Intralogistyka – produkty i rozwiązania

Zadania związane z transportem wewnętrznym najczęściej wykonywane są przez takie innowacyjne urządzenia, jak: wózki AVG, podajniki, przenośniki i przenośniki taśmowe.

Wózki AGV

W wielu przedsiębiorstwach produkcyjnych logistyka wewnątrzzakładowa korzysta z urządzeń zwanych wózkami AGV (Automated Guided Vehicles). Te automatyczne pojazdy poruszają się bez pomocy operatora, bazując na sterowaniu komputerowym. Najnowocześniejsze rozwiązania w tym zakresie zakładają zmniejszenie masy akumulatorów i czasu potrzebnego na ich załadowanie. Oczywiście dużą uwagę producenci przykładają do systemów odpowiadających za bezpieczeństwo.

System zautomatyzowanych wózków może składać się z jednego lub kilku pojazdów zasilanych z akumulatora. Czasem w celu magazynowania energii używa się specjalnych superkondensatorów, które doładowywane są bezkontaktowo i automatycznie w czasie jazdy. Na rynku znaleźć można także pojazdy, które mają możliwość transportowania wózków sprzęganych samoczynnie z jednostką napędową.

Niezwykle istotnym elementem obsługi wózków AGV jest bezprzewodowa nawigacja i wymiana danych. Pojazdy przemieszczają się zgodnie z wcześniej zdefiniowanymi trasami. Ich własna przestrzeń ładunkowa może być wykorzystywana do przewożenia towarów. Często AGV wyposażone są w rozwiązania ułatwiające załadunek i rozładunek, np. wbudowane przenośniki rolkowe.

Interesujący jest sposób, w jaki wózki są nawigowane. Dostępnych w tym zakresie jest kilka technologii. W wózkach mogą być np. zastosowane specjalne taśmy magnetyczne lub optyczne, przyklejone do podłogi. Czujniki wykrywają taśmy i w ten sposób sterują pojazdem zgodnie ze zdefiniowaną trasą. Jest to jedna z tańszych metod nawigacji. Jej zaletą jest także możliwość łatwiej modyfikacji przebiegu trasy.

Inny sposób nawigacji, równie często wykorzystywany w wózkach AGV, opiera się na przewodach poprowadzonych w specjalnych kanałach w podłodze pojazdów. Przesyłany przez niego sygnał radiowy lub prąd o pewnej częstotliwości wytwarza pole magnetyczne, które odbierane jest przez czujniki zamontowane w podwoziu, w części znajdującej się najbliżej podłogi.

Nieco bardziej zaawansowana technologia nawigacji wykorzystuje laser i odbłyskowe tarcze, umieszczane na nieporuszających się elementach, takich jak maszyny czy ściany. Wiązka laserowa emitowana przez znajdujący się w wózku skaner laserowy odbija się od tarczy. Położenie i trasa pojazdu obliczane są następnie na podstawie kątów i odległości od tarczy. W pamięci wózka znajduje się mapa i na podstawie nowych danych uaktualniana jest jego pozycja.

Na rynku znaleźć można bogatą ofertę tego typu pojazdów. Jednym z producentów wózków AGV jest firma SEW Eurodrive. Oferowane przez nią samojezdne wózki do magazynowania energii wykorzystują lekkie pod względem masy kondensatory, których zaletą jest możliwość szybkiego ładowania. Przydatna jest także bezprzewodowa nawigacja wózków, oparta na technologiach Bluetooth, laser czy WLAN. W zależności od oczekiwań i potrzeb klienta, wózki mogą być wyposażone w stół obrotowy i przenośnik taśmowy lub poprzeczny przenośnik rolkowy czy też przenośnik łańcuchowy i poprzeczny przenośnik rolkowy.

Niezbędne parametry wprowadza się do pojazdów AGV za pośrednictwem specjalnego oprogramowania. Przykładem są nam automatyczne roboty mobilne MOBOT AGV, produkowane przez firmę WObit i wyposażone w oprogramowanie o nazwie MOBOT RoutePlanner. Zadaniem tego programu jest obserwacja statusu robota i istotnych części systemów, a także konfigurowanie napędów oraz wejścia i wyjścia głównego kontrolera. Do kontrolera można wprowadzić charakterystyczne punkty trasy, w których ma zostać przeprowadzone oczekiwane działanie. Przydatna może się także okazać funkcja manualnego nawigowania wózkiem.

