Automatizarea flexibila a sistemelor logistice prin utilizarea robotilor industriali

EFICIENTA ECONOMICA A INVESTITIILOR IN LOGISTICA ASIGURARII MATERIALELOR

AUTOMATIZAREA FLEXIBILA A SISTEMELOR LOGISTICE PRIN UTILIZAREA ROBOTILOR INDUSTRIALI

Analiza complexa a fluxurilor in cadrul teoriei sistemelor industriale (aplicabila intr-o masura deloc neglijabila si sistemelor militare) a conturat domeniul de studiu si de aplicatii - logistica - ca o sursa importanta de rationalizare a costurilor de productie in sistemele industriale, deci de generare de aport de valoare adaugata (aceasta traducandu-se in sistemele militare prin eficienta economica dar mai ales prin eficacitate in situatii de lupta - ca scop final al actiunii militare)

Studii recente indica analiza fluxului de materiale si a activitatii de manipulare, transport, depozitare ca o sursa importanta de rationalizare a costurilor de productie si ca atare de generare de valoare adaugata.

In fapt, logistica isi propune sa rezolve dimensionarea si corelarea fluxurilor de informatii, de bunurii materiale si de persoane care servesc la aducerea (livrarea) obiectelor fizice in cantitatile si sortimentul cerut la momentul potrivit si locul indicat. Pentru aceasta se izoleaza sisteme sau subsisteme logistice speciale pentru a satisface functiuni, ca transportul uzinal (intern) si extern, receptie si distributie, ridicare, pozitionare si stivuire, comenzi si livrari, manipulare, protejare etc.

Cu toate ca teoria logistica pare banala, orientarea cercetarilor complexe catre fluxuri arata ca:

legitatile si posibilitatile de combinare temporala si spatiala a elementelor fluxurilor, cu elementele celorlalte sisteme pe care sistemele logistice le servesc, sunt atat de numeroase incat chiar la sistemele logistice simple se pierde din vedere ansamblul relatiilor;

determinarea cantitativa a parametrilor sistemului logistic conduce la dezvoltarea aparatului matematic.

Rationamentele necesare in general abordarii sistemelor complexe cu metode noi cer si in cazul logisticii respectarea a doua principii fundamentale:

principiul impreciziei acceptabile, prin care rezolvarea matematica a unei probleme de logistica nu trebuie sa fie mai exacta decat insasi datele experimentale introduse in relatie;

principiul decuplarii modulare, prin care sistemul sa fie astfel dimensionat, incat subsistemele sa fie izolate unele de altele din punct de vedere al retroefectelor necontrolate.

Conceptul insusi de flexibilitate in fabricatie este strans legat de calitatea sistemelor logistice. Pentru obtinerea unei fabricatii flexibile sunt necesare aptitudini de flexibilitate in

EFICIENTA ECONOMICA A INVESTITIILOR IN LOGISTICA ASIGURARII MATERIALELOR

punctele de transformare si aptitudini de flexibilitate in a selectiona, manipula, transfera, depozita si distribui materialele supuse procesului de fabricatie.

Cercetarile arata, de exemplu, ca in conditiile fabricatiei de unicate organizata pe structura de tip atelier, din totalul timpului de trecere pentru un produs, 75-87% este neproductiv si ocazionat de activitatile sistemului logistic; in conditiile productiei de serie organizata pe linie de flux polivalenta, timpul neproductiv este de 45-50% si chiar in conditiile productiei de masa organizata in linii mono-obiect-ritmice acest timp are valoarea de 18-26%, valorile fiind influentate mai mult de caracterul seriei, decat de natura sarcinii de productie.

Este de subliniat ca aceasta situatie este caracteristica si actiunii militare, care in razboi, nu consta in a fi permanent in lupta. De exemplu, celebra batalie a tancurilor de la Kursk din al doilea razboi mondial a fost pregatita de o intensa activitate logistica care a durat peste trei luni, iar debarcarea Aliatilor in Normandia a presupus o pregatire logistica de peste doi ani.

