項目背景：
IFM Electronic GmbH 位于博登湖畔泰特南的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)設施，依靠自主移動(dòng)運輸機器人來(lái)減輕員工的壓力并實(shí)現精益生產(chǎn)。六臺由丹麥制造商 Mobile Industrial Robots (MiR) 生產(chǎn)的機器人，負責為生產(chǎn)線(xiàn)供應物料。一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢是 IFM 能夠自行對 MiR 機器人進(jìn)行編程，從而利用自己的傳感器技術(shù)擴展這些機器人的功能。這讓 IFM 能夠隨時(shí)根據自己動(dòng)態(tài)、靈活的生產(chǎn)布局，輕松地調整機器人的使用。
IFM Electronic GmbH 成立于 1969 年，既擁有家族企業(yè)的靈活和獨立，又兼具公司的專(zhuān)業(yè)和高品質(zhì)。IFM 生產(chǎn)用于工業(yè)自動(dòng)化和數字化的創(chuàng )新傳感器、控制器和系統，是這一行業(yè)的全球領(lǐng)先企業(yè)。IFM 的泰特南工廠(chǎng)約有 1800 名員工，負責開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)位置和過(guò)程傳感器、運動(dòng)控制和安全技術(shù)傳感器等產(chǎn)品。為了滿(mǎn)足高質(zhì)量要求并實(shí)現優(yōu)化生產(chǎn)，IFM 遵循精益管理原則，當然在內部物流方面也是如此。
內部物流自動(dòng)化：AMR 帶來(lái)靈活性
確保員工能夠將精力集中在增值流程上，這對我們來(lái)說(shuō)非常重要。此外，我們希望減少生產(chǎn)線(xiàn)上的物料并確保物料的及時(shí)供應。因此，實(shí)現內部物流自動(dòng)化也就是水到渠成的事情。——IFM Electronic GmbH 的精益生產(chǎn)經(jīng)理和 AMR 實(shí)施項目經(jīng)理Ulrich Beller
另外，對 IFM 來(lái)說(shuō)，在動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)環(huán)境中保持靈活性也非常重要。因此，IFM 選擇了 Mobile Industrial Robots 生產(chǎn)的自主移動(dòng)機器人 (AMRs)。與傳統的自動(dòng)導向車(chē)系統相比，這些機器人在管理時(shí)無(wú)需在地面上部署感應線(xiàn)圈或標記。由于具有多種安全功能，如傳感器、激光掃描器和攝像頭，這些機器人能夠可靠地檢測靜止和移動(dòng)的障礙物，并相應地減速或采取躲避動(dòng)作。因此，當生產(chǎn)布局發(fā)生變化時(shí)，AMR 可以快速部署到新路線(xiàn)上。
從一臺機器人開(kāi)始
IFM 于 2018 年啟動(dòng)自動(dòng)化項目，一開(kāi)始只有一臺型號為 MiR100 的 AMR，負責為生產(chǎn)車(chē)間的生產(chǎn)線(xiàn)供應物料。當時(shí)，由員工手動(dòng)向機器人發(fā)出請求，然后機器人與 IFM 內部開(kāi)發(fā)的貨架對接并拾取請求的物料，然后將物料帶到存放目的地并轉移到交付站。
為了平衡對接過(guò)程中的公差，并確保對接過(guò)程的第一階段順利完成，IFM 將自己的光學(xué)傳感器集成到了機器人上。該傳感器將檢查運輸容器是否已正確轉移。Beller 解釋道：“Mobile Industrial Robots 解決方案的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢是我們可以使用自己的傳感器技術(shù)來(lái)擴展機器人的功能。在我們建立和擴展復雜的自動(dòng)化內部物流系統時(shí)，這是一個(gè)重要的先決條件。” 此外，IFM 能夠自行設置用于繪制地圖和程序順序控制的軟件。Beller 繼續說(shuō)道：“我們不需要任何外部編程支持，轉移站的開(kāi)發(fā)、設計和建造，以及系統的調試和擴展都由我們自己全權負責。”
借助內部開(kāi)發(fā)實(shí)現內部物流自動(dòng)化
由于初次采用機器人取得了不錯的結果，于是 IFM 決定為另一個(gè)非常繁忙的生產(chǎn)車(chē)間部署一臺 AMR。為此，IFM 進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了貨架系統，并設計了駛入式貨架。Beller 解釋道：“我們新開(kāi)發(fā)的貨架系統將容器拾取和運送流程合二為一。而采用駛入式貨架意味著(zhù)，我們的速度是采用對接貨架時(shí)的兩倍，并且我們可以處理快速、頻繁的工單請求。這個(gè)系統完全由我們內部開(kāi)發(fā)，我們還為它申請了專(zhuān)利。”
這個(gè)系統是純機械的：當 MiR 機器人駛過(guò)貨架系統時(shí)，叉臂會(huì )先被壓下，以便交付容器。然后叉臂會(huì )向上升起，并將一個(gè)新的運輸容器拉到機器人上。IFM 總共安裝了 17 個(gè)取送貨架系統，這些系統配備了 130 個(gè) IFM 傳感器。
MiR Fleet：機器人車(chē)隊盡在掌控
當員工從駛入式貨架的交付緩沖區中取走容器時(shí)，就會(huì )發(fā)出生產(chǎn)線(xiàn)工單請求。容器下部安裝了 IFM OJ 光電式接近開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)的狀態(tài)變化會(huì )生成一個(gè)任務(wù)來(lái)請求新的工單。然后，AMR 會(huì )接管工單容器的收集工作。
在這個(gè)過(guò)程中，可編程邏輯控制器 (PLC) 會(huì )不斷查詢(xún)貨架系統和機器人上安裝的傳感器，以了解它們的狀態(tài)變化。如果貨架或機器人上的傳感器發(fā)生相應狀態(tài)變化，PLC 便會(huì )通過(guò) WLAN 接口將改信息轉發(fā)給 MiR Fleet 控制系統。該控制系統會(huì )將生成的任務(wù)分配給 AMR，然后由 AMR 執行任務(wù)。在分配任務(wù)時(shí)，車(chē)隊控制系統會(huì )考慮 AMR 的載貨狀態(tài)以及哪個(gè) AMR 最接近目的地。
六臺機器人“掌管”物料運輸
如今，六臺 MiR100 移動(dòng)機器人分三個(gè)班次，為總共 14 條生產(chǎn)線(xiàn)供應物料。這些機器人每天完成 1000 多次任務(wù)。每臺機器人每天的行駛距離長(cháng)達 30 公里。
機器人大大減輕了我們的負擔。在過(guò)去，我們必須自己扛著(zhù)沉重的箱子穿過(guò)生產(chǎn)車(chē)間?，F在物料由 AMR 集中供應，這釋放了一些資源，讓我們能夠用來(lái)創(chuàng )造更多價(jià)值。只有在維護或類(lèi)似的工作中，我們才注意到機器人每天行駛的距離和處理的工單數量。——IFM Electronic GmbH 部門(mén)主管Markus Siedenburg
Mobile Industrial Robots 解決方案的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢是我們可以使用自己的傳感器技術(shù)來(lái)擴展機器人的功能。在我們建立和擴展復雜的自動(dòng)化內部物流系統時(shí)，這是一個(gè)重要的先決條件。——精益生產(chǎn)經(jīng)理和 AMR 實(shí)施項目經(jīng)理ULRICH BELLER
機器人的使用帶來(lái)新的業(yè)務(wù)模式
不只是 IFM 自己相信應該使用 AMR：IFM 自主開(kāi)發(fā)的內部物流自動(dòng)化方案榮獲了 2021 年 “年度最佳工廠(chǎng)” 獎。這讓 IFM 吸引了其他中型公司的注意，這些公司也想實(shí)現內部物流自動(dòng)化。
獲獎后，我們收到了許多其他中型公司的問(wèn)詢(xún)，這些公司希望更深入了解我們的系統。因此，我們目前正在開(kāi)發(fā)一種內部物流咨詢(xún)方案，并合作銷(xiāo)售貨架系統。另外，我們正在全球其他 IFM 工廠(chǎng)安裝 MiR 機器人。在泰特南工廠(chǎng)內，我們目前正在計劃進(jìn)一步開(kāi)發(fā)更多功能，包括容器識別。我們還有很多計劃正在籌劃當中！——Ulrich Beller
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