Opazimo, da imajo delovne operacije enak delež pri obeh AGV-jih in zavzemajo naslednje vrednosti:
• polnjenje 36 %,
• priklapljanje 23 %,
• odklapljanje 23 %,
• vožnja 15 %,
• blokiran 3 %.
V primerjavi s krožnim prometom lahko takoj opazimo, da je čas polnjenja večji, kar pomeni, da več časa čakata na svoje naloge, ker zadane naloge opravita hitreje. Poleg tega je delež, ko sta blokirana, le minimalen in znaša 3 %. To se zgodi takrat, ko en AGV čaka drugega, da ta izprazni smerno regulirano ulico, na katero se lahko nato zapelje.
Nazadnje smo deleže časa preverili še pri uporabi treh AGV-jev in jih prikazali na sliki 4.27.
Rezultati in diskusija
53 Slika 4.27: Delež delovnih operacij treh AGV-jev pri smerno reguliranem prometu
Opazimo, da imajo delovne operacije enak delež pri vseh AGV-jih in zavzemajo naslednje vrednosti::
V skladu s pričakovanji se je delež polnjenja povečal in je ponovno večji kot pri krožnem prometu. Prav tako je delež vožnje in čakanja manjši, kar kaže na to, da je smerno reguliran promet učinkovitejši.
4.4 Diskusija rezultatov
4.4.1 Diskusija rezultatov preizkusov
V preglednici 4.9 so za lažjo predstavo povzeti vsi uspešni preizkusi preverjanja potrebnih širin poti.
Preglednica 4.9: Pregled uspešnih preizkusov
preizkus širina ulice, pri kateri je preizkus uspešen [m]
enosmerna ulica 1,6
enosmerna ulica z 90° ovinkom 2,0
enosmerna ulica z 90° ovinkom s posnetim notranjim vogalom 1 m/45°
dvosmerna ulica z 90° ovinkom /
»se nadaljuje«
Rezultati in diskusija
54
»nadaljevanje«
preizkus širina ulice, pri kateri je preizkus uspešen [m]
dvosmerna ulica z 90° ovinkom s posnetim notranjim vogalom 1 m/45° uporabljali transportne poti, ki v širino merijo 1,6 m. Tem ulicam bi lahko dodali 90° ovinke, ki imajo posnet notranji rob, ali tiste, ki ga nimajo. Pri vožnji čez ovinek morajo biti enosmerne ulice rahlo širše. Če si lahko privoščimo ovinek, ki ima posnet notranji vogal, bi vsekakor izbrali to opcijo, saj pri tej izvedbi ovinka potrebujemo širino transportne poti 1,8 m. Če si tega ne moremo privoščiti, moramo izbrati ovinek, ki nima posnetega notranjega robu. V tem primeru moramo imeti širine transportnih poti 2,0 m. 2,0 m široko ulico potrebujemo tudi tam, kjer priklapljamo oz. odklapljamo voziček. Ker so na enosmernih transportnih poteh vse opisane opcije, bi izbrali uniformno širino, ki bo zadostila vsem potrebam (vožnja naravnost, vožnja skozi ovinek in priklapljanje oz. odklapljanje vozička).
Torej bi bile vse enosmerne ulice široke 2,0 m.
V primeru dvosmernih ulic bi izključili možnost, da ima ta vmesno neželeno območje, saj je alternativna možnost z vmesnim prepovedanim območjem boljša. Za to možnost zadostuje dvosmerna ulica širine 3,0 m. Pri vožnji skozi 90° ovinek, ki nima posnetega robu, nismo dobili širin, pri katerih bi lahko AGV z vozičkom speljali skozi ovinek, zato bi to možnost opustili. Nadomestili bi jo z ovinkom, ki ima posnet rob, saj v tem primeru zadostuje, da je širina ulice 3,0 m. Glede na to, da je 3,0 m zadovoljivih za vožnjo naravnost in za speljevanje skozi ovinek, bi morale biti vse dvosmerne ulice široke vsaj 3,0 m.
Naša izbira za transportne poti je torej:
• 2,0 m za enosmerne poti in
• 3,0 m za dvosmerne poti.
Če primerjamo dobljene rezultate s sedanjimi transportnimi potmi, opazimo rahla razhajanja.
