Внутризаводская автоматизация

В этой статье мы приводим выступления двух докладчиков на тему их видения гофрозавода будущего в контексте технологий и сфер их деятельности, а именно транспортировки рулонов бумаги и внутризаводской логистики. 

Что такое интеллектуальный завод в плане внутризаводской логистики? Во-первых, стоит отметить, что это автоматическое решение, которое подразумевает процесс «от и до», от разгрузки фур с сырьем до отгрузки готовой продукции. Это беспрерывный процесс без каких-бы то ни было дополнительных перерывов. Система должна быть адаптируема не только к теперешним, но и к будущим потребностям, учитывая, что гофроагрегат может стать шире или же заметно увеличатся объемы производства. Также необходимо учитывать требования к безопасности работы. Предприятие должно быть гибким в плане производственного процесса и смены расписания, важно уделять внимание минимизации количества отходов. В конце концов, весь завод должен быть подключен в единую систему, где учитывается и коммуницирует все, вплоть до рулонов бумаги.

Рассматривая сценарии автоматической погрузки/разгрузки рулонов бумаги, стоит отметить, что есть несколько вариантов. Первый – наиболее привычный, когда фура с рулонами имеет боковую загрузку, что актуально в 95% случаев в Европе. Что касается вопросов безопасности, то тут необходимо контролировать 3 зоны (рис. 1). Второй вариант – автоматически управляемые погрузчики. Они оснащены сканерами безопасности, обеспечивающими безопасность на 360°, идентификацию объектов, навигацию по естественным объектам, автосканирование этикеток рулонов. Также разгрузка рулонов бумаги может осуществляться при помощи крана, однако и тут важно принимать все необходимые меры безопасности.

Исходя из типов загрузки/разгрузки, необходимо планировать тип и дизайн склада. Каждый метод имеет свои преимущества. Так, погрузчики с водителями, которые на данный момент преобладают на предприятиях Европы, не требуют дополнительных капиталовложений. Автоматические погрузчики более безопасны и, возможно, более эффективны. Загрузка/выгрузка краном позволяет экономить место, как и использование многоярусных складов, которые, ко всему прочему, дают производителю дополнительную гибкость. И если на сегодняшний день нормой ручной инвентаризации рулонов является 4–8 недель, то в будущем, при автоматизации процесса, инвентаризация может осуществляться раз в год.

Важным аспектом является и идентификация рулонов по штрих-кодам, QR-кодам, при помощи радиочастотной идентификации. Цифровизация процессов идентификации должна быть стандартизирована.

Что касается определения возможного повреждения рулона и его подготовки в работу, то сейчас эти процессы обычно осуществляет оператор на мокрой части гофроагрегата. Под подготовкой имеется в виду удаление поврежденных слоев, обрезка защитных лент, регистрация рулона, поклейка стыковой ленты. Это довольно большой объем ручной работы. Однако уже сейчас некоторые процессы можно автоматизировать.

На рисунке 2 можно увидеть прототип автомата по подготовке рулона с роботизированным механизмом. Сам автомат имеет набор инструментов, которые позволяют обрезать транспортные ленты и удалять поврежденные слои бумаги, отправляя их в шредер. Благодаря тому, что удаляются только поврежденные слои, автомат позволяет оставить до 6 неповрежденных слоев, которые, возможно, не сохранились бы при ручной процедуре, а это приблизительно €4 экономии на рулоне и около €8 тыс. в месяц. Кроме того, автоматизация позволяет освободить рабочее время оператору, который занимается подготовкой рулонов. В обозримом будущем подготовка рулонов, как и их заправка, имеет все возможности стать полностью автоматической.

Кроме автоматизации транспортировки, подготовки и подачи рулонов, должна быть автоматизирована и работа гофроагрегата. На сегодняшний день современные гофроагрегаты имеют возможность установки всех настроек машины для конкретных марок бумаги и заказов, они способны измерять все важные показатели на линии, могут реагировать на состояние картона (влажность, температура и т. д.) и они способны менять параметры, исходя из получаемых данных. Следующим шагом должна стать полная взаимосвязь систем. Это связь гофроагрегата с периферийными системами, такими как крахмальная кухня, конвейер, линии переработки. Это даст возможность установить интеллектуальные адаптивные правила, что позволит системе развиваться и усовершенствоваться благодаря машинному обучению.

В рамках той же сессии конференции выступил и Роберт Фальх, управляющий директор Minda, рассказавший о своем видении внутризаводской логистики на производствах в будущем.

Потребности в том или ином решении внутризаводской логистики будут диктоваться непосредственно спросом, в зависимости от типа производства, от размеров стоп, от качества, которое планируется достигнуть. Очень важной, в контексте различного уровня автоматизации того или иного оборудования, будет способность производителей придерживаться баланса между гибкостью производства и его эффективностью.

Поскольку рынки становятся все более чувствительными к затратам, решения внутризаводской логистики должны подбираться так, чтобы обеспечить максимальную эффективность работы как гофроагрегатов, так и перерабатывающих линий. Также, вероятнее всего, приоритетной станет работа по «вытягивающей системе» (запуск производства именно в тот момент, когда необходимо пополнить запасы или возникает спрос. Т. е. потребитель «вытягивает» товар из системы, которая должна все время находиться с ним в контакте). И к этому должны быть готовы как сотрудники, так и оборудование.

И хотя технологии не стоят на месте, многие решения, использующиеся сегодня, не утратят своей актуальности и полезности завтра. Согласно демографическим отчетам, население постепенно стареет, и владельцы предприятий не могут не учитывать этого с точки зрения сотрудников и возможной автоматизации процессов. Тем не менее на небольших предприятиях, использование ручного труда, например водителей погрузчиков и т. п., будет более оправданным, чем дорогостоящая автоматизация. Соответственно, производители продолжат использовать и сами погрузчики, хотя, возможно, уже и не в таких объемах, как сегодня.

Также будут использоваться напольные конвейеры, обеспечивающие баланс между гибкостью и эффективностью и являющиеся оптимальным решением с точки зрения безопасности.

Все более популярными будут становиться многоуровневые склады, где будут использоваться автоматические монорельсовые и крановые системы, обеспечивающие высокую скорость транспортировки материалов. В канве дальнейшей автоматизации на производствах будет появляться все больше автоматически управляемых погрузчиков и автоматических складов. Для большей эффективности последних идеально подходит сочетание с напольными транспортными системами.

Одним из ключевых драйверов автоматизации в будущем станет симуляция при помощи «цифрового двойника» – цифровой копии физического объекта или процесса, помогающей оптимизировать эффективность бизнеса. Она призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Эти симуляции будут касаться не только транспортировки материалов, а всего завода в целом.

Непрерывность потока материалов будет обеспечиваться при помощи Системы Управления Производством (Manufacturing Executive System), которая будет контролировать взаимодействие между гофроагрегатами, линиями переработки, системами внутризаводской логистики, а также и с поставщиками и клиентами, используя двунаправленный интерфейс и спецификации типа OPC UA1. Для оптимизации процессов будет использоваться искусственный интеллект.

Благодаря машинному обучению ИИ будет становиться все совершенней и позволит обеспечить цифровое обслуживание и интеллектуальное устранение неполадок. А при использовании интеллектуальных камер, также взаимодействующих со всей системой, оптимизация процесса производства перейдет на новый уровень.

Думая про завтра и не забывая о вопросах экологии уже сегодня, компания Minda тестирует деревянные конвееры (пока что только для автомобильной промышленности). А многоуровневые деревянные склады уже становятся обыденностью и вполне себе конкурируют со стандартными многоуровневыми складами.