Necesitatile fabricatiei flexibile solicita din partea logisticii sa dezvolte cel putin urmatoarele metode care sa permita proiectarea sistemelor flexibile:

- metoda pentru comanda flexibila a transportului manipularilor si depozitarilor;

- metode de structurare a sistemelor de transport flexibile;

- procedee pentru dimensionarea elementelor sistemului logistic;

- procedee de selectii a echipamentelor;

- metode pentru definirea, cuantificarea si evaluarea unor indicatori de performanta

proprii sistemului logistic;

metode de optimizare aplicabile pentru structurarea sistemului si exploatarea acestuia. Pentru dezvoltarea unui sistem logistic cu un grad avansat de automatizare pentru o fabricatie flexibila este necesara analiza intregului sistem de transport, depozitare, manipulare etc., precum si a activitatilor functionale de tip aprovizionare-desfacere care conecteaza, in plan

informational, sistemul studiat cu sistemele exterioare.

O conceptualizare a intreprinderii care sa puna in evidenta subsistemul logistic este prezentata in figura nr. 7.1. Substructura efectorie SE apare compusa din subsistemele reprezentand instalatiile de prelucrare SP si sistemele logistice SL. Corespunzator, in structura de dirijare vor aparea componentele destinate conducerii proceselor de prelucrare, a celor logistice, precum si componentele de coordonare a celor doua categorii de subsisteme.

M

LI

SD

DC

LE_i LE_e

DL DP

SE

LC LC

SP

SL

SI

Figura nr. 7.1 - Model al intreprinderii punand in evidenta subsistemul logistic

unde: M - mediu; SI - intreprinderea industriala; SE - substructura efectorie; SL - subsistem logistic; SP - subsistem de prelucrare; SD - substructura de dirijare; DL - componente pentru dirijarea lui SL; DP - componente pentru dirijarea lui SP; DC - coordonarea dirijarii; LE_i, LE_e - legaturi exterioare fizice intre M-SI; LI - legaturi exterioare informationale; LC - legaturi interioare de comanda-control a sistemelor.

Cercetarile recente au dovedit ca o dezvoltare a flexibilitatii sistemului logistic este strans legata de cresterea gradului de automatizare al tehnologiilor de manipulare, transport si depozitare.

Dezvoltarea sistemelor logistice automate reprezinta in fapt integrarea tehnologiilor avansate prin intermediul diferitelor tipuri de roboti cu sisteme existente.

Se numeste robot de transfer o instalatie pentru operatiuni humanoide (IOH) destinate efectuarii operatiei de transfer. Operatia de transfer consta din prehensiunea obiectului, aducerea sa intr-o pozitie relativ convenabila, fata de robot, deplasarea obiectului, a dispozitivului de ghidare si de prehensiune pe un anumit traseu dintr-o pozitie initiala intr-una finala, aducerea obiectului intr-o pozitie convenabila eliberarii si eliberarea.

Robotul de transfer se caracterizeaza prin faptul ca sistemele mecanic, de actionare si

(macar partial) de comanda ale sale sunt montate pe un vehicul, care efectueaza faza de deplasare. Robotii de transfer permit realizarea simultana atat a transferului de materiale, cat si

EFICIENTA ECONOMICA A INVESTITIILOR IN LOGISTICA ASIGURARII MATERIALELOR

de date privind identificarea obiectului manipulat si pozitiei acestuia in sistem. Aceasta posibilitate reprezinta baza automatizarii avansate si a optimizarii tuturor proceselor logistice, intrucat permite trecerea la comanda in timp real a sistemului. Componentele unui sistem logistic automat sunt prezentate in figura nr. 7.2.

3

Figura nr. 7.2 Componentele unui sistem logistic automat

Sursa: Kovács F. si Cojocaru, G., Manipulatoare, roboti si aplicatiile lor industriale, Editura

Facla, Timisoara, 1982

unde: 1 - posturi de lucru; 2 - subsistem tampon de depozitare; 3 - linii automate de transfer; 4 - module de manipulare; 5 - dispozitiv pentru transferul obiectivelor; 6 - dispozitiv de preluare de la liniile 3 si transfer in depozitul tampon 2.

Subsistemele formate din posturi de lucru (1) si subsistemele de depozitare tampon interoperationale (2) sunt legate intre ele prin linii automate de transfer (3) si module de manipulare (4).

Continuitatea alimentarii pentru diversele posturi de lucru este asigurata datorita efectului

"amortizant" al depozitului tampon. Aceasta caracteristica permite ca subsistemele de lucru sa functioneze intr-o anumita masura independent. Alimentarea si evacuarea din posturile de lucru se poate face in regim automat, semiautomat sau la cerere.

Regimul semiautomat este caracterizat de faptul ca robotii de transfer se deplaseaza pe trasee prestabilite, preluand si transferand in depozite, in mod automat, numai incarcaturile care sunt depozitate in anumite pozitii. Caracteristic pentru acest mod de lucru este faptul ca preluarea

unei anumite sarcini reprezinta un eveniment aleator, spre deosebire de modul de lucru automat cand preluarea sarcinii este programata in timp.

Conditiile necesare pentru introducerea unor tehnologii de manipulare, transport si depozitare asistate de roboti sunt:

stablirea unei retele de trasee optime de transport;

stabilirea amplasarii si organizarii ergonomice (in sensul "cu variabilitate minima"

pentru usurarea operarii robotului) a posturilor de lucru corelata cu traseul de transport;

o comanda sigura in raport cu adresa;

stabilirea unui sistem automat de comanda si supraveghere a fluxului pe timpul transportului si la interfata cu posturile de lucru;

stabilirea unui mod corespunzator de depozitare in raport cu cerintele sistemului de comanda si supraveghere automata a fluxului de materiale.

Studiul sistemului logistic la nivelul unei intreprinderi se refera la totalitatea fluxurilor de materiale si activitatilor de depozitare si manipulare necesare desfasurarii procesului de fabricatie.

Aceste fluxuri se stabilesc intre depozite si sectii, intre sectii, in interiorul depozitelor si a sectiilor, precum si la nivelul liniilor si instalatiilor de fabricatie si a locurilor de munca. Luarea in considerare a acestor elemente conduce la structurarea sistemului logistic integrat.

Un astfel de sistem poate fi complet sau partial automatizat, criteriile de selectie a fluxurilor si activitatilor ce urmeaza a fi automatizate fiind: eficienta economica, usurarea muncii si periculozitatea.

Depozitele automatizate realizeaza urmatoarele functiuni cu comanda programabila: preiau automat produsele de pe instalatia de transport, selecteaza produsele dupa codul lor, paletizeaza produsele, le ordoneaza pe linii de asteptare, le introduc in stelaje dupa inregistrarea automata a intrarilor, le extrag automat din stelaje pe baza cererilor introduse in calculator, ordoneaza iesirile pe linii de asteptare optimizate pe directii de expeditie, dupa inregistrarea automata a iesirilor.

Aceste caracteristici fac ca blocul de depozitare sa reprezinte un sistem automatizat flexibil pentru tehnologia de depozitare.

Realizat dintr-o structura metalica cu o inaltime de 12 m, organizata astfel incat sa creeze stelaje, blocul contine coridoare interioare de acces. Structura modulara se repeta, pentru a asigura numarul de locatii necesar, principalele avantaje fiind suprafata redusa ocupata si gradul ridicat de utilizare a volumului alocat.

In fiecare alveola se asaza o categorie de piese identice, asigurand astfel o corespondenta biunivoca intre elementele de reactie, clasorul depozitului si adresele din stelaj ale materialelor depozitate.

Structura depozitului este astfel alcatuita incat exista posibilitatea depozitarii de obiecte de gabarite diferite, de la cutii cu piese mici, containere si palete, pana la piese metalice mari.

Pe culoarul dintre stelaje este montata o cale de rulare pe care circula un robot de transfer stivuitor, care asigura manipularea paletelor la locatiile de destinatie, datorita posibilitatilor de deplasare dupa cele 3 directii.

Un calculator electronic conduce fluxul materialelor si produselor de la receptia materiilor prime si semifabricatelor pana la expedierea ansamblurilor.

Calculatorul electronic receptioneaza semnalele continand informatii asupra necesitatilor si elaboreaza dispozitii pentru centrele de comanda locale, al caror rol este de a pune in miscare robotii de transfer si de a dirija translatoarele stivuitoare in depozit.

In acest fel sistemul de transport este segmentat in multiple sisteme locale, a caror coordonare revine calculatorului central. Toate aceste sisteme locale care ocupa un loc ierarhic secundar pot fi conduse si manual, astfel incat calculatorul sa poata dirija intregul sistem sau numai parti din ele.

Introducerea de catre operator, prin comutatoarele de pe consola, a informatiilor de evidenta, care sunt memorate de calculator si prelucrate, determina atat locatia din sistem la care va fi adresata incarcatura, cat si punerea in functiune a subsistemelor de comanda care dirijeaza robotii de transfer si translatorul.

Calculatorul central detine in permanenta un inventar complet al materiilor prime si semifabricatelor, al stocurilor de materiale aflate in depozit; in plus, deranjamentele si erorile sistemului sunt detectate si semnalizate prin exceptie sau la cerere.

Solutia considerata cea mai adecvata pentru identificarea paletelor, in cadrul sistemului descris este marcarea optica. Citirea se realizeaza serial, cu un singur cap de citire pentru cuvinte de cod cu numar constant de biti, dintre care unii se utilizeaza pentru protectie la eroare.

In schema electronica de adresare este folosit sistemul de numeratie octal. Preselectia adresei se introduce in cod invers, iar numararea (cautarea adresei) - in cod direct. Acest principiu asigura o schema mai simpla si mai sigura in functionare.

Programul de comanda contine subprograme pentru efectuarea de misiuni standard din momentul in care robotul de transfer a adus la destinatie o paleta identificata drept corect adresata de cititorul de paleta.

Optimizarea traseelor parcurse de robotii de transfer si controlul traficului sunt in sarcina calculatorului central. In sala dispecerului exista o schema sinoptica cu situatia vehiculelor din depozit, pe traseu si la masinile-unelte. Sistemul este dotat cu interblocari, atat electronice, electrice sau mecanice, cat si prin programele de conducere in scopul eliminarii evenimentelor rutiere.

Optimizarea functionarii unui sistem multifunctional, cu structura descrisa, implica intrebuintarea unor instrumente matematice complexe, fiind necesara elaborarea de programe pentru simularea pe calculator a functionarii unui asemenea sistem integrat.

Aceste generalitati descriptive au fost necesare pentru a crea cadrul amplasarii elementului celui mai important al SL: depozitul automatizat.

Solutia sistemelor logistice integrate (SLI), centrate pe depozite automatizate, devine, in conditiile tehnologizarii din ce in ce mai accentuate a domeniului militar, o conditie cvasinecesara la nivelul esaloanelor superioare (arme, armata) si cvasiimpusa in cadrul Aliantei in care Romania este parte.

Astfel de SLI, ca si elementul central - depozitul automat - asigura interoperabilitatea logistica in conlucrarea eficace, dar si eficienta economic in cadrul Aliantei.

Este de subliniat ca aceste tehnologii logistice sunt intertransferabile intre sectoarele militar si civil, aceasta reprezentand si una dintre motivatiile abordarii lor in aceasta lucrare.