trends in automation Magazyn dla Kientów firmy Festo 1.2013 Inspiracje (R)Ewolucja 4.0 Wywiad z prof. Dr Wolfgangiem Wahlsterem na temat produkcji przyszłości Kompas Sterowanie maszyn myślami Nowy wymiar komunikacji między człowiekiem a maszyną ExoHand i CogniGame Synergia Badanie RTG Przetestowane alufelgi zapewniają większe bezpieczeństwo jazdy Temat z okładki Kiedy przedmioty zaczynają myśleć Inteligentne produkty i procesy
Ramię w ramię dla sukcesu Innowacyjne, inteligentne i intuicyjne koncepcje, takie jak układ asystencki ExoHand stanowią przykład nowej jakości współpracy między człowiekiem a maszyną. www.festo.pl
Czy urządzenia automatyki mogą stać się inteligentne? Drogi Czytelniku, Ludzka inteligencja często jest postrzegana jako zdolność rozwiązywania problemów nieustrukturowanych. W takim kontekście inteligentne urządzenie automatyki jeszcze przez pewien czas pozostanie domeną fantastyki naukowej. Mimo to, wiele współczesnych elementów automatyki, takich jak napędy elektryczne lub moduły Fieldbus wyposaża się w informacje o ich tożsamości (numer części, data produkcji, czas działania etc.) i tworzy systemy, umożliwiające komunikację między takimi elementami, aby rozwiązywanie podstawowych problemów technicznych nie wymagało interwencji człowieka. W dzisiejszych czasach, systemy kontrolne są wystarczająco inteligentne aby np. wykryć wymianę czujnika koloru (być może z powodu awarii) i automatycznie pobrać wymagane parametry działania na nowy czujnik, bez konieczności podejmowania działań przez operatora. Rozwiązania takie pomagają zredukować przestoje i pozwalają operatorom oraz mechanikom poświęcić więcej czasu na inne, ważniejsze zadania. Dr Ansgar Kriwet, Członek Zarządu i Szef Sprzedaży na Europę Inteligentna oraz intuicyjna komunikacja pomiędzy człowiekiem a maszyną oferuje znacznie większy potencjał w dziedzinie automatyki niż może się wydawać. Zdolność rozwiązywania codziennych problemów automatyzacji jest bardziej ograniczana przez brak zrozumienia możliwości współczesnych urządzeń niż przez przeszkody natury technicznej. W niniejszym numerze zamieszczono kilka interesujących artykułów, których autorzy starają się przybliżyć czytelnikom możliwe rozwiązania. Na stronie 16 znajduje się artykuł poświęcony opracowanemu przez Festo systemowi CogniGame, rewolucyjnej koncepcji w dziedzinie komunikacji człowiek-maszyna umożliwiającej bezpośrednią kontrolę urządzeń za pomocą myśli. W tym samym artykule można też przeczytać o innym rozwiązaniu, jakim jest układ asystencki ExoHand oferujący intuicyjne zdalne sterowanie maszyną. Chociaż na samoświadomość maszyn zapewne musimy jeszcze trochę poczekać, to urządzenia inteligentne na tyle, by mogły samodzielnie funkcjonować są już stosowane w praktyce. Potrafimy rozwiązywać wiele problemów automatyzacji, mniejszym nakładem sił i wymaganej wiedzy. Wraz z największymi europejskimi producentami maszyn i ośrodkami badawczymi, Festo bierze udział w projekcie Smart Factory, którego celem jest rozwijanie potencjału samodzielnie działających maszyn. Podstawą dla tych zmian jest informacja, komunikacja i możliwość kontroli, które powoli stają się łatwo dostępne we wszystkich komponentach przemysłowych. Proces ten jest nazywany Czwartą Rewolucją Przemysłową lub w skrócie Industry 4.0. Więcej na ten jakże ciekawy temat możesz przeczytać na kolejnych stronach. Ansgar Kriwet
Zdjęcie: kgtoh / Prisma Na okładce Inteligentne produkty i procesy: W fabryce przyszłości, wytwarzane przedmioty będą w stanie powiedzieć same, co należy z nimi zrobić. Systemy cybernetyczno-fizyczne będą w stanie komunikować się dzięki koncepcji Internetu przedmiotów. Mikrosystemy będą podejmować autonomiczne decyzje, zaś superczułe roboty zaczną wspierać działania pracowników, umożliwiając im pracę nawet w podeszłym wieku. W tym wydaniu trends in automation, postaramy się przedstawić przyszłość produkcji, która to przyszłość zaczyna nabierać realnych kształtów już dziś. trends in automation 1.2013 12 SmartInversion: Ruch do przodu przez inwersję. Artykuł wstępny 3 Panorama 6 Festo na świecie 45 O magazynie 49 Soft Stop 50 8 Głównym czynnikiem wpływającym na sukces koncepcji Industry 4.0 jest semantyczna komunikacja pomiędzy wszystkimi maszynami w danej fabryce. Inspiracje (R)Ewolucja 4.0 Prof dr Wolfgang Wahlster jest jednym z najlepszych światowych ekspertów w dziedzinie sztucznej inteligencji. W niniejszym wywiadzie przybliża on koncepcję czwartej rewolucji przemysłowej (Industry 4.0), dzięki której maszyny zaczną rozumieć swoje środowisko pracy i będą komunikować się za pośrednictwem protokołu internetowego (IP). 8 Kompas Ruchy trzeciego rodzaju Dzięki rozwiązaniu SmartInversion, łączącemu lekkie konstrukcje nośne, napędy elektryczne oraz sterowanie w pętli otwartej i zamkniętej, możliwe jest wykonywanie nieskończonej liczby zwrotów w powietrzu. 12 Sterowanie ruchem za pomocą myśli Czy ludzie mogą odbierać to, co czuje robot? Czy maszyny można kontrolować przy pomocy myśli? Odpowiedź na oba pytania brzmi tak, dzięki zaawansowanym technologiom, takim jak opracowane przez firmę Festo ExoHand i Cogni- Game. 16
