Jak przechwytywanie rzeczywistości rewolucjonizuje inteligentne fabryki

Autor: Renata Barradas Gutiérrez

Wydajność i zrównoważony rozwój - są to siły napędzające potrzebę łączności i integracji technologii w ramach procesów produkcyjnych. Integracja ta, znana jako Inteligentne Fabryki, napędza ich automatyzację, zwiększając produktywność i wartość w całej sieci dostaw.

W autonomicznych połączonych ekosystemach dane są płynnie łączone, scalając świat fizyczny i cyfrowy oraz włączając wiedzę do wszystkich procesów. Autonomiczne połączone fabryki, czyli Inteligentne Fabryki, szybko uczą się i dostosowują do zmieniających się warunków w czasie rzeczywistym, dążąc do doskonałej jakości przy zoptymalizowanym projekcie, wymagając mniejszej ilości nakładów i produkując zero odpadów.

Cyfrowe kopie świata fizycznego są jednym z kluczowych elementów Smart Factory. Aby zarządzać i monitorować procesy fizyczne w autonomiczny, zdecentralizowany sposób, wiele technologii musi być zaaranżowanych w kopiach świata fizycznego.

Odzwierciedlenie świata fizycznego dla automatyzacji

Elettric80, wiodąca firma specjalizująca się we wdrażaniu elastycznych i modułowych zintegrowanych rozwiązań automatyki dla producentów dużych ilości produktów konsumenckich, wykorzystuje trójwymiarowe rejestrowanie rzeczywistości do projektowania nowoczesnych zautomatyzowanych magazynów. Ta włoska firma zainstalowała ponad 2.000 systemów automatycznych na całym świecie, zdobywając uznanie jako jeden z liderów rynku zintegrowanych rozwiązań automatyzacji.

"Wykorzystanie skanowania laserowego 3D staje się standardem we wszystkich naszych instalacjach. Dzięki cyfryzacji środowiska jesteśmy w stanie rozwijać i "wirtualnie wdrażać" nasze systemy, dzięki czemu możemy przewidywać problemy, które mogą wyniknąć z integracji w ramach istniejącego środowiska", powiedział Vittorio Cavirani, dyrektor generalny Elettric80.

Aby zaprojektować i zbudować efektywne i bezpieczne fabryki zaprojektowane zgodnie z potrzebami producenta w zakresie zastosowań, eksperci Elettric80 dokonują digitalizacji każdej fabryki przed jej zaprojektowaniem i opracowaniem. Wykorzystując połączenie skanerów laserowych i tachimetru Leica Geosystems, eksperci mogą tworzyć różne obiekty, w tym układy 2D, siatki 3D i modele do:

• Walidacja układu instalacji

• Projektowanie i optymalizacja trajektorii i obszarów bezpieczeństwa dla autonomicznych pojazdów kierowanych (AGV) w oparciu o dostępną przestrzeń i zapobieganie kolizjom pojazdów.

• Umieszczenie komórki roboczej robota z uwzględnieniem rzeczywistych odstępów od otoczenia.

• Automatyczne usuwanie punktów operacyjnych (punktów, w których autonomiczne pojazdy wykonują zadania, takie jak podbieranie i zrzucanie palet).

• Wykonywanie "wirtualnego wdrożenia" poprzez przemieszczanie pojazdów w ramach modeli cyfrowych.

• Kompletna kontrola jakości podłoża.

"Projektowanie nowoczesnych, zautomatyzowanych magazynów to złożone zadanie, które wymaga szczegółowych i dokładnych modeli budynków przemysłowych. Wspólnym podejściem do aktualizacji istniejących dwuwymiarowych planów pięter jest wykonywanie pomiarów na podstawie prostych pomiarów, wykonywanych za pomocą ręcznych przyrządów, takich jak dalmierze laserowe, czy tachimetry. Chociaż instrumenty te zapewniają bardzo dokładne pomiary punkt-punkt, ilość danych, które można uzyskać, może być niewystarczająca, co powoduje wysokie koszty i opóźnienia", powiedział Mikhail Giorgini, kierownik projektu badawczo-rozwojowego w Elettric80. "Dlatego Elettric80 zdecydował się na zastosowanie technologii naziemnego skanowania laserowego 3D w celu przezwyciężenia ograniczeń tradycyjnych pomiarów". Dzięki temu procesowi pracy, rzeczywiste wdrożenie urządzenia staje się prostą i mało ryzykowną fazą".

