เพื่อตอบสนองต่อการใช้หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ (AMR) หรือที่เรียกว่าหุ่นยนต์เคลื่อนที่ทางอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในการดำเนินงานอุตสาหกรรม 4.0 สมาคมเพื่อความก้าวหน้าอัตโนมัติ (A3) ร่วมกับสถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน (ANSI) เพิ่งเปิดตัวส่วนเพิ่มที่สองเมื่อเร็ว ๆ นี้ ของมาตรฐานความปลอดภัยสำหรับ AMR: ANSI/A3 R15.08-2 ซึ่งมีรายละเอียดข้อกำหนดสำหรับการรวม การกำหนดค่า และการปรับแต่ง AMR หรือกลุ่ม AMR ลงในไซต์งาน ข้อกำหนดที่สำคัญคือประสิทธิภาพของการประเมินความเสี่ยงตาม ANSI/ISO 12100 หรือ ANSI B11.0 มาตรฐานใหม่นี้เข้ามาเสริม R15.08-1 ที่เปิดตัวก่อนหน้านี้ ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การออกแบบที่ปลอดภัยและการบูรณาการ AMR
ชุดมาตรฐาน R15.08 สร้างขึ้นจากมาตรฐานความปลอดภัย B56.5 ของ ANSI/ Industrial Truck Standards Development Foundation (ITSDF) BXNUMX สำหรับยานพาหนะนำทางอัตโนมัติในอุตสาหกรรม (AGV) มาตรฐานที่ใหม่กว่าจะจดจำ AMR สามคลาสโดยพิจารณาจากการรวมฟังก์ชันและคุณสมบัติเฉพาะเข้าด้วยกัน
บทความนี้จะเปรียบเทียบ AMR และ AGV และ ANSI/ITSDF B56.5 และองค์การมาตรฐานสากล (ISO) 3691-4 โดยย่อ กับ ANSI/A3 R15.08 จากนั้นจะทบทวนกลยุทธ์การประเมินความเสี่ยงที่ระบุไว้ใน ANSI/International Standards Organisation (ISO) 12100 และ ANSI B11.0 ว่ากลยุทธ์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับ AMR อย่างไร และบูรณาการเข้ากับ R15.08-2 อย่างไร ถัดไป จะทบทวน AMR สามประเภทที่กำหนดไว้ใน R15.08-2 ก่อนที่จะปิดท้ายด้วยการนำเสนอข้อควรพิจารณาในทางปฏิบัติสำหรับการบูรณาการ AMR รวมถึงวิธีดำเนินการทำแผนที่และการว่าจ้าง วิธีจัดการกลุ่มยานพาหนะของ AMR และวิธีการนำทางโอกาสใหม่ ๆ สำหรับ การทดสอบการใช้งานเสมือนจริงโดยใช้การจำลองและแฝดดิจิทัลโดยใช้ตัวอย่างจาก Omron Automation และ Siemens
AGV สามารถเดินทางได้ตามเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเท่านั้น พวกเขาไม่มีความสามารถในการนำทางที่เป็นอิสระ พวกเขาจะหยุดถ้ามาถึงสิ่งกีดขวางและรอให้มันเคลื่อนตัวออกก่อนที่จะดำเนินการตามเส้นทางที่กำหนด AMR รวมถึงระบบนำทางอิสระและสามารถเปลี่ยนเส้นทางและเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวางได้ (รูปที่ 1) เนื่องจากความแตกต่างเหล่านี้ AGV จึงเหมาะสมกว่าสำหรับสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างเสถียรและไม่เปลี่ยนแปลง ในขณะที่ AMR รองรับการปรับใช้ที่ยืดหยุ่นและปรับขนาดได้มากกว่า เช่นเดียวกับที่จำเป็นในการดำเนินงานของ Industry 4.0
วิวัฒนาการมาตรฐาน
มาตรฐาน AMR บางอย่างได้พัฒนามาจากมาตรฐานที่พัฒนาก่อนหน้านี้สำหรับ AGV และหุ่นยนต์แบบอยู่กับที่ ตัวอย่างเช่น EN 1525:1997 ได้รับการพัฒนาสำหรับ AGV และต่อมานำไปใช้กับ AMR โดยไม่มีการดัดแปลง มาตรฐาน ISO 3691-4 ที่ใหม่กว่าครอบคลุม AGV และมีส่วนต่างๆ เกี่ยวกับ AMR โดยเฉพาะ
ANSI/ITSDF B56.5 เป็นมาตรฐานความปลอดภัยสำหรับยานพาหนะอุตสาหกรรมแบบมีคนขับ ยานพาหนะอุตสาหกรรมแบบไม่มีคนขับ และฟังก์ชันอัตโนมัติของยานพาหนะอุตสาหกรรมแบบมีคนขับ มันไม่ครอบคลุมถึง AMR ANSI/RIA R15.08 ที่ใหม่กว่าคือมาตรฐานความปลอดภัยสำหรับการใช้ AMR ในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม อิงและขยายจากมาตรฐาน R15.06 เพื่อการใช้แขนหุ่นยนต์แบบอยู่กับที่อย่างปลอดภัย
มาตรฐานที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ EN ISO 13849 ซึ่งกำหนดระดับประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย (PL) สำหรับอุปกรณ์ประเภทต่างๆ มีห้าระดับ ตั้งแต่ PLA ถึง PLe โดยมีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากขึ้น ผู้ผลิต AGV และ AMR ต้องบรรลุถึงความปลอดภัยของ PLd ซึ่งรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยอย่างต่อเนื่องในกรณีที่มีข้อผิดพลาดเพียงครั้งเดียว กล่าวคือ โดยใช้ระบบสำรอง
ANSI/A3 R15.08-2 ต้องมีการประเมินความเสี่ยงในการบูรณาการและปรับใช้ AMR การประเมินความเสี่ยงที่กำหนดโดย ISO 12100 และ ANSI B11.0-2010 มีความคล้ายคลึงกันมาก แม้ว่าจะไม่เหมือนกันก็ตาม ISO 12100 มุ่งเป้าไปที่ผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม ในขณะที่ ANSI B11.0 มุ่งเน้นไปที่เครื่องจักรและความปลอดภัยของผู้ใช้ปลายทางมากกว่า พื้นฐานของการประเมินความเสี่ยงมีความคล้ายคลึงกันสำหรับทั้งสองมาตรฐาน
การประเมินความเสี่ยง
การประเมินความเสี่ยงคือการวิเคราะห์ที่มีโครงสร้างสูงเพื่อให้ได้ระดับความเสี่ยงที่ยอมรับได้ ตระหนักดีว่าไม่มีระบบหรือสภาพแวดล้อมใดที่สมบูรณ์แบบ ความเสี่ยงโดยธรรมชาติสามารถจัดการได้แต่ไม่สามารถกำจัดได้ โดยเริ่มต้นด้วยการกำหนดขีดจำกัดการทำงานของเครื่องจักร และระบุอันตรายที่อาจเกิดขึ้นหากเครื่องจักรทำงานใกล้หรือนอกขีดจำกัดเหล่านั้น
ถัดไปคือการประมาณความเสี่ยง ซึ่งจะพิจารณาถึงความรุนแรงของอันตรายที่อาจเกิดขึ้นจากอันตรายแต่ละอย่าง และความน่าจะเป็นที่จะเกิดขึ้น อันตรายที่รุนแรงมากและมีโอกาสเกิดขึ้นต่ำอาจได้รับการจัดอันดับที่คล้ายกันว่าเป็นอันตรายที่มีผลลัพธ์รุนแรงน้อยกว่าและมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นมากกว่า ความเสี่ยงที่ระบุทั้งหมดได้รับการประเมินและจัดอันดับเพื่อจัดลำดับความสำคัญของความพยายามในการลดความเสี่ยง การประเมินความเสี่ยงอาจเป็นกระบวนการวนซ้ำ ระบุความเสี่ยงที่รุนแรงที่สุด และลดความน่าจะเป็นที่จะเกิดขึ้น และ/หรือความรุนแรงของผลลัพธ์ จนกว่าจะบรรลุระดับความเสี่ยงตกค้างที่ยอมรับได้ (รูปที่ 2)
คลาส AMR
R15.08 รับรู้ AMR สามประเภท:
ประเภท A: แพลตฟอร์ม AMR เท่านั้น ตรงกันข้ามกับ AGV AMR ประเภท A สามารถทำงานเป็นระบบอิสระโดยไม่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อม ซึ่งอาจรวมถึงคุณสมบัติเสริมต่างๆ เช่น ระบบการจัดการแบตเตอรี่ ความสามารถในการค้นหาเครื่องชาร์จและชาร์จแบตเตอรี่ได้อย่างอิสระ ความสามารถในการผสานรวมกับซอฟต์แวร์การจัดการกลุ่มยานพาหนะแบบรวมศูนย์ เป็นต้น AMR ประเภท A มักใช้ในการเคลื่อนย้ายวัสดุรอบๆ โรงงานหรือคลังสินค้า .
Type B: AMR ประเภท A ที่มีการเพิ่มไฟล์แนบแบบพาสซีฟหรือแอคทีฟที่ไม่ใช่ตัวดัดแปลง (รูปที่ 3) อุปกรณ์ต่อพ่วงทั่วไป ได้แก่ สายพานลำเลียง โต๊ะลูกกลิ้ง กระเป๋าแบบตายตัวหรือแบบถอดได้ อุปกรณ์ยก ระบบวิชันซิสเต็ม สถานีชั่งน้ำหนัก ฯลฯ AMR ประเภท B สามารถใช้สำหรับงานโลจิสติกส์ที่ซับซ้อนมากขึ้นได้ วิชันซิสเต็มสามารถใช้ในการตรวจสอบและระบุผลิตภัณฑ์ การชั่งน้ำหนัก (หรือการประมาณจำนวน) ชิ้นส่วน และอื่นๆ
พิมพ์ C: AMR ประเภท A พร้อมด้วยตัวจัดการเพิ่มเติม หุ่นยนต์สามารถเป็นแขนหุ่นยนต์ที่มีแกนเคลื่อนไหวตั้งแต่สามแกนขึ้นไป AMR ประเภท C สามารถออกแบบให้ทำงานเป็นหุ่นยนต์ร่วมปฏิบัติงาน (โคบอท) ที่ทำงานร่วมกับมนุษย์ได้ พวกเขายังสามารถเป็นผู้ดูแลเครื่องจักร ดำเนินการหยิบและวาง ดำเนินงานตรวจสอบที่ซับซ้อนให้เสร็จสิ้น ทำการเก็บเกี่ยวและกำจัดวัชพืชในพื้นที่เกษตรกรรม ฯลฯ การออกแบบบางอย่างสามารถย้ายจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งและทำงานที่แตกต่างกันในแต่ละสถานี
การว่าจ้าง การทำแผนที่ และการติดตามไฟ
AMR ทั้งสามประเภทได้รับการออกแบบมาเพื่อทำให้การปรับใช้ง่ายขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับ AGV ที่ต้องมีการติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานที่กว้างขวาง ก็ไม่จำเป็นต้องมีการก่อสร้างสำหรับการปรับใช้ AMR และความต้องการในการเขียนโปรแกรมก็อาจน้อยมาก การทดสอบการทำงานขั้นพื้นฐานเป็นกระบวนการสี่ขั้นตอน (รูปที่ 4):
- AMR มาพร้อมกับซอฟต์แวร์ที่จำเป็นทั้งหมดที่ติดตั้งไว้ ภารกิจแรกคือการติดตั้งและชาร์จแบตเตอรี่
- การทำแผนที่ถือเป็นสิ่งสำคัญและสามารถนำไปใช้ได้ด้วยตนเองหรือโดยอัตโนมัติ สำหรับการทำแผนที่ด้วยตนเอง ช่างเทคนิคจะควบคุม AMR และนำมันไปรอบๆ สถานที่ เพื่อให้สามารถเรียนรู้เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมได้ AMR ที่ใช้เลเซอร์สามารถสแกนได้สูงสุดถึง 1,000 ตารางฟุตต่อนาทีโดยอัตโนมัติ เพื่อสร้างแผนที่ที่บันทึกคุณลักษณะทั้งหมดในพื้นที่ใกล้เคียง และส่งแผนที่ผลลัพธ์แบบไร้สายไปยังคอมพิวเตอร์ส่วนกลาง ในทั้งสองกรณี สามารถปรับแต่งแผนที่ด้วยเส้นทางเสมือนและเส้นทางต้องห้ามเพื่อการปฏิบัติงานที่ปลอดภัย และสามารถแชร์ระหว่างกองยาน AMR ได้
- การตั้งเป้าหมายรวมถึงการระบุสถานที่รับและส่ง
- การมอบหมายงานเป็นขั้นตอนสุดท้าย และรวมถึงการกำหนดเวลาและการประสานงานของ AMR ต่างๆ ในฟลีต และการบูรณาการกับการวางแผนทรัพยากรองค์กร (ERP) ระบบการดำเนินการผลิต (MES) และระบบการจัดการคลังสินค้า (WMS)
นอกเหนือจากการทำแผนที่สถานที่โดยใช้การสแกนด้วยเลเซอร์แล้ว AMR ของ Omron บางตัวยังใช้กล้องในการตรวจจับและวางแผนตำแหน่งของไฟเหนือศีรษะอีกด้วย สร้างและซ้อนทับ "แผนที่แสง" ด้วย "แผนที่พื้น" มาตรฐาน
การระบุตำแหน่งด้วยเลเซอร์สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมบนพื้นจนถึงจุดหนึ่ง สมมติว่าคุณลักษณะมากกว่า 80% มีการเปลี่ยนแปลง เช่น บนท่าเรือขนส่งสินค้าที่พาเลทหรือรถเข็นเปลี่ยนตำแหน่งอยู่ตลอดเวลา ในกรณีดังกล่าว การระบุตำแหน่งด้วยเลเซอร์จะมีประโยชน์น้อยกว่า และการเพิ่มแผนที่แสงจะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือในการนำทาง การใช้แผนที่แสงยังช่วยให้ AMR สามารถนำทางไปยังพื้นที่เปิดกว้างในสิ่งอำนวยความสะดวกขนาดใหญ่ได้ง่ายขึ้น
การจัดการกองยานหุ่นยนต์
การจัดการกลุ่มหุ่นยนต์อย่างมีประสิทธิผลสามารถเพิ่มประโยชน์ของการใช้ AMR ได้เป็นทวีคูณ สามารถรองรับการควบคุมแบบรวมศูนย์และการดำเนินการประสานงานของ AMR ประเภทผสม และให้ข้อมูลและการวิเคราะห์ที่จำเป็นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการปฏิบัติงานให้สูงสุด คุณสมบัติทั่วไปบางประการของระบบการจัดการฟลีต AMR ได้แก่:
เพิ่มประสิทธิภาพการมอบหมายงาน ขึ้นอยู่กับความสามารถของหุ่นยนต์แต่ละตัวในฝูงบิน ตำแหน่งปัจจุบัน และการคาดคะเนว่าตำแหน่งต่อไปของพวกเขาจะอยู่ที่ใด
การจัดการจราจร รวมถึงการกำหนดสถานที่รับ-ส่งและเวลาให้มีประสิทธิภาพสูงสุด และแจ้งเตือนหุ่นยนต์เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงจุดหมายปลายทางหรืออุปสรรคใหม่ ช่วยให้หุ่นยนต์คำนวณเส้นทางใหม่เพื่อประสิทธิภาพและปลอดภัยสูงสุด
การจัดการค่าใช้จ่าย ติดตามระดับประจุแบตเตอรี่ของหุ่นยนต์แต่ละตัวในกลุ่ม ช่วยให้สามารถชาร์จเชิงรุกและมีเวลาทำงานสูงสุด
การอัปเดตซอฟต์แวร์ที่ประสานงาน ทั่วทั้งฟลีตเพื่อให้แน่ใจว่ามีเวอร์ชันล่าสุดสำหรับหุ่นยนต์แต่ละประเภท
การรวมองค์กร เชื่อมต่อซอฟต์แวร์การจัดการกลุ่มยานพาหนะเข้ากับระบบ ERP, MES และ WMS เพื่อให้สามารถจัดสรรและกำหนดเวลางานให้กับกลุ่มยานพาหนะโดยอัตโนมัติแบบเรียลไทม์
การว่าจ้างเสมือน
การผสมผสานระหว่างดิจิทัลทวินและซอฟต์แวร์จำลองทำให้สามารถทดสอบการใช้งานเสมือนจริงได้ ในกรณีนี้ แฝดดิจิทัลคือตัวแทนเสมือนจริงของ AMR สามารถใช้ Digital Twins เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของ AMR แต่ละอันและกลุ่มฟลีตของ AMR แบบเสมือนได้ การทดสอบการใช้งานเสมือนจริงใช้ซอฟต์แวร์จำลองหุ่นยนต์เพื่อรวมแฝดดิจิทัลของ AMR เข้ากับแฝดดิจิทัลของสภาพแวดล้อมโดยรอบ (รูปที่ 5)
การทดสอบการทำงานเสมือนของ AMR ยังสามารถใช้เพื่อบูรณาการและประสานการทำงานของหุ่นยนต์จากผู้ผลิตหลายราย ในระหว่างกระบวนการทดสอบการใช้งานเสมือน วิศวกรสามารถสร้างสถานการณ์จำลองต่างๆ ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพเพื่อตรวจสอบการทำงานที่เหมาะสมของทั้งระบบ ไม่ใช่แค่ AMR ที่แยกออกมาเท่านั้น
การทดสอบและการแก้ไขความปลอดภัยเสมือนจริงยังสามารถนำมาใช้กับ Digital Twins และการจำลองได้อีกด้วย AMR เสมือนอาจตกอยู่ในสถานการณ์ที่ผิดปกติเพื่อทดสอบเหตุฉุกเฉินต่างๆ และรับรองการทำงานที่เหมาะสมของระเบียบการด้านความปลอดภัย
ความสามารถในการปรับใช้การแก้ไขข้อบกพร่องเสมือนสามารถเร่งการปรับใช้ฟลีต AMR ได้ การดีบักกองยานของ กายภาพ AMR หลังจากการปรับใช้เป็นเรื่องที่ท้าทายและใช้เวลานาน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการหยุดงานและส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพการทำงานของโรงงาน ไม่มีการหยุดงานด้วย เสมือน การดีบักและผู้ใช้มั่นใจได้ว่า AMR จะทำงานตามที่คาดหวังในโลกแห่งความเป็นจริง
สรุป
การใช้งาน AMR กำลังแพร่หลายมากขึ้นในการติดตั้ง Industry 4.0 ที่หลากหลาย ภาพรวมมาตรฐานสำหรับ AMR กำลังพัฒนาเพื่อตอบสนองความต้องการสำหรับการบูรณาการ การกำหนดค่า และการปรับแต่ง AMR หรือ AMR ฟลีตในสถานที่อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพการประเมินความเสี่ยงเป็นข้อกำหนดสำคัญภายในมาตรฐานใหม่ตามมาตรฐาน ANSI และ ISO เครื่องมือสำหรับการทดสอบ AMR ยังพัฒนาไปพร้อมๆ กับการเกิดขึ้นของการทดสอบการใช้งานเสมือนจริงโดยใช้ Digital Twins และการจำลอง
นี่เป็นซีรีส์แรกจากซีรีส์สองตอนและมุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของมาตรฐาน R15.08-2 ที่เพิ่งเปิดตัวเมื่อเร็วๆ นี้ที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัย การประเมินความเสี่ยง และการใช้งาน AMR บทความที่สองเขียนขึ้นโดยคาดหวัง R15.08-3 ซึ่งปัจจุบันอยู่ระหว่างการพัฒนาและจะกล่าวถึงหัวข้อการรวมเซ็นเซอร์ใน AMR