OMRON: jesteśmy gotowi na przyszłość sektora wytwórczego

Podczas targów Hannover Messe 2017 miałem okazję spotkać się z Timem Foremanem, dyrektorem pionu R&D w Omron Europe, aby porozmawiać z nim o najważniejszych wydatkach zaplanowanych w budżecie firmy na badania i rozwój oraz o jej planach na przyszłość.
Michael Majchrzak (Control Engineering Polska): Jakie najważniejsze kierunki rozwoju da się obecnie wyróżnić w sektorze wytwórczym?
Tim Foreman: Wyraźnie widać, że na świecie zwykła automatyzacja nie wystarcza producentom do osiągnięcia zadowolenia klientów – z pomocą przychodzi więc wdrożenie strategii Przemysłu 4.0. Większość producentów jest pod dużą presją i aby sprostać zamówieniom klientów, chce, a nawet musi, poprawić swoją wydajność poprzez inteligentny nadzór nad maszynami oraz procesami produkcyjnymi.
Jednym z ciekawych kierunków jest personalizacja wyrobów. Firmy produkcyjne, obserwując kampanię marketingową Coca-Coli zatytułowaną „Share a Coke”, wyciągnęły dla siebie wnioski. W trakcie tej kampanii klient mógł kupić puszkę napoju gazowanego ze swoim imieniem bądź osoby mu bliskiej. Podobną strategię zastosowały również firmy Nutella i Marmite. Rynek oszalał na tym punkcie. Zainteresowało to również producentów z sektora FMCN, czyli wyrobów szybko zbywalnych. Zrozumieli oni, że gdyby mogli zaoferować swoim klientom większy wybór produktów, zaowocowałoby to większą sprzedażą. Inteligentna automatyzacja i strategia Przemysłu 4.0 pozwalają zbliżyć się do tego celu, lecz trzeba zweryfikować swój dotychczasowy sposób działania.
W samym dziale badań i rozwoju (R&D) Omron zatrudnia ponad 1200 pracowników, wydając na niego 6% rocznego budżetu. W ciągu kilku ostatnich lat byliśmy świadkami wielu zmian w technologii produkcji. Na jakich głównych obszarach skupia się Pańska firma, aby dotrzymać kroku tym zmianom?
Obecnie pracujemy nad naszą technologią robotów mobilnych. W przeszłości działanie robotów mobilnych opierało się na interakcji z obiektami fizycznymi. Podążały wzdłuż namalowanej linii lub rozmieszczonych magnesów na trasie przejazdu, a inne typy robotów kierowały się specjalnymi znacznikami umieszczonymi na ścianach. Wszystkie te rozwiązania są jednak bardzo podobne do siebie i mają swoje ograniczenia polegające na tym, że potrafią przenieść dany wyrób tylko z punktu A do punktu B. W przypadku zmiany punktu docelowego należało zmodyfikować trasę przejazdu, a jest to proces czasochłonny i kosztowny.
Wydajne zastosowanie komórkowego sposobu produkcji wymaga, aby inteligentny robot mobilny znał swoje środowisko pracy i mógł obliczyć najlepszą trasę pomiędzy wieloma punktami. Chodzi o to, żeby pracował na zasadzie kierowcy taksówki, któremu podajemy, co chcemy przewieźć i skąd dokąd. Nie interesuje nas jednak, jaką drogą taksówkarz pojedzie. Do niedawna stworzenie takiego pojazdu było niemożliwe z dwóch powodów. Po pierwsze, niedostępna była moc obliczeniowa pozwalająca na przetworzenie złożonych algorytmów sztucznej inteligencji, potrzebnych do autonomicznego działania, uwzględniając pobór mocy z małej baterii przy zakładanych wymiarach robota. Ponadto nie była na tyle rozwinięta technologia skanerów otoczenia, aby robot mógł poruszać się w sposób autonomiczny i bezpieczny. Ostatnie kilka lat postępu technicznego pozwoliło jednak na usunięcie tych przeszkód.
Dlatego też od jakiegoś czasu Omron pracuje nad robotami mobilnymi. Ostatnio firma zaprezentowała rodzinę całkowicie autonomicznych pojazdów inteligentnych (AIV) pod nazwą LD.
Jak takie pojazdy odnajdują drogę?
Na początku robot wraz z przewodnikiem udaje się na obchód zakładu i skanuje otoczenie za pomocą głównego skanera otoczenia. Następnie łączy wszystkie informacje, tak aby zbudować kompletną, statyczną mapę miejsca pracy na wysokości 200 mm. Taka mapa zawiera wszystkie informacje o przeszkodach, półkach, maszynach, ścianach i drzwiach. Robot wykorzystuje te informacje do obliczenia swojej lokalizacji oraz do wyboru najlepszej trasy między dowolnymi dwoma zadanymi punktami.
Jeżeli do wykonania zadania potrzebnych jest kilka robotów, oprogramowanie zarządzające flotą steruje pracą pojazdów AIV. Oblicza lokalizację robota znajdującego się najbliżej maszyny wymagającej interwencji i tam go kieruje, co ma decydujące znaczenie dla wydajności całego systemu. Oprogramowanie może także in-
formować pojazdy AIV o miejscach, które są w danej chwili niedostępne. Komunikuje się zarówno z pojazdami, monitorując ich lokalizację, jak i maszynami.
Pole widzenia skanera otoczenia, o kącie 250 stopni, pozwala pojazdowi AIV na bezpieczne ominięcie przeszkód i dostosowanie prędkości w czasie rzeczywistym. Dodatkowe pionowe czujniki laseroweumieszczone po obydwu stronach pojazdu stanowią wsparcie dla głównego skanera. Te dwa czujniki sprawdzają, czy trasa przejazdu jest wolna od przeszkód oraz wszelkich innych przedmiotów, np. wideł podnośników lub wysuniętych szuflad.
W przemyśle nie ma rozwiązań pasujących do każdego zastosowania. Czy pojazdy AIV można dostosowywać do warunków?
Tak, np. pojazdy Omron z serii LD da się konfigurować na różne sposoby. Podstawa pojazdu się nie zmienia, ale cała jego górna część może być dostosowana do wymaganej aplikacji. Przewidziano trzy podstawowe konfiguracje zabudowy: płaską, z przenośnikiem i wózkiem. Pojazdy z płaską zabudową działają w sposób półautonomiczny, załadunek i rozładunek odbywają się ręcznie. Jednym z zastosowań jest przewóz zamkniętego pojemnika w obrębie rejonów o ograniczonym dostępie. Z kolei przenośniki i wózki działają w pełni automatycznie. Przykładowo, za pośrednictwem łącza WiFi lub optycznego transpondera pojazd AIV z zabudowanym przenośnikiem komunikuje się z maszyną i potwierdza swoją gotowość, po czym przenośnik lub wózek jest załadowywany lub rozładowywany.
Nasi integratorzy idą już zresztą dalej i projektują różne warianty pojazdów, np. ładowane z boku lub z przodu, z podwójnym przenośnikiem, z przenośnikami rolkowymi, taśmowymi i wiele innych rozwiązań. Mamy nadzieję, że modele robotów mobilnych LD, które zaprezentowaliśmy na targach Hannover Messe, będą traktowane jako inspiracja w procesach produkcyjnych naszych klientów i integratorów.
Co czeka mobilne roboty?
Przed nami wciąż kilka wyzwań, zanim pojawi się nowa generacja pojazdów AIV. Aby działać w ciasnych przestrzeniach o skomplikowanym kształcie, będą musiały umieć obliczyć trajektorię z uwzględnieniem własnego obrysu wraz z ładunkiem. To pozwoli na uniknięcie zatoru, np. w ciasnych łukach. Małe ulepszenia w analizatorze trajektorii mogą spowodować znaczną poprawę przepustowości, ponieważ cała flota pojazdów będzie poruszała się w sposób bardziej optymalny.
Maksymalny udźwig robotów mobilnych AIV będzie ulegał rozszerzeniu. Obecnie w przypadku największego robota z serii Omron LD wynosi 130 kg, co wystarcza do większości aplikacji. Jednak niektórzy klienci, produkujący napoje czy części samochodowe, potrzebują robotów AIV o większym udźwigu. Większe pojazdy AIV wymagają z kolei ściślejszej kontroli i muszą spełniać surowsze normy bezpieczeństwa. Wynika to z większej masy poruszającego się robota, którego czas bezpiecznego zatrzymania wydłużysię. Na wszystko przyjdzie jednak pora.
Następne generacje oprogramowania zarządzającego flotą pozwolą na bardziej złożony proces produkcji. Obecnie oprogramowanie monitoruje status linii produkcyjnej – robot musi poczekać na wezwanie pochodzące z oprogramowania harmonogramującego, które informuje go o możliwości podjęcia ładunku. W rozwiązaniach następnej generacji proces będzie bardziej inteligentny. Oprogramowanie harmonogramujące obliczy dystans robota mobilnego do celu lub ustawi go w pozycji oczekiwania. To zapewni jeszcze większy wzrost wydajności, wydłużając czas działania pojazdów AIV. Dodatkowe funkcje, takie jak czytniki kodów RFID, umożliwią im pracę w szerszej grupie zastosowań, np. w magazynach hurtowni.
Zauważyłem na Waszym stoisku dużego robota, który gra w ping-ponga. Jakie z tego wynika przesłanie dla robotyki przemysłowej?
To robot uczący Forpheus – współpracujący, przyjazny i inteligentny. Grał i uczył grać w ping-ponga gości targów, demonstrując sztandarową technologię firmy – Sensing & Control + Think. Bardzo „zmądrzał” przez ostatni rok. Aby umożliwić Forpheusowi uczenie ludzi, zastosowano siedem zdumiewających technologii – wyposażyliśmy go mianowicie w dar interpretacji, przewidywania, uczenia się, myślenia, działania, współpracy i komunikacji z ludźmi.
Na Waszym stoisku było też dużo informacji na temat „podejścia 3i do innowacji” (3i-approach to innovation)…
Chodzi o zasadę 3i, czyli: integracji, inteligencji i interaktywności. Podejście 3i do innowacji przez automatyzację udostępnia klientom wszystkie kluczowe kompetencje i rozwiązania interoperacyjne, które są potrzebne, aby zapanować nad cyfryzacją w przemyśle wytwórczym. Pozwala ono na skuteczne wykorzystanie szybko rosnących możliwości rozwoju w skali globalnej. Przejście na standard Przemysłu 4.0 stanowi przecież cel dla wszystkich grup interesariuszy. Na stoisku firmowym Omron zademonstrował, jak powinno odbyć się przejście do produkcji w zakładach przyszłości – połączonych ze sobą, współpracujących i inteligentnych.
Omówmy pokrótce te trzy słowa na i.
Integracja cechuje zakład produkcyjny, w którym automatyka maszyn jest ściśle zintegrowana z zakładowym systemem klasy ERP, aby móc generować, zbierać i wymieniać duże ilości danych procesowych w trakcie produkcji. Nasza prezentacja podczas Targów Hanowerskich skupiała się na inteligentnym wykorzystaniu pionowo i poziomo zintegrowanych systemów, odpowiednio z robotami Viper i LD, jak również z technologią sterowania i detekcji.
Słowa „inteligencja” używamy w kontekście analizy danych – jesteśmy przekonani, że stanowią one klucz do całkowitej efektywności sprzętu (OEE – Overall Equipment Effectiveness) oraz do inteligentnych fabryk przyszłości. W trakcie prezentacji na naszym stoisku zademonstrowaliśmy, w jaki sposób użycie inteligentnej analizy danych i ocena możliwości produkcyjnych mogą wspierać predyktywne utrzymanie ruchu, poprawę procesów, specjalizację, serializację, identyfikowalność i zmniejszanie zużycia zasobów, energii i ilości odpadów. Nad wszystkim czuwa kontroler Sysmac i w pełni zintegrowany system robotyczny, z najszybszym na rynku robotem Delta.
Słowa „interakcja” używamy zaś w kontekście poprawy interakcji pomiędzy człowiekiem a maszyną, łącząc intuicję, elastyczność, wiedzę i zdolności adaptacyjne ludzi z powtarzalnością, dokładnością, wytrzymałością, szybkością, autonomią i możliwościami komunikacyjnymi maszyn – a wszystko to w zintegrowanej fabryce. Na Targach Hanowerskich odbyła się światowa premiera naszej opatentowanej platformy wizyjnej OKAO® w wersji demo, w połączeniu z nową platformą przemysłową Industrial PC i robotami Omron Adept. To nowe podejście do kontroli gestem oraz interakcji między człowiekiem a maszyną. 
Dziękuję za poświęcony mi czas.
Tekst pochodzi z nr 4/2017 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.