Bezprzewodowe wybudzanie pojazdów AGV. Sieć sWave.Net firmy steute w najnowocześniejszej fabryce samochodów

| Prezentacje firmowe

Nowe koncepcje produkcyjne mają na celu ułatwienie elastycznego i wysoce zautomatyzowanego wytwarzania spersonalizowanych produktów jednostkowych ("batch size 1") w skali przemysłowej. Koncentrują się one m.in. na wykorzystaniu zautomatyzowanych pojazdów AGV i są już testowane w przemyśle motoryzacyjnym, na przykład w zakładach Porsche. Wymagana jest tutaj elastyczna komunikacja na poziomie hali produkcyjnej, odbywająca się za pośrednictwem sieci bezprzewodowych.

Bezprzewodowe wybudzanie pojazdów AGV. Sieć sWave.Net firmy steute w najnowocześniejszej fabryce samochodów
 
Fot. 1. Porsche po raz pierwszy wykorzysta pojazdy AGV do produkcji seryjnej aut elektrycznych Taycan

W przemyśle motoryzacyjnym producenci pracują nad nowymi rozwiązaniami, które eliminowałyby potrzebę stosowania zamontowanych na stałe urządzeń przenośnikowych, takich jak taśmy montażowe i podwieszane tory jezdne. Kilku producentów samochodów zdobywa obecnie doświadczenie w tym zakresie w swoich fabrykach testowych. Także Instytut Inżynierii Produkcji i Automatyzacji im. Fraunhofera (IPA) stworzył w centrum badawczym Arena 2036 zakład testowy z wydzielonym obszarem produkcji samochodów, bazującym na pojazdach AGV.

Niedaleko, bo na przedmieściach Stuttgartu, pod koniec tego roku rozpocznie się produkcja elektrycznych samochodów Porsche Taycan, wykorzystująca AGV do produkcji seryjnej. Zrezygnowano przy tym całkowicie z tradycyjnych linii montażowych. Nowa metoda produkcji, która obecnie jest testowana i wkrótce wejdzie w życie, wymaga nowego sprzętu, np. odpowiednich pojazdów autonomicznych, a także nowego sposobu komunikacji, ponieważ wszystkie najważniejsze elementy nowego systemu produkcji są mobilne.

Dotyczy to nie tylko transporterów AGV, na których montowane będą samochody, ale także - w zależności od indywidualnej koncepcji - mobilnych jednostek transportowych, które zaopatrują stanowiska montażowe w różne materiały. Dział Wireless firmy steute opracował sieć radiową przeznaczoną do takich właśnie zadań, tj. między innymi do wymiany informacji między czujnikami w pojazdach samojezdnych i nadrzędną infrastrukturą IT.

Sieć ta obejmuje bezprzewodowe urządzenia końcowe (łączniki krańcowe, wyłączniki nożne, czujniki magnetyczne i indukcyjne...), które przesyłają informacje do punktów dostępowych. Każdy punkt dostępowy może obsługiwać maksymalnie około 100 urządzeń końcowych, a cała sieć z kolei może być zbudowana z wielu punktów dostępu.

Specjalne oprogramowanie Sensor Bridge działa jako menedżer usług, przesyłając dane generowane na poziomie produkcji do infrastruktury IT klienta. Do konfiguracji Sensor Bridge wykorzystywana jest aplikacja webowa z konsolą centralną. Oznacza to, że użytkownicy są w stanie dostosować różne funkcje sieci bezprzewodowej do indywidualnych wymagań. Dodatkową zaletą sieci jest to, że można ją wykorzystywać do najróżniejszych zastosowań, np. do obsługi flot AGV czy też mobilnych systemów eKanban i Andon.

KOMPATYBILNY Z RÓŻNYMI STANDARDAMI BEZPRZEWODOWYMI

 
Fot. 2. Dzięki technologii sWave.NET pojazd AGV można bezzwłocznie wybudzić z trybu głębokiego uśpienia

Od samego początku firma steute wykorzystywała w swojej sieci bezprzewodowej wyłącznie własną technologię radiową sWave.NET. Należy ona do klasy sieci rozległych o małej mocy (LPWAN), a jej główne zalety to niskie zapotrzebowanie na energię, duży zasięg nawet w niesprzyjających warunkach, a także wysoka niezawodność transmisji. W rezultacie żywotność baterii w czujnikach bezprzewodowych sięga nawet 10 lat.