Podstawa dla automatyzacji

Zautomatyzowane magazyny obejmują pojazdy AGV poruszające się po zdefiniowanych ścieżkach, tak jak roboty na taśmie produkcyjnej. Aby zautomatyzować roboty paletyzujące, szeroką gamę pojazdów ze sterowaniem laserowym, szybkoobrotowe owijarki automatyczne, systemy kontroli palet, zrobotyzowane etykieciarki, systemy owijania i etykietowania i inne, projektanci muszą mieć pełne pojęcie o środowisku i pracować na modelach, które odzwierciedlają rzeczywistość.

"Do projektowania zautomatyzowanych magazynów przyjęliśmy nowatorski tok pracy, który usprawnił tradycyjny proces rozwoju poprzez pomiar 3D, łączący naziemne skanery laserowe i tachimetr. Następnie pozyskaliśmy wysokopoziomowe informacje o środowisku, wykorzystując innowacyjne algorytmy do przetwarzania chmur punktów na dużą skalę," powiedział Giorgini.

Rozwiązanie do przechwytywania rzeczywistości stosowane przez Elettric80 składa się z:

• Tachimetr Leica Nova TS60 
• Skaner laserowy Leica ScanStation P30 wysokiej rozdzielczości 3D
• Leica RTC360 Skaner laserowy 3D
• Leica BLK360 skaner laserowy do obrazowania
• Oprogramowanie do rejestracji chmur punktów Leica Cyclone REGISTER 

RTC360 i P30 ScanStation są używane do pomiarów 3D na dużą skalę w połączeniu z tachimetrem TS60 do pomiarów punktów kontrolnych. BLK360 jest używany do pomiarów wstępnych. Zespół rejestruje zeskanowane dane w Cyclone REGISTER i ponownie importuje dane do autorskiego oprogramowania Elettric80.

Z uwagi na potrzebę obsługi danych na dużą skalę, włoska firma wybrała Leica Geosystems ze względu na wysoką precyzję, niezawodność i oferowane na całym świecie wsparcie. "Leica Geosystems zapewnia najnowocześniejsze rozwiązania - zarówno pod względem precyzji, jak i wiarygodności - w zakresie pozyskiwania danych. Kiedy mieliśmy jakieś problemy, zawsze otrzymywaliśmy pomoc i zawsze byliśmy w stanie wykonać zadanie, nawet w trudnych sytuacjach," powiedział Fabio Oleari, szef zespołu R&D w Elettric80. 

Wspólne przekonanie - wzmocnienie autonomicznej przyszłości

Kształtowanie środowiska miejskiego i produkcyjnego, tak aby stawało się coraz bardziej połączone i autonomiczne, jest celem, który spełniają zarówno Hexagon, jak i Elettric80.

Posiadanie kompletnego trójwymiarowego modelu magazynu pomogło Elettric80 poprawić wydajność operacyjną poprzez optymalizację projektowania, tras produkcji, zarządzania konserwacją i ustawieniem maszyn. Dzięki wprowadzeniu przechwytywania rzeczywistości do swoich działań, eksperci wiedzą, co dzieje się w zakładzie bez konieczności wchodzenia na jego teren, co otwiera przewagę konkurencyjną.

"Będziemy nadal inwestować w rozwiązania do pomiarów 3D, aby jeszcze bardziej skrócić czas wdrażania naszych niestandardowych rozwiązań", powiedział Domenico Di Terlizzi, kierownik działu badań i rozwoju w Elettric80. "Korzyści płynące z tego projektu były miażdżące i diametralnie zmieniły sposób, w jaki Elettric80 spełnia potrzeby swoich klientów".