Интеллектуальные мобильные роботы Omron заступили на службу на автомобильном заводе Skoda в Чехии
Сегодня автоматизация производства вошла в число важнейших стратегических инструментов развития бизнеса. Все чаще передовые производственные компании в разных отраслях делают ставку на победу так называемой Четвертой промышленной революции, тезисы которой легли в основу концепции Industry 4.0. Эта концепция предусматривает коренное обновление принципов автоматизации, а грядущая победа, как и три предыдущие промышленные революции, гарантирует ее приверженцам резкий скачок производительности труда и качества продукции.
Одним из пионеров Четвертой промышленной революции стала компания Skoda Auto, которая разработала стратегию «оцифровки» своего производства до 2025 года и приступила к ее планомерному претворению в жизнь с помощью ультрасовременных технологий. Знаковым событием на пути к реализации этой амбициозной стратегии стало пилотное внедрение полностью автономного интеллектуального мобильного робота на одной из производственных площадок компании в небольшом чешском городе Врхлаби. Этот завод с полуторавековой историей был существенно модернизирован в 2012 году и сегодня производит высокотехнологичные трансмиссии для автомобилей Skoda и других марок концерна Volkswagen Group.
Безусловно, само по себе наличие роботов в сборочном цехе автомобильного завода уже никого не удивляет. Стационарные механизмы с адаптивным управлением, оснащенные многоосевыми манипуляторами на сервоприводах давно заняли свои рабочие места на крупных современных предприятиях. Кроме того, за последние пару лет промышленные роботы были наделены превосходной способностью к высокоточным операциям благодаря технологиям машинного зрения. Однако, потребность в снижении трудозатрат персонала на решение многочисленных задач внутрицеховой, межцеховой и складской логистики потребовала применения нового типа устройств – мобильных роботов. При этом, до недавнего времени мобильная робототехника развивалась в основном в направлении создания механизмов класса AGV – автоматизированных направляемых транспортировочных роботов. Эти передвижные устройства, несмотря на кажущуюся автономность, не могут считаться интеллектуальными, поскольку их маршрут либо заранее определен размещением путевых меток, либо динамично задается дистанционным операторским управлением. И тот, и другой способ имеет свои ограничения и недостатки, в том числе, связанные с безопасностью персонала. Мобильные роботы Omron серии LD принадлежат к инновационному классу AIV – автономных интеллектуальных транспортировочных роботов, применение которых открывает новые перспективы для автопроизводителей по созданию быстро перенастраиваемого производства с нелинейной конвейерной структурой.
Новым «ценным кадром» завода во Врхлаби с июня 2018 года стал мобильный робот Omron серии LD. Его повседневные обязанности – транспортировка компонентов изделий от измерительного центра к участку механической обработки. Ежедневно робот выполняет до 120 таких перемещений, в общей сложности проезжая по 35 километров за смену (причем, что немаловажно, каждый раз делает это в рамках одного цикла разряда аккумуляторов).
На первый взгляд, подобная задача вполне «по плечу» роботам предыдущего поколения, но, как показывает практика, обычные мобильные роботы, не обладающие интеллектуальным функционалом, далеко не всегда способны эффективно и без сбоев справляться с промышленной транспортировкой среди разнообразных и неожиданных препятствий на пути следования. Главные «враги» классических мобильных роботов -вилочные погрузчики, способные случайным столкновением вывести «автоматизированного курьера» из строя или необратимо сбить его с намеченного маршрута. А непредсказуемые перемещения цехового персонала могут быть рискованными не только для робота, но и для самих людей, снижая безопасность производственной среды.
К счастью, используемый на заводе Skoda робот Omron LD относится к инновационному классу AIV. Это означает, что предприятие получило не менее четырех важных преимуществ при внедрении и эксплуатации мобильного роботизированного транспорта.
Во-первых, внедрение роботов не потребовало никакой специальной модификации и подготовки рабочей среды. Для передачи роботу достоверных данных о предстоящем фронте работ достаточно однократно провести его по заданному маршруту в ручном режиме – с помощью джойстика или дистанционного управления с планшета. Во время этой «учебной экскурсии» встроенная вычислительная система мобильного робота Omron LD путем анализа данных от богатого комплекта встроенных датчиков и сканирующих систем автоматически формирует в памяти устройства подробную карту окружающего рабочего пространства для дальнейшей навигации. Для сравнения, в случае с направляемым AGV-транспортом, внедрение включало бы предварительную расстановку фиксированных маршрутных меток (индукционных петель, магнитных полос или отражателей) по всей протяженности пути от точки погрузки до точки выгрузки.
Во-вторых, AIV-робот способен к оперативному самостоятельному распознаванию возникающих на пути неподвижных и подвижных препятствий и мгновенной оптимальной корректировке своего курса для предотвращения столкновений. При этом он стремится минимизировать задержки в пути и достичь места назначения как можно быстрее, несмотря на необходимость огибать препятствия. Следует отметить, что система сбора роботом данных для формирования и оперативной адаптации карты рабочего пространства (Flexible Mapping) включает такие компоненты, как передний сканирующий лазерный дальномер (лидар) с углом обзора 240°, нижний и боковые лазерные сканеры безопасности, задние сонары, а также датчики приближения на переднем бампере. В отдельных случаях, например, при необходимости перемещения робота по обширным складским площадям, этот набор может быть расширен модулем Acuity Localization. Модуль представляет собой камеру, которая идентифицирует лампы верхнего освещения, создавая тем самым дополнительную опорную координатную сеть для наиболее точного определения положения робота даже в условиях нестабильной конфигурации рабочего пространства.
В-третьих, немаловажно, что возникающие в связи с производственной необходимостью изменения порученной роботу транспортной задачи не потребуют, как это было бы при использовании мобильных устройств предыдущего поколения, трудоемкого переноса физических маршрутных меток. Навигационную карту робота Omron LD можно легко отредактировать с планшета с помощью приложения MobilePlanner, изменив существующие пункты загрузки и выгрузки, а также, при необходимости, скорректировать зоны ограничений передвижения. Внедренный на заводе Skoda робот при необходимости может путешествовать в пункты назначения на всей производственной площади, которая охватывает 16 тысяч квадратных метров.
И, наконец, четвертое преимущество, которое получила компания Skoda, – по определению заложенная в AIV-проект возможность простого масштабирования. Концепция интеллектуальных мобильных роботов Omron серии LD подразумевает совместную работу групп роботов (так называемых флотилий), общей численностью до 100 штук на одной производственной площадке. Бесконфликтное и эффективное взаимодействие роботов в рамках флотилии координируется программным модулем Fleet Management. Это серверное приложение запускается на аппаратной платформе Enterprise Manager, которая представляет собой сетевое устройство высотой 1U для стандартной 19-дюймовой стойки. Система Fleet Management распределяет задания между несколькими мобильными роботами, выбирая для каждого задания наиболее подходящее устройство, управляет транспортным потоком, оптимизируя перемещение роботов, а также является узлом интеграции флотилии с информационными системами предприятия, такими как системы класса MES, WMS и ERP.
Вполне вероятно, что в ближайшем будущем увеличивающиеся объемы производства на заводах Skoda Auto и дальнейшая реализация предприятием концепции Industry 4.0 приведут к расширению парка мобильных роботов нового поколения и формированию слаженно действующих флотилий.
Очевидно, что благодаря перечисленным выше свойствам интеллектуальные мобильные роботы Omron LD способствуют значительному увеличению эффективности каждодневной внутрицеховой, межцеховой и внутрискладской логистики, повышению безопасности персонала, а также гибкости производства. Положительные результаты проекта на заводе Skoda во Врхлаби, по мнению руководства компании, стали заметны уже на этапе пилотного внедрения AIV-робота.
Символичное звучание обретает общеизвестный факт: именно в Чехии около ста лет назад, с легкой руки писателя Карела Чапека, зародилось само понятие «робот». И теперь слово «робот» - один из немногих славянизмов, укоренившихся во всех языках мира. Так что можно сказать, что новому роботу удалось стать «пророком в своем отечестве», возвещающим долгожданную эру третьего поколения робототехники – эру интеллектуальных самообучающихся машин, безопасных и дружественных к человеку.
Сегодня внедрение интеллектуального автономного транспорта в промышленном производстве не ограничивается отраслью автомобилестроения. Мобильные роботы Omron LD успешно трудятся на предприятиях пищевой, фармацевтической и легкой промышленности, в сфере производства электронных устройств, в логистических центрах, а также гостиницах и медицинских учреждениях. Вне зависимости от конкретной задачи устройства повышают эффективность производственных процессов, сокращают время простоя оборудования, сводят к минимуму ошибки транспортировки, улучшают отслеживание перемещения материалов и избавляют персонал предприятий от неквалифицированного труда, сохраняя и повышая безопасность производственной среды.
Андрей Шаверин
