Avtomatizacija, naslednja raven: Linde Material Handling ustvarja dejstva

Mejnik na poti do avtonomnih zunanjih viličarjev
Avtonomni čelni viličar Linde med uporabo na prostem.

Maksimalna varnost v pretoku blaga, optimalna razporeditev zaposlenih, pomanjkanje kvalificiranih delavcev, trajnostno ohranjanje konkurenčnosti: Ni naključje, da je tema avtomatizacije na vrhu dnevnega reda mnogih logističnih vodij. In ni treba posebej poudarjati, da se njihov seznam želja ne konča pri marsikje že uveljavljenih avtonomnih nizkodvižnih in podobnih viličarjih.

Za Linde Material Handling, ki je gonilo inovacij na tem področju, je to jasen mandat za intenzivno spodbujanje razvoja avtonomnih čelnih viličarjev: torej 100-odstotno avtonomni viličarji, ki v zaprtih prostorih in na prostem prevzemajo in transportirajo blago, natovarjajo in raztovarjajo tovornjake in še mnogo več. To je zelo kompleksno področje z različnimi poddisciplinami, za katere so bile razvite posebne rešitve. Linde predstavlja rešitve po skoraj štirih letih raziskav v sodelovanju z Visoko tehnično šolo v Aschaffenburgu (TH AB) v okviru projekta KAnIS (kooperativni avtonomni intralogistični sistemi).

Stefan Prokosch, pobudnik projekta KAnIS, Linde MH
Visoka šola ima znanstveno podlago, mi pa tehnično strokovno znanje in izkušnje. To nam je omogočilo, da smo skupaj zelo hitro razvili delujoče prototipe.

Stefan Prokosch, pobudnik projekta KAnIS, Linde Material Handling

Sličica: Avtonomni čelni viličar med uporabo v dežju

Avtomatizacija in zunanji prostori: Zahtevna kombinacija

Razvoj avtonomnih viličarjev je zelo zahteven predvsem zaradi običajnih scenarijev uporabe teh naprav, pri katerih se uporaba pogosto razširi na zunanja območja, kot so dvorišča ali blokovna skladišča. V nasprotju z jasno določenimi odseki v zaprtih prostorih so zunanje okoljske razmere precej bolj dinamične: Treba se je varno izogniti udarnim jamam, premagati klančine in spremljati najrazličnejše udeležence v prometu. Poleg tega na vožnjo vplivajo neravna tla in cestni profili, tu pa je še cela vrsta vremenskih vplivov, kot so megla, dež ali sneg, ki predstavljajo izjemne izzive za vgrajeno senzorsko tehnologijo. Z drugimi besedami: množica spremenljivk – za projektne partnerje KAnIS pa množica nalog, ki smo jih reševali v več podprojektih.

Prof. Dr. Hans-Georg Stark, vodja projekta KAnIS, Fakulteta za inženiring, Tehnična visoka šola v Aschaffenburgu (TH AB)
Projekt KAnIS je za TH AB predstavljal zelo zapleten, interdisciplinarni raziskovalni projekt. Sodelovalo je deset profesorjev in profesoric, številni asistenti in študenti.

Prof. Dr. Hans-Georg Stark, vodja projekta KAnIS, Fakulteta za inženiring, Tehnična visoka šola v Aschaffenburgu (TH AB)

Pozoren, odziven, proaktiven ...

V idealni situaciji bi morali imeti vozniki viličarjev te »vrline«, ko gredo na delo, avtonomni viličarji pa bi morali biti na ta način programsko in strojno zasnovani! Raziskovalci pri projektu KAnIS so zato svoje delo osredotočili na naslednje vidike: Zaznavanje okolja in interakcija z drugimi udeleženci v prometu. Pomembno vlogo imajo sofisticirani 3D-laserski skenerji in HD-kamere. Medtem ko so slednji še posebej primerni za beleženje barv ter prepoznavanje in razvrščanje predmetov s pomočjo algoritmov umetne inteligence, so laserski skenerji tehnologija za določanje razdalje do razvrščenih predmetov. Rezultat: Viličar ve, kaj se dogaja v njegovem okolju in se lahko ustrezno odzove.

… in je pripravljen na najslabši možni scenarij

Kaj pa, če se oseba na primer nenadoma pomakne proti viličarju iz nepreglednega območja? V takšnih kritičnih situacijah se raziskovalci osredotočajo na sodelovanje v smislu »Jaz vidim, česar ti ne vidiš«. Če je osebo zaznal drug viličar, se te informacije prek ultrahitrega zasebnega omrežja 5G (posebej vzpostavljenega v okviru projekta) pošljejo v strežnik, ki jih nato posreduje vsem ostalim viličarjem. In če v bližini ni drugega viličarja? Linde Material Handling in TH AB sta poskrbela tudi za take primere: v obliki stacionarnih 3D-laserskih skenerjev, ki so nameščeni na nevralogičnih točkah in prav tako prenašajo podatke v centralni strežnik.

