: Įtrūkimai, perėjimai ir nuolydžiai gali užklupti robotus

• „Wi-Fi“ aprėptis: Negyvos zonos užstrigs jūsų AMR įrenginiuose

• Durų angos ir praėjimai: Per siaura? Jūsų robotai negali pravažiuoti

• Lifto integracija: Reikalingi specialūs protokolai daugiaaukščiams darbams

• Įkrovimo stotelių vietos: Maitinimo prieinamumas lemia išdėstymą

Techninių reikalavimų ir specifikacijų nustatymas

Prieš pirkdami AMR, sudarykite būtiniausių prekių sąrašą:

• Naudingosios apkrovos reikalavimai

• Reikalingas veikimo laikas tarp įkrovimų

• Navigacijos technologijų nuostatos (QR kodai, natūralūs objektai, magnetinė juosta)

• Saugos sertifikavimo reikalavimai

• Integracijos galimybės su jūsų MES arba ERP sistemomis

• Mašinų sąveikai reikalingi ryšio protokolai

Taip pat pagalvokite apie savo būsimus poreikius. Jūsų įdiegta AMR sistema turėtų prisitaikyti prie prognozuojamo augimo per ateinančius 3–5 metus.

AMR integracijos strategijos planavimas

A. Aiškių automatizavimo tikslų ir KPI nustatymas

Prieš pradedant diegti AMR, reikia tiksliai žinoti, ką bandote išspręsti. Ar siekiate sutrumpinti medžiagų transportavimo laiką? Sumažinti darbo sąnaudas? Pagerinti saugą?

Pasirinkite konkrečius, išmatuojamus tikslus, tokius kaip:

• Sumažinkite kelionės laiką tarp darbo vietų 30 %

• Sumažinkite rankinio transportavimo darbą 25 %

• Sumažinkite gaminių pažeidimų skaičių 15 %

• Pagerinti pristatymą laiku 20 %

Tai ne tik įmantrūs skaičiai, skirti padaryti įspūdį vadovybei. Tai jūsų veiksmų planas. Jei jūsų AMR nepasiekia šių tikslų po įdiegimo, suprasite, kad kažkas negerai.

B. Tinkamų AMR modelių pasirinkimas pagal jūsų konkrečius poreikius

Ne visi autonominiai mobilieji robotai yra vienodi. Gamyklos patalpos nėra vienodos aplinkos.

Rinkdamiesi atsižvelkite į šiuos veiksnius:

• Keliamosios galios reikalavimai (50 kg ir 1500 kg yra didžiulis skirtumas)

• Navigacijos poreikiai (atviros erdvės ar siauri praėjimai?)

• Greičio reikalavimai (kokiu greičiu medžiagos turi judėti?)

• Baterijos veikimo laikas (veikia visą parą ar naudojamas tik retkarčiais?)

• Integracijos galimybės su jūsų WMS arba MES sistemomis

Pasikalbėkite su keliais tiekėjais. Gaukite demonstracines versijas. Prieš įsipareigodami, atlikite robotų bandymus realioje aplinkoje.

C. Laipsniško įgyvendinimo plano sudarymas

Niekas neįdiegia AMR visur per naktį. Išmanūs gamintojai pradeda nuo mažų dalykų ir plečiasi.

Įprastas etapinis metodas atrodo taip:

1. Pilotinis etapasVienam naudojimui, ribotam plotui, 1–2 robotams

2. Tikslinė plėtraPridėti dar 3–5 robotus, padengti pagrindines gamybos zonas

3. Pilnas įgyvendinimasDiegimas visoje gamykloje su visiška darbo eigos integracija

Kiekvienas etapas turėtų turėti aiškius etapus ir vertinimo laikotarpius. Neskubėkite pereiti prie kito etapo, kol neišspręsite dabartinio etapo trūkumų.

D. Bendrų nuosavybės išlaidų biudžeto sudarymas

AMR lipduko kaina tėra pradžia. Jūsų biudžete turi būti atsižvelgta į:

• Pradinės roboto pirkimo / nuomos išlaidos

• Infrastruktūros pakeitimai (įkrovimo stotelės, „Wi-Fi“ ryšio patobulinimai)

• Programinės įrangos integravimo išlaidos

• Operatorių ir techninės priežiūros personalo mokymai

• Nuolatinės priežiūros ir palaikymo sutartys

• Galimi gamybos sutrikimai diegimo metu

Norėdami susidaryti realų vaizdą, apskaičiuokite investicijų grąžą (ROI) per 3–5 metų laikotarpį. Pradinės išlaidos gali priversti jus prakaituoti, tačiau ilgalaikės santaupos dažnai pateisina investiciją.

Įrenginio išdėstymo optimizavimas AMR srautui

Įsivaizduokite – investavote į išgalvotus autonominius mobiliuosius robotus (AMR), bet jūsų gamyklos grindys atrodo kaip kliūčių ruožas. Tai neveiks.

Pradėkite nuo dabartinių darbo eigos modelių žemėlapio sudarymo. Kur vaikšto žmonės? Kur juda medžiagos? Jūsų AMR reikia aiškių, nuoseklių kelių, kad nebūtų nuolat apeinamos atsitiktinės kliūtys.

Pašalinkite nereikalingą įrangą ir sukurkite specialias, bent 4–5 metro pločio, AMR juostas. Aiškiai pažymėkite šias juostas grindų juosta arba dažais – tiek žmonės, tiek robotai turi žinoti, kur yra robotų greitkeliai.

Taip pat pagalvokite apie kliūtis. Tie siauri praėjimai tarp darbo vietų? Tai AMR transporto spūstys, kurios laukia, kol susidarys. Praplėskite jas arba visiškai pakeiskite savo robotų takų maršrutą.

Įkrovimo stotelių vietų ir galios reikalavimų nustatymas

Jūsų autonominiai riedmenys yra tokie geri, koks yra jų akumuliatoriaus veikimo laikas. Įkrovimo stoteles išdėstykite strategiškai:

• Šalia intensyvaus eismo zonų, pro kurias dažnai pravažiuoja robotai

• Toli nuo gamybos kliūčių ar perpildytų zonų

• Arti maitinimo šaltinių (atrodo akivaizdu, bet dažnai nepastebima)

• Tolygiai paskirstyta visoje jūsų įstaigoje

Daugumai AMR reikalingi standartiniai 110 V lizdai, tačiau patikrinkite konkrečius savo modelius. Jums reikės maždaug vienos įkrovimo stotelės 2–3 robotams jūsų parke. Ir visada atsižvelkite į augimą – pridėkite 20 % daugiau įkrovimo galios, nei jums reikia šiuo metu.

Būtinų saugos priemonių ir protokolų įgyvendinimas

Saugumas nėra neprivalomas naudojant automatinius mobiliuosius įrenginius (AMR). Štai ko jums reikia:

• Avarinio stabdymo mygtukai, išdėstyti visame jūsų pastate

• Vaizdiniai ir garsiniai signalai, kai AMR juda

• Aiškūs ženklai robotų eismo zonose

• Prireikus nustatytos zonos be robotų

Kruopščiai apmokykite savo darbuotojus AMR sąveikos protokolų. Jie turėtų suprasti robotų elgesio modelius, prioriteto taisykles sankryžose ir ką daryti roboto gedimo atveju.

Reguliarūs saugos auditai yra labai svarbūs – patikrinkite, ar jutikliai veikia tinkamai, o kliūčių aptikimas veikia taip, kaip numatyta.

A. AMR sujungimas su esamomis MES ir ERP sistemomis

Sunkiausia autonominių mobiliųjų robotų diegimo gamykloje dalis? Kaip priversti juos sklandžiai veikti su gamybos vykdymo sistemomis (MES) ir įmonės išteklių planavimo (ERP) programine įranga. Šios sistemos nebuvo sukurtos specialiai robotams.

Pradėkite nuo kiekvieno duomenų mainų taško planavimo. Jūsų automatiniai robotai (AMR) turi žinoti, ką gaminti, kur eiti ir kada tai daryti – visa tai gaunama iš jūsų MES. Tuo tarpu jūsų ERP sistemai reikia tikslių atsargų atnaujinimų, kai robotai perkelia medžiagas.

Dauguma šiuolaikinių AMR turi integravimo įrankius, tačiau jie retai kada yra tiesiog prijungiami ir naudojami. Jums greičiausiai reikės specialių jungčių, kurios konvertuotų duomenis tarp jūsų senųjų sistemų ir roboto ryšio protokolų. Kai kurie gamintojai sėkmingai naudoja tarpinės programinės įrangos platformas, specialiai sukurtas pramoninės automatikos integracijai.

B. Patikimos tinklo infrastruktūros ir ryšio sukūrimas

Jūsų autonominiai mobilieji robotai yra tokie geri, koks geras yra jūsų tinklas. Nutrūkęs ryšys gali reikšti roboto sustojimą arba, dar blogiau, saugumo problemą.

Neveikiančios „Wi-Fi“ zonos? Ne išeitis. Jums reikės:

• Pramoninės klasės prieigos taškai su persidengiančia aprėptimi

• Skirtas VLAN robotų srautui

• QoS nustatymai, pagal kuriuos teikiama pirmenybė roboto komandų ir valdymo duomenims

• Rezerviniai tinklo keliai, kur tik įmanoma

Pralaidumo reikalavimai gali jus šokiruoti. Kiekvienas robotas nuolat transliuoja telemetriją, gauna komandas ir dažnai įkelia vaizdinius duomenis. 10 AMR robotų parkas gali lengvai perkrauti prastai suprojektuotą tinklą.

C. API ir tarpinės programinės įrangos sprendimų kūrimas

Nedaug gamybos aplinkų gali tiesiogiai prijungti savo esamas sistemas prie automatinių mobiliųjų įrenginių (AMR) be jokios tarpinės programinės įrangos magijos. Jūsų pasirinkimai:

1. Naudoti tiekėjo pateiktas API sąsajas (jei jos yra)

2. Sukurkite pritaikytą tarpinę programinę įrangą, kuri veiktų kaip vertėjas

3. Įdiegti daiktų interneto platformą, skirtą pramoninei integracijai

Tarpinės programinės įrangos metodas dažnai yra sėkmingas, nes sukuria buferį tarp kritinių sistemų ir robotų. Tai reiškia, kad galite atnaujinti bet kurią pusę nenutraukdami visos grandinės.

Jūsų tarpinė programinė įranga turėtų apdoroti:

• Protokolo vertimas

• Pranešimų eiliškumas, kai sistemos laikinai neprisijungusios

• Duomenų transformavimas tarp formatų

• Pagrindinis sprendimų maršrutizavimas paprastoms robotų užduotims

D. Kibernetinio saugumo atitikties ir duomenų apsaugos užtikrinimas

Robotai sukuria naujų atakų paviršių jūsų gamybos aplinkoje. Kiekvienas AMR iš esmės yra mobilus kompiuteris su fizinėmis galimybėmis – tikras saugumo košmaras, jei jis nėra tinkamai užrakintas.

Pagrindinės saugumo priemonės, kurias reikia įgyvendinti:

• Užšifruotas ryšys visam robotų srautui

• Reguliarūs programinės įrangos atnaujinimai ir pataisų valdymas

• Tinklo segmentavimas robotų operacijų izoliavimui

• Stiprus robotų valdymo sąsajų autentifikavimas

• Įsilaužimo aptikimo sistemos, kurios supranta įprastus robotų elgesio modelius

Nepamirškite atitikties reglamentams. Priklausomai nuo jūsų pramonės šakos, gali tekti dokumentuoti, kaip saugomi, tvarkomi ir saugomi robotų surinkti duomenys.

E. Integracijos taškų testavimas prieš visišką diegimą

Niekada nediekite integruotų AMR be kruopštaus testavimo. Sukurkite etapinio testavimo aplinką, kuri atkartotų jūsų gamybinę konfigūraciją:

1. Pradėkite nuo izoliuotų sistemų, testuodami kiekvieną integracijos tašką

2. Perėjimas prie kontroliuojamų scenarijų su ribotomis robotų operacijomis

3. Gedimų režimų (tinklo sutrikimų, sistemos gedimų) imitavimas

4. Atlikite apkrovos bandymus su keliais vienu metu veikiančiais robotais

5. Atlikite ilgesnės trukmės testus, kad aptiktumėte protarpinius gedimus

Dokumentuokite kiekvieną testo atvejį ir rezultatą. Kilus problemoms (o jų kils), ši dokumentacija tampa neįkainojama trikčių šalinimui. Apsvarstykite galimybę pasitelkti specializuotus integracijos konsultantus, kurie tai jau darė anksčiau – jie jau padarė klaidas, kurių bandote išvengti.

A. Naujų įgūdžių rinkinių kūrimas operacijų ir priežiūros komandoms

Jūsų komanda dirba ne tik su dar viena įranga – jie bendradarbiauja su išmaniomis mašinomis, kurios mąsto ir prisitaiko. Tai visai kas kita.

Pradėkite nuo techninių įgūdžių, reikalingų jūsų autonominiams mobiliesiems robotams valdyti, nustatymo. Jūsų priežiūros personalui reikia pagrindinių įgūdžių, tokių kaip roboto paleidimas / išjungimas, užduočių paskyrimas ir pagrindinių trikčių šalinimas. Nepamirškite duomenų interpretavimo įgūdžių – AMR teikia vertingų veiklos įžvalgų, kurios gali padidinti jūsų produktyvumą.

Kryžminis mokymas yra būtinas. Kai Sara iš laivybos supranta, kaip veikia AMR navigacija, ji gali greitai pastebėti, kai kažkas negerai, kol tai netampa problema.

B. Aiškių vaidmenų ir atsakomybės nustatymas

Kas vadovauja, kai robotas sustoja užduoties viduryje? Be aiškaus atsakomybės, problemos tęsiasi.

Sukurkite paprastą atsakomybės matricą su šiais vaidmenimis:

• AMR vadovai: prižiūri kasdienes operacijas ir robotų planavimą

• Techniniai specialistai: atlieka diagnostiką ir sudėtingų trikčių šalinimą

• Grindų darbuotojai: pagrindinė sąveika ir pirmojo lygio problemų pranešimas

Atnaujinkite standartines veiklos procedūras, kad jose būtų nurodyta, kas ką daro dirbdamas su AMR. Toks aiškumas pašalina reakciją „ne mano darbas“, kai iškyla problemų.

C. Žmogaus ir roboto bendradarbiavimo mąstysenos skatinimas

Didžiausia kliūtis? Ji ne techninė – psichologinė. Daugelis darbuotojų nerimauja, kad robotai juos pakeis.

Perkelkite pokalbį nuo „robotai prieš žmones“ į „robotai, padedantys žmonėms“. Pateikite pavyzdžių, kaip AMR atlieka pasikartojančias užduotis, kad darbuotojai galėtų sutelkti dėmesį į labiau įgūdžių reikalaujančią veiklą.

Švęskite ankstyvas pergales ir įtraukite skeptiškai nusiteikusius komandos narius į įgyvendinimo procesą. Niekas taip nesuteikia pasitikėjimo savimi, kaip tiesioginiai rezultatai.