1.2013 trends in automation Spis treści 4 5 20 Roboty humanoidalne: Bystrzy i pojętni uczniowie. Impuls Na okładce Kiedy przedmioty zaczynają myśleć Eksperci uważają, że inteligentne maszyny będą stanowić kolejny przełom w nauce i technologii. Współczesne prototypy kładą podwaliny pod przemysł przyszłości. 20 Inne pokrewne artykuły (R)Ewolucja 4.0 8 Sterowanie ruchem za pomocą myśli 16 32 Synergia Gotowy do zainstalowania manipulator portalowy zapewnia najdynamiczniejsze reakcje oraz najwyższą sztywność w czasie testowania felg samochodowych. Potęga Wschodu Chiny dokonały właśnie wielkiego skoku w epokę wysokich technologii. Z przejęcia przez Chiny roli kluczowego rynku zbytu skorzystała zwłaszcza branża automatyzacji i przemysł motoryzacyjny. 26 Od felg ze stopów lekkich po RTG! W pełni automatyczna placówka testowa pomaga właściwie ocenić jakość felg ze stopów lekkich jeszcze zanim zostaną użyte w praktyce. Gotowy do zainstalowania manipulator portalowy znacząco podnosi wydajność pracy. 32 Nacisk na opiekę zdrowotną W kopenhaskim szpitalu zainstalowano pierwszy na świecie w pełni zautomatyzowany, sterylny magazyn narzędzi chirurgicznych pozwalający na ograniczenie kosztów działania placówki o 10 osobolat. 36 Automatyzacja w przemyśle mleczarskim Innowacyjny projekt firmy Hugart i Festo polegający na wykorzystaniu manipulatorów Tripod przy automatyzacji linii pakującej serki. 39 Woda dla wybrzeża Prowincji Przylądkowej Zachodniej Hermanus, ośrodek turystyczny znajdujący się w stanowiącej część RPA Prowincji Przylądkowej Zachodniej stanął przed poważnym problemem. Znajduje się on bowiem w rejonie ubogim w zasoby wody pitnej. Z pomocą dla oczyszczalni wody Preekstoel przyszła pneumatyczna technologia automatyzacji. 42
Inteligencja w cybernetycznym jajku Cybertecture Egg dobrze ilustruje to, co dzieje się w chwili połączenia światów inteligentnej technologii i architektury. Liczący 33 000 m 2 biurowiec w Mumbaju (Indie) jest miniaturowym kosmosem stworzonym z myślą o innowacyjnym środowisku pracy. Znajdujący się na jego szczycie ogród zapewnia cień i naturalne chłodzenie, a także wykorzystywany jest do oczyszczania wody. Przetworzona woda jest zbierana i uzupełniania gromadzoną deszczówką. Inteligentna szklana powierzchnia budynku z wbudowanymi ogniwami fotowoltaicznymi dostarcza energii, kontrolując jednocześnie ilość przenikającego do wnętrza promieniowania słonecznego. Oświetlenie wnętrza jest kontrolowane w oparciu o dane meteorologiczne. Zbiornik wody wykorzystywanej w układzie klimatyzacji znajduje się głęboko w podziemiach budynku Cybertecture Egg. Poszczególne systemy są kontrolowane i koordynowane przez inteligentne systemy zarządzania budynkiem. Zadbano również o zdrowie pracowników. Zainstalowany w łazienkach system Cybertecture Health sprawdza niektóre funkcje życiowe, takie jak np. ciśnienie krwi pracowników i samodzielnie wzywa pomoc medyczną w razie potrzeby.
Zdjęcie: James Law Cybertecture International
Wywiad (R)Ewolucja 4.0 Prof. dr dr h.c. mult. Wolfgang Wahlster, światowej sławy ekspert w dziedzinie sztucznej inteligencji, przedstawia nam fragmenty wizji procesów przemysłowych przyszłości. W świecie Industry 4.0 maszyny będą rozumieć swoje otoczenie i komunikować się ze sobą za pomocą protokołu internetowego (IP). Pierwsze zakłady, będące wcieleniem idei nowej rewolucji przemysłowej mają zostać uruchomione w ciągu pięciu lat. trends in automation: Panie profesorze, w dyskusjach pomiędzy ekspertami i w mediach specjalistycznych często pada termin Industry 4.0. Wiąże się on z wizją przyszłości, w której maszyny będą w stanie komunikować się między sobą, co zrewolucjonizuje produkcję przemysłową. Czy faktycznie nadchodzi czwarta rewolucja przemysłowa, w co zdaje się wierzyć wielu komentatorów? Prof. Wolfgang Wahlster: Tak, cybernetyczno-fizyczne systemy zrewolucjonizują konwencjonalną produkcję, gdyż pojedyncze stanowiska będą samodzielnie podejmować decyzje o tym, jakie działania ze strony pozostałej części fabryki są im potrzebne. Ta całkowicie nowa architektura systemów produkcji może być wprowadzana stopniowo poprzez cyfrową aktualizację istniejących zakładów produkcyjnych, co oznacza, że koncepcję tę można będzie wprowadzić nie tylko w całkowicie nowych fabrykach, ale także w istniejących dzisiaj placówkach. W dominującym dziś systemie Industry 3.0, wyraźnie widoczne są O rozmówcy Prof. Dr Dr h.c. mult. Wolfgang Wahlster Posiada tytuł doktora informatyki, jest też badaczem i wykładowcą, specjalizującym się w dziedzinie sztucznej inteligencji na uniwersytecie Saary. Wolfgang Wahlster jest też Prezesem oraz Dyrektorem do spraw technicznych i naukowych Niemieckiego Centrum Badań nad Sztuczną Inteligencją (DFKI) w Kaiserslautern, Saarbrücken, Bremie i Berlinie. Jako członek Federalnego Sojuszu Naukowego i członek zarządu najważniejszego ciała doradczego Unii Europejskiej zajmującego się przyszłością Internetu (program FI-PPP), prof. dr Wolfgang Wahlster doradza najwyższym europejskim decydentom, ciesząc się opinią jednego z najwybitniejszych ekspertów w dziedzinie sztucznej inteligencji na świecie. Za swoją pracę badawczą został uhonorowany Federalną Prezydencką Nagrodą Przyszłości Niemiec. www.dfki.de oznaki nadchodzącej zmiany, która polegać będzie na przejściu od sztywnego centralnego sterowania do zdecentralizowanej inteligencji. Liczne czujniki bardzo precyzyjnie zapisują stan otoczenia, a ich wbudowane systemy procesorów podejmują decyzje niezależnie od centralnego systemu zarządzania produkcją. Jedyną rzeczą, której jeszcze nie wprowadzono, jest zaawansowana sieć bezprzewodowa, umożliwiająca stałą wymianę informacji pomiędzy poszczególnymi elementami systemu produkcyjnego, łączenie pomiarów dokonanych przez różne czujniki w celu