Prof. Dr. Klaus Zindler, podpredsednik raziskav in transporta, Visoka tehnična šola v Aschaffenburgu (TH AB)
Hitra brezžična omrežja so pogoj, da lahko avtonomni viličarji na prostem sodelujejo in se v realnem času odzovejo na nepredvidene prometne situacije.

Prof. Dr. Klaus Zindler, podpredsednik raziskav in transporta, Visoka tehnična šola v Aschaffenburgu (TH AB)

Veliko raziskovanja za opravljanje dela

Seveda je potrebno veliko več, da avtonomni viličar spremenimo v vsestransko zanesljivega in produktivnega logističnega pomočnika. Na primer, za čelne viličarje – »švicarski nož« med vozili za talni transport – je znano, da se morajo spopasti z različnimi nosilci tovora. Udeleženci projekta so z namestitvijo premične kamere, nameščene med vilicami, omogočili prepoznavanje in snemanje teh nosilcev. Kamera izmeri nosilec tovora, da je vilice mogoče pozicionirati s pomikom za vilice. Ključna beseda je položaj: medtem ko viličarji za določanje položaja v zaprtih prostorih uporabljajo laserske skenerje, se za uporabo na prostem uporablja zelo natančen diferencialni GPS. Seznam tem raziskovalne skupine je zajemal tudi predvideno vzdrževanje, samodejno upravljanje polnjenja in možnosti za samodejno čiščenje senzorjev v bližini tal s pomočjo stisnjenega zraka.

Avtonomni čelni viličar med delom
Senzor v bližini tal pri avtonomnem čelnem viličarju.
Avtonomni viličar Linde med polnjenjem.
Avtonomni čelni viličar med delom
Senzor v bližini tal pri avtonomnem čelnem viličarju.
Avtonomni viličar Linde med polnjenjem.

Mark Hanke, vodja oddelka za predhodni razvoj, Linde Material Handling
Praktična izvedba rezultatov raziskave je pomemben vidik za Linde Material Handling in TH AB.

Mark Hanke, vodja oddelka za predhodni razvoj, Linde Material Handling

Začeli so štirje avtonomni viličarji

Tako podjetju Linde kot TH AB je bilo nekaj jasno že od začetka projekta: KAnIS ne more ponuditi le teoretičnih rezultatov, ampak tudi uporabne prototipe. Nastali so štirje tehnološko opremljeni viličarji, ki temeljijo na električnih čelnih viličarjih Linde E20, Linde E25 in Linde E30. Načrt za leto 2024 je nadaljnji razvoj in izboljšave teh prototipov ter njihove praktične rabe, da jih bo mogoče v prihodnosti uporabljati v dejanskih pogojih v tovarni v Aschaffenburgu.

Tako v zaprtih prostorih kot na prostem se bodo visokotehnološke naprave uporabljale za transport mrežastih zabojev, paletiziranih baterij ali okvirjev vozil, pri čemer bodo premagovale do 8-odstotne naklone ob hkratni interakciji z drugimi osebami in sistemi AGV. In: Linde bo zagotovil dodatne dragocene informacije, ki bodo omogočile praktično usmerjeno raziskavo in na koncu pripeljale do tržno uspešnega izdelka za stranke.

Mal Rexhepi, produktni vodja avtomatizacije in intralogističnih rešitev, Linde Material Handling
Nismo le raziskovalni partner, ampak tudi prva stranka projekta.

Mal Rexhepi, produktni vodja avtomatizacije in intralogističnih rešitev, Linde Material Handling

KAnIS – ključni podatki prelomnega projekta

Ime projekta

Kooperative Autonome Intralogistik Systeme (kooperativni avtonomni intralogistični sistemi)

Trajanje

1. marec 2020 do 31. december 2023

Partnerji

Linde Material Handling in Tehnična visoka šola v Aschaffenburgu

Finančni obseg projekta

Financiranje s strani Bavarske v višini približno 2,8 milijona evrov v okviru programa »Informacijska in komunikacijska tehnologija«

Izvedba

Štirje prototipi na osnovi najnovejše generacije električnih čelnih viličarjev Linde E20, Linde E25 in Linde E30

Drugo

Polnilni robot na osnovi umetne inteligence, zasebno omrežje 5G, infrastrukturni senzorji, diferencialni GPS z lastno bazno postajo (Global Positioning System), računalništvo v oblaku prek strežnika Edge