Sedanje enosmerne poti morajo biti široke vsaj 1,8 m in dvosmerne 2,6 m. To pomeni, da bi morali obstoječe poti razširiti, in sicer enosmerne za 0,2 m in dvosmerne za 0,4 m. Glede na to, da je potrebna razširitev relativno majhna, je to za tovarno realna možnost. Z razširitvijo transportnih poteh bi integracija AGV-jev v tovarno postala mogoča.
Čeprav smo pri preizkusih dobili dane vrednosti, še ne pomeni, da bi v realnem industrijskem okolju bile te zadostne. Pri preizkušanju smo imeli idealne pogoje, kjer ni bilo nobenih motenj, kar pa za industrijsko okolje ne moremo trditi, saj je to zelo dinamično. V industrijskem okolju bo vedno veliko motenj, kot so pešci, ostala transportna sredstva in predmeti, ki se lahko znajdejo na transportnih poteh. Ne nazadnje je lahko tudi povezljivost AGV-jev s sistemom problem, saj industrijsko okolje ustvarja veliko motenj, ki bi lahko pomenile slabšo povezljivost. Zaradi teh razlogov, bi bilo potrebno preveriti, ali te širine zadostujejo tudi za industrijsko okolje.
Rezultati in diskusija
55 Pri preizkušanju se je MiR 200 Hook izkazal kot zadovoljivi tip AGV-ja. Pri vožnjah naravnost je hiter in potrebuje malo prostora. Njegove hibe se začnejo kazati, kadar mora zapeljati skozi ovinek oz. kadar mora priklopiti/odklopiti voziček. Pri vožnji skozi ovinek potrebuje več prostora, še posebej če je ta ovinek oster in nima posnetega robu. Razlog za potrebo po večjem prostoru tiči v tem, da bo s tem, ko AGV vleče voziček za sabo, slednji venomer malo sekal ovinek. Prav tako potrebuje več prostora, kadar priklaplja/odklaplja voziček. Težava je v tem, da mora AGV pri tem procesu voziti vzvratno; posledično potrebuje več manevrskega prostora in je časovno zelo potraten.
Če bi izbrali ožje vozičke, je vprašanje, koliko manj prostora bi zato potrebovali. Ožji vozički bi vsekakor pripomogli pri vožnji naravnost, saj je tu AGV odvisen le od svoje širine.
Pri vožnji skozi ovinek oz. pri priklapljanju/odklapljanju vozičkov bi z ožjimi vozički prav tako vplivali, vendar predvidevamo, da je pri tem bolj pomembna dolžina vozička. Če so vozički daljši, bo manevriranje pri vzvratni vožnji zahtevnejše in prostorsko bolj potratno.
Pri vožnji v ovinek bo z večanjem dolžine pri mehanizmu za zavijanje vozička, ki ga uporablja MiR 200 Hook, zadnji del vozička vedno bolj sekal ovinek.
Glede na problematiko, ki smo jo izpostavili pri našem tipu AGV vozila, bi bil kak drug tip vsekakor bolj primeren za našo tovarno, kjer je pomanjkanje prostora največji izziv. V primerjavi z AGV-jem, ki vleče voziček za sabo, bi AGV, ki se zapelje pod voziček, zahteval veliko manj prostora. V takem primeru so skupne tlorisne dimenzije v velikosti dimenzij vozička tudi, ko sta AGV in voziček priklopljena, in s tem je kompozicija bolj kompaktna.
Prav tako se lahko takšni AGV-ji vrtijo okoli svoje osi. Posledično bi se voziček lahko prav tako vrtel okoli svoje osi, zaradi česar bi bil zelo okreten. Zaradi navedenih razlogov bi vožnja skozi ovinek za ta tip AGV-ja morala biti precej bolj enostavna. Vožnja naravnost pa bi morala biti enaka kot pri tipu AGV-ja, ki voziček vleče za sabo, saj sta pri obeh tipih AGV-ja odvisna od širin vozičkov. Prednost vidimo tudi pri parkiranju vozičkov, ki bi bilo veliko bolj enostavno in hitrejše. Razlog je v tem, da tak tip AGV-ja ne potrebuje velikega manevriranja z vzvratno vožnjo, kot za to rabi MiR 200 Hook. Ta se namesto vzvratne vožnje enostavno zapelje naravnost na parkirno mesto, kjer priklopi/odklopi voziček. S kombinacijo kratke vzvratne vožnje in zasuka okoli svoje osi se hitro postavi nazaj na transportno pot, kjer lahko pot nadaljuje naravnost.
4.4.2 Diskusija rezultatov simulacij
V diskusiji rezultatov simulacij bomo najprej primerjali trenuten proces, kjer odvoz gotovih aparatov opravljajo transporterji, s procesom, kjer odvoz gotovih aparatov opravljajo AGV-ji pri krožnem prometu. Ta dva procesa bomo primerjali, saj imata enak prometni režim (krožen) in lahko najbolje vidimo razlike med AGV-ji in transporterji. Nadalje bomo primerjali dva različna prometna režima pri uporabi AGV-jev, in sicer smerno reguliranega s krožnim.
Opazimo, da je za zagotavljanje dovolj hitrega odvoza gotovih aparatov dovolj en transporter v primerjavi z dvema AGV-jema. Razlog je predvsem v tem, da transporter lahko prevaža štiri vozičke v primerjavi z AGV-ji, ki lahko prevažajo le enega. Prav tako se pri AGV-jih pojavi težava pri polnjenju. AGV-ji imajo precej manjšo kapaciteto baterije in jih je potrebno polniti več časa. Tako se v času, ko se polnijo, proces odvoza gotovih aparatov ne izvaja. Če
Rezultati in diskusija
56
primerjamo deleže njihovih delovnih operacij, opazimo, da se skoraj ne razlikujejo.
Transporterji in AGV-ji polovico svojega časa porabijo za priklapljanje oz. odklapljanje vozičkov. Prav tako so blokirani enak delež časa, saj na to vpliva predvsem ostali promet, ki blokira transportne poti. Razlikujejo se le v deležu vožnje, za kar transporterji opravijo 10 % več časa, saj jim ni treba iti na polnjenje. A če pogledamo na dnevni bazi, lahko AGV-ji vozijo 24 ur, medtem ko lahko transporterji delo opravljajo le 8 ur. Da zagotovimo nemoten odvoz gotovih aparatov v triizmenskem delu, torej potrebujemo vsega skupaj tri transporterje ali dva AGV-ja. Tako AGV-ji postanejo zelo privlačni za uporabo, saj je njihova donosnost investicije zelo kratka in z njimi zmanjšamo stroške v tovarni.
Kadar primerjamo krožni in smerno regulirani promet, se na prvi pogled zdi, da sta precej enaka, saj pri obeh potrebujemo vsaj dva AGV-ja za dovolj hiter odvoz gotovih aparatov. A če primerjamo, koliko vozičkov pripelje en AGV, opazimo, da AGV pri smerno reguliranem prometu pripelje 250 vozičkov več. Da bi razumeli, zakaj prihaja do tega, moramo pogledati deleže delovnih operacij posameznih AGV-jev. Opazimo, da se pri smerno reguliranem prometu delež vožnje v primerjavi s priklapljanjem oz. odklapljanjem drastično zmanjša. To pomeni, da v tem primeru AGV-ji manj časa porabijo za vožnjo, kar je tudi smiselno, saj jim ni potrebno peljati celotnega kroga, ampak poberejo poln voziček in se po najbližji poti vrnejo nazaj do skladišča z gotovimi izdelki. Prav tako opazimo, da pri smerno reguliranem prometu skoraj v celoti izničimo čas, ko so AGV-ji blokirani. Edini primer, ko so AGV-ji blokirani, je tedaj, ko čakajo drug drugega, da izpraznijo ulico, ki je smerno regulirana. Edina težava pri tem prometnem režimu je to, da so tedaj, ko čakajo, da AGV pred njimi izprazni smerno regulirano ulico, na dvosmerni ulici in s tem blokirajo ostali promet.
Če se torej odločamo na podlagi rezultatov, je najboljša izvedba procesa, kadar ga izvajajo AGV-ji pri smerno reguliranem prometu. Ta prometni režim je najbolj efektiven, saj se v primerjavi z drugimi procesi najmanj časa porabi za vožnjo in skoraj v celoti zmanjšamo čas, ko so AGV-ji blokirani, s čimer pridobimo čas za ostale delovne operacije. Za ta proces potrebujemo vsaj dva AGV-ja, da zadostimo potrebam v proizvodnji, vendar bi zaradi rednega vzdrževanja ali morebitnih okvar AGV-jev priporočali vsaj tri. Tako bi lahko nadomestili AGV, ki v tistem trenutku ni dejaven. Edina težava, ki bi jo morali rešiti, je čakanje AGV-jev na dvosmerni ulici, kar pa je mogoče rešiti z uvedbo cone za čakanje, kjer čakajoči AGV-ji ne bi vplivali na ostali promet v tovarni. Za popolno zagotovitev nemotenega delovanja AGV-jev pri smerno reguliranem prometu je potrebno v tovarno uvesti sistem za upravljanje prometa. Ta bi moral biti povezan z AGV-ji, s katerimi bi konstantno komuniciral in jim v prometu zagotavljal prednost pred ostalimi transportnimi sredstvi. Ostalim udeležencem v prometu bi lahko s signalizacijo (semafor) dajali napotke, kako ravnati, da bi se izognili morebitnim trčenjem ali zastojem med AGV-ji in ostalimi transporterji.
57
5 Zaključki
Magistrska naloga obravnava možnost vpeljave AGV-jev v proces odvoza gotovih aparatov s proizvodne linije v skladišče. V ta namen sta bili v teoretičnih osnovah podrobneje predstavljeni industrija 4.0 in notranja logistika. Poudarek je bil na računalniških simulacijah in AGV-jih, kjer so bile navedene tehnične specifikacije in prikazane prostorske zahteve, ki jih navaja proizvajalec. V okviru te magistrske naloge smo:
1) opravili vrsto preizkusov, kjer smo preverjali dejanske prostorske zahteve, ki jih obravnavan model AGV-ja potrebuje za nemoteno delovanje. Preizkusi so bili opravljeni za namen določitve minimalnih širin transportnih poti,
2) kreirali tri različne simulacijske modele za namen primerjanja treh različnih procesov odvoza gotovih aparatov,
3) izvedli računalniške simulacije in analizirali procese,
4) ugotovili, kakšne so minimalne prostorske zahteve AGV-jev MiR 200 Hook, 5) ugotovili kateri prometni režim je najprimernejši za obravnavan problem,
6) na podlagi dobljenih rezultatov predlagali najboljšo izvedbo procesa odvoza gotovih aparatov z uporabo AGV-jev MiR 200 Hook s po enim pripetim vozičkom.
Magistrsko delo dokazuje, da je mogoče vpeljati AGV-je, ki jih tovarna trenutno poseduje, v proces odvoza gotovih aparatov. Pri tem je potrebno le nekoliko razširiti obstoječe transportne poti in za zagotavljanje najoptimalnejše izvedbe, uvesti smerno reguliran prometni režim.
Predlogi za nadaljnje delo
Pri nadaljnjem delu bi predlagali, da se dobljeni rezultati tudi izvedejo na konkretnem primeru. Prav tako bi bilo smiselno preveriti prostorske zahteve drugačnih tipov AGV-jev in ugotoviti, ali kateri tip morda potrebuje manj prostora za nemoteno obratovanje, kot obravnavan AGV MiR 200 Hook.
Zaključki
58
Literatura
[1] A. Ustundag, E. Cevikcan, Industry 4.0: managing the digital transformation, Springer, 2017.
[2] L. D. Xu, E. L. Xu & L. Li, "Industry 4.0: state of the art and future trends,"
International Journal of Production Research, 56:8, str. 2941-2962.
[3] T. Wagner, C. Herrmann, S. Thiede, "Industry 4.0 impacts on lean production systems," Procedia CIRP 63, 2017, str. 125-131.
[4] S. Vaidya, P. Ambad, S. Bhosle, "Industry 4.0–a glimpse," v Procedia manufacturing 20, 2018, str. 233-238.
[5] P. Hehenberger, D. Bradley, eds. "Digital Twin-The Simulation Aspect," v Mechatronic futures: Challenges and solutions for mechatronic systems and their designers, Springer, 2016, str. 59-74.
[6] T. Uhlemann, C. Lehmann, in R. Steinhilper, "The Digital Twin: Realizing the Cyber-Physical Production System for Industry 4.0," v The 24th CIRP Conference on Life Cycle Engineering, Procedia CIRP 61, 2017, str. 335-340.
[7] M. Grieves, J. Vickers, "Digital twin: Mitigating unpredictable, undesirable emergent behavior in complex systems." v Transdisciplinary perspectives on complex systems.
Springer, 2017, str. 85-113.
[8] Q. Qi, F. Tao, "Digital twin and big data towards smart manufacturing and industry 4.0: 360 degree comparison," v Ieee Access 6, 2018, str. 3585-3593.
[9] W. Kritzinger, M. Karner, G. Traar, J. Henjes, W. Sihn, "Digital Twin in manufacturing: A categorical literature review and classification," IFAC-PapersOnLine, št. 51 izd. 11, 2018, str. 1016-1022.
[10] F. Tao, M. Zhang, in A. Y. C. Nee, Digital twin driven smart manufacturing.
London: Academic Press, 2019.
[11] S. V. Nath, in P. van Schalkwyk, Building Industrial Digital Twins: Design,
Develop, and Deploy Digital Twin Solutions for Real-world Industries Using Azure Digital Twins. 2021: Packt Publishing
[12] R. E. Shannon, "Introduction to the art and science of simulation," v 1998 winter simulation conference. proceedings (cat. no. 98ch36274). 1998. IEEE.
Literatura
[13] D. Waters, Logistics An Introduction to supply chain management. Palgrave Macmillan, 2021.
[14] N. Schmidtkeet, F. Behrendt, L. Thater in S. Meixner, "Technical potentials and challenges within internal logistics 4.0," v 4th International Conference on Logistics Operations Management (GOL), Le Havre, 2018.
[15] A. Križman, Poslovna logistika. Ljubljana: Zavod IRC, 2010.
[16] G. Sternad, Logistična infrastruktura. Ljubljana: Zavod IRC, 2009.
[17] M. Fabri, H. Ramalhinho, M. Oliver in J. C. Munoz, "Internal logistics flow simulation: A case study in automotive industry," Journal of Simulation, str. 1-13, 2020.
[18] L. Barreto, A. Amaral in T. Pereira, " Industry 4.0 implications in logistics: an overview," v Procedia Manufacturing št. 13, 2017, str. 1245-1252.
[19] I. Antoniuk, R. Svitek, M. Krajčovič, B. Furmannova, " Methodology of design and optimization of internal logistics in the concept of Industry 4.0," v Transportation Research Procedia št. 55, 2021.: str. 503-509.
[20] I. F. A. Vis, " Survey of research in the design and control of automated guided vehicle systems," v European Journal of Operational Research št 170, 3. izd., 2006, str. 677-709.
[21] M. De Ryck, M. Versteyhe in F. Debrouwere, " Automated guided vehicle systems, state-of-the-art control algorithms and techniques," v Journal of Manufacturing Systems št. 54, 2020. str. 152-173.
[22] T. Le-Anh, M. B. M. De Koster, " A review of design and control of automated guided vehicle systems," v European Journal of Operational Research št 171, 1.
izd., 2006, str. 1-23.
[23] J. Sankari, R. Imtiaz, " Automated guided vehicle(AGV) for industrial sector," v 2016 10th International Conference on Intelligent Systems and Control (ISCO), 2016.
[24] L. Schulze, A. Wullner, " The Approach of Automated Guided Vehicle Systems," v 2006 IEEE International Conference on Service Operations and Logistics, and Informatics, 2006.
[25] T. Ganesharajah, N. G. Hall, C. Sriskandarajah, " Design and operational issues in AGV-served manufacturing systems," v Annals of Operations Research št. 76, 1998, str. 109-154.
[26] S. E. Kesen, Ö. F. Baykoç, " Simulation of automated guided vehicle (AGV) systems based on just-in-time (JIT) philosophy in a job-shop environment," v Simulation Modelling Practice and Theory št. 15, 3. izd., 2007, str. 272-284.
[27] Mobile Industrial Robots, dostopno na: https://www.mobile-industrial-robots.com/
[ogled: 5.12.2021]
[28] MiR100 or MiR200 Space Requirements, Mobile Industrial Robots A/S, 2020.