Uuden tason intralogistiikkaa ulkoalueille

BASF kehittää ilman kuljettajaa toimivia kuljetinjärjestelmiä eli vihivaunuja ja intralogistiikan prosesseja eli logistiikkakeskuksien sisäisiä kuljetustekniikoita. Ne kurottavat jo tehdashallien ulkopuolelle. Maailmanlaajuisesti toimiva kemianteollisuuden yritys pyrkii siten parantamaan toimipaikkojensa tuottavuutta ja kuljetusprosessien joustavuutta. BASF, SICK ja monet nimekkäät vihivaunujen valmistajat ovat yhdistäneet eri alojen osaamisensa ja luoneet yhdessä konseptin ulkoalueiden autonomisen ja aukottoman logistiikkaketjun kehittämiseen.

BASF-tiimin tavoitteena on intralogistiikan prosessien kehittäminen ilman kuljettajaa toimivia kuljetinjärjestelmiä eli vihivaunuja (Automated Guided Vehicle, AGV) käyttäen myös hallien ulkopuolelle. Konsepti on luotu yhteistyössä SICKin kanssa.

BASF:n Intralogistic Design -toimialan automaatioinsinöörit Marco Burkhart ja Tobias Gaschnitz tutustuivat Nürnbergin SPS IPC Drives 2018 -messuillla SICKin osastolla tarkemmin outdoorScan3-turvalaserskanneriin. Se osoittautui erinomaiseksi vaihtoehdoksi täyttämään BASF:n vaatimukset turvalliselle ja luotettavalle ihmisen ja koneen väliselle yhteistyölle ulkoalueilla. 

BASF:n logistiikka-asiantuntijat ovat keränneet paljon kokemusta vihivaunuista. Nyt he kehittävät tulevaisuuden automatisoituja kuljetusratkaisuja myös ulkotiloihin: ”Haluamme ottaa käyttöön ulkotiloihin tarkoitetun ajoneuvon, joka toimii itsenäisesti myös haastavissa ympäristöolosuhteissa ja ilman ihmisen valvontaa”, Marco Burkhart tiivistää kehitysprojektin tavoitteen yhteen.

Turvallista yhteistyötä ihmisen ja koneen välillä

Tobias Gaschnitzin mukaan tärkeintä on, että ”ihmiset ja tavarat eivät törmää usein nopeiden ja joskus myös raskaiden ajoneuvojen kanssa”. Samanaikaisesti turvatekniikka ei saa olla este toiminnoille eikä käytettävyydelle, eikä se saa heikentää kuljetuksien saatavuutta. 

Ihmisen ja koneen välisen turvallisen yhteistyön kehittämiseksi tulevaisuudessa halutaan luopua kosketukseen ja mekaanisiin kytkimiin perustuvista ratkaisuista. Niiden tilalla halutaan käyttää kosketuksettomia älykkäitä anturijärjestelmiä. SICKin outdoorScan3-turvalaserskanneria testataan mahdollisena ratkaisuna.

Turvallista yhteistyötä ihmisen ja koneen välillä: tältä ulkoalueille tarkoitettu kosketukseton anturiratkaisu voisi näyttää.

Tulevaisuuden visio autonomisesta logistiikasta edellyttää vielä monien haasteiden selvittämistä. Siksi BASF on etsinyt asiantuntevia yhteistyökumppaneita, joihin kuuluu nimekkäitä vihivaunuvalmistajia ja SICK vastaamaan turva-anturitekniikasta. BASF:llä on jo hyviä kokemuksia SICK-sensoriikasta eri aloilla ääriviiva- tai heijastinpohjaisessa paikannuksessa, suuripiirteisessä ja tarkassa paikannuksessa, mittaamisessa ja tunnistuksessa sekä optisessa tiedonsiirrossa. 

”Olemme vaikuttuneita SICKin osaamisesta intralogistiikan älykkäiden anturiratkaisujen valmistamisessa. On myös hienoa, että SICK on tehnyt pitkäaikaista yhteistyötä vihivaunuvalmistajien kanssa”, perustelee Marco Burkhart ratkaisua valita SICK testauksen yhteistyökumppaniksi.

outdoorScan3-turvalaserskannerin kehityksen myötä nyt on saatavilla teknologiaa, joka sietää hyvin suoraa auringonvaloa, sadetta, lunta ja sumua. Ulkotiloihin tarkoitetun safeHDDM-skannausteknologian ansiosta lasertunnistin toimii virheettömästi auringonpaisteessa kirkkauden ollessa jopa 40 000 luksia. Tämän lisäksi lasertunnistin älykäs ohjelmisto tunnistaa sateen ja lumen ja suodattaa niiden aiheuttaman kohinan ongelmitta pois. Esimerkiksi sateen voimakkuus saa olla jopa 10 millimetriä tunnissa. outdoorScan3 tunnistaa kohteita luotettavasti jopa sumussa näkyvyyden ollessa vain 50 metriä.

Sovelluksen kehitys tuottavuuden ja turvallisuuden kovat vaatimukset huomioiden

BASF on testannut syksystä 2019 lähtien outdoorScan3-turvalaserskannerin keskeisiä ominaisuuksia useissa paikoissa. Erilaisia testiasemia käytetään, jotta voidaan arvioida outdoorScan3-turvalaserskannerin toimintakykyä maailmanlaajuisesti. 

SICK osallistuu testiasemillaan asiakkaidensa sovellusten kehitykseen paikan päällä heti alusta alkaen. SICK hyödyntää käytännönläheistä diagnostiikkaa jolla saavutetaan etäkäytön ja pilvipalveluiden avulla kussakin tilanteessa paras mahdollinen automaatioiratkaisu Industry 4.0 -konseptin mukaisesti. 

Michael Badeja, SICKin tuotepäällikkö, havainnollistaa toimintatapaa: ”Tuottavuus ja turvallisuus ovat kaksi tekijää, joita arvioidaan jatkuvasti samanarvoisina BASF:n ja AGV-valmistajien kanssa yhteistyössä kehitettävän sovelluksen kehitystyössä. Kehitystyö tapahtuu kahdella tasolla: Tarkastelemme toisaalta outdoorScan3-turvalaserskannerin toimivuutta ja toimintatapaa ja toisaalta sen integrointia ajoneuvoon järjestelmätasolla. Nämä seikat huomioon ottaen pyrimme etsimään yhdessä kulloinkin parhaan ratkaisun ja löydämme yhteisvaikutuksessa rakenteellisia parannuksia ja uusia ideoita, joita hyödynnämme eri markkinoilla”.

outdoorScan3 tositoimissa: turvalaserskanneri osoittaa parhaillaan BASF:llä soveltuvuutensa käyttöön ulkoalueilla.

Etäyhteyksillä lupaavia tuloksia

Testitilanteiden testitulokset ovat toistaiseksi olleet lupaavia. Erityisesti outdoorScan3:n käyttökelpoisuus on ollut hyvä. Testaajat ja logistiikan asiantuntijat pääsevät käsiksi käyttökohteen olosuhteisiin etäyhteyden avulla. Tämä mahdollistaa keskustelun outdoorScan3-turvalaserskannerin käyttäytymisestä sateella ja sään vaikutuksista kohteiden tunnistamiseen. 

Eri alojen asiantuntijoista koostuvan tiimin tavoitteena on vähentää vesisateella tapahtuvien väärien kohteiden havainnointeja mahdollisimman paljon. Erityistä huomiota kiinnitetään asennuksen ja käytön kokonaisuuteen, koska tyydyttävä ratkaisu saadaan kehitettyä vasta kun outdoorScan3 on asennettu ajoneuvoon, soveltuvaa sääsuojaa käytetään ja muista tarpeellisista toimenpiteistä huolehditaan.

Olosuhteiden seuranta on ratkaisun perusta

Kokonaiskuvan ja olosuhteiden ymmärrys on keskeistä sopivien ratkaisujen löytämisen kannalta. Sopivan lähestymistavan hakeminen on mahdollista SICKin etäyhteysjärjestelmien avulla. Sovelluksen reaaliaikaista tilaa ja aiempaa historiaa voidaan visualisoida, tulkita ja arvioida uusilla digitaalisilla palveluilla, kuten olosuhteiden seurannalla ja data-analyysillä. Tietoja esitellään erikseen BASF:n tarpeisiin kehitetyssä raportissa.

Täydentävät säätiedot mahdollistavat yhdessä epäsäännönmukaisuuksien havainnoinnin ja hahmontunnistuksen kanssa sään vaikutusten arvioinnin outdoorScan3-turvalaserskannerin toiminnassa. Näin suurista tietomääristä voidaan löytää oleellinen ja tietoa voidaan hyödyntää. Tämä mahdollistaa myös kohteiden ja asennusten säätämisen ja muokkaamisen ajoissa ja huoltotöitä voidaan suorittaa tarpeiden mukaan. Näin toimivuutta voidaan parantaa ja seisokkeja lyhentää.

Rajoitusten minimointia

Mutta miksi turvalaserskanneri edes kytkeytyy pois päältä? Turvalaserskannerin on valvottava laitteen ympäristöä ja olosuhteita jatkuvasti. Erilaisten diagnostiikkatoimintojen ja älykkäiden algoritmien avulla anturi voi varmistua korkeasta PL D -tason (ISO 13849-1) turvallisesta toiminnasta. 

Tämä voi johtaa turva-anturin käytön rajoittumiseen: Jos turva-anturi ei ole varma sopivista ja turvallisista ympäristöolosuihteista, eivät havainnotkaan turva-alueelta ole täysin luotettavia. Näitä käytön rajoituksia voidaan hallita esimerkiksi sääsuojilla ja muilla anturien lisävarusteilla. 

Testipaikoilla suoritettujen lupaavien staattisten testien jälkeen outdoorScan3:n stressitestin seuraava vaihe jatkuu BASF:llä: Asennukset ilman kuljettajaa toimiviin kuljetusjärjestelmiin aloitetaan testien jatkamiseksi ja järjestelmän viimeistelemiseksi tuotantokäyttöön. Seuraavat vaiheet johtavat ulkoalueiden itsestään ajavan logistiikan tulevaisuuteen.