Sistem modular pentru dezvoltarea de aplicații robotizate

12 APRILIE 2022

Computere-pe-modul pentru vehicule intralogistice autonome

Cel mai mare distribuitor de produse farmaceutice din Germania − Transpharm Logistik, parte a Teva Pharmaceutical Industries − se bazează pe roboți autonomi modulari construiți de Toolify Robotics, (un start-up al Universității de Tehnologie din Ulm) pentru a selecta materiale promoționale. Roboții utilizați de Transpharm folosesc computere pe modul de la congatec, specialistul în aplicații de calcul embedded.

Figura 1: Transpharm a înlocuit cărucioarele convenționale de preluare a comenzilor cu cărucioare autonome. (© Transpharm) 

O privire de ansamblu asupra soluției

Roboții industriali sunt o piatră de temelie a Industriei 4.0. Totuși, având în vedere că dezvoltarea și implementarea unor soluții robotice personalizate este foarte costisitoare și consumatoare de timp, multe întreprinderi mici și mijlocii se feresc să facă această investiție. Nu numai în producție, ci și în intralogistică. Acesta este motivul pentru care start-up-ul Toolify Robotics a dezvoltat Xito ( https://www.xito.one) un sistem modular deschis, independent de producător, pentru vehicule intralogistice autonome și roboți mobili de preluare și plasare. În combinație cu computerele pe modul de la congatec, sistemul deschide calea către dezvoltarea flexibilă și cu costuri reduse a unor soluții de automatizare personalizate.

Automatizarea proceselor de manipulare a materialelor este de mult timp un vector de inovare și de investiții în sectorul intralogistic. În multe domenii, procesele pot fi automatizate folosind o mare varietate de soluții de manipulare pentru a accelera fluxurile de materiale și mărfuri și pentru a scurta procesele de lucru. Dar există și domenii care nu pot fi automatizate cu ușurință prin instalarea unei tehnologii de transport fixe. Așadar, nu orice depozit poate deveni un depozit automatizat cu rafturi înalte. Acest lucru este viabil doar dacă investiția, destul de abruptă, este justificată de fluxul de producție, iar zonele de depozitare sunt foarte standardizate.

La Transpharm Logistik, însă, produsele promoționale se schimbă frecvent și sunt de diferite forme, dimensiuni și greutăți. Prin urmare, personalul trebuie să le selecteze individual pentru fiecare destinatar. Cu toate acestea, Martin Zwiebel, analistul lanțului de aprovizionare al Transpharm, a primit sarcina de a optimiza în continuare procesul de colectare și livrare. “Personalul folosea cărucioare grele și voluminoase pentru a alege produsele promoționale”, povestește Zwiebel. Echipați cu tablete și susținuți, în unele cazuri, de sisteme de tip “pick-by-light”, aceștia colectau articolele individuale din tot depozitul și apoi transportau căruciorul cu întreaga selecție la departamentul de ambalare, unde produsele promoționale erau pregătite pentru expediere. “Când s-a căutat o soluție mai rapidă și mai ușoară, a devenit evident că un sistem de transport fără șofer promitea avantaje semnificative”, a continuat analistul. Așadar, era nevoie de un cărucior robotizat accesibil, care să își găsească în mod autonom drumul către următorul compartiment de depozitare, urmând un traseu optimizat predefinit și care să se dovedească un companion constant și util pentru personal.

Compatibilitatea este cheia

Martin Zwiebel a decis să testeze platforma deschisă și independentă de furnizor − Xito. Este un sistem modular de blocuri de construcție și un ecosistem software dezvoltat de Toolify Robotics pentru proiectarea, managementul interfețelor, implementarea și operarea vehiculelor și roboților intralogistici autonomi personalizați. Sistemul a luat naștere în urma unui proiect comun între mai multe universități. Start-up-ul Toolify a continuat să dezvolte conceptul într-o soluție pregătită pentru piață ca divizie a Universității de Tehnologie din Ulm. Martin Zwiebel a folosit-o pentru a construi cu ușurință un cărucior de colectare autonom personalizat, în conformitate cu propriile idei și cerințe.

Figura 2: Xito de la Toolify este o platformă de dezvoltare care permite construirea cu ușurință de roboți autonomi specifici unei aplicații, cum ar fi roboți pentru vehicule logistice și roboți de transport, cu funcționalitate opțională de preluare și plasare. (© Toolify)

“Am putut să aleg cele mai potrivite componente de pe piața Xito și să le conectez între ele”, spune entuziasmat Zwiebel. Piața Xito oferă în prezent peste 50 de componente hardware pentru diverse aplicații autonome de logistică de transport și robotică mobilă de preluare și plasare: navigație, realitate augmentată sau virtuală, localizare, evitarea inteligentă a obstacolelor, recunoaștere vocală și vizuală, cititoare RFID etc. Chiar și prinderea și poziționarea acestora ar fi posibile.

Dr. Dennis Stampfer, CEO și cofondator al Toolify Robotics, a dezvoltat împreună cu echipa sa software-ul necesar pentru sistemul modular. “Oferim instrumente ușor de utilizat pentru a crea componente ‘plug-and-play’ care fac relativ simplă realizarea unor aplicații robotice destul de complexe”, spune Dr. Stampfer. Xito simplifică și accelerează considerabil programarea aplicațiilor robotice, nefiind necesare cunoștințe de specialitate. “Sistemul global este format din mai multe subsisteme și dispozitive diferite. Noi acționăm ca operatori cu platforma noastră independentă de producător.”

Robotică și automatizare pentru toți

Transpharm dispune acum de un robot mobil colaborativ care asistă în mod autonom personalul de colectare până la următoarea locație relevantă. Un proiect pilot cu mai mulți roboți a fost extrem de bine primit de personal: De atunci, aceștia s-au bucurat de asistența robotizată, deoarece aceasta înseamnă că nu mai trebuie să împingă cu mâna cărucioarele grele de colectare.

La fel ca înainte, procesul de preluare începe de la un anumit punct de plecare, dar în loc de un cărucior de colectare care este împins ca un cărucior de cumpărături, există acum un cărucior robotizat autonom, gata să îi însoțească pe operatorii de colectare. După ce au fost efectuate toate preluările, aceștia trimit robotul cu articolele colectate la departamentul de ambalare. Pentru a se duce singur acolo, precum și atunci când se deplasează prin depozit, căruciorul robotizat urmează trasee predefinite și optimizate. Iar un nou robot gol așteaptă la punctul de plecare, pregătit pentru următoarea sarcină de colectare.

“Xito a permis o configurare ușoară, rapidă și accesibilă a unui vehicul logistic autonom care se potrivește perfect sarcinii noastre specifice de colectare”, confirmă Martin Zwiebel. “Totul a funcționat fără probleme. Acest lucru nu a venit de la sine. Fără un kit de dezvoltare precum cel de la Xito, componentele individuale nu dispun întotdeauna de compatibilitatea necesară, necesitând eforturi extrem de costisitoare pentru a dezvolta o soluție software și hardware funcțională − costuri care depășesc adesea posibilitățile financiare ale companiilor mici și mijlocii.”

Figura 3: Pentru a putea adapta inteligența la sarcinile specifice, kitul de dezvoltare Toolify utilizează computere pe module − flexibile și scalabile − de la congatec, specialistul în sisteme de calcul embedded.  (© congatec)

În funcție de cerințe, Xito permite utilizatorilor să economisească până la 75% din timpul de dezvoltare și implementare a soluțiilor convenționale. Acest lucru se datorează faptului că aceștia pot utiliza componente standard simple și mai puțin costisitoare, care nu ar putea comunica între ele fără kitul de dezvoltare Xito. Un alt avantaj: Blocurile individuale ale kitului sunt reutilizabile și pot fi, de asemenea, asamblate în mod diferit. Astfel, devin viabile soluții care anterior ar fi necesitat un randament și o scalare extrem de mari pentru a compensa costurile. La depozitul Transpharm, trei astfel de cărucioare autonome de preluare sunt pe deplin suficiente pentru manipularea produselor promoționale.

Un kit modular are nevoie de un procesor modular

“Capabilitățile de integrare și modularitatea avansată a Xito necesitau o arhitectură hardware la fel de modulară și flexibilă ca una dintre componentele de bază”, explică Dr. Stampfer. La urma urmei, performanța de calcul necesară soluțiilor Xito individuale variază în funcție de modul în care sunt asamblate componentele modulare. Prin urmare, platforma utilizează computere pe modul, deoarece acestea permit o scalare flexibilă a puterii de calcul. Pe lângă echilibrarea sarcinii în funcție de activitate, acest lucru permite, de asemenea, echilibrarea prețurilor și a performanțelor în funcție de aplicație.

Figura 4: Noile module conga-TCA7 bazate pe procesoarele Intel® Atom® x6000E, Intel® Pentium® și Celeron® J sunt disponibile în 8 variante scalabile și sunt special create pentru aplicații de economisire a consumului de putere și/sau de optimizare a costurilor. (© congatec)

Cele mai recente computere pe modul care urmează să fie acceptate se bazează pe factorul de formă compact COM Express și dispun de noua generație de procesoare Intel Core din generația a 11-a (Tiger Lake). Acestea cresc în performanță până la Intel Core i7. Pentru aplicații cu consum redus de putere sau sensibile la costuri, există module bazate pe procesoarele Intel x6000 Intel Atom Celeron și Pentium (Elkhart Lake). Dezvoltatorii își pot scala aplicațiile pe 15 niveluri diferite de performanță numai pe baza acestei noi tehnologii de procesoare. Multe alte variante pot fi create folosind alte platforme de procesoare, deoarece acestea sunt cvasi-pin compatibile datorită standardului pentru modulele COM Express și, prin urmare, pot fi scalate pe toate arhitecturile de procesoare. Pentru aplicațiile robotice în medii deosebit de dure, există module special proiectate pentru intervalul extins de temperatură de la -40°C la 85°C. Acest lucru extinde domeniul roboticii pentru aplicațiile logistice de la depozitele frigorifice până la brutăriile mari, unde roboții sunt, de exemplu, utilizați pentru a muta cărucioare cu rafturi de produse proaspăt coapte în imediata apropiere a cuptoarelor.

Aceste opțiuni pot fi extinse și mai mult prin utilizarea unei tehnologii de hipervizor capabile să lucreze în timp real. De fapt, suportul pentru hipervizoarele de la Real-Time Systems este standard pe toate computerele pe modul x86 de la congatec. Aceste hipervizoare inovatoare permit ca mai multe sisteme de operare − atât sisteme de operare în timp real (RTOS), cât și sisteme de operare standard (GPOS), cum ar fi Microsoft™ Windows® sau Linux − să ruleze în paralel pe procesoarele multicore x86, păstrându-și în același timp caracteristicile ‘hard real-time’. Acest lucru face ca sistemele modulare congatec din inima roboților Xito să fie foarte ușor de configurat pentru o mare varietate de sarcini și subsisteme.

Figura 5: Modulele congatec cu cele mai recente procesoare Intel Core din a 11-a generație (Tiger Lake) sunt disponibile și pentru intervalul extins de temperatură de -40°C până la 85°C. (© congatec)

Prețuri avantajoase, îmbunătățiri uriașe

Robotica este în plină expansiune, dar pentru multe companii mici și mijlocii investiția este prea mare. “Noi contribuim la simplificarea și sustenabilitatea dezvoltării soluțiilor robotice, astfel încât și companiile mici să poată profita de avantajele acestei tehnologii”, explică Dennis Stampfer. Totuși, fără computerele pe modul de la congatec, o astfel de flexibilitate și modularitate ar fi greu de imaginat.

Martin Zwiebel estimează că Transpharm și-a mărit productivitatea cu 20% până la 25% datorită noii soluții robotizate. Acum, el plănuiește deja ce proiecte viitoare să abordeze cu Xito. “Colectarea produselor refrigerate se confruntă cu provocări similare: un portofoliu în continuă creștere și cu procese mai agile. În plus, constrângerile de spațiu predominante nu permit automatizarea cu tehnologia convențională a benzilor transportoare.” El vede, de asemenea, un potențial pentru sistemele Xito în producție și asigurarea calității și poate că, în viitor, procesul de colectare în sine va putea fi realizat automat cu un sistem de transport robotizat.

Transpharm Logistik, parte a grupului Teva Pharmaceutical Industries, activ la nivel internațional, gestionează procesele logistice din domeniul farmaceutic și al asistenței medicale de peste 30 de ani. De la intrarea produselor până la gestionarea mărfurilor, depozitarea, procesarea comenzilor și până la livrare, Transpharm se ocupă de întreaga gamă de procese logistice implicate în distribuție. Două milioane de pachete de medicamente părăsesc zilnic centrul logistic din Ulm. Acest lucru face ca Transpharm să fie cel mai mare distribuitor de produse farmaceutice din Germania.  (© Transpharm)

Despre autor
Zeljko Loncaric, este inginer în
cadrul departamentul de Marketing
al companiei congatec.

congatec

Despre congatec

congatec este o companie tehnologică cu o creștere rapidă, care se concentrează pe produse și servicii de calcul embedded și edge. Computerele pe modul de înaltă performanță sunt utilizate într-o gamă largă de aplicații și dispozitive din domeniul automatizării industriale, tehnologiei medicale, transporturilor, telecomunicațiilor și din multe alte domenii verticale. Susținută de acționarul majoritar DBAG Fund VIII, un fond german de pe piața medie axat pe afaceri industriale în creștere, congatec are experiența în domeniul finanțării și al fuziunilor și achizițiilor pentru a profita de aceste oportunități de piață în expansiune. congatec este liderul pieței globale pe segmentul de computere pe modul, având o bază importantă de clienți, de la start-up-uri la companii internaționale de top. Înființată în 2004 cu sediul central în Deggendorf, Germania, compania a atins vânzări de 127,5 milioane USD în 2020. Mai multe informații sunt disponibile în pagina www.congatec.com sau pe LinkedIn, Twitter și YouTube

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre