Notranji transport in izvajanja skladiščnih operacij sta veliko prijaznejši okolji za uporabo sistemov AGV. Gre za bolj zaprte sisteme, z manj interakcijami iz zunanjega okolja in s tem manj faktorji, ki predstavljajo nepredvidljive situacije. Razvijajo se različne rešitve uporabe sistemov AGV. Le-ti omogočajo premik in tudi dvig blaga. Najpogostejša delitev sistemov AGV je na podlagi vrste tovora oziroma glede na to, na kakšen način izvajajo transportno-manipulacijske operacije. Na podlagi tega poznamo naslednje sisteme AGV (Ullrich v Feledy in Schiller Luttenberger, 2017):
- avtomatsko vodeni viličar, - odprto AGV (angl. Piggyback), - avtomatsko vodeno vlečno vozilo, - dvižno AGV (angl. Underride),
- industrijsko AGV (angl. Assembly line), - RGV (angl. Rail-guided vehicle).
29 Avtomatsko vodenega viličarja lahko človek manualno vozi. Osnovna transportno-manipulativna enota je paleta ali viličarju kompatibilni kontejner. Obstajata dve verziji tega vozila, in sicer: specialno dizajnirani ali serijski. Prednosti serijskega sta, da je narejen po standardih proizvajalca, ter hitra dobava rezervnih delov. Prednost specialno dizajniranih avtomatsko vodenih viličarjev je dolgotrajnejša uporaba, opremljeni so z optimalno potrebnimi komponentami ter imajo možnost avtomatskega polnjenja baterije (Feledy in Schiller Luttenberger, 2017).
Vir: (Feledy in Schiller Luttenberger, 2017)
Slika 20. Avtomatsko voden viličar
Odprta AGV (angl. Piggyback) lahko transportirajo palete, škatle ali kontejnerje. Za razliko od avtomatsko vodenega viličarja to AGV ne more dvigniti tovora direktno s tal, temveč lahko tovor naloži ali razloži samo do določene višine. Prednost tega AGV je možnost bočnega dviga ali spusta tovora. Lahko pridejo do mesta nakladanja ter opravijo manipulacijske operacije brez obračanja, kot morajo to narediti navadni avtomatsko vodeni viličarji. Za transportno-manipulacijske operacije potrebujejo torej manj prostora (Feledy in Schiller Luttenberger, 2017).
30
Vir: (Feledy in Schiller Luttenberger, 2017)
Slika 21. Odprto AGV
Avtomatsko vodeno vlečno vozilo je namenjeno vleki prikolice ter tako formira konvoj. Glavna pomanjkljivost je, da ne more avtomatsko vleči prikolice, temveč potrebuje operaterja, ki priključi prikolico z vozilom. Zaradi tega je njegova glavna lastnost moč vleke. Vozilo lahko vleče do okoli 1.000 kg tovora. Maksimalna hitrost znaša 4 km/h (AGV network, 2020c).
Vir: (Feledy in Schiller Luttenberger, 2017)
Slika 22. Vlečno vozilo
Dvižno AGV se postavi pod tovor ter ga previdno dvigne in nato transportira. Nekatere izvedbe so opremljene s transporterji, ki lahko preberejo vrsto tovora na prevozu ter kam ga je treba premestiti. Ta vrsta AGV ima številne prednosti v primerjavi z avtomatsko vodenimi viličarji;
med drugim potrebujejo manj prostora ter jim tovor sam sporoča, kam ga je treba prepeljati.
Gre za standardno AGV za delovna okolja, kot so bolnice. To vozilo se lahko uporablja tudi kot vlečno vozilo (Ullrich v Feledy in Schiller Luttenberger, 2017).
31
Vir: (Feledy in Schiller Luttenberger, 2017)
Slika 23. Dvižno AGV
Industrijska izvedba AGV (angl. Assembly line) je drugačna kot ostali AGV. Ta AGV opravljajo transportno-manipulacijske operacije materialov, potrebnih za proizvodnjo. Velikost ter teža materialov sta zelo pomembni pri izbiri AGV. Poleg tega je treba upoštevati proizvodne operacije. Ta vozila imajo enostavnejše navigacijske sisteme ter dosegajo nižjo hitrost premikanja. Drugačna je tudi varnost pri delu, saj je vozilo v stiku z ljudmi (Feledy in Schiller Luttenberger, 2017). Primer takšnega vozila je prikazan na Sliki 24.
Vir: (Feledy in Schiller Luttenberger, 2017)
Slika 24. Industrijska AGV
Posebna izvedba sistema AGV je uporaba tračnic za premik vozila. Gre za nekakšen hibrid med cestnim in železniškim sistemom. RGV (Rail-guided vehicle) je vrsta AGV, ki uporablja fiksne poti. V primeru da so potrebne fleksibilne poti, se lahko uporablja lasersko-navigacijski sistem (angl. Self-Guided Vehicle – SGV), ki je prav tako vrsta sistemov AGV (Lee in Maneesavet,
32 1999). Danes se RGV uporablja v različnih oblikah logističnega sistema (Liu, Li, Li in Shen, 2010), pri čemer se na istem tiru lahko izvaja operacije enega vozila, dveh vozil ali več vozil.
Pri sistemu RGV je pretok materiala odvisen od števila vozil, instaliranih v sistem. Večje število vozil prinese večji pretok materiala, ampak to velja samo do določenega maksimalnega števila vozil. S prevelikim povečanjem števila vozil pride do prezasedenosti tirnega sistema in večjih možnosti napak (Calzavara, Persona in Sgarbossa, 2018).
Vir: (Transyko, 2019)
Slika 25. RGV
Sistemi RGV se enostavno instalirajo, lahko se nadgradijo, enostavno je tudi njihovo vzdrževanje. V vsakem sistemu se vozila enostavno preusmerijo ali zamenjajo zaradi vzdrževanja ali nadgradnje brez stranskih učinkov na sistem (Transcyko, 2019). Ključne prednosti sistema RGV so nadgradljivost, dostopnost, hitrost transporta, učinkovitost, možnost samostojnih operacij vozila ter dviganje težkih tovorov.
Lee in Maneesavet (1999) izpostavljata težave pri časovni razporeditvi nalog, kar se rešuje z definiranjem delovanja sistema, in sicer na podlagi pogoja »First In – First Out« (FIFO), pogoja čim krajšega časa izvedbe operacije (angl. Shortest Processing Time – SPT) ali čim krajšega časa izvedbe operacije kot zmnožka celotnega časa izvedbe (angl. Shortest Processing Time multiplied by Total Operational Time – SPT*TOT).
33
Vir: (Hu, Mao in Wei, 2015)
Slika 26. Primer postaje
RGV premika tudi kontejnerje med dvema postajama, ki se nahajata na obeh straneh tira.
Kontejnerji čakajo v vrsti na postaji. Nato so naloženi na RGV in dostavljeni na predvideno odlagalno mesto. Vsako nakladanje oz. razkladanje je kontrolirano s centralnim kontrolnim sistemom. Ko je kontejner naložen na RGV, ostaja na njem do mesta razklada (Hu, Mao in Wei, 2015).
3.5 Prilagoditev skladišč
Skladišča in distribucijski centri so pomembne komponente distribucijske verige ter so direktno pod vplivom sprememb proizvodnje, saj omogočajo premagovanje komponente časa pri dobavah na tržišče. Glavne aktivnosti fleksibilnih skladišč so sprejem tovora in naročil stranke, skladiščenje ter pošiljanje (Custodio in Machado, 2019). Fizične ovire ter menedžment skladiščnih storitev sta dve glavni oviri pri postavitvi AGV v skladišča ali distribucijske centre.
Nekateri objekti infrastrukturno bolj ustrezajo tehnologiji AGV kot drugi (Asmag, 2018), kar je potrebno pred načrtovanjem uvajanja sistemov AGV v skladišča skrbno preveriti in oceniti tveganja neoptimalne izrabe sistemov AGV.
Proces avtomatizacije skladišč se je začel v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Danes obstaja v Zahodni Evropi več kot 40 popolnoma avtomatiziranih skladišč (Azedeh, de Koster in Roy, 2017). Razvoj sistemov AGV pri skladiščenju je zelo povezan s pobudo Industrija 4.0. Le-ta bo omogočala razvoj avtomatiziranih robotskih skladišč. Dostopnejše bodo tehnologije, kot so nizkocenovni senzorji, virtualna realnost, droni, internet stvari (IoT), robotska varnost. Vse te naštete tehnologije lahko pomagajo pri učinkovitejšem upravljanju skladišč. Hkrati omogočajo
34 uporabo novih vrst inteligentne avtomatizacije, ki je ključna pri transportno-manipulativnih operacijah v skladišču (Lototsky, Sabitov, Smirnova, Sirezetdinov, Elizarova in Sabitov, 2019).
Skladišča se avtomatizirajo zaradi različnih razlogov, denimo zaradi neprestanega povečanja povpraševanja po skladiščnem prostoru ter rasti stroškov zaposlenih zaradi visokih zahtev logistike, zaradi povečanja frekvence in kompleksnosti dela ter splošnega pričakovanja strank po hitrih dostavah (Interlake MECALUX, 2019). Pri tem se z uvajanjem avtomatizacije pri skladiščnem poslovanju dosega naslednje pozitivne učinke (RFgen, 2018):
- zmanjševanje operativnih stroškov,
- bolje se varuje dobrino, znamko in reputacijo podjetja, - povečanje učinkovitosti in produktivnosti,
- minimalizira se prekladalne procese, - povečanje prostora za skladiščenje in - boljša koordinacija uporabe sredstev.
V primeru avtomatiziranega skladišča, kot je prikazano na Sliki 27, dobavitelji raztovorijo tovor v skladišče. Palete so zatem postavljene v avtomatizirani sistem za shranjevanje in priklic AS/RS (angl. automated storage and retrieval system). Ko potrebujemo točno določen izdelek, sistem raztovarja paleto, na kateri se nahaja ta izdelek. Izdelek se zatem odloži na odlagališče zaradi lažje manipulacije ter se skladišči na mini AS/R ali v sistemu AVS/R. Po prejemu naročila odpreme določenega artikla, sistem locira izdelek in ga postavi v paletizirano enoto.
Paletizirane enote se zatem postavijo v OCB (angl. order consolidation buffer), kjer čakajo transportno sredstvo. Po prihodu le-tega se vrši nakladanje palet na transportno vozilo (Azedeh in dr., 2017).AS/RS je definiran kot sistem, ki izvaja skladiščenje in predajne operacije s hitrimi in natančnimi avtomatiziranimi sredstvi. Sistem lahko sortira, daje v vrstni red in skladišči z veliko natančnostjo in učinkovitostjo (Custodio in Machado, 2019).
35
Vir: (Azadeh, de Koster in Roy, 2017)
Slika 27. Pretok materiala v avtomatiziranem skladišču
AS/RS z dvigalom se uporablja od šestdesetih let prejšnjega stoletja. Dvigalo prevzame tovor s tekočega traku ter ga skladišči na višini 30 do 40 m. Transport ter dvigovanje tovora se lahko opravlja hkrati. Možno je tudi hkratno izvajanje dveh operacij, kot sta skladiščenje ter sprejem tovora. Sistemi AS/RS se lahko uporabljajo tudi za skladiščenje tovora globoko v regale. V tem primeru so dvigala opremljena z globokimi teleskopskimi vilicami. Zaradi globokega traku lahko sistemi AS/RS skladiščijo tovor še globlje od 5 do 15 palet po dolžini. Ta metoda je zelo priročna v skladiščih, kjer ni dovolj prostora (Azedeh in dr., 2017). Primer skladišča AS/RS je prikazan na Sliki 28.
Vir: (Azadeh, de Koster in Roy, 2017)
Slika 28. Avtomatizirano skladišče
36 V primeru skladiščenja po metodi ABC (angl. Activity Base Costing) je tovor razdeljen na kategorije na podlagi prodaje. Lokacije skladiščenja posameznih kategorij so razvrščene na podlagi časa potovanja od točke natovora/raztovora. Tovor, ki se najbolje prodaja oz. dosega največji promet, je skladiščen najbližje točki nakladanja in razkladanja (Azedeh in dr., 2017).
Vir: (Azadeh, de Koster in Roy, 2017)
Slika 29. Sistem globokega skladiščenja z dvigalom
Skladiščenje na podlagi mehanizma globokega skladiščenja se deli v tri skupine, in sicer na:
- prevozne paletne regale (angl. Push-back racks), - transportni trak in
- karuselne zalagovnike.
Prevozni paletni regali temeljijo na tehnologiji potiska palet na trak. Sistem deluje po principu LIFO (Last-In, First-Out). Majhen nagib na skladiščnem traku zagotavlja, da je tovor zmeraj dostopen na začetku skladiščnega traku. Dolžina traku zagotavlja skladiščenje petih palet (Azedeh in dr., 2017).
Regali imajo pri uporabi tekočega traku sposobnost premikanja v dveh smereh in delajo po principu LIFO. Lahko delajo tudi v parih. Na notranjem transportnem traku se tovor premika proti koncu skladiščnega traku. Zunanji transportni trak se nahaja poleg notranjega. Na zunanjem transportnem traku se tovor premika proti koncu regala ter se ustavi na koncu pri povratni poziciji dvigala. V primeru transportnega traku z nagibom je regal opremljen z enostavnim mehanizmom, ki na koncu regala tovor dvigne s spodnjega tekočega traku na zgornji tekoči trak. Stikalo za zaustavitev se nahaja na sprednji strani zunanjega tekočega traku.
37 Stikalo zaustavi tovor, ko je potrebna povratna operacija (Azedeh in dr., 2017). Princip delovanja je prikazan na Sliki 30.
Vir: (Azadeh, de Koster in Roy, 2017)
Slika 30. Princip delovanja mehanizma tekočega traku z nagibom
Karuselni zalogovniki so avtomatizirani sistemi za shrambo ter prevzemanje, kjer so police povezane in rotirane v zaprti zanki. Lahko se vodoravno ali vertikalo rotirane. Primer izvedbe je prikazan na Sliki 31. Karuselni zalogovniki so priročni za majhne in srednje velike tovore, kot so knjige, proizvodi za nego telesa in zdravja (Azedeh in dr., 2017).
Vir: (Azadeh, de Koster in Roy, 2017)
Slika 31. Horizontalni in vertikalni karuselni zalogovnik
38
4 IZKUŠNJE UPORABE AGV V PROIZVODNIH IN LOGISTIČNIH PODJETJIH
4.1 Primeri razvoja v tujini in Sloveniji
Implementacija AGV pri poslovanju logističnih podjetij in proizvodnih tovarn, predvsem v avtomobilski industriji, je popolnoma spremenila tradicionalni način dela. Uporaba AGV je vplivala na zmanjševanje stroškov ter intenziteto dela zaposlenih, hkrati je proizvodnja postala hitrejša ter bolj ekonomična. Tovarna Volvo Kalmar je z uporabo AGV zmanjšala čas proizvodnje za 20 %, napake za 39 %, povrnitev investicije je hitrejša za 57 % ter število zaposlenih je zmanjšala za 5 % (Microlomay, 2019).
Vir: (THE Manufacturer, 2019)
Slika 32. Uporaba AGV v tovarni podjetja Brose
Primer dobre prakse predstavlja tudi podjetje Brose. Podjetje je četrti največji svetovni dobavitelj v avtomobilski industriji. V preteklih dveh letih je v sisteme AGV investiralo okoli 2 milijona dolarjev. Tovarna v Colliery Laneju je popolnoma implementirala AGV, s čimer je omogočila hitrejši pretok proizvodov ter zmanjševanje človeških napak. Hitrost AGV je 1 m/s, kar pomeni, da bodo AGV prevozila letno okoli 67.000 km (potovanje 1,5-krat okoli Zemlje).
AGV se uporablja, kjer so ponavljajoče operacije ter kjer ni treba sprejemati odločitev (THE Manufacturer, 2019b).
Med vodilnimi logističnimi podjetji pri uporabi AGV je zagotovo tudi Amazon. V Amazonu dela 200.000 avtomatiziranih robotov, ki podpirajo in lajšajo delo 100.000 zaposlenim.
Zaposleni v skladišču kot bistveno prednost sodelovanja z roboti navajajo, da imajo manj
39 fizičnega dela in se med delom predvsem manj premikajo. Pri Amazonu navajajo, da so delavci pred implementacijo robotov v skladiščih dnevno prehodili tudi več kot 19 km. Poleg tega vozila dvignejo težje predmete trikrat hitreje kot človek in kar potrojijo produktivnost s 100 enot tovora na uro na 300 enot tovora v eni uri dela (Vox, 2019).
Prav tako se AGV-sistemi obsežneje uporabljajo pri hitro rastočem mednarodnem spletnem in logističnem podjetju Alibaba. Uporaba je usmerjena v skladiščno poslovanje za hitrejši prenos pošiljk in njihovo razvrščanje za nadaljnjo odpremo v logistični verigi. Pri podjetju Alibaba na Kitajskem so odprli novo moderno in visoko avtomatizirano skladišče. Opremljeno je z avtomatiziranimi roboti, katerih skupno število presega 700 vozil. Gre za t. i. pametno skladišče, ki ga s pomočjo interneta stvari (IoT) zagotavljajo AGV, ki nakladajo, razkladajo in pripeljejo tovor (ET Retail, 2018).
Na mednarodnem trgu tako zasledimo mnogo različnih uspešnih zgodb implementacije AGV v logističnih in proizvodnih procesih. AGV-sistemi se postopoma uveljavljajo tudi v slovenskem gospodarstvu. Avtomatizirani sistemi se uporabljajo v farmaciji, avto industriji, pri proizvodnji bele tehnike itn. Z razvojem nekoliko zaostajamo za zahodnimi gospodarstvi, vendar je opazen napredek, ki izvira iz naraščajoče cene delovne sile, pomanjkanja delovno aktivnih prebivalcev za proizvodna dela in zahtev deležnikov iz mednarodno delujočih oskrbnih verig. Prisotni smo tudi pri razvoju avtomatiziranih sistemov in pametnih tovarn V podjetju Kolektor Digital razvijajo devet rešitev za pametne tovarne. Med njimi je tudi nova generacija avtonomnih industrijskih robotov. Robote razvijajo v sodelovanju s start up podjetjem Airnamics. Razvijajo avtomatizirano detekcijo dogodkov v proizvodnih procesih, rešitve na področju kontrole kakovosti, vodenja procesov ter umetno inteligenco za optimizacijo, ki dovoljuje vpogled v proizvodni proces v realnem času (GZS, 2019).
V podjetju Cimos pospešeno vlagajo v pametno industrijo. Investirali so v avtomatsko linijo za finalizacijo nizkotlačnih ulitkov. Delo opravljajo štirje roboti, ki imajo sedem različnih operacij finalizacije. Za delovanje sta potrebni le dve osebi na izmeno. Pred avtomatizacijo so za to delo potrebovali štirinajst ljudi. Z avtomatizacijo so dosegli višjo učinkovitost, boljšo kakovost in večjo varnost. Poleg tega v eni izmed tovarn instalirajo šest popolnoma avtomatiziranih proizvodnih linij za mehansko obdelavo ene ključnih komponent za turbopolnilnike (GZS, 2019).
40 V družbi KLS Ljubno so prvega robota v proizvodnjo implementirali leta 2008. Letos jih bodo imeli že 200. V družbi TPV so prvega robota v proizvodnjo vključili leta 1992. Gre za eno izmed prvih namestitev robotov v avtomatizirani proces proizvodnje. Danes jih uporabljajo prek sto, napovedujejo pa že implementacijo dodatnih robotov (GZS, 2019).
4.2 Raziskava uporabe AGV v podjetju Revoz, d. d., in v nekaterih drugih slovenskih