Innym producentem wózków jest firma Mobile Industrial Robots, produkująca m.in. modele MiR 500 i MiR1000. Umożliwiają one automatyzację transportu palet i ciężkich ładunków w różnych branżach. Wózki te charakteryzują się ładownością na poziomie 500 kg lub 1000 kg i prędkością do 7,2 km/h.

Dla zapewnienia bezpieczeństwa w wózkach AGV znajdują się czujniki laserowe, które wykrywają ludzi i przeszkody znajdujące się na trajektorii wózka. Czujniki są sterowane za pomocą zaprogramowanego sterownika, którego zadaniem jest zwolnić lub zatrzymać wózek w przypadku pojawienia się przeszkody lub ją ominąć. Za penetrowanie obszarów przed i za wózkiem odpowiedzialne są skanery laserowe. Prędkość wózka jest regulowana za pomocą sterownika współpracującego z systemem elektronicznym pojazdu. Niektóre modele wózków mają zdefiniowane dwa obszary pracy skanera – jeden ostrzegawczy i jeden ochronny. W sytuacji, w której w obszarze ostrzegawczym skaner wykryje przeszkodę, sterownik zmniejsza prędkość jazdy, nie zważając na czynności podejmowane przez kierowcę. Jeśli natomiast wykryta zostanie przeszkoda w polu ochronnym, wózek bezwzględnie się zatrzyma. Co ciekawe, niektóre wózki mają funkcję wykrywania początku korytarza, dzięki czemu system uruchamia się przy wjeździe do niego i wyłącza przy wyjeździe.

Programy do wspomagania intralogistyki

Bez wątpienia wykorzystanie programów wspomagających intralogistykę przynosi przedsiębiorstwu szereg korzyści wynikających z optymalizacji kosztów, minimalizacji kosztów napraw, możliwości sprawowania kontroli nad eksploatacją pojazdów a także maksymalizacji wydajności przy jednoczesnych oszczędnościach w zużyciu paliwa. Obecnie stosowane oprogramowanie może współpracować z najbardziej popularnymi systemami operacyjnymi. Co więcej, wiele aplikacji nie musi być nawet instalowane, ponieważ obsługiwanie ich wymaga jedynie dostępu do przeglądarki internetowej.

Walorem tego typu programów jest m.in. nadzór nad serwisem, w tym możliwość sprawowania kontroli nad ilością nadgodzin, zgłaszanie informacji o alarmach w postaci kodów błędów, zarządzanie przeglądami czy zgłaszanie kolizji. Warto również zwrócić uwagę na to, że oprogramowanie pozwala koordynować pracę operatorów, np. nadzorować czas ich pracy, identyfikować kierowcę, monitorować zachowania czy w sposób obiektywny dokonywać oceny działań pracowników.

Przydatny jest także system pozwalający na tworzenie rozbudowanych reguł powiadomień, z uwzględnieniem kategorii, modelu i typu wózka, czy też grupy użytkowników. Większość dostępnych na rynku programów można bez większego problemu zintegrować z innymi aplikacjami, dzięki czemu otrzymuje się skuteczne narzędzie wspomagające pracę magazynu. Systemy mogą działać z wybranymi przez użytkownika operatorami sieci komórkowej. Są i takie, które korzystają z sieci ZigBee.

Procesy intralogistyczne mają niebagatelny wpływ na poziom widoczności zasobów przy jednoczesnym zapewnieniu wydajnego i dokładnego przemieszczania towarów, sprzętu, a nawet pracowników. W tym miejscu warto przywołać rozwiązania mobilne firmy Zebra, na które składają się tablety, komputery pokładowe i ręczne skanery, które w znaczący sposób przekładają się na jakość i łatwość realizowania zadań wchodzących w zakres intralogistyki.

Systemy identyfikacji na produkcji

Od lat stosowanym w przemyśle systemom identyfikacji zawdzięcza się efektywność wielu procesów technologicznych. Do najbardziej popularnych rozwiązań w tym zakresie zaliczyć można technologię RFID (Radio Frequency IDentification) oraz kody kreskowe.

RFID, nazwany także radiowym kodem kreskowym, nie jest rozwiązaniem nowym (jego geneza sięga lat 40.), ale obecnie zyskuje dużą popularność w środowisku projektantów systemów automatyki. System ten umożliwia zdalny nadzór nad przepływem towarów przy użyciu fal radiowych. Rozwiązanie to bazuje na układach elektronicznych dołączonych do nadzorowanego wyrobu. Za pośrednictwem RFID można zarówno odczytać, jak i zapisać dane.

Współczesne transpondery RFID (tzw. tagi) są dość trwałymi, a przy tym niezawodnymi urządzeniami. Na każdym jest unikalny kod, wysyłany w chwili zbliżenia czytnika. Cechy transponderów, na które należy zwrócić uwagę, to częstotliwość pracy, tryb pracy, kod oraz modulacja. Kod RFID odczytują specjalne czytniki, dostępne w wersjach przenośnej, stacjonarnej lub przeznaczone do montażu na stałe.

Warto również wspomnieć o kodach kreskowych. Technologia ta bazuje na różnych odmianach i rodzajach kodowania. Najbardziej podstawowe kody są jednowymiarowe, a informacja (litery i cyfry) zawarta jest w układzie kresek oraz połączeń znajdujących się między nimi. W kodzie znajdują się także znaki sterujące, a także cyfry kontrolne. Kod odczytywany jest za pośrednictwem fal świetlnych, które odbijają się od powierzchni płaskich oraz przez absorbowanie światła przez powierzchnie zaczernione. Odbite światło konwertowane jest następnie na sygnał elektryczny.

W przemyśle stosowane są czytniki kodów kreskowych ręczne, wielokierunkowe, stacjonarne oraz przeznaczone do odczytania kodów dwuwymiarowych. Czytniki ręczne mogą magazynować dane lub przesyłać je do systemu. Zaawansowane modele mają wyświetlacz LCD i klawiaturę, a także możliwość szybkiego ładowania baterii.

Jednym z producentów urządzeń do automatycznej identyfikacji jest firma SKK. Dostarcza ona przede wszystkim terminale mobilne, w tym modele ręczne, wózkowe, samochodowe i używane w tabletach. Są wśród nich i takie, które mogą pracować w trudnym środowisku. Zdecydowana większość modeli opiera się na modułach cyfrowego odczytu kodów kreskowych 1D i 2D łącznie z kodami uszkodzonymi i kodami niskiej jakości. W tym miejscu warto również zwrócić uwagę na drukarki etykiet, zarówno termiczne jak i termotransferowe. Oferowane są jako urządzenia przenośne, biurkowe, półprzemysłowe i przemysłowe łącznie z urządzeniami przystosowanymi do pracy ciągłej.

Przenośniki

Przenośniki są bardzo ważną częścią systemu intralogostyki, dlatego tak dużą wagę przykłada się do ich innowacyjności oraz elastyczności.

Przenośniki służą do transportowania wszystkich przedmiotów z wyjątkiem płynów, pyłów i gazów. W zależności od branży, przenośniki mogą transportować np. felgi aluminiowe, pieczywo czy platonki z jajami. Przenośniki wykorzystywane są także w przemyśle energetycznym, ciężkim, spożywczym, jak również w branży automotive. Specjalną konstrukcję mają przenośniki służące do transportu makaronu, ciasto do wypieków, odzieży, opakowań kartonowych czy akumulatorów. Wachlarz zastosowań dla tych urządzeń zdaje się nie mieć końca. Służą do transportu walizek, warzyw i konserw, butelek i PET, słodyczy, kurczaków, mięsa, a także odlewów aluminiowych, pralek, lodówek, odkuwek stalowych, zniczy czy gwoździ.

Przed zakupem przenośnika należy odpowiedzieć sobie na kilka pytań. Istotne jest m.in. czy produkt transportowany będzie w sposób uszeregowany oraz czy jest luźny i rozproszony. Należy wziąć pod uwagę jego stabilność, ciężar a także prędkość przesuwania, która wpływa na wydajność. Istotne jest, czy przedmiot jest pojedynczy, czy znajduje się na palecie bądź w saszetkach, a także czy jest mokry, gorący, kruchy, zmrożony lub zaolejony.

Pod względem miejsca, jakie przeznaczamy na ruch przenośnika, ważna jest jego wielkość. Konieczne jest także zwrócenie uwagi na stan skupienia produktu, a także na czynniki zewnętrzne, takie jak wilgoć, wysoka temperatura czy kontakt z wodą. Decydując się na zakup przenośnika, należy przeanalizować zadania i funkcje, jakie mają być przez niego spełniane, a także opcje wyposażenia, takie jak bandy boczne, koła z hamulcem na podporach, zabezpieczenia zewnętrzne i obudowy, detektory czy regulowane podpory.

Warto także pamiętać o tym, że przenośnik taśmowy zużywa energię elektryczną i wymaga okresowych przeglądów oraz wymiany materiałów eksploatacyjnych (np. pasków napędowych czy taśm).

Bez wątpienia, przedsiębiorstwo ma liczne korzyści ze stosowania przenośników. Z pewnością zwiększa się wydajność pracy linii przy mniejszej liczbie pracowników i urządzeń wspomagających (np. wózków widłowych). Użytkownicy zwracają także uwagę na walory, jakie niesie ze sobą uporządkowanie pracy na hali i usystematyzowanie działań. Do tego dodać należy ułatwienie czynności, jakie należą do obowiązków pracowników, obsługujących określony ciąg technologiczny.

Zdarza się, że przenośniki muszą pracować w środowisku, w którym obecna jest mieszanina wybuchowa. Do takich urządzeń dobierany jest odpowiedni napęd elektryczny. Ofertę w tym względzie prezentuje m.in. firma Kacperek, która dostarcza urządzenia przystosowane do pracy w przestrzeniach zagrożonych wybuchem innych niż kopalnie metanowe o atmosferze gazowej (grupa urządzeń II, kategoria 2) w strefie zagrożenia 1. Co więcej, silniki są przystosowane do pracy ciągłej S1.

Firma Nord oferuje motoreduktory Drivesystems, które można konfigurować do niemal każdej aplikacji. Ich przekładnie cechuje wysoka odporność na obciążenia osiowe i promieniowe, a moment obrotowy wynosi 100 000 Nm. Ważna w tych urządzeniach jest koncepcja modułowa, która pozwala łączyć przekładnie z prawie każdym motoreduktorem oferowanym przez Nord.

Przenośniki taśmowe

Przenośniki taśmowe pozwalają na zoptymalizowanie transportu materiałów o zróżnicowanych parametrach fizycznych i mechanicznych. Cechuje je zazwyczaj lekka konstrukcja, ale należy zwrócić uwagę na możliwość dopasowania jej do ukształtowania terenu zabudowy. Poszczególne elementy przenośnika są standaryzowane, dlatego dość łatwo go przebudować, skrócić lub wydłużyć, a także przemieścić.

Zazwyczaj budowa przenośnika opiera się na taśmie transportowej, połączonej w pętlę zbudowaną na krążnikach. Przenośnik napędzany jest jednym lub większą ilością bębnów napędowych. System napięcia taśmy, który jest ważnym elementem konstrukcji przenośnika, może bazować na śrubach rzymskich lub napinaczach (w tym sprężynowych, pneumatycznych, hydraulicznych, grawitacyjnych bądź nadążnych). Zabrudzenia wynikające z transportowania materiałów można czyścić specjalnymi skrobakami, nożami i szczotkami.

W praktyce bardzo często przenośniki taśmowe wyposażone są w czujniki zbiegania taśmy, montowane po obu stronach przenośnika, w bliskiej odległości od krążników odchylających i bębna napędowego. Jeśli przenośnik jest długi, odpowiednio do tego liczba czujników musi być większa. Czujniki zbiegania wykrywają krzywobieżność taśmy transportowej, generując sygnał w sytuacji, w której taśma przenośnika odchyla się od wyznaczonego toru i zatrzymując przenośnik, ewentualnie uruchamiając system automatycznej korekcji biegu taśmy. Takie działanie często sygnalizowane jest dźwiękiem lub/i światłem.

Jeśli profil produkcji tego wymaga, zastosowanie mogą znaleźć czujniki zbiegania wykonane w technologii przeciwwybuchowej. Na rynku znaleźć można także urządzenia ze stykiem rozwiernym z funkcją wymuszonego rozwarcia. Czujniki wyposaża się dodatkowo w blokadę mechaniczną, którą można zwolnić przy użyciu przycisku lub dźwigni. Z chwilą aktywacji czujnika zestyki przełączają się i blokują w tej pozycji, a odblokowania może dokonać jedynie obsługa przenośnika. Jest to ochrona przed niezamierzonym uruchomieniem taśmociągu w sytuacji, w której nie jest znana przyczyna jego zatrzymania.

Z uwagi na potrzebę nadzorowania zużycia energii przez przenośniki, można zastosować np. moduł Sydel4Asix firmy Askom, który umożliwia rozbudowane rozliczanie zużycia mediów. Sydel4Asix integruje z systemem Asix oprogramowanie SYDEL Energia firmy Technicon. Moduł ten ma funkcję sporządzania bilansów, rozdzielników i raportów według wszystkich dostępnych taryf. Może też zapisywać historię zmian taryf i cenników.

W praktyce przedsiębiorstwa podczas transportu wewnętrznego mogą być wykonywane różnego rodzaju pomiary. Dlatego często stosuje się np. jednogłowicowy system śledzenia ścieżki VMS410/510, który umożliwia pomiar objętości obiektów prostopadłościennych poruszających się z prędkością do 1 m/s na płaskich taśmach i sorterach typu cross-belt. To narzędzie przydatne jest m.in. podczas kontroli jakości w miejscu dostawy towarów przy jednoczesnym określaniu optymalnego miejsca składowania, obliczaniu masy wolumetrycznej i tworzeniu list załadunkowych.

Podajniki

Podajniki – jak sama nazwa wskazuje – służą do samoczynnego podawania elementów. W przemyśle mogą to być półprodukty lub gotowe produkty, przenoszone do stanowisk roboczych i magazynów. W systemach produkcji zazwyczaj wygląda to tak, że części przeznaczone do montażu pobierane są z zasobnika i umiejscawiane w strefie roboczej. W czasie przemieszczania część jest odpowiednio orientowana i osadzana w miejscu, w którym podlega dalszym czynnościom.

W niektórych branżach podajniki muszą pracować w trudnych warunkach, co musi być uwzględnione w ich konstrukcji. Tymi trudnymi warunkami może być wysoka temperatura (przekraczająca czasem nawet 140 °C), wilgoć obecna w przemyśle spożywczym, czy duże zapylenia (np. w postaci pyłu szklanego).

Nowoczesne podajniki często mają specjalny profil aluminiowy, ułatwiający montaż i dołączanie akcesoriów. W tego typu urządzeniach istotną rolę odgrywa także bezpieczeństwo użytkowania a także estetyka urządzenia. Dla wygody pracowników, najnowsze podajniki można łatwo regulować i serwisować.

W podajnikach cyfrowych uwzględniane są przetworniki ciśnienia, serwonapędy, silniki krokowe, tensometry oraz sprzęgła proszkowe, siłowniki beztłoczyskowe i napędy liniowe.

Wybierając podajnik trzeba przeanalizować jego przeznaczenie, typ asortymentu, który będzie transportowany, sposób transportowania, a także wydajność i warunki pracy. Warto także zwrócić uwagę na modułowość, a także możliwość dostosowania długości podajnika do potrzeb.

Podsumowanie

Intralogistyka jest nie tylko istotnym elementem organizacji pracy w przedsiębiorstwie, ale również ważną częścią rewolucji przemysłowej 4.0, a jako taka – w praktyce opiera się na coraz to nowszych rozwiązaniach z zakresu nowych technologii. Obecnie zadania związane z transportem wewnętrznym najczęściej wykonywane są przez takie innowacyjne urządzenia, jak wózki AVG, podajniki, przenośniki i przenośniki taśmowe. W wielu przypadkach nie bez znaczenia jest możliwość bezprzewodowego sterowania urządzeniami, np. dzięki wykorzystaniu technologii Bluetooth. Producenci biorą także pod uwagę środowisko, w jakim będzie pracować sprzęt, a dokładniej trudności i niebezpieczeństwa z tym związane. Większość urządzeń stosowanych w intralogistyce wyposażonych jest w czujniki, które zapewniają zarówno bezpieczeństwo pracy samej maszyny, jak i pracowników znajdujących się w jej otoczeniu. Niektóre przenośniki umożliwiają także wykonywanie dodatkowych pomiarów podczas swojej pracy.

Dokonując wyboru urządzenia pracującego w ramach intralogistyki, należy wziąć pod uwagę przede wszystkim rodzaj materiału, jaki ma być przez nie przenoszony a także ilość miejsca przeznaczoną na konstrukcję sprzętu. W niektórych przypadkach dobrze sprawdzają się urządzenia modułowe, które pozwalają na rozbudowę aplikacji z uwzględnieniem potrzeb przedsiębiorstwa.

Na rynku działa wiele firm oferujących kompleksowe rozwiązania z zakresu intralogistyki, np. austriacki producent B&R. Oferuje ona urządzenia w pełni zautomatyzowane, których sterowanie umożliwia zarówno dostosowanie do zmieniających się potrzeb aplikacyjnych, jak i efektywną interakcję z operatorem. Prędkość i odstępy systemu transportowego są tak skonfigurowane, aby zapewnić współpracę z innymi maszynami. Często stosowane są tu silniki liniowe zintegrowane ze sterowaniem, co pozwala na zmniejszenie wielkości napędu. Warto w tym miejscu zwrócić uwagę na powtarzalność pozycjonowania przedmiotów, co jest ważne ze względu na synchronizację z osiami CNC i robotami. Korzystną funkcją jest także możliwość odzyskania energii hamowania oraz minimalna konserwacja.

źródło: Automatyka 11/2021