właściwej oceny złożonych zdarzeń, ich kontekstową interpretację oraz planowanie działań w oparciu o uzyskane dane. Dlaczego produkcja przemysłowa wymaga tak wysokiego poziomu współpracy inteligentnych maszyn? Wahlster: We współczesnych fabrykach liczne punkty pomiaru danych generują bardzo duże ilości informacji. Mówimy przy tym o ilościach z łatwością przetwarzanych przez maszyny, ale już nie przez ludzi. W takiej sytuacji możliwość bezpośredniej komunikacji pomiędzy maszynami daje wiele korzyści. Dzięki stworzeniu odpowiednio skonfigurowanych środowisk pracy możliwe jest zwiększenie sprawności, elastyczności oraz ekonomiczności wielu procesów. Bardzo małe, tanie czujniki bezprzewodowe, rozmieszczone w różnych miejscach fabryki, mogą zbierać dane z otoczenia i komunikować się bezprzewodowo. Możliwa jest też współpraca kilku rodzajów czujników (np. ciśnienia, temperatury bądź podczerwieni albo rejestratorów optoelektronicznych) w celu stworzenia ogólnego obrazu otoczenia i zachodzących w nim zjawisk. W świecie Industry 4.0, produkty i urządzenia produkcyjne staną się aktywnymi częściami systemu, kontrolującymi procesy wytwarzania i logistyki. Obejmuje to również systemy cybernetyczno fizyczne, łączące przestrzeń cybernetyczną Internetu ze światem namacalnym. Systemy takie różnią się jednak znacząco od istniejących obecnie systemów mechatronicznych tym, że posiadają zdolność interakcji z otoczeniem, planowania i adaptowania własnego zachowania do wymogów sytuacji a także uczenia się nowych strategii i wzorców zachowań, co pozwala im na samodzielną optymalizację pracy. Znacząco zwiększa to wydajność produkcji nawet w przypadku najmniejszych linii produktów wymagających wprowadzania
1.2013 trends in automation Inspiracja 8 9
częstych zmian. Wbudowane układy czujnik-napęd, komunikacja pomiędzy maszynami oraz aktywna, semantyczna pamięć produktu pozwalają rozwijać nowe metody optymalizacji, zapewniające oszczędność środków w środowiskach przemysłowych. W niedalekiej przyszłości koncepcja ta zagwarantuje złożoną, przyjazną dla środowiska i oszczędną produkcję w niemieckich fabrykach. Czy to otwiera dla produkcji całkowicie nowe możliwości? Wahlster: Tak. Zdolność maszyn do rozumienia bieżącej sytuacji będzie oznaczać całkowicie nowy poziom jakości produkcji przemysłowej. Interakcja pomiędzy znaczącą liczbą pojedynczych elementów pozwoli na tworzenie rozwiązań, które nigdy wcześniej nie zostały zaprogramowane na skalę przemysłową. W fizyce i biologii zjawisko takie nosi nazwę emergencji. Dobrym przykładem może tu być kolonia mrówek, w której pojedyncze owady nie są szczególnie inteligentne, ale współpracując z pozostałymi mogą niezwykle skutecznie radzić sobie ze zdobywaniem żywności lub odpędzaniem drapieżników. Krótko rzecz ujmując, całość jest większa niż suma części składowych. Zjawisko to występuje także w Fabryce 4.0. Jeżeli jakaś część zostanie uszkodzona lub nawet całkowicie zniszczona, pozostałe elementy procesu samodzielnie opracują mechanizm naprawczy, który będzie w stanie określić rodzaj uszkodzenia, oszacować jego rozmiary, znaleźć alternatywne rozwiązania dla bieżącego zadania produkcyjnego i zaakceptować stosowne prace konserwacyjne lub naprawcze, które, jak dotychczas, zostaną podjęte przez wykwalifikowany personel. Tak jak w przypadku mrowiska, wymaga to jednak bardzo skutecznej komunikacji. W jaki sposób rozwiązano to w koncepcji Industry 4.0? Wahlster: Krytycznym czynnikiem dla sukcesu Industry 4.0 jest inteligentna interpretacja informacji napływających z otoczenia. Kluczową rolę odgrywa tu oprogramowanie. Powinno ono nie tylko zapisywać informacje z czujników i przekazywać je w formie ciągu bitów, ale także rozumieć ich znaczenie w danym kontekście. Aby to osiągnąć, oprogramowanie przemysłowe fabryk przyszłości będzie dysponować systemem koncepcji, które pozwolą na ścisłe opisanie elementów systemu, zadań produkcyjnych, stanów i zdarzeń. Industry 4.0 umożliwia w ten sposób dokładną komunikację semantyczną, zrozumiałą nie tylko dla pracowników, ale także dla maszyn. Rozwiązanie takie wymaga ustandaryzowanych języków opisu oraz Internetu działającego w charakterze platformy komunikacyjnej w fabryce. Obecny chaos wywołany działającymi równolegle systemami magistral zostanie zastąpiony jednym, stosowanym na całym świecie, standardowym protokołem: Protokół internetowy (IP) na działającej w czasie rzeczywistym sieci WLAN lub Ethernet. A zatem koncepcja Industry 4.0 korzysta z Internetu do komunikacji pomiędzy elementami systemu? Wahlster: To prawda. Dlatego właśnie używamy nazwy Internet przedmiotów. Poszczególne maszyny posiadają miniaturowe serwery nie większe od kostki cukru, dzięki którym są w stanie zapewniać usługi sieciowe i komunikować się z innymi urządzeniami stosowanymi w danej produkcji. W koncepcji Industry 4.0, każdy element będzie mógł być przeniesiony i podłączony do innego elementu produkcyjnego, aby wykonać kolejny krok w procesie produkcji i wykonać to w najszybszy i najtańszy sposób, dokładnie jak dzieje się to w przypadku wdrożenia usług zwycięzcy przetargu publicznego. Ciąg produkcyjny opracowany dla każdego elementu jest swego rodzaju mapą pozwalającą poruszać się po fabryce. Pozwala to zapewnić znaczącą elastyczną, stabilność i niezawodność dla rozwiązań Industry 4.0. W zmiennym środowisku produkcji Industry 4.0, nieprzetworzony produkt informuje system, co należy z nim zrobić, aby otrzymać zamierzony efekt.
