Pojem intralogistika bol prvýkrát definovaný v roku 2004. Intralogistika alebo interná logistika je odvetvie logistiky, ktoré sa zaoberá organizáciou toku informácií a materiálov v rámci danej spoločnosti. Týmto pojmom sa preto označujú všetky procesy interného dodávateľského reťazca potrebné na bezproblémové fungovanie spoločnosti, teda všetko, čo sa deje od príchodu surovín až po uvoľnenie hotových výrobkov.
Z čoho pozostáva intralogistika?
Intralogistické procesy možno rozdeliť do troch kategórií:
- Vnútorný materiálový tok – vzťahuje sa na prepravu v rámci jedného miesta (napr. výrobná hala), ako aj na tok materiálu medzi rôznymi miestami patriacimi jednej spoločnosti. Napríklad na trase výrobný závod – sklad, medzi viacerými skladmi alebo jednotlivými výrobnými závodmi v jednom výrobnom reťazci.
- Riadenie toku informácií a zásob – každá spoločnosť musí zabezpečiť efektívny tok informácií, napr. každý zamestnanec by mal mať jednoduchý prístup k informáciám potrebným na riadne vykonávanie povinností, rovnako by mal presne vedieť, aké sú jej zásoby, a mal by udržiavať ich aktuálny stav. Takto bude vždy jasné, kde sa dostupná skladová položka nachádza, ako sa mení a kedy ju treba doplniť. Špeciálne softvérové riešenia na riadenie zásob túto úlohu výrazne uľahčujú – okrem iného umožňujú jednoducho zvládnuť nákupné a fakturačné procesy a komplexne sledovať tok všetkého tovaru v dodávateľskom reťazci.
- Riadenie skladov – týka sa všetkých logistických operácií vykonávaných v sklade, t. j. riadenie polohy produktov, príprava objednávok, prichádzajúcich a odoslaných zásielok atď.
Technologické inovácie urýchľujúce intralogistiku 4.0
Kým makroekonomické faktory zohrávajú hlavnú úlohu pri prechode na Priemysel 4.0, miera zmien v technologických inováciách zohráva rovnako dôležitú úlohu pri urýchľovaní nástupu intralogistiky 4.0. V nasledujúcej časti sa bližšie pozrieme na pokroky v technológiách, ktoré budú riadiť rýchlosť prechodu na intralogistiku 4.0.
Mobilná a nositeľná výpočtová technika
Pokrok v mobilnej výpočtovej technike znamená, že ľudia už nemusia byť pripojení k stacionárnym výpočtovým zariadeniam, aby mali prístup k znalostiam a informáciám. Mobilná výpočtová technika umožňuje jednotlivcom pristupovať k informáciám uloženým v cloude takmer odkiaľkoľvek. Mobilná výpočtová technika na použitie v intralogistike zahŕňa nositeľné okuliare namontované na hlave, ktoré na zvýšenie produktivity skladníkov a sprostredkovanie neverbálnych informácií podporujú aplikácie rozšírenej reality. Táto technológia využíva ľudskú črtu: ľudia majú tendenciu pamätať si, čo videli a robili, a často si nepamätajú, čo čítali alebo počuli. Rozšírená realita poskytuje riešenie pre aplikáciu neverbálnej komunikácie na pracovisku. Robí to tak, že ponúka vizuálne podnety, ktoré nasmerujú pracovníkov na výber miesta alebo pri balení položiek. Nositeľné náramky používané spotrebiteľmi majú tiež potenciál uplatniť sa v činnostiach distribučných centier (DC). Pretože náramky merajú kroky, vzdialenosť, kalórie a vlastné aktivity, túto technológiu možno použiť na zvýšenie produktivity a bezpečnosti pracovníkov v DC. Náramok by mohol poskytnúť hlbšiu úroveň podrobných údajov o činnosti skladníkov na použitie v softvérových systémoch na riadenie práce.
Robotika a automatizácia
Aby sa zautomatizovali činnosti vychystávania, balenia a prepravy, budú sa prevádzkovatelia skladov a distribučných centier čoraz viac obracať na robotiku. Hoci priemyselné roboty sa primárne používajú vo výrobe, už teraz ukazujú svoje možnosti aj v oblasti manipulácie s materiálom a logistike. DC budú čoraz viac využívať priemyselné roboty na automatizáciu plnenia objednávok a poskytovať nepretržitú prevádzku, aby uspokojili nepretržitý dopyt po produktoch. Výrobcovia robotiky však pracujú aj na humanoidných robotoch, ktoré si nájdu cestu do intralogistiky. Kým humanoidným robotom môže trvať roky, kým sa zdokonalia, existujúce robotické technológie, ktoré sa už používajú v aplikáciách maloobchodného plnenia, sa budú naďalej rozširovať na presun zásob do a zo skladu. Je veľmi pravdepodobné, že najmenej polovica ročných dodávok vysokozdvižných vozíkov s vodičmi bude v najbližších 10 rokoch nahradená autonómnymi vozidlami, čo prinesie významné výhody pre logistický priemysel.
Snímače a IoT
Všetky druhy priemyselných a spotrebiteľských zariadení a prevádzok budú vybavené snímačmi a výpočtovými zariadeniami na zhromažďovanie a výmenu informácií. Každý rok výrobcovia vytvárajú menšie a inteligentnejšie zariadenia, ktoré dokážu komunikovať s inými zariadeniami bez ľudského zásahu. Tieto zariadenia sa budú využívať na celý rad funkcií a činností v dodávateľskom reťazci a intralogistickom centre. Vďaka štandardizácii komunikačných protokolov sa bude ďalej rozširovať ich prijatie, najmä keď sa podniky budú snažiť zbierať údaje z týchto snímačov kdekoľvek a kedykoľvek. V budúcnosti bude IoT široko používaný v rámci intralogistického reťazca na sledovanie zásob pridelených jednej objednávke rovnakým spôsobom, akým sa dnes sledujú balíky na doručovacích trasách. Keďže sa dodacie lehoty objednávok zadaných na internete stále skracujú, DC budú potrebovať sledovať dianie v reálnom čase, aby sa zabezpečilo rýchle plnenie a aby sa splnili harmonogramy doručenia „kdekoľvek a kedykoľvek“.
Rozsiahle údaje a analýzy
Čím viac spoločností nasadzuje IoT do svojich dodávateľských reťazcov, budú musieť čo najskôr nasadiť aj systémy analýzy rozsiahlych údajov. Činnosť dodávateľského reťazca bude vyžadovať všadeprítomnosť analýzy veľkých dát, pre ktorú sa už teraz začína rozvíjať nová oblasť – veda o údajoch, a od nej bude aj závisieť. Veda o údajoch využíva pokrok vo výpočtovom výkone a aplikuje techniky z operačného výskumu, matematiky, štatistiky a informatiky na získavanie poznatkov z obrovského množstva údajov v štruktúrovaných aj neštruktúrovaných formátoch. Dolovanie údajov (z angl. data mining) je bežne používaný nástroj, ktorý zahŕňa spracovanie veľkých, nesúrodých údajov s cieľom objaviť vzory a korelácie. Objavenie vzorov v údajoch, ktoré boli predtým prehliadané, môže viesť k inteligentnejším rozhodnutiam v intralogistike.
Nové techniky vo vizualizácii údajov tiež podporujú rozhodovanie, pretože prezentujú výsledky analýzy vo forme tabuliek a grafov, ktoré ľudská myseľ dokáže rýchlo pochopiť. Spoločnosti už roky vykonávajú deskriptívnu analýzu na vyhodnotenie a porovnanie minulej výkonnosti skladu a dodávateľského reťazca. V súčasnosti sa však oblasť analýzy údajov rozšírila tak, aby zahŕňala nielen používanie diagnostickej analýzy na odstraňovanie základných príčin problémov, ale aj používanie preskriptívnej analýzy na navrhovanie nápravných opatrení a prediktívnej analýzy na predvídanie budúcnosti, najmä pre produkt či dopyt v oblasti dodávateľského reťazca.
Pri hľadaní vzorov zo zdanlivo nesúvisiacich údajov a udalostí umožní prediktívna analytika spoločnostiam prispôsobiť výrobu a zásoby tak, aby mali dostatočnú ponuku pre zmeny v dopyte zákazníkov. Nakoniec je tu vznikajúca oblasť kognitívnej analýzy, ktorá využíva strojovú inteligenciu a systémy samoučenia. Kognitívny prístup sľubuje nájsť nové spôsoby chápania údajov na účely diagnostiky, predikcie a preskriptívnej analýzy.
3D tlač
Nie je prekvapením, že mnohé špičkové spoločnosti v dodávateľskom reťazci investujú veľké peniaze do budúcnosti technológie 3D tlače či aditívnej výroby. Očakávania zákazníkov v súvislosti s personalizovanými produktmi a potreba hromadného prispôsobenia by mohli viesť k tomu, že maloobchodníci budú vyrábať individualizované produkty podľa špecifikácií zákazníka v samotnom obchode. Na základe požiadaviek elektronického obchodu sa výroba v mnohých prípadoch presunie z továrne do DC. Keďže online nakupujúci očakávajú rýchle dodanie, do procesu plnenia sa bude musieť započítať aj výrobný čas, pretože DC sa transformujú z centier na odber, balenie a odosielanie k centrám typu „vyrobiť, zabaliť a odoslať“.
Od AGV k AMR
V posledných desaťročiach technológia manipulácie s materiálmi rýchlo napredovala. Jedným z hlavných pokrokov, ktorý sa v tejto súvislosti dosiahol, je evolúcia automaticky navádzaných vozidiel (AGV) na autonómne mobilné roboty (AMR). Od roku 1955, keď bolo predstavené prvé AGV, sa navádzací systém rozvíjal v rôznych oblastiach – od mechanického, optického, indukčného, inerciálneho cez laserové navádzanie až po dnešné systémy strojového spracovania obrazu (obr. 1). Tento systém založený na spracovaní obrazu využíva všadeprítomné snímače, výkonné palubné počítače, umelú inteligenciu (UI) a technológiu simultánneho určovania polohy a mapovania (z angl. Synchronous Localizing and Mapping – SLAM), čo umožňuje zariadeniu porozumieť svojmu prevádzkovému prostrediu bez potreby vopred definovať a implementovať referenčné body.
Bežné AGV sa môžu pohybovať len po pevných dráhach a presúvať sa k vopred definovaným bodom na vodiacej dráhe (obr. 1a – 1f). Naproti tomu AMR sa môžu pohybovať do akéhokoľvek dostupného a bezkolízneho bodu v rámci danej oblasti (obr. 1g). Malé zmeny spôsobené napríklad zmenou usporiadania stroja by väčšine navádzacích systémov AGV spôsobili zásadnejší problém, prestoje, ekonomické straty a zníženie produktivity. AMR sa však môžu zmenám v prevádzkovom prostredí prispôsobiť veľmi rýchlo.
Potreba väčšej flexibility podnietila vývoj AMR nielen v schopnosti navigácie, ale aj v službách, ktoré môžu poskytovať. V porovnaní s AGV, ktoré boli charakterizované ako počítačom riadené kolesové nosiče nákladu na horizontálnu prepravu bez potreby prítomnosti operátora alebo vodiča zvládajúce presne definované opakujúce sa prepravné úlohy, AMR môžu poskytovať mnoho služieb nad rámec obyčajnej dopravy a manipulácie s materiálom. Autonómia vozidiel AMR znamená neustále rozhodovanie o tom, ako sa správať v prevádzkovom prostredí v súlade s platnými pravidlami a obmedzeniami. Podstatná výzva spočíva v úplnej absencii ľudského dozoru. AMR musí preto autonómne monitorovať svoj vlastný stav, rozpoznať potenciálne chyby systému a primerane reagovať.
Hardvér a riadiaci softvér AMR uľahčujú pokročilé možnosti pre autonómnu prevádzku, a to nielen z hľadiska navigácie a rozpoznávania objektov, ale aj manipulácie s objektmi v neštruktúrovanom a dynamickom prostredí. Tento vývoj viedol k decentralizácii rozhodovacích procesov. V porovnaní so systémom AGV, v ktorom centrálna jednotka prijíma riadiace rozhodnutia, AMR môžu komunikovať a rokovať nezávisle s inými zdrojmi, ako sú stroje a systémy, napr. plánovanie podnikových zdrojov alebo softvér na posudzovanie a kontrolu manipulácie s materiálom (obr. 2), a rozhodovať samy. Cieľom decentralizovaného rozhodovania AMR je dynamicky reagovať na dopyt alebo zmeny a umožniť každému vozidlu neustále sa optimalizovať.
Koncept AMR nie je nový. Prvý generický patent AMR bol vydaný v roku 1987. Prostredníctvom použitia bežne dostupných komponentov, ako sú napr. snímače, pohony, riadiace systémy, batérie, manipulačné zariadenia a spracovateľské zariadenia, možno základné vozidlá vytvoriť za pomerne nízke náklady. Tradične boli hlavnými sektormi s aplikáciami AGV výrobné systémy, sklady a kontajnerové terminály, ale ich oblasti použitia a služby, ktoré môžu poskytovať, sa výrazne rozšírili. AMR možno teraz nájsť v priemyselnom, zdravotníckom, hotelovom, bezpečnostnom a domácom prostredí, kde plnia širokú škálu úloh.
Okrem úloh nakladania do strojov a prepravy môžu byť AMR použité ako asistenčné systémy, pretože môžu interagovať s ľuďmi ako spolupracovníkmi (obr. 3c). Pri montáži automobilových vozidiel môžu AMR s manipulátormi pomáhať pracovníkom a spoločne montovať ťažké časti karosérie v rôznych fázach montážnej linky, čím sa zvyšuje produktivita aj kvalita a súčasne sa znižuje únava pracovníkov.
V skladoch AMR spolupracujú s operátormi pri vychystávaní objednávok (obr. 3p). AMR môžu prenášať niekoľko malých kontajnerov vnútri vychystávacích priestorov a zastavia sa pred miestom, kde musí operátor vybrať ďalšiu položku. Potom sa nezávisle presunú na ďalšie miesto. Po zhromaždení všetkých položiek v danej objednávke AMR autonómne putuje do baliacej a konsolidačnej oblasti, kde sa vyprázdni a priradí k novej skupine objednávok. Táto technika umožňuje stratégiu vychystávania zón, ktorá optimalizuje efektivitu vychystávania a presuny operátora a AMR.
Vzájomná komunikácia AGV/AMR nezávislá od výrobcu
Odvetvie automatizácie výroby si v posledných rokoch osvojilo AGV/AMR, no stále čelí kritickému problému: nekompatibilite medzi rôznymi typmi AGV/AMR, lokalizačnými údajmi a komunikačnými rozhraniami.
Omlox, prvý otvorený štandard určovania polohy na svete, zjednocuje údaje o polohe z viacerých technológií určovania polohy a umožňuje sledovanie všetkých pohybujúcich sa objektov nezávislé od dodávateľa. V kontexte AGV/AMR dopĺňa omlox nemecký štandard VDA 5050 – rozhranie na komunikáciu medzi AGV/AMR a hlavným riadením (softvér na správu vozového parku). Omlox a VDA 5050 spoločne zaisťujú interoperabilitu medzi rôznymi typmi AGV/AMR a ovládačmi vozového parku.
Výsledkom tejto interoperability je množstvo výhod, ktoré zlepšujú procesy prostredníctvom optimalizácie. Organizácie môžu napríklad začleniť ďalšie AGV/AMR, keď je pracovné zaťaženie vysoké, a znížiť množstvo, keď je pracovné zaťaženie nízke, aby mohli rýchlo a flexibilne reagovať na výkyvy objednávok. VDA 5050 a omlox sa zameriavajú na rôzne oblasti štandardizácie. Omlox bol vyvinutý na zabezpečenie interoperability medzi rôznymi lokalizačnými technológiami, zatiaľ čo VDA 5050 bol navrhnutý tak, aby umožňoval interoperabilitu medzi AGV/AMR a systémami riadenia vozového parku.
So štandardmi omlox a VDA 5050 možno rýchlo a efektívne nasadiť AGV/AMR do nového prostredia. Tieto priemyselné štandardy sú riešením na prekonanie obmedzení proprietárnych systémov, ktoré umožňujú realizovateľné a cenovo dostupné lokalizačné riešenia pre inteligentné továrne a Priemysel 4.0.
Omlox poskytuje efektívny prístup k údajom o polohe nielen pre AGV/AMR, ale aj pre akékoľvek sledovateľné zariadenia v rámci prevádzky, ako sú rôzne stroje ovládané ľuďmi. Tento podrobný prehľad o celej prevádzke umožňuje skutočnú optimalizáciu výrobných procesov.
Softvér pracujúci v reálnom čase prináša pre AGV/AMR revolúciu v intralogistike
Väčšina AGV/AMR je ovládaná pomocou proprietárnych systémov ich výrobcov alebo prostredníctvom individuálneho programovania. Na minuloročnom veľtrhu SPS 2022 predstavila spoločnosť SIGMATEK hardvérovo nezávislé softvérové produkty na automatizáciu intralogistiky. SIGMATEK Traffic Control System (TCS) umožňuje integráciu autonómnych mobilných robotov bez ohľadu na ich značku do bežných systémov automaticky riadených vozidiel (AGV), ako aj ich prepojenie s okolitými IT a automatizačnými systémami. SlamLoc spoločnosti SIGMATEK prináša revolúciu do spôsobu, akým AMR zvládajú zmeny vo svojom prostredí pomocou navigácie založenej na obrysoch.
TCS je otvorený systém riadenia vozového parku AGV, ktorý funguje nezávisle od výrobcu vozidla a využíva štandardizované rozhranie VDA 5050 na komunikáciu medzi vozidlom a hlavným riadením. To umožňuje integráciu AMR od rôznych výrobcov. TCS vykonáva inteligentné plánovanie trás, pričom zohľadňuje špeciálne aspekty možných trás, ako sú jednosmerné prejazdy, trvalé alebo dočasné prekážky alebo používateľsky definované obmedzenia. Podobne ako dispečer taxislužby, navádzací systém pošle dostupné vozidlo na miesto vyzdvihnutia a potom na dodaciu adresu. Systém TCS SIGMATEK sa ľahko integruje do systémov riadenia tovaru a skladu (MMS/WMS) aj do automatizačných riešení, ale dá sa použiť aj úplne samostatne.
Bezpečnosť prostredníctvom simulácie a analýzy
SIGMATEK TCS poskytuje možnosť testovania procesov v počítačovej simulácii. Táto simulácia beží až 720-krát rýchlejšie ako skutočný proces. Celý deň sa tak dá kompletne zmapovať len za dve minúty. Webovú vizualizáciu možno použiť aj s mobilnými koncovými zariadeniami. Počas aktívnej prevádzky sa v reálnom čase zobrazujú všetky pohyby vozidla s polohou, so smerom jazdy a s rýchlosťou, ako aj nabitím batérie jednotlivých vozidiel. Teplotné mapy umožňujú vyvodiť závery s ohľadom na dopravné zápchy a iné dopravné podmienky. Výkonný analytický modul okamžite ponúka riešenie problémov.
Nepretržité prispôsobovanie sa realite
Plány výrobných priestorov a prevádzok nie vždy zodpovedajú realite a predstavujú iba prázdne priestory bez inštalácií a pevných alebo pohyblivých objektov. SIGMATEK TCS preto poskytuje možnosť importu reálnych údajov, aby bolo možné mapu prispôsobiť skutočným podmienkam. Tie môžu byť zaznamenané AMR počas navigácie pomocou metódy SLAM.
Novovyvinutý lokalizačný softvér v reálnom čase SIGMATEK SlamLoc prináša revolúciu v spôsobe, akým AMR zvládajú zmeny vo svojom prostredí pomocou navigácie založenej na obrysoch. SlamLoc vytvára mapu prostredia ako základ plánovania trasy počas začiatočného cyklu výučby. Počas každého ďalšieho cyklu sa táto mapa dočasne rozšíri o novopridané alebo presunuté objekty. SIGMATEK TCS tak môže okamžite reagovať a pomocou nových podmienok určiť najlepšiu možnú trasu. Systém tiež poskytuje možnosť pohybovať sa okolo prekážok alebo zvoliť si alternatívne trasy.
Nekompromisne presná navigácia SLAM
SIGMATEK SlamLoc umožňuje nekompromisne presnú navigáciu založenú na obrysoch – aj keď výhľadu na známe obrysy bránia napríklad stohy paliet. Real-time SLAM umožňuje presnú lokalizáciu vozidiel pri reštarte bez časovo náročnej inicializácie. Softvér umožňuje predovšetkým plne dynamickú navigáciu v oblastiach, ktoré podliehajú výrazným zmenám. SIGMATEK SlamLoc je k dispozícii ako čisté softvérové riešenie alebo je predinštalovaný v odolnom priemyselnom počítači, ktorý je vhodný na použitie vo vozidlách. S TCS a SlamLoc poskytuje rakúsky špecialista na automatizáciu nové a inovatívne riešenia na automatizáciu intralogistiky. Tie umožňujú väčšiu flexibilitu a efektivitu a zároveň zvyšujú presnosť a spoľahlivosť automatizovaných systémov navádzaných vozidiel.
Literatúra
[1] Intralogistic 4.0, invata intralogistic. White paper. [online]. Publikované 3/2020.
[2] What is intralogistic? VersaBox. [online]. Publikované 2/2023.
[3] Fragapane, G. – de Koster, R. – Sgarbossa, F. – Strandhagen, J. O.: Planning and control of autonomous mobile robots for intralogistics: Literature review and research agenda. In: European Journal of Operational Research, Elsevier, 2021, Vol. 294, Iss. 2, p. 405 – 426.
[4] Moeschbach, P.: How omlox Enables Holistic AGV Fleet Management. [online]. Publikované 2/2022.
[5] Real-time software for AGVs and AMRs Revolutionizes Intralogistic, automation fair. [online]. Publikované 11/2022.
-tog-