Περιγραφή
Τα ρομποτικά συστήματα picking,placement και order fulfilmnt αναλαμβάνουν τη σύλληψη μεμονωμένων αντικειμένων, τη μεταφορά τους και την εναπόθεσή τους σε καθορισμένη θέση, χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση. Σε αντίθεση με τους κλασικούς βιομηχανικούς αυτοματισμούς, οι οποίοι προϋποθέτουν ότι το αντικείμενο βρίσκεται πάντοτε στην ίδια θέση και έχει πάντοτε το ίδιο σχήμα, τα συστήματα αυτά αναγνωρίζουν τι έχουν μπροστά τους και προσαρμόζουν την κίνησή τους αναλόγως. Η ικανότητα αυτή προκύπτει από τον συνδυασμό μηχανικής όρασης, αλγορίθμων τεχνητής νοημοσύνης και εξειδικευμένων εργαλείων σύλληψης. Όταν τα ίδια συστήματα διασυνδέονται με το λογισμικό διαχείρισης της αποθήκης, καλύπτουν ολόκληρο τον κύκλο εκτέλεσης παραγγελίας, από τη συλλογή ως τη συσκευασία και την αποστολή.
Τι εργασίες εκτελούν αυτά τα συστήματα
Οι εργασίες που αναλαμβάνονται καλύπτουν ολόκληρο το φάσμα της διακίνησης προϊόντος μέσα σε μια μονάδα παραγωγής, συσκευασίας ή διανομής.
Συλλογή μεμονωμένων τεμαχίων
Αντικείμενα συλλέγονται από κιβώτια, δοχεία, ταινιόδρομους ή θέσεις αποθήκευσης και τοποθετούνται σε παραγγελίες, συσκευασίες ή δίσκους. Η συλλογή εκτελείται είτε από ομοιογενή αποθέματα ενός κωδικού είτε από μεικτά περιεχόμενα πολλών διαφορετικών κωδικών.
Συλλογή από μη ταξινομημένο περιεχόμενο
Στην περίπτωση αυτή τα αντικείμενα βρίσκονται ριγμένα ανακατεμένα μέσα σε δοχείο, χωρίς προκαθορισμένη θέση ή προσανατολισμό. Το σύστημα εντοπίζει ποιο τεμάχιο είναι προσβάσιμο, υπολογίζει τον τρόπο σύλληψής του και το ανασύρει χωρίς να διαταράξει τα υπόλοιπα.
Τροφοδοσία και εκφόρτωση μηχανών
Εξαρτήματα ή προϊόντα τοποθετούνται σε μηχανές επεξεργασίας και απομακρύνονται μετά την ολοκλήρωση του κύκλου, ώστε ο εξοπλισμός να λειτουργεί συνεχόμενα χωρίς χειριστή.
Τοποθέτηση σε συσκευασία και σχηματισμός παραγγελίας
Τα προϊόντα εναποτίθενται σε κιβώτια, δίσκους, σακούλες ή θήκες, με έλεγχο της διάταξης και της πλήρωσης του περιέκτη. Ακολουθεί η προώθηση προς σταθμούς συσκευασίας, συστήματα διαλογής ή αυτόματα συστήματα σακούλας.
Έλεγχος και επαλήθευση
Κατά τη διάρκεια της ίδιας κίνησης εκτελούνται συμπληρωματικοί έλεγχοι, όπως ανάγνωση γραμμωτού κώδικα, ζύγιση του τεμαχίου και οπτική επιθεώρηση. Έτσι επαληθεύεται ότι συλλέχθηκε το σωστό προϊόν στη σωστή ποσότητα, χωρίς πρόσθετο στάδιο ελέγχου.
Πώς αναγνωρίζονται τα αντικείμενα
Η αναγνώριση αποτελεί το θεμέλιο ολόκληρης της λειτουργίας. Χωρίς αξιόπιστη αντίληψη του τι βρίσκεται μπροστά στο ρομπότ, καμία κίνηση δεν μπορεί να σχεδιαστεί σωστά. Με προχωρημένους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης, τα νέα ρομποτικά συστήματα Picking, Placement και Fulfillment, δεν αναγνωρίζουν απλά αντικείμενα τα οποία βρίσκονται τοποθετημένα σε συγκεκριμένες θέσεις, ώστε να τα διαχειριστούν, αλλά κάνουν κάτι πολύ παραπάνω. Αναγνωρίζουν “γεωμετρίες” στο χώρο, και παράλληλα βρίσκουν τα πιθανά σημεία επαφής με το αντικείμενο. Αυτό σημαίνει ότι δεν απαιτείται μία εκπαίδευση ανά κωδικό προιόντος, αλλά είναι αρκετή μία βασική εκπαίδευση & παραμετροποίηση η οποία μπορεί να διαχειριστεί εκατοντάδες ή και χιλιάδες κωδικούς.
Τρισδιάστατη μηχανική όραση
Κάμερες που καταγράφουν ταυτόχρονα εικόνα και απόσταση παράγουν τρισδιάστατη αναπαράσταση της σκηνής. Από αυτήν προσδιορίζεται η θέση κάθε αντικειμένου στον χώρο και ο προσανατολισμός του ως προς τους τρεις άξονες, δηλαδή όχι μόνο πού βρίσκεται αλλά και πώς είναι στραμμένο.
Αλγόριθμοι βαθιάς μάθησης
Τα σύγχρονα συστήματα δεν βασίζονται σε προκαθορισμένους κανόνες αλλά σε μοντέλα εκπαιδευμένα σε μεγάλο πλήθος παραδειγμάτων. Έτσι αναγνωρίζονται αντικείμενα με ακανόνιστο σχήμα, ανακλαστικές ή διαφανείς επιφάνειες, εύκαμπτες συσκευασίες και προϊόντα που παραμορφώνονται κατά τη σύλληψη.
Η σημαντικότερη πρακτική συνέπεια είναι ότι τα συστήματα αυτά χειρίζονται και αντικείμενα που δεν έχουν συναντήσει ποτέ πριν, χωρίς να απαιτείται προηγούμενη καταχώριση κάθε κωδικού προϊόντος. Ο περιορισμός της παλαιότερης γενιάς, όπου κάθε νέο προϊόν έπρεπε να διδαχθεί χωριστά στο σύστημα, δεν υφίσταται σήμερα.
Συμπληρωματικοί αισθητήρες
Πέραν της όρασης χρησιμοποιούνται αισθητήρες δύναμης και ροπής, οι οποίοι αντιλαμβάνονται την επαφή και ρυθμίζουν την πίεση που ασκείται, καθώς και διατάξεις ζύγισης και ανάγνωσης κωδικών που επιβεβαιώνουν την ταυτότητα του τεμαχίου
Πώς χειρίζονται τα αντικείμενα
Η αναγνώριση από μόνη της δεν αρκεί. Το εργαλείο άκρου, δηλαδή η αρπάγη, καθορίζει ποια αντικείμενα μπορούν πραγματικά να συλληφθούν και με ποια ασφάλεια. Διαφορετικά εργαλεία άκρου, μπορούν να χειριστούν διαφορετικά αντικείμενα και η επιλογή του εργαλείου είναι καθοριστική παράμετρος της μελέτης. Το ίδιο ρομπότ, με διαφορετική αρπάγη, καλύπτει εντελώς διαφορετικές ανάγκες.
Βεντούζες κενού
Για επίπεδες, λείες και μη διαπερατές επιφάνειες. Ο πιο διαδεδομένος τύπος για κιβώτια, σακούλες και συσκευασμένα προϊόντα. Διατάξεις πολλαπλών βεντουζών επιτρέπουν σύλληψη τεμαχίων διαφορετικού μεγέθους με το ίδιο εργαλείο.
Μηχανικές αρπάγες
Για αντικείμενα που δεν προσφέρονται για αναρρόφηση, λόγω σχήματος, πορώδους υφής, κτλ. Ο έλεγχος της δύναμης της λαβής επιτρέπει χειρισμό εύθραυστων τεμαχίων.
Εύκαμπτα και μαλακά εργαλεία
Για προϊόντα ακανόνιστου σχήματος ή ευαίσθητης επιφάνειας, όπως νωπά τρόφιμα, όπου η επαφή πρέπει να κατανέμεται.
Συνδυαστικές διατάξεις
Εργαλεία που φέρουν περισσότερους από έναν μηχανισμούς, ώστε η ίδια μονάδα να καλύπτει ευρύ φάσμα προϊόντων χωρίς αλλαγή εξοπλισμού.
Πώς σχεδιάζεται και εκτελείται η κίνηση
Μεταξύ της αναγνώρισης και της σύλληψης παρεμβάλλεται το επίπεδο απόφασης. Το σύστημα υπολογίζει ποιο τεμάχιο θα συλλεχθεί πρώτο, από ποιο σημείο θα το πιάσει, με ποια διαδρομή θα το μεταφέρει και σε ποια θέση θα το εναποθέσει. Ο υπολογισμός λαμβάνει υπόψη τα εμπόδια του χώρου, τη σταθερότητα της λαβής, τη βέλτιστη πλήρωση του περιέκτη προορισμού και τη συνολική ροή της γραμμής. Οι αποφάσεις λαμβάνονται σε πραγματικό χρόνο και αναθεωρούνται όταν η σκηνή μεταβάλλεται.
Κατηγορίες συστημάτων
Η κατηγοριοποίηση γίνεται σε δύο άξονες, οι οποίοι απαντούν σε διαφορετικά ερωτήματα. Ο πρώτος αφορά τη μηχανική αρχιτεκτονική του ρομπότ, ο δεύτερος τον τρόπο οργάνωσης της εκτέλεσης παραγγελιών.
Αρχιτεκτονική συστήματος
Βάση της αρχιτεκτονικής τους τα συστήματα μπορύν να κατηγοριοποιηθούν σε:
Παράλληλης κινηματικής
Ανεστραμμένη τοποθέτηση πάνω από ταινιόδρομο, πολύ υψηλή ταχύτητα, μικρό ωφέλιμο φορτίο. Κατάλληλα για ελαφρά προϊόντα σε συνεχή ροή, όπως αρτοσκευάσματα, ζαχαρώδη και συσκευασμένα τρόφιμα.
Τύπου SCARA
Ταχεία κίνηση σε οριζόντιο επίπεδο με κατακόρυφη εναπόθεση. Κατάλληλα για συναρμολόγηση, τοποθέτηση σε δίσκους και εργασίες σε περιορισμένο χώρο.
Αρθρωτοί βραχίονες
Έξι άξονες, πλήρης ελευθερία προσέγγισης. Η πιο ευέλικτη λύση, κατάλληλη για μη δομημένες εργασίες και σύνθετες γωνίες.
Συνεργατικοί βραχίονες
Λειτουργία δίπλα σε ανθρώπους χωρίς περίφραξη, με ανάδραση δύναμης. Χαμηλότερη ταχύτητα και φορτίο, ταχύτερη εγκατάσταση, μικρότερη επένδυση σε υποδομή.
Καρτεσιανές διατάξεις
Κίνηση σε τρεις γραμμικούς άξονες πάνω από καθορισμένη επιφάνεια εργασίας. Απλή κατασκευή, μεγάλη διαδρομή, χαμηλή πολυπλοκότητα.
Κατά μοντέλο εκτέλεσης παραγγελίας
Ο σχεδιασμός της λειτουργείας του συστήματος επίσης εμπίπτει σε διαφορετικές κατηγορίες:
Το “προϊόν προς τον άνθρωπο”
Αυτόματα συστήματα προσκομίζουν το απόθεμα σε σταθμό εργασίας, όπου η συλλογή εκτελείται από χειριστή με οπτική καθοδήγηση.
Ο “άνθρωπος προς το προϊόν”
Ο χειριστής καθοδηγείται δυναμικά προς τις βέλτιστες θέσεις συλλογής, συνήθως με τη συνοδεία αυτόνομου κινητού ρομπότ που περιορίζει τις διαδρομές.
“Πλήρως ρομποτική διαχείριση”
Ρομποτικός βραχίονας εκτελεί αυτόνομα τη συλλογή από το σύστημα αποθήκευσης, χωρίς χειριστή στο σημείο.
Ρομποτική “συλλογή κιβωτίων”
Ολόκληρα κιβώτια συλλέγονται και τοποθετούνται σε παλέτα, ομοιογενή ή μεικτή, για αποθήκευση ή αποστολή.
Πλεονεκτήματα
Συνέπεια αντί για διακύμανση
Η ακρίβεια της τοποθέτησης και η ποιότητα του ελέγχου παραμένουν σταθερές σε ολόκληρη τη βάρδια. Η κόπωση, που αποτελεί την κύρια αιτία σφαλμάτων σε χειρωνακτική συλλογή, παύει να επηρεάζει το αποτέλεσμα.
Ανεξαρτησία από τη διαθεσιμότητα προσωπικού
Οι θέσεις συλλογής και συσκευασίας είναι από τις δυσκολότερα καλυπτόμενες, ιδίως σε περιόδους αιχμής. Η αυτοματοποίηση αποδεσμεύει τη λειτουργία της μονάδας από την ικανότητα εύρεσης εποχικού προσωπικού.
Προστασία του προσωπικού
Η επαναλαμβανόμενη ανύψωση και η παρατεταμένη στάση εργασίας ευθύνονται για μυοσκελετικές καταπονήσεις των ανθρώπων και για υψηλή κινητικότητα.ή έλειψη προσωπικού. Η ανάθεση αυτών των εργασιών σε μηχανή βελτιώνει την παραγωγική απόδοση.
Ιχνηλασιμότητα και δεδομένα
Κάθε κίνηση καταγράφεται. Η μονάδα αποκτά μετρήσιμη εικόνα της απόδοσης, των σφαλμάτων και των σημείων συμφόρησης, αντί για εκτιμήσεις.
Ευελιξία απέναντι στη μεταβολή
Νέος κωδικός προϊόντος ή αλλαγή συσκευασίας δεν απαιτεί ανακατασκευή της γραμμής. Στα σύγχρονα συστήματα, η προσαρμογή γίνεται μέσω λογισμικού και, όπου χρειάζεται, μέσω αλλαγής εργαλείου άκρου.
Σταδιακή επέκταση
Η εγκατάσταση μπορεί να ξεκινήσει από ένα σημείο της γραμμής και να επεκταθεί, χωρίς να απαιτείται εξαρχής επένδυση σε ολόκληρο το σύστημα.
Σε ποιους απευθύνονται
• Μονάδες παραγωγής και συσκευασίας τροφίμων με χειρωνακτική τοποθέτηση προϊόντων σε συσκευασίες ή δίσκους.
• Κέντρα εκτέλεσης παραγγελιών ηλεκτρονικού εμπορίου με μεγάλο εύρος κωδικών και έντονη εποχικότητα.
• Επιχειρήσεις τριτογενούς αποθήκευσης και διανομής που εξυπηρετούν πολλούς πελάτες με διαφορετικές απαιτήσεις.
• Φαρμακευτικές και καλλυντικές μονάδες με αυστηρές απαιτήσεις ιχνηλασιμότητας και ελέγχου.
• Βιομηχανίες με τροφοδοσία και εκφόρτωση μηχανών, όπου ο εξοπλισμός μένει αδρανής όσο απουσιάζει ο χειριστής.
• Μονάδες με επαναλαμβανόμενες, σωματικά καταπονητικές εργασίες που δυσκολεύονται να στελεχωθούν.