1.2013 trends in automation Inspiracja 10 11 W ostatecznym rozrachunku, głównymi beneficjentami koncepcji Factory 4.0 będą ludzie. Wolfgang Wahlster, DFKI Saarbrücken Dany element systemu musi zaś przekazać produktowi informacje o oferowanych usługach. Produkt decyduje następnie, które usługi akceptuje i w jaki sposób to zrobi, a następnie zapisuje te dane w semantycznej pamięci produktu. Czy takie rozwiązania już istnieją? Wahlster: Owszem, koncepcje takie są już stosowane w niektórych dziedzinach logistyki. Przykładowo, produkt posiadający określoną maksymalną temperaturę przechowywania może monitorować temperaturę otoczenia za pomocą cybernetyczno- -fizycznego systemu zainstalowanego w opakowaniu. Kiedy dopuszczalny próg zostaje przekroczony, może dojść do np. włączenia połączonego z czujnikiem alarmu ostrzegającego chłodnię o zaistniałej sytuacji. System chłodni może zareagować na ten alarm obniżając temperaturę. Technologię tę stosuje się przy transporcie plazmy krwi. Największą zaletą tego rozwiązania jest bezpośrednia komunikacja między obiektem a systemem kontroli temperatury, bez potrzeby wprowadzania czynnika ludzkiego. Ile czasu musi upłynąć, zanim pierwsze fabryki zgodne z Industry 4.0 rozpoczną działanie i czy możliwe będzie przystosowanie istniejących fabryk do tych standardów? Wahlster: Wielką zaletą koncepcji Industry 4.0 jest możliwość jej wprowadzania w sposób stopniowy. Systemy cybernetyczno-fizyczne pozwalają na przebudowę fabryki w czasie jej działania. Oznacza to montowanie wymaganych czujników, instalowanie różnych elementów systemu zaopatrzonych w miniaturowe serwery i system magistrali. W ten sposób można zacząć od pojedynczych maszyn i stopniowo zaadaptować całą fabrykę. Szeroko omawiana czwarta rewolucja przemysłowa jest w rzeczywistości ewolucją maszyn. Fabryk w pełni odpowiadających koncepcji Factory 4.0 jeszcze nie ma, ale ośrodki badawcze i ich partnerzy pracują nad ich wprowadzeniem. W Niemieckim Centrum Badań nad Sztuczną Inteligencją (DFKI) w Kaiserslautern, mieście położonym w południowo- -zachodnich Niemczech, od lat stosujemy pierwszą na świecie inteligentną fabrykę w charakterze laboratorium. Stanowi ona punkt odniesienia dla architektury Industry 4.0. Pierwsze nowe zakłady w pełni zgodne z zasadami Industry 4.0 powinny pojawić się nie wcześniej niż za pięć lat od chwili obecnej. Adaptowanie i rozbudowa istniejących zakładów postępuje nieco szybciej. Można założyć, że pierwsze modyfikowane fabryki korzystające z niektórych zasad produkcji cybernetyczno-fizycznej zaczną pracę w ciągu dwóch lub trzech lat. Czy w przyszłości ludzie wciąż będą potrzebni do pracy w przemyśle? Wahlster: Bardziej niż kiedykolwiek wcześniej. Złożone, unikalne produkty nie mogą zostać wyprodukowane bez pomocy wykwalifikowanych pracowników. W koncepcji Factory 4.0, produkcja maszynowa będzie prowadzona z szybkością ustaloną przez ludzi, nie zaś odwrotnie, jak dzieje się obecnie, w scentralizowanych systemach kontroli. Część zadań wykonywanych przez ludzi będzie miała inny charakter w przyszłości. Nowa generacja lekkich, inteligentnych robotów będzie współpracować bezpośrednio z ludźmi. W koncepcji Industry 4.0, roboty będą pracować razem z pracownikami, ale dzięki wbudowanym inteligentnym systemom, nie będą już stanowić zagrożenia dla personelu. Dzięki możliwościom, jakie daje takim maszynom zdolność analizowania otoczenia i oceny złożonych sytuacji, urządzenia będą w stanie wspierać pracowników w wykonywaniu ręcznych czynności produkcyjnych. Firma Festo jest pionierem w tej dziedzinie automatyzacji dzięki badaniom nad bioniką. Zespół badawczy zajmujący się tą tematyką ma na swoim koncie znaczące osiągnięcia, takie jak opracowanie systemów Bionic Handling Assistant oraz ExoHand. W ostatecznym rozrachunku, głównymi beneficjentami koncepcji Factory 4.0 będą ludzie.
Festo opracowuje napęd inwersyjny SmartInversion Ruchy trzeciego rodzaju Ruch we współczesnym świecie ma postać przejścia od punktu A do punktu B, albo też krążenia w kółko inaczej mówiąc, translacji i rotacji. Trzecim rodzajem napędu jest system inwersyjny, w którym ruch oznacza wywrócenie na lewą stronę. Takie rozwiązanie było do niedawna możliwe wyłącznie w świecie teorii i modeli. Dzięki SmartInversion, Festo opracowało pierwszy swobodny napęd inwersyjny.
Niezidentyfikowany obiekt latający unosi się kilka metrów nad ziemią, poruszając się cicho i z niezwykłą gracją. Geometryczna taśma utworzona z przezroczystych brył nieustannie wywraca się na drugą stronę. Zbiega się, tworząc zwarty kształt, a następnie otwiera się na zewnątrz. Zawieszona w powietrzu, odpycha się od niego, uzyskując pęd na skutek rotacji. Dla postronnego obserwatora jest to fascynujący i niewiarygodny zarazem spektakl. Do niedawna, napęd inwersyjny istniał wyłącznie w teorii lub jako model. Niezwykłe odkrycie Dwa klasyczne systemy napędu można sobie łatwo wyobrazić. Napęd liniowy można porównać do kija bilardowego, który popycha bilę po linii prostej w jednym kierunku. Ruch rotacyjny jest wykorzystywany np. podczas jazdy na rowerze. Trzeci rodzaj ruchu jest oparty na inwersji, z jej idiosynkratyczną kolejnością ruchów i stanowi wyzwanie dla naszej percepcji oraz umiejętności rozumowania. Ruch taki po raz pierwszy został opisany przez szwajcarskiego artystę i inżyniera, Paula Schatza, który na początku XX wieku odkrył geometryczną wstęgę. Jest ona wyjątkowa o tyle, że pozwala na ruch wymuszony, w którym ruch jednej części układu pociąga za sobą ruch wszystkich pozostałych jego elementów. Inżynierowie z Festo wykorzystali tę podstawową zasadę do opracowania rozwiązania SmartInversion. Swobodnie wiszące bryły Dzięki rozwiązaniu SmartInversion, łączącemu lekkie konstrukcje nośne, napędy elektryczne oraz sterowanie w pętli otwartej i zamkniętej, możliwe jest wykonywanie nieskończonej liczby zwrotów w powietrzu. Ruch podzielony jest na cztery fazy, z których dwie generują moment napędowy. Bryły są napełnione helem, aby mogły swobodnie unosić się w powietrzu. Pręty z włókna węglowego tworzą ultralekki szkielet zamknięty w gazoszczelnej membranie. Cały ten fascynujący kształt jest wprawiany w ruch rotacyjny za pomocą trzech silników serwo, poruszających osie w przód lub w tył, zależnie od fazy napędu. System SmartInversion można kontrolować za pomocą smartfonu, na którym zainstalowano specjalne oprogramowanie opracowane przez Festo.
1.2013 trends in automation Kompas 14 15 Cztery skoordynowane fazy Aby osiągnąć inwersję wstęgi geometrycznej, trzy silniki serwo są kontrolowane przez wewnętrzną jednostkę sterującą. Dwa z nich poruszają elementy w przód, zaś trzeci w tył, zależnie od fazy ruchu. W niektórych momentach, SmartInversion przesuwa silniki serwo w przeciwnych kierunkach. Ruch oparty jest na matematycznym modelu wstęgi geometrycznej, zapisanym w pamięci wspomnianej jednostki sterującej. Gwarantuje to inwersję bez punktu centralnego, co umożliwia rozpoczęcie procesu inwersji z dowolnego miejsca. Kiedy SmartInversion znajduje się w ruchu, stan naładowania baterii oraz bieżący pobór energii jest stale monitorowany w czasie rzeczywistym przez system monitorowania stanów, specjalnie zaprojektowany na potrzeby rozwiązania SmartInversion. Idee bez granic Rozwijając swoje portfolio Future Concepts, Festo stale szuka nowych rozwiązań na polu napędów, sterowania i techniki chwytania. Naturalne zasady, podejście artystyczne i procesy matematyczne są bodźcem do tworzenia nowych zastosowań przemysłowych. Idea SmartInversion Future Concept pozwoliła inżynierom i projektantom rozpoczęcie badań nad możliwym zastosowaniem inwersji w różnych dziedzinach techniki. Festo dokonało przełomu, realizując teoretyczny dotychczas model napędu inwersyjnego pod postacią rozwiązania SmartInversion. Stale rozszerzając zakres możliwości oferowanych przez technikę, badacze i konstruktorzy odkrywają nowy potencjał drzemiący w innowacyjnych technologiach. www.festo.com/en/smartinversion Konkurs projektowy: Principle to Product Aby dokładniej przyjrzeć się zjawisku inwersji, Festo Bionic Learning Network oraz Niemiecka Rada Projektów zainicjowały ogólnokrajowy konkurs projektancki. Konkurs Festo Challenge: Principle to Product ma na celu odkrycie twórczych idei zastosowania inwersji w środowisku przemysłowym. Konkurs został stworzony z myślą o studentach wzornictwa i kierunków technicznych, a łączna pula nagród wynosi ponad 30 000 euro. Zwycięski projekt zostanie wprowadzony w życie we współpracy z Festo i zaprezentowany na targach Hanover Trade Fair w 2013 roku. Więcej informacji można znaleźć na stronie www.festo.com/bionic
Nowe rozwiązania w dziedzinie interakcji człowiek-maszyna Sterowanie ruchem za pomocą myśli Czy ludzie mogą odebrać to, co czuje robot? Czy można sterować maszynami za pomocą myśli? Tak, jest to możliwe dzięki zaawansowanym technologiom, takim jak ExoHand i CogniGame opracowanym przez Festo. Rozwiązania te są kamieniami milowymi w rozwoju metod interakcji pomiędzy ludźmi i maszynami przemysłowymi.
1.2013 trends in automation Kompas 16 17 Elias Maria Knubben, Szef działu projektów bionicznych w firmie Festo Jeszcze jedno pytanie trends in automation: Czy może pan opisać w kilku słowach kluczowe elementy układu asystenckiego ExoHand i mechanizm ich działania? Elias M. Knubben: ExoHand jest wykonany z poliamidu metodą zgrzewania laserowego (SLS). Kształt egzoszkieletu powstaje w oparciu o trójwymiarowy skan ręki użytkownika. Na zewnętrznej powierzchni urządzenia znajduje się osiem siłowników Festo DFK-10 pełniących rolę pneumatycznych napędów dwustronnego działania. Pozwalają one otwierać i zamykać chwyt każdego palca z bardzo dużą dokładnością. Palec wskazujący może też obracać się w dwie strony, zaś kciuk może zostać obrócony w kierunku wewnętrznej części dłoni. Potencjometry liniowe rejestrują położenie palców i siłę przyłożoną do każdego z napędów. Odpowiadające im ciśnienie w poszczególnych komorach jest regulowane zaworami piezoproporcjonalnymi. Czujniki w wyspie zaworowej regulują ciśnienie i odczytują siły, z jakimi działa każdy z siłowników. Praca bez zmęczenia oraz możliwość czucia i sterowania bez fizycznego kontaktu wszystkie te możliwości zapewnia układ asystencki ExoHand, niezwykłe rozwiązane zwiększające możliwości pracy ręcznej opracowane przez Festo. Egzoszkielet noszony jak rękawica umożliwia swobodny ruch palców. Siła ręki jest przy tym wzmocniona, zaś wszystkie ruchy są odczytywane i przekazane w czasie rzeczywistym do sterowników ręki robota. W ten sposób, ExoHand łączy ludzką inteligencję z możliwościami robotów. Urządzenie to dysponuje wszystkimi podstawowymi stopniami swobody ruchu ludzkiej ręki, pozwalając na obsługę różnych rodzajów chwytu i manipulowania przedmiotami. Dłuższe i zdrowsze życie zawodowe Pomimo znaczącego wzrostu poziomu automatyzacji, wiele czynności w przemyśle wciąż musi być wykonywanych przez ludzi. Częste, powtarzalne działania szybko prowadzą jednak do zmęczenia. Zwiększając siłę ludzkiej ręki, ExoHand umożliwia wydłużenie czasu pracy bez obaw o możliwość wystąpienia trwałych uszkodzeń fizycznych. ExoHand jest przydatny podczas wykonywania działań montażowych, pełniąc rolę systemu wspomagania, zwiększając komfort pracy i chroniąc przed nadmiernym zmęczeniem bądź nadwyrężeniem ciała. Obsługa bez ryzyka Innym wykorzystaniem układu asystenckiego ExoHand jest zdalne sterowanie manipulatorami robotów przemysłowych. W ten sposób możliwe jest wykonywanie niebezpiecznych zadań z bezpiecznej Jubilerska precyzja: Precyzyjne położenie wszystkich stawów palców oraz elastyczność i pełna swoboda ruchu.
odległości. Korzystając z systemu informacji zwrotnej, ExoHand stanowi przedłużenie ręki pracownika, zapewniając pełny zakres naturalnych ruchów. Co więcej, egzoszkielet można założyć nie tylko na ludzką rękę, lecz także na jej silikonowy model, wykorzystując go w charakterze sterownika zdalnego, jak i mechanicznego manipulatora. Układ taki zapewnia swobodny przepływ informacji od człowieka do maszyny i vice versa. Dzięki temu rozwiązaniu, operator nie musi już polegać wyłącznie na swoim wzroku i słuchu, ale może bezpośrednio odczuwać kształty formowane przez manipulator oraz opór, z jakim styka się on podczas pracy. Siła na co dzień W dziedzinie rehabilitacji, ExoHand w przyszłości może znaleźć zastosowanie jako aktywna orteza, czyli ortopedyczna proteza stabilizująca, odciążająca bądź kontrolująca ruch kończyny. Aktywne ortezy kończyn górnych mogą pomóc pacjentom po wylewie wykazujągracza było przesuwanie rakietki w górę lub w dół ekranu tak, aby odbić piłeczkę do przeciwnika. W przypadku CogniGame, inżynierowie z Festo przenieśli grę komputerową do świata rzeczywistego, wykorzystując elementy wyprodukowane przez ich firmę. To, co czyni CogniGame unikalnym jest to, że gracz steruje rakietką wyłącznie za pomocą interfejsu mózg-komputer (brain-computer interface, BCI). Interfejs taki mierzy zmiany napięcia za pomocą elektrod zamocowanych na powierzchni skóry głowy gracza. Serce nowych koncepcji działania: Oprogramowanie w roli kanału komunikacji między człowiekiem a maszyną. Foto: Daimler AG Twórcy CogniGame, wykorzystali dostępny na rynku interfejs mózg- -komputer złożony z 14 elektrod sygnałowych i 2 elektrod odniesienia. Częstotliwość próbkowania sygnałów mózgowych wynosi 128 razy na sekuncym pierwsze oznaki paraliżu, wspierając przywracanie uszkodzonych połączeń pomiędzy mózgiem a ręką. Interfejs mózg-komputer odczytuje sygnały elektroencefalografu (EEG) oznaczające chęć otwarcia bądź zamknięcia ręki. Ruchy są wykonywane przez układ asystencki ExoHand zaopatrzony w interfejs mózg-komputer. Wywołuje to efekt uczenia się, dzięki czemu po pewnym czasie pacjent jest w stanie ponownie ruszać ręką bez wspomagania. Siła umysłu Interfejs mózg-komputer należy do nowej generacji interfejsów pomiędzy człowiekiem a maszyną. CogniGame Festo demonstruje praktyczne zastosowanie koncepcji urządzenia sterowanego myślami. Inspiracją dla tego rozwiązania była popularna gra komputerowa z lat 70. Przypominała ona tenis stołowy, zaś zadaniem Powiedzenie rusz głową nabiera nowego znaczenia Na potrzeby tej rozgrywki, Festo opracowało CogniWare, autorskie oprogramowanie pozwalające na bezpośrednie manipulowanie rakietką za pomocą myśli i sygnałów biologicznych. CogniWare określa komunikację pomiędzy mózgiem i sprzętem komputerowym, bez potrzeby stosowania urządzeń rozpoznających mowę bądź manipulatorów fizycznych. Oprogramowanie CogniWare oraz interfejs mózg-komputer rejestruje impulsy w mózgu gracza, przetwarza je i przekazuje do urządzenia wyjściowego.
1.2013 trends in automation Kompas 18 19 CogniGame: Kontrola za pomocą myśli przekazywanych przez interfejs mózg- -komputer i działanie wykonywane za pomocą siły mięśni (u góry). Ćwiczenie mięśni i mózgu: ExoHand w połączeniu z interfejsem mózg-komputer (dolny lewy róg). Możliwy scenariusz przyszłości: Kontrolowanie maszyn za pomocą myśli (prawy dolny róg). dę. Odebrane sygnały są następnie filtrowane i przekazywane do oprogramowania. Działania interfejsu mózg -komputer są połączone z pomiarem rytmu mu, generowanego przez sensomotoryczną korę mózgową. Rytm mu jest wynikiem ruchu bądź nawet samej myśli o nim. Dzięki temu wystarcza jedynie pomyśleć o poruszeniu lewą ręką, aby na przykład, przemieścić urządzenie w tym kierunku. Przyszłość jest interaktywna ExoHand i CogniGame pokazują wielki potencjał interakcji pomiędzy człowiekiem i maszyną. W przemyśle oznacza to możliwość maszynowego, a jednocześnie bardzo elastycznego wykonywania skomplikowanych zadań, które dotychczas musiały być wykonywane wyłącznie przez ludzi. W połączeniu z robotami dysponującymi bardzo czułymi manipulatorami, możliwe będzie nie tylko zdalne wykonywanie precyzyjnych prac, ale także bezpośrednie odczuwanie sił i oporów pojawiających się przy takich pracach. Łącząc dwa odrębne dotychczas światy techniki i ludzkiego mózgu, ludzie i maszyny mogą niedługo zacząć współpracować w sposób, który do niedawna był domeną teoretycznych badań i powieści fantastyczno-naukowych. www.festo.com/bionic
1 Zdjęcie: EdStock / istockphoto Inteligentne produkty i procesy 2 Kiedy przedmioty zaczynają myśleć Przedmioty znajdujące się w naszych domach, miejscach pracy i zakładach przemysłowych z dnia na dzień stają coraz bardziej inteligentne. Eksperci uważają, że inteligentne maszyny będą stanowić kolejny przełom w nauce i technologii. Współczesne prototypy kładą podwaliny pod produkcję przyszłości. Czy jednak inteligencja przejawiana na zewnątrz zawsze przekłada się na analogiczną inteligencję wewnątrz? Jak będą wyglądać produkty i procesy przyszłości?
1.2013 trends in automation Impuls 20 21 Zdjęcie: KAWADA Industries and inc. 3 Zdjęcie: BMW Group 4
Zdjęcie: KAWADA Industries and inc. Zaledwie kilka lat temu samochód był tylko samochodem, zaś telefon komórkowy służył wyłącznie do telefonowania podczas przemieszczania się. Dzisiaj, samochody są bardzo złożonymi środkami transportu zdolne komunikować się z kierowcą, pozwalając na bezpieczniejszą i bardziej komfortową jazdę dzięki licznym systemom wspomagania. Telefony komórkowe są dziś przenośnymi komputerami. Nie stanowi dla nich problemu nawigacja w terenie ani dostarczanie informacji o mogących nas zainteresować restauracjach i sklepach w najbliższej okolicy w oparciu o analizę naszych własnych zachowań. Co kryje zatem przyszłość? Eksperci są przekonani, że już niedługo dysponować będziemy ubraniami monitorującymi stan organizmu i automatycznie powiadamiającymi stosowne służby w razie pojawienia się problemów, co może być szczególnie przydatne m.in. dla ludzi w podeszłym wieku. To samo dotyczy lodówek samodzielnie zamawiających mleko i masło w razie potrzeby, albo pralek rozpoczynających pranie w chwili, gdy cena energii w danej taryfie jest niższa. Produkcja przemysłowa powoli zmierza w stronę wykorzystania złożonych sieci tworzących tzw. Internet przedmiotów, w którym materiał do obróbki będzie komunikował się z systemem przetwarzania, informując go, co powinien w danej chwili zrobić. Myślące przedmioty Czy przedmioty mogą cechować się inteligencją? Weźmy dla przykładu niezależny system nadzoru przemysłowego, który dzięki wbudowanemu minikomputerowi potrafi rozpoznawać i analizować nawet złożone wzorce zachowań. Czy możemy w jego przypadku mówić o inteligencji? Przez setki lat filozofowie starali się zrozumieć fenomen inteligencji, podczas gdy naukowcy zgłębiali tajniki ludzkiego myślenia. Jeżeli za punkt odniesienia przyjąć poziom złożoności oraz możliwości, jaki prezentuje ludzki mózg, żadnej istniejącej dziś maszyny nie możemy określić mianem prawdziwie inteligentnej. 3 Jednak, jeżeli porównamy współczesne maszyny z silnikiem parowym z czasów rewolucji przemysłowej, to robot używany w produkcji samochodów, potrafiący zastąpić pracownika w wielu ręcznych czynnościach z pewnością może zostać nazwany urządzeniem inteligentnym. Maszyna taka potrafi zwykle rozpoznawać wiele obiektów, podejmować decyzje odnośnie ich obróbki a także samodzielnie przechodzić do kolejnych etapów procesu produkcyjnego. Słaba SI konta mocna SI Racjonalne podejście do inteligencji, jaką mogą posiadać przedmioty demonstruje koncepcja sztucznej inteligencji (SI), rozwijana od lat 50. XX wieku. John R. Searle, profesor filozofii na uniwersytecie Berkeley, jako pierwszy dokonał rozróżnienia na słabą SI i mocną SI. 1 Inteligentna logistyka: Cyfrowa pamięć produktu pozwala na szybszy i bardziej niezawodny przepływ towarów. 2 Wizjoner Steve Jobs (1955 2011) wprowadzając na rynek telefon iphone, zapoczątkował ofensywę smartfonów firmy Apple. Dzisiejsze smartfony współpracują inteligentnie z techniką automatyzacji domu, pojazdami, maszynami i systemami. 3 HIRO: Humanoidalny robot wykorzystujący zdobytą wiedzę do rozwiązywania nowych problemów. 4 Przemysł samochodowy poświęcił wiele czasu na opracowanie inteligentnych sieci łączących kierowcę, pojazd i otoczenie. Przykładem takiej sieci może być integracja pojazdu z Internetem i smartfonem, odgrywająca istotną rolę w koncepcji samochodu BMW i8.
1.2013 trends in automation Impuls 22 23 inbin: Inteligentny kontener jest w stanie zarządzać i kontrolować proces wyboru produktów. Zdjęcie: Fraunhofer IML Jego celem było wyeliminowanie wciąż niedostępnej dla maszyn samoświadomości ze zbioru kryteriów inteligencji. Według Searle a, słaba SI opiera się na symulowaniu ludzkiej inteligencji w celu rozwiązywania problemów i wykonywania zadań. Naśladuje ona inteligentne zachowanie przy zastosowaniu matematyki i technologii informacyjnej. Silna SI działa nieco inaczej, gdyż zakłada rozwój świadomości oraz autentycznego zrozumienia, co oznacza, że jest ona potencjalnie osiągnąć poziom ludzkich zdolności umysłowych, a nawet go przekroczyć. Myślący robot Jeżeli zatem nie będziemy wymagać od maszyn samoświadomości, to przy odrobinie dobrej woli możemy określić mianem inteligentnych wszystkie urządzenia potrafiące wykonywać zadania w sposób autonomiczny. Na szczególną uwagę zasługuje tu robot HIRO (Human Interactive Robot, Ludzki Robot Interaktywny), opracowany w Tokijskim Instytucie Technologii pod kierownictwem profesora Osamu Hasegawa. Robot ten korzysta z algorytmu SOINN (Self-Organizing Incremental Neural Network, Samoorganizująca Przyrostowa Sieć Neuronowa) do zapisywania poleceń i zbierania danych niezbędnych do ich wykonywania. Jeżeli HIRO czegoś nie wie, to znajduje żądane informacje na własną rękę. Bardzo interesującą cechą HIRO jest to, że zapisuje on wszystkie nowe informacje i korzysta z nich przy rozwiązywaniu późniejszych problemów. Dzięki temu, robot ten stale się rozwija, by móc wykonywać zadania, do których nie został początkowo zaprogramowany. Prof. Hasegawa ma nadzieję, że SOINN pewnego dnia znajdzie praktyczne zastosowanie, np. w systemie sterowania sygnalizacją drogową. Analiza danych z urządzeń służących do monitorowania ruchu i rejestrowania wypadków mogłaby np. pomóc zmniejszyć korki na drogach. Inteligentna skrzynka Dzięki współpracy Fraunhofer IML z Katedrą Materiałoznawstwa i Magazynowania Politechniki Dortmundzkiej powstał inbin pierwszy inteligentny kontener. Jest on w stanie komunikować się z innymi urządzeniami oraz z ludźmi, samodzielnie podejmować decyzje, monitorować warunki otoczenia i kontrolować procesy logistyczne. Inteligentny kontener korzysta Sztuczna inteligencja Sztuczna inteligencja (SI) dotyczy możliwości automatyzacji inteligentnych zachowań. Jednak naukowcy mają kłopot z uzgodnieniem definicji inteligencji ponieważ nie ma jednej uniwersalnej definicji tego terminu. W badaniach, SI dotyczy tworzenia formy inteligencji wykorzystującej cechy człowieka. Przykładem są komputery, które we własnym zakresie znajdują rozwiązanie problemów. Aczkolwiek w wielu przypadkach gry komputerowe są tutaj dobrym przykładem pojęcie sztucznej inteligencji jest używane do określenia pseudo-inteligencji, która wykorzystuje proste programy do naśladowania wzorców inteligentnych ludzkich zachowań.
Dr. Peter Post, Head of Corporate Research and Programme Strategy at Festo Wywiad trends in automation: Jak pan wyobraża sobie produkcję przyszłości? z systemów odwróconych fotokomórek do określania własnej pozycji a także używa wbudowanych czujników do pomiaru różnych parametrów, takich jak np. temperatura powietrza. Dzięki tym rozwiązaniom, inbin może zdecydować, czy znajduje się we właściwym miejscu złożonego systemu magazynowania, który musi brać pod uwagę różne strefy klimatyczne. Najciekawszą funkcją tego urządzenia jest jednak to, że może się ono komunikować nie tylko z innymi kontenerami inbin w celu optymalizacji procesów logistycznych, ale także z ludźmi. Inteligentny kontener nawiązuje w ten sposób kontakt z ludźmi oraz Internetem przedmiotów. Zdjęcie: ITV Denkendorf, Forschungsbereich Smart Textiles Inteligentne materiały: Tkaniny z wbudowanymi elementami elektronicznymi (LED) i wplecionymi przewodnikami elektrycznymi. Mogą znaleźć zastosowanie w produkcji ubrań ochronnych zdolnych wyświetlać ostrzeżenia. Internet przedmiotów Futurolodzy wierzą, że w już niedługo w Internecie będzie więcej przedmiotów niż ludzi. Całe systemy uzyskają zdolność do komunikowania się z otoczeniem, wykraczając tym samym poza ramy swoich własnych fizycznych ograniczeń. Będzie to możliwe dzięki tzw. Internetowi przedmiotów. W czerwcu zeszłego roku koncepcja ta osiągnęła jeden ze swoich kamieni milowych. Większość ludzi była nieświadoma wdrożenia Protokołu Internetowego w wersji 6, co zaowocowało zwiększeniem liczby dostępnych adresów IP z 4,3 miliarda do 340 sekstylionów (sekstylion to jedynka z 36 zerami). Takie rozwiązanie pozwoli przypisać numery IP wszystkim telefonom komórkowym, komputerom, samochodom, kontenerom, częściom ubrania i maszynom. Hans Vestberg, Prezes zarządu firmy Ericsson, największego światowego dostawcy sprzętu telekomunikacyjnego wierzy, że do roku 2020 uda się połączyć w jedną sieć ponad 50 miliardów urządzeń takich jak np. samochody. Czujniki zainstalowane w samochodzie będą wykrywać oblodzenie drogi a następnie przekazywać tę informację do samochodów jadących za nim. Prof. Wahlster, dyrektor Niemieckiego Centrum Badań Nad Sztuczną Inteligencją (DFKI), sądzi, że taka technologia będzie gotowa do produkcji już za dwa bądź trzy lata. (Więcej na ten temat można znaleźć w wywiadzie na stronie 8.) Elektroniczna pamięć produktów W przemyśle przyszłości, wewnętrzny status urządzeń, materiałów, przedmiotów i środowisk będzie zapisywany dzięki technologii informacji zintegrowanej i łączony ze stanami rzeczywistymi procesów przemysłowych. Przykładowo, używany do produkcji materiał będzie Dr Peter Post: Sądzę, że przyszłość będzie wymagać od produkcji dużo większej elastyczności i zdolności do adaptacji. W obecnej chwili znaczne ilości czasu i pieniędzy są pochłaniane przez budowę zakładów spełniających bardzo konkretne wymagania. Jeżeli produkt ulegnie zmianie, często pociąga to za sobą konieczność modyfikowania sporej części fabryki. Wierzę, że fabryki przyszłości będą wyposażone w maszyny połączone ze sobą w inteligentną sieć i zdolne do szybkiej, samodzielnej konfiguracji a także niezależnego działania w celu spełnienia określonych wymagań procesu produkcyjnego. Innymi słowy, będą one prezentować sobą maksimum elastyczności. trends in automation: Czy można zatem powiedzieć, że przyszłe fabryki będą się cechować zdecentralizowaną inteligencją? Dr Peter Post: IW kontekście produkcji przyszłości, zdecentralizowana inteligencja oznacza, że zadania obecnie wykonywane przez główny komputer, zostaną przejęte przez poszczególne elementy. Wszystkie działania niezbędne do wykonania pojedynczego zadania będą wykonywane przez miniaturowy system kontroli zawarty w tymże elemencie. Pełna treść wywiadu znajduje się na stronie internetowej www.festo.com/research
1.2013 trends in automation Impuls 24 25 Sieć roju Zdjęcia: DFKI GmbH Wizja miejskich samochodów przyszłości: Samochód EO smart jest niezwykle zwrotny, a ponadto jest w stanie zmieniać swój kształt w celu dopasowania się do bieżącej sytuacji na drodze. Działając razem, jesteśmy nie tylko silniejsi, ale także bardziej inteligentni. Inteligencja roju (stadna) jest doskonałym przykładem tej zasady. Inspiracją do jej badania była, rzecz jasna, obserwacja natury ławic ryb, stad ptaków czy kolonii mrówek. Pojedyncza mrówka posiada ograniczony zakres inteligencji, ale cała społeczność mrówek działająca jak jeden organizm mogą pokonywać złożone problemy, prezentując przy tym znacznie wyższy poziom inteligencji. za pośrednictwem RFID informować maszynę o tym, jakie etapy procesu zostały wykonane, a które jeszcze pozostały do wykonania. Maszyny będą automatycznie identyfikować indywidualne produkty i wymagane etapy produkcji a także wszystkie konieczne zmiany narzędzi. Pamięć produktu pełni również rolę dokumentacji opisującej cały okres jego przydatności. Opisywane tu rozwiązania mają również gigantyczny potencjał w dziedzinie logistyki. Roboty działające w sieci będą w stanie samodzielnie przenosić wymagane przedmioty z półek. Inteligentne etykiety umożliwią zaś prześledzenie w dowolnym momencie cyklu dystrybucyjnego produktu od producenta, przez firmę logistyczną i detalistę, aż do końcowego nabywcy. Cyfrowa pamięć produktu pozwala na szybszy i bardziej niezawodny przepływ towarów. Czwarta rewolucja przemysłowa Wielu ekspertów jest zgodna co do tego, że gospodarka znajduje się na krawędzi czwartej rewolucji przemysłowej, znanej też jako Industry 4.0. Wiąże się to z przejściem od współczesnego rozumienia produkcji, do wytwarzania dóbr opartego na Internecie, w którym materiały zawierają cechy produktu końcowego. Produkty kontrolują też własny proces produkcji, zaś niedokończone części przesyłają swoje schematy produkcji do fabryki, przez co stają się pełnoprawnymi elementami systemu kontroli. Inteligentna produkcja przyszłości wydatnie zwiększy zatem szybkość procesów przemysłowych. Schematy pracy uzyskałyby tym samym elastyczność, zdolność do samoorganizacji, wprowadzania zmian, uwzględniania prac naprawczych oraz samodzielnej optymalizacji. Koncepcja Industry 4.0 obiecuje inteligentną produkcję zapewniającą maksymalną elastyczność. W dziedzinie nauki oraz branży automatyzacji, droga do implementacji projektów jest długa, lecz niezwykle ciekawa. Firmy należące do różnych sektorów, ośrodki badawcze oraz liczni specjaliści współpracują ze sobą aby urzeczywistnić ów rozwój. Gdzie jednak człowiek znajduje się w chwili obecnej? Jak przyszłość wpłynie na role, które odgrywamy dzisiaj? Quo vadis homo faber dokąd zmierzasz, człowieku twórczy? trends in automation postarają się na bieