Systemy automatyki transportu

Czym są systemy automatyki transportu wewnętrznego?

Systemy transportu wewnętrznego to zespół urządzeń mechanicznych i sterowania, który przenosi towar między etapami produkcji, magazynowania i wysyłki bez udziału ręcznego transportu. Składa się z przenośników, wind, obrotnic, sterowników PLC oraz systemów HMI koordynujących pracę wszystkich tych elementów jako jednej całości.

Najczęściej spotyka się je w centrach logistycznych, gdzie łączą strefę przyjęcia towaru, strefę składowania oraz strefę kompletacji i wysyłki w jeden ciągły proces, ale podobne rozwiązania działają też w zakładach produkcyjnych z rozbudowaną logistyką wewnętrzną. Transport wewnętrzny obejmuje zarówno krótkie odcinki łączące dwa sąsiednie stanowiska, jak i rozbudowane trasy przenoszące towar przez kilka stref magazynu jednocześnie. Celem zawsze jest przeniesienie towaru z punktu A do punktu B bez udziału pracownika, z zachowaniem powtarzalności i przewidywalnego czasu cyklu, dzięki czemu kolejne stanowiska planują pracę wokół stałego, znanego czasu dostarczenia towaru.

SAR System projektuje i serwisuje systemy transportu wewnętrznego w centrach logistycznych na terenie Polski i Europy, łącząc etap budowy instalacji z jej dalszym utrzymaniem. Projekt zaczyna się od analizy przepływu towaru w istniejącym lub planowanym magazynie: liczby i częstotliwości zleceń transportowych, masy i gabarytów przenoszonych ładunków oraz punktów, w których towar zmienia formę opakowania. Dopiero na tej podstawie dobiera się konkretne elementy systemu, odpowiednio do charakteru towaru, dostępnej przestrzeni i wymaganej przepustowości.

Elementy systemu automatyki transportu

System automatyki transportu składa się z czterech głównych grup urządzeń, z których każda odpowiada za inny fragment trasy towaru przez centrum logistyczne: przenośników, wind, obrotnic i wózków AGV.

Przenośniki przemysłowe - typy i automatyka

Przenośniki przemysłowe automatyka obejmuje przenośniki taśmowe, rolkowe i łańcuchowe, różniące się konstrukcją w zależności od typu przenoszonego ładunku. Przenośnik taśmowy sprawdza się przy transporcie pojedynczych opakowań i boksów, przenośnik rolkowy przenosi cięższe ładunki, w tym palety, a przenośnik łańcuchowy stosuje się głównie przy najcięższych ładunkach paletowych, gdzie taśma czy rolki nie zapewniłyby wystarczającej wytrzymałości.

Automatyka przenośnika obejmuje czujniki obecności towaru, sterowanie napędem oraz komunikację z sąsiednimi odcinkami linii, synchronizującą prędkość przekazywania ładunku. Prędkość pracy dobiera się do wymaganej przepustowości odcinka, bo zbyt wysoka prędkość przy lekkich opakowaniach powoduje niestabilność ładunku podczas transportu. Ważnym elementem są też strefy buforowe, gromadzące towar tam, gdzie tempo dostarczania chwilowo przewyższa tempo odbioru przez kolejny etap procesu - czujniki obecności towaru informują wtedy sterowanie o zapełnieniu bufora, co pozwala automatycznie spowolnić lub zatrzymać dostarczanie kolejnych ładunków z wcześniejszego odcinka.

Windy przemysłowe w systemach logistycznych

Windy przemysłowe automatyka obejmuje windy towarowe łączące poziomy magazynu wielokondygnacyjnego w ramach jednego, ciągłego systemu transportu. Winda integruje się z sąsiednimi przenośnikami poprzez zsynchronizowane sterowanie, które przekazuje towar automatycznie na wjeździe i zjeździe, a jej automatyka obejmuje czujniki krańcowe, zabezpieczenia przeciwupadkowe oraz logikę kolejkowania na wypadek, gdy kilka zgłoszeń transportu trafia do windy jednocześnie.

W systemach z jedną windą obsługującą wiele poziomów to właśnie logika kolejkowania decyduje, które zgłoszenie obsłużyć w pierwszej kolejności, aby ograniczyć łączny czas oczekiwania na całej trasie. Winda stanowi zwykle wąskie gardło przepustowości całego systemu, dlatego jej dobór wymaga uwzględnienia szczytowego natężenia ruchu towaru, nie tylko średniego - w obiektach o bardzo wysokim natężeniu ruchu pionowego projektuje się niekiedy więcej niż jedną windę na tej samej trasie, dzieląc między nie ruch w obu kierunkach.

Obrotnice przemysłowe - zastosowanie i automatyka

Obrotnice przemysłowe zmieniają kierunek transportu w węzłach systemu, łącząc kilka odcinków przenośników w jednym punkcie. Wykorzystuje się je tam, gdzie trasa towaru rozgałęzia się na kilka kierunków lub gdzie kilka tras zbiega się w jeden wspólny odcinek. Automatyka obrotnicy obejmuje czujniki pozycji oraz synchronizację z sąsiednimi przenośnikami, zapobiegającą kolizji towaru w punkcie przekazania - błędna kolejność ruchów w węźle o kilku kierunkach potrafi zablokować jednocześnie kilka odcinków trasy, dlatego sekwencję dobiera się precyzyjnie.

Liczba obrotnic w systemie rośnie wraz ze złożonością układu magazynu, więc ich rozmieszczenie planuje się już na etapie projektowania całej trasy, a nie dodaje później doraźnie. Zbyt duża liczba obrotnic na krótkim odcinku wydłuża czas przejazdu towaru bardziej niż prostsza trasa z mniejszą liczbą zmian kierunku, dlatego liczbę węzłów projektuje się z rozwagą. Serwis obrotnic, podobnie jak pozostałych elementów systemu transportu, opisujemy szerzej w ramach usługi serwisu transportu i automatyki logistycznej.

Wózki automatyczne AGV - integracja z linią

Wózki automatyczne AGV poruszają się samodzielnie po wyznaczonej trasie, przenosząc towar tam, gdzie budowa stałego przenośnika nie jest uzasadniona ekonomicznie. Zastępują ręczny transport wewnętrzny w procesach o zmiennej trasie, gdzie stały przenośnik ograniczałby elastyczność układu magazynu, a nawigują za pomocą taśm magnetycznych, linii naprowadzających lub nawigacji laserowej, w zależności od zastosowanej technologii. Sprawdzają się szczególnie w obiektach, gdzie układ stanowisk zmienia się okresowo, bo trasę wózka da się przeprogramować bez fizycznej przebudowy infrastruktury.

Integracja AGV z resztą systemu transportu obejmuje komunikację z nadrzędnym sterowaniem, koordynującym kolejność zgłoszeń transportowych między wózkami a stałymi odcinkami linii. Flota kilku wózków pracujących jednocześnie wymaga nadrzędnego systemu zarządzania ruchem, który zapobiega kolizjom i przydziela zadania transportowe na podstawie aktualnej pozycji wózków, tak aby zminimalizować łączny dystans przejazdu bez ładunku między kolejnymi zleceniami. AGV uzupełnia stałe przenośniki, nie zastępuje ich całkowicie - typowy system transportu łączy oba rozwiązania, dobierając je do charakteru konkretnego odcinka trasy.

Integracja systemów transportu z nadrzędnymi systemami WMS/ERP

Integracja systemu transportu z WMS pozwala nadrzędnemu oprogramowaniu magazynowemu zlecać zadania transportowe bezpośrednio do sterowania automatyki. System WMS wysyła zlecenie przeniesienia konkretnego towaru, a sterowanie PLC systemu transportu tłumaczy je na sekwencję ruchów przenośników, wind i obrotnic. Integracja z systemem ERP działa zwykle o poziom wyżej, przekazując dane o zamówieniach i stanach magazynowych do WMS, które dopiero steruje fizycznym ruchem towaru.

Poprawnie zbudowana integracja WMS/ERP z systemem transportu ogranicza liczbę błędów wynikających z ręcznego wprowadzania danych o lokalizacji towaru: automatyczna aktualizacja lokalizacji zamiast ręcznego skanowania na każdym etapie skraca czas obsługi zamówienia i zmniejsza liczbę pomyłek w kompletacji. Systemy HMI zainstalowane przy poszczególnych odcinkach linii pozwalają operatorowi podglądać status zleceń transportowych bez konieczności dostępu do pełnego systemu WMS. Błędy integracji ujawniają się zwykle jako rozbieżność między stanem magazynowym zapisanym w systemie a rzeczywistym położeniem towaru na trasie, dlatego przed uruchomieniem produkcyjnym testuje się typowe zlecenia transportowe oraz scenariusze brzegowe, takie jak jednoczesne zlecenia konkurujące o ten sam odcinek trasy, bo właśnie w takich sytuacjach ujawniają się błędy logiki integracji.

Szersze zastosowania systemów HMI i SCADA w automatyce przemysłowej opisujemy na stronie systemów HMI i SCADA.

SAR System jako integrator i serwisant systemów transportu

SAR System projektuje i serwisuje systemy transportu wewnętrznego, łącząc etap budowy instalacji z jej dalszym utrzymaniem w jednym zespole. Rola integratora obejmuje dobór komponentów od różnych producentów i spięcie ich w jeden system sterowany wspólną logiką PLC - dzięki temu można wybrać najlepiej dopasowane rozwiązanie dla każdego elementu, zamiast ograniczać się do oferty jednego dostawcy. Integrator odpowiada też za spójność interfejsu operatorskiego całego systemu, nawet jeśli poszczególne komponenty pochodzą od producentów z odmiennymi standardami sterowania.

Zespół, który projektował dany system transportu, zna jego konfigurację najlepiej, co skraca czas diagnostyki przy późniejszym serwisie tej samej instalacji i ułatwia ocenę, czy powtarzająca się usterka wynika ze zwykłej eksploatacji, czy z niedopasowania komponentu do rzeczywistego obciążenia systemu. Bieżący serwis zbudowanych systemów transportu, w tym przenośników, wind i obrotnic, opisujemy szerzej na stronie serwisu transportu i automatyki logistycznej. Umowa serwisowa obejmująca cały system łączy przeglądy planowe wszystkich jego elementów z jednym punktem kontaktu dla klienta, niezależnie od tego, który odcinek wymaga interwencji.

Dla systemów transportu współpracujących ze stanowiskami zrobotyzowanymi, na przykład przy paletyzacji, integrację z robotem opisujemy na stronie budowy stanowisk zrobotyzowanych. Model integrator plus serwisant sprawdza się szczególnie przy systemach o wysokiej dostępności, gdzie klient oczekuje jednego punktu kontaktu zarówno na etapie budowy, jak i eksploatacji, a wspólny zespół projektowy i serwisowy skraca czas wdrożenia zmian, bo modyfikacja opiera się na tej samej dokumentacji, która powstała podczas budowy instalacji. Dla klientów rozbudowujących system transportu etapami przez lata taka ciągłość dokumentacji ułatwia planowanie kolejnych etapów bez ryzyka niespójności z wcześniej wykonaną częścią instalacji.

Realizacje - automatyzacja transportu w centrach logistycznych

SAR System realizował projekty automatyzacji transportu w centrach logistycznych obsługujących magazyny wysokiego składowania oraz sortownie paczek - zarówno budowę nowych systemów od podstaw, jak i rozbudowę istniejących instalacji o dodatkowe odcinki lub wózki AGV. Wprowadzenie AGV do istniejącego systemu przenośnikowego wymagało każdorazowo zaprojektowania punktów przekazania towaru między wózkami a stałą infrastrukturą transportową. W zakładach produkcyjnych z wewnętrzną logistyką realizacje obejmowały integrację systemu transportu z istniejącą linią produkcyjną i jej sterowaniem nadrzędnym.

W obiektach z sezonową zmiennością ruchu towaru system projektowano z zapasem przepustowości, pozwalającym obsłużyć okresy wzmożonego ruchu bez przebudowy infrastruktury, a przy rosnącym wolumenie zamówień rozbudowywano go etapami, dodając kolejne odcinki i wózki AGV bez zatrzymywania działającej części instalacji. Doświadczenie zdobyte przy różnych konfiguracjach, od centrów obsługujących pojedyncze duże zamówienia po sortownie z dużą liczbą małych przesyłek, pozwala szybciej dobrać odpowiednią kombinację przenośników, wind, obrotnic i AGV do konkretnego układu magazynu.

Zespół realizował wdrożenia zarówno w nowo budowanych centrach logistycznych, jak i w istniejących obiektach, gdzie system transportu wprowadzano przy zachowaniu ciągłości bieżącej pracy magazynu. Taka realizacja wymaga dokładniejszego planowania harmonogramu niż budowa systemu w obiekcie jeszcze niewykorzystywanym operacyjnie - prace prowadzi się zwykle etapami, poza godzinami szczytu, aby ograniczyć wpływ budowy nowego odcinka na resztę systemu. Po uruchomieniu system transportu obejmowany jest zwykle wsparciem serwisowym 24/7 i inżynierskim, co ogranicza wpływ ewentualnej awarii na ciągłość pracy magazynu.