Автономните мобилни роботи са нещо повече от автоматизирано боравене с материали
Zebra Technologies, производител на инструменти за дигитализиране и автоматизиране на работни потоци, вече увеличи броя на работниците на първа линия в много индустрии със своите скенери за баркод и ръчни мобилни устройства компютри. Добавянето на автономни мобилни роботи (AMR) към своите предложения чрез придобиването на Fetch Robotics изглеждаше добра следваща стъпка.
Когато придобиването приключи през 2021 г., Зебра, Линкълншър, Илинойс, получи двойка, включително мускули и мозък.
В единия край на спектъра сега предлага технология, която може да изпълнява тежки задачи с груба сила като повдигане, носене и теглене на тежки неща. След програмиране, Fetch и други AMR, използвани в производството, могат да действат самостоятелно, за да разтоварят камиони на док, да занесат материали в склад и да ги поставят на рафт, да пренесат компоненти до производствена линия, да станат виртуална част от същата линия и дори да изхвърлите боклука.
Автономността на AMR налага сравнения със самоуправляващите се автомобили, но тези роботи вече имат въведени стандарти за безопасност, за да гарантират, че могат да работят безопасно около хора.
В другия край на спектъра, AMR могат да имат сложен софтуерен „мозък“, способен да прилага изкуствен интелект към управлението на логистиката. Техните приложения могат да анализират задачите, които трябва да бъдат извършени, и да сдвояват отделните задачи с наличните активи за извършване на работата.
„Точно това е целият ни фокус, оркестрацията“, каза Даниел Теобалд, основател и ИТ директор на Vecna Robotics, Уолтъм, Масачузетс. „Това е като да си гросмайстор по шах.“
Как да постигнете най-добрата производителност във вашето съоръжение, независимо от факта, че е динамично и непредвидимо? Камионите идват със закъснение, хората не се появяват на работа и оборудването се поврежда. Теобалд каза, че използването само на софтуера за оркестриране Pivotal на Vecna удвоява пропускателната способност в съоръжението за доставка без никакви допълнителни ресурси, когато се използва, за да се разберат най-добрите задачи в реално време.
„Това вероятно звучи невероятно, но причината да работи толкова добре е, че пропускателната способност на дадено съоръжение в крайна сметка е ограничена във всеки един момент поради едно-единствено тясно място“, каза Теобалд. „И хората не са добри в разгадаването [в реално време] къде е това тясно място. Това е, в което AI е добър, разглеждайки системата като цяло, като взема предвид хиляди променливи.“
Защо всичко това е важно? Просто казано, AMR позволяват на машините и хората да правят това, което правят най-добре.
Машините са добри в доставянето на мускулите, необходими за извършване на работа. Това не е така при хората, чиито тела страдат, когато се опитват да изпълняват физически задачи, надхвърлящи възможностите им. С машините може да се приложи инженерство за поемане на по-тежки товари. Когато батериите им се изтощят, те могат да бъдат презаредени. Ако нещо се счупи, частта може да се поправи или да се монтира нова.
Разширена интелигентност за планиране
Хората, за съжаление, също не са добри в вземането под внимание на всички фактори, които влияят на производителността във фабриката, но това е софтуерът с AI, работещ на сървъра на компанията или в облакът е наистина добър в.
Облачно базираният роботизиран софтуер на Fetch Robotics, FetchCore, има способността не само да оптимизира роботите или човешките работници, но може да ги оптимизира колективно по изключително продуктивен и ефективен начин, каза Джим Лоутън, вицепрезидент и генерален мениджър на автоматизацията на роботиката в Zebra Technologies/Fetch Robotics.
„Това, което можем да направим в Zebra, е да оптимизираме както AMR, така и хората“, каза Лоутън. „Така че, ако трябва да се направи конкретно нещо, мога да координирам и двамата, така че човекът и роботът да се появят по едно и също време, на едно и също място и да направят това, което трябва. Тогава човекът се насочва към следващата му задача, а роботът се насочва към следващата си задача и вие непрекъснато работите по много по-оптимизиран начин.“
Тази ефективност и оптимизация са критични в производството, където хроничен недостиг на работна ръка съществуваше дори преди Голямата оставка, която започна през 2021 г. по време на пандемията. Ефективните операции могат също да освободят време за повишаване на уменията, което е необходимо, за да поддържат работниците ангажирани и уместни в свят, в който автоматизацията е оставена буквално да върши тежката работа.
Могат ли AMRs да станат част от поточната линия?
Flex Ltd., глобален договорен производител на стойност 24 милиарда долара, базиран в Сан Хосе, Калифорния, започна да използва AMRs преди около 10 години и сега има повече от 300 автономните манипулатори на материали в своите повече от 100 места. Техните роботи се използват в операции, фабрики, складове, логистика, депо за обслужване, ремонт и настройки за съхранение на материали.
„Основният елемент на AMRs е, че ни помага с безопасността и ергономичността и също така поддържа операциите ни в Индустрия 4.0, където нещата са свързани“, каза Мурад Курва, вицепрезидент по модерно производствено инженерство.
Чрез използването на AMR, Flex е реализирал около 20 000 работни часа повишаване на производителността в резултат на това, според данни, предоставени от компанията.
„Автоматизираните мобилни роботи са повече от необходимост за Flex“, каза Kurwa. „Използваме AMR в много области, за да подпомогнем движението на суровини, инвентара в процес на работа, да докараме готови стоки до товарната станция за изпращане и различни други задължения, които освобождават човешкия ни капацитет да се съсредоточим върху по-квалифицирани задачи при трансформирането на продуктите и да отговорим на очакванията на нашите клиенти.”
Flex обаче вижда по-широка роля за своите AMRs в бъдеще, както буквално, така и образно.
Компанията започна да търси 5G свързаност за AMRs и извърши някои доказателствени концепции и пилотни проекти.
„5G като заместител на текущия Wi-Fi/LTE осигурява по-широк спектър на сигнала с частна мрежа, позволявайки на приемници като AMR да работят непрекъснато на по-голямо разстояние без затихване на сигнала или закъснение, което може да доведе до спиране на AMR, “, каза Курва.
Една от възможностите за AMRs във Flex е да се превърнат във виртуална част от поточна линия, правейки производствения етаж по-гъвкав и способен да се преобразува в различни проекти. Компанията също така проучва използването на AMRs за свързване на транспортни средства между стъпки в движеща се линия, където има паметник (напр. пещ), който не може да бъде преместен.
„Вместо да има линеен поток, AMR може да дойде, да вземе частта и да обиколи този паметник и да се свърже със следващата стъпка, като използва транспортното средство върху AMR“, каза Kurwa.
Най-голямата грешка би била да не се използват напълно възможностите на AMRs, каза Теобалд.
„Част от магията тук е кои са онези първи задачи, които се решават най-добре от тази технология, защото все още сме рано в тази крива на приемане“, каза той. „Знаете, че избирането на правилните първи задачи може да направи огромна разлика.“
Например, помислете за собственик на фабрика, който заменя мотокари, които преди са били управлявани от хора, с мотокари без шофьор и продължава да работи както обикновено. Те пренебрегват факта, че оборудването без водач има цял набор от атрибути - не прави почивки, не се уморява, може да работи цели смени, графикът му е координиран и планиран с AI - които са различни от и надхвърля границите на човешките работници.
„Като цяло това не е правилният подход“, каза Теобалд. „Често си струва да преосмислите работните си процеси.“
Променливостта дава шанс на AMRs да блесне
След като човешките работници имат AMR, те искат да бъде лесен за внедряване.
„Хората наистина разбират своите процеси“, каза Лоутън. „Не е задължително да разбират роботиката. Така че разработихме технология, чрез която хората много просто да дефинират своето пространство, своя работен процес.“
Исторически са били необходими 300 часа, за да се програмира робот, но AMR на Fetch Robotics може да започне да работи за един ден, каза той. Програмирането на AMR обикновено означава да го карате из завода. С Fetch Robotics потребителите използват метод на плъзгане и пускане, за да настроят софтуера FetchCore.
„Трябва да можете да стартирате нещо в едно съоръжение наистина бързо и то трябва да може да поеме нормалните променливости, които виждате в типична среда“, каза той. „Тук AMR наистина блести.“
В крайна сметка една фабрика може да има хетерогенен парк от AMR, всички със собствен софтуер за управление на парка. Какво да направите тогава, за да ги накарате да работят заедно?
Ако някои от вашите роботи са от Vecna, всичко е готово. Това е така, защото неговият основен софтуер е агностик към типа ресурс в сценарий за управление на задачи. „Може да е човек, може да е наш робот, може да е робот от друг доставчик, може да е част от ръчно управлявано оборудване“, каза Теобалд. „Той има способността да възлага задачи на всеки от тях въз основа на техните възможности, местоположение и наличност.“
Междувременно MassRobotics, Бостън, център за иновации с нестопанска цел за роботика и свързани устройства, чийто съосновател е Теобалд, издаде стандарт за оперативна съвместимост, MR Interop, за отчитане на управлението от роботи към флота. Също така е в процес на създаване на следващата версия на стандарта, за да позволи възлагане на задачи на роботи. MassRobotics работи върху стандарт за оперативна съвместимост и за зарядни устройства.
„Надяваме се, че в бъдеще софтуерът за управление на автопарк от която и да е компания може просто да използва MR Interop и няма нужда да се интегрира директно с тези други роботи“, каза той. „MR Interop е стандарт, който прави този процес по-лесен.“
Стандартът за оперативна съвместимост вече има ефект. Компании като FedEx казаха, че няма да купуват роботи, които не отговарят на стандарта за оперативна съвместимост на MassRobotics, каза Теобалд. FetchCore има способността да управлява разнородна група от AMRs от различни доставчици, но все още не го е направил, каза Лоутън.
Що се отнася до Flex, въпреки че използва стотици роботи от трима доставчици, нито един от тях не се смесва в едно и също съоръжение, каза Курва.
Наличието на AMR, които се включват и работят заедно, помага не само на потребителя. Това също има ефект върху растежа на самата индустрия. „Индустриите не се мащабират, докато тези неща за оперативна съвместимост не бъдат разбрани, така че решихме да отделим страница от компютърната индустрия или индустрията за мобилни телефони“, каза Теобалд. „Може да се говори за индустрията на видеокасети, цялото VHS срещу бета нещо. Това обикновено са много объркващи процеси, които понякога отнемат десетилетия и наистина забавят възприемането от клиенти на този тип инструменти.“
Растежът на AMR ражда аксесоари, софтуер на трети страни
С нарастването на използването на автономни мобилни роботи расте и необходимостта от софтуер за контрол на флотилии от AMR от различни доставчици и аксесоари от най-висок клас да се използва с тях.
Един производител на AMR, Mobile Industrial Robots (MiR), Odense, Дания, нарочно създаде робот с отворена платформа.
„Мислете за нас само като за основния робот с 48-волтова литиево-йонна батерия и ние позволяваме на хората да изградят каквото пожелаят върху робота“, каза Мат Чарлз, директор продажби, Среден Запад и Канада. „Можете да поставите роботизирана ръка отгоре и тя ще се захранва от нашата батерия и ще комуникира напред и назад с нашия робот, кога да се движи, кога да тръгне.“
Въпреки че е възможна роботизирана ръка, първите три модула отгоре на количката за AMR на MiR са конвейерна платформа, система за фиксиране за закрепване на колички и повдигач за палети, каза Чарлз.
ROEQ (произнася се RO-eek и чието име е съкратена версия на „роботизирано оборудване“), Vissenbjerg, Дания, е водещият доставчик на MiR на аксесоари за най-високи колички. Всъщност компанията е създадена специално за изграждане на модули за горна количка за MiR AMR, включително колички, горни ролки, повдигачи и стелажи. Съоснователите на ROEQ Майкъл Е. Хансен и Бени С. Лунд бяха повикани в MiR в предишното си качество на консултантски инженери и видяха възможност, която ги накара да създадат компания.
„Там откриха празнина на пазара в смисъл, че имат страхотна технология, страхотна платформа за преместване на нещата, но цялата екосистема трябваше да бъде пълна с правилните инструменти, за да може да вземе, остави и прехвърляне на материали,” каза Shermine Gotfredson, глобален директор продажби в ROEQ. „И това беше липсващото звено.“
Първият им продукт беше TMC 300, багажник за количка, който все още се произвежда. Последните нови предложения от ROEQ са TMS-C500 Ext и S-Cart500Ext, които са проектирани да работят заедно. Новата комбинация модул/количка ефективно удвоява полезния товар на 250 AMR на MiR от 250 кг на 500 кг. Горният модул TMS-C500 Ext също така позволява транспортиране на товари с дължина до 1,2 m без компромис с безопасността.
Докато ROEQ досега е съгласувал бизнеса си с роботи MiR, собствениците на фабрики може да не са толкова лоялни. Въпреки че производителите предоставят софтуер за управление на техните AMRs, постигането на оперативна съвместимост с набор от разнородни роботи е по-сложно. „Това е често срещано предизвикателство пред производителите и има голям натиск за оперативна съвместимост и междуфлотове, които могат да се смесват и работят заедно“, каза Чарлз. „Това е нещо, към което работим и има други компании, които също разработват решения.“
Една от тези компании е AWS (Amazon Web Services Inc.)
Въпреки че може да е възможно да се модифицира софтуерът на контролера на един AMR, за да действа като мениджър на автопарк за роботи от различни доставчици, AWS създаде AWS IoT RoboRunner, за да осигури инфраструктурата за интегриране на мобилни роботи от избрани доставчици със системи за управление на работата и роботика за изграждане приложения за управление на автопарка. По-рано тази година RoboRunner беше в предварителна версия в лабораторни условия и се очакваше скоро след това да бъде пуснат в производствени настройки.
В допълнение към предоставянето на инфраструктурата за изграждане на приложения за управление на автопарк, AWS IoT RoboRunner предоставя две софтуерни библиотеки – библиотека на диспечера на задачите и библиотека на шлюза на автопарка – заедно с примерни приложения, което улеснява разработчиците да изграждат своите приложения за управление на роботика върху горе на AWS IoT RoboRunner.
В допълнение, AWS IoT RoboRunner елиминира необходимостта от множество интеграции между различни системи за управление на роботи и системата за управление на работата на фабриката. Вместо това всички системи се интегрират с AWS IoT RoboRunner и услугата свързва всички интегрирани системи автоматично.
Освен това AWS IoT RoboRunner улеснява разработчиците да създават приложения за управление с библиотеката за разработка на диспечера на задачите. Тази библиотека се предлага и с примерно приложение за оркестриране на задачи, което включва функция за управление на споделено пространство. Разработчиците могат да използват това примерно приложение като отправна точка за ускоряване на разработката на своите приложения.
„Все повече и повече клиенти в производството, логистиката и потребителските стоки използват роботика и автономни системи в операциите си, но се борят да управляват тези системи за организиране на сложни роботизирани задачи като избиране на обекти и инспекция в складове във флоти или роботи“, каза Ерик Андерсън, генерален мениджър, роботика и автономни системи, AWS. „С AWS IoT RoboRunner улесняваме клиентите да включват, управляват и оркестрират роботика в своите операции и да правят своите автономни системи по-интелигентни, базирани на същата технология, използвана в логистичните центрове и центровете за изпълнение на Amazon.“