Bandomosios programos su išmatuojamais rezultatais įgyvendinimas

Pradėti nuo mažų dalykų – jūsų slaptasis ginklas. Pasirinkite vieną gamybos sritį, kurioje autonominiai mobilieji robotai (AMR) gali padaryti tiesioginį poveikį – galbūt tai medžiagų transportavimas ar atsargų valdymas.

Prieš pradėdami, nustatykite aiškius rodiklius:

• Ciklo laiko sumažinimas

• Sutaupytos darbo valandos

• Klaidų dažnio pokyčiai

• Investicijų grąžos laiko juosta

Ne tik stebėkite akivaizdžius dalykus. Stebėkite ir darbuotojų priėmimą bei darbo eigos sutrikimus. Skaičiai pasako tik pusę istorijos.

Plėtojimas nuo bandomojo iki visiško įgyvendinimo

Gerai, bandomieji rezultatai daug žadantys? Puiku! Dabar atsikvėpkite prieš investuodami viską.

Plėskite etapais – galbūt po vieną skyrių ar pamainą. Tai suteiks jūsų komandai erdvės prisitaikyti ir padės išvengti visoje sistemoje vykstančių nesklandumų. Jūsų bandomasis projektas tikriausiai atskleidė netikėtumų (jų visada pasitaiko). Prieš didindami veiklą, atsižvelkite į šias pamokas.

Sukurkite išsamų diegimo kalendorių su numatytu buferiniu laiku. Patikėkite, jums jo prireiks.

Nuolatinis stebėjimas ir našumo derinimas

AMR nėra „nustatyk ir pamiršk“ technologija. Tikrasis stebuklas įvyksta tada, kai juos tiksliai sureguliuoji pagal faktinius našumo duomenis.

Stebėkite, kaip jūsų robotai sąveikauja su:

• Fizinės aplinkos pokyčiai

• Didžiausios gamybos laikotarpiai

• Naujų produktų pristatymai

Rinkite operatorių atsiliepimus kas savaitę, o ne kas ketvirtį. Jie pastebės neefektyvumą, kurio nepastebėtumėte vadovybės ataskaitose.

Priežiūros protokolų ir palaikymo sistemų nustatymas

Prastovos greičiau nei bet kas kitas naikina investicijų grąžą. Sukurkite du techninės priežiūros etapus:

1. Profilaktinė: suplanuokite reguliarius patikrinimus pagal gamintojo rekomendacijas ir konkrečius naudojimo įpročius.

2. Reaguojantis: Sukurkite aiškias eskalavimo procedūras, skirtas atvejams, kai (o ne jei) kas nors nutinka ne taip.

Apmokykite kelis komandos narius tapti robotų čempionais. Kai vienintelis jūsų AMR ekspertas praneš apie ligą dėl didelio gedimo, jūs man padėkosite.

Autonominių mobiliųjų robotų diegimas gamybos sistemose reikalauja kruopštaus planavimo ir įgyvendinimo, tačiau nauda yra didelė. Laikydamiesi šiame vadove aprašytų veiksmų – nuo ​​savo įrenginių pasirengimo įvertinimo iki diegimo optimizavimo – galite sumažinti sutrikimus ir kartu maksimaliai išnaudoti šių technologijų teikiamą naudą. Atminkite, kad sėkminga integracija suderina techninius aspektus su darbuotojų pasirengimu, užtikrinant, kad jūsų komanda būtų pasirengusi dirbti kartu su šiais naujais robotų kolegomis.

Įdiegdami AMR, palaikykite nuolatinio tobulėjimo mąstyseną. Pradinis diegimas yra tik jūsų automatizavimo kelionės pradžia. Reguliariai vertinkite našumo rodiklius, rinkite operatorių atsiliepimus ir gaukite informaciją apie atsirandančias AMR galimybes. Tinkamai taikant požiūrį, AMR ne tik automatizuos užduotis, bet ir transformuos jūsų gamybos operacijas, didindami efektyvumą, kokybę ir konkurencingumą vis labiau automatizuotoje pramonės aplinkoje.