Niezawodność przesyłania sygnałów sterujących jest gwarantowana przez wielokrotną transmisję: jeśli transmisja do pierwszego punktu dostępowego nie powiedzie się z jakiegoś powodu, adresowany jest drugi punkt dostępowy i tak dalej. W niektórych aplikacjach użytkownicy wolą ignorować te korzyści i nadal bazować na istniejących platformach służących do transmisji sygnałów bezprzewodowych, takich jak własne sieci Wi-Fi.

Dlatego też sieć bezprzewodowa firmy steute została objęta odrębnym terminem "nexy", określającym platformę do bezprzewodowej, dwukierunkowej transmisji danych między czujnikami zainstalowanymi w hali produkcyjnej a systemami informatycznymi przedsiębiorstwa (systemem zarządzania pojazdami AGV, WMS, PDA, MES, ERP) i dalej, do Internetu Rzeczy (IoT). Niektóre interfejsy nexy, m.in. do wymiany danych z oprogramowaniem kilku producentów pojazdów AGV, są już w użyciu. Kolejny interfejs - przeznaczony dla systemów eKanban - również jest już gotowy.

SIEĆ BEZPRZEWODOWA DLA FLOT AGV

 
Fot. 3. Punkty dostępowe odbierają sygnały radiowe z poszczególnych przełączników oraz czujników i przekazują je do nadrzędnego działu IT za pośrednictwem np. sieci Wi-Fi lub Ethernet

Firma dpm Daum & Partner Maschinenbau GmbH specjalizuje się w systemach AGV dla przemysłu motoryzacyjnego i opracowała nową koncepcję ich wykorzystania przy montażu samochodów, zwłaszcza elektrycznych. Firma wprowadziła w związku z tym na rynek nowe pojazdy Vision E. Według producenta jedną z unikalnych cech Vision E są pokładowe systemy bezpieczeństwa, które umożliwiają bezpieczne prace montażowe wokół pojazdu, przy jednoczesnym zapewnieniu płynności produkcji.

Kolejną szczególną cechą tej koncepcji jest energooszczędny system zarządzania bateriami. Po zamknięciu fabryki, na okres nawet do trzech tygodni, cały system AGV można przełączyć w tryb głębokiego uśpienia, w którym zasilanie jest całkowicie wyłączone. Ma to tę dodatkową zaletę, że poszczególne pojazdy nie muszą wracać do centralnego punktu ładowania, ale mogą po prostu pozostać w miejscu, w którym się zatrzymały.

Podczas tego przestoju działa tylko bateria buforowa, zasilająca odbiornik bezprzewodowy. Jest on odpowiedzialny za ponowne uruchomienie AGV, gdy tylko otrzyma odpowiedni sygnał przez sieć bezprzewodową sWave.NET. W poprzednich generacjach zasilanie każdego pojazdu było zapewniane przez akumulatory, które po długich przerwach produkcyjnych musiały być doładowywane. Firma dpm planuje w przyszłości wykorzystać interfejs nexy także w innych swoich modelach AGV.

KILKA APLIKACJI - JEDNA TECHNOLOGIA BEZPRZEWODOWA

Sieć bezprzewodowa sWave.NET firmy steute może przyjmować także inne funkcje, np. zapewniać uzupełnianie bieżących zapasów części na stanowiskach montażu samochodów. W tym przypadku na stacjonarnych lub mobilnych regałach eKanban (które mogą równie dobrze znajdować się na pojazdach AGV) montowane są specjalne, radiowe czujniki położenia, wykrywające dodanie lub usunięcie zasobników z częściami i przekazujące te informacje do systemu zarządzania przepływem materiałów.

Czujniki bezprzewodowe mogą być również zainstalowane w punktach transferu między stacjonarnymi i mobilnymi systemami transportu wewnątrzzakładowego, sygnalizując pojazdowi AGV, że zasobnik czy kontener jest gotowy do zabrania z konkretnej lokalizacji i do dalszego transportu.

Andreas Schenk
Menedżer produktu Wireless
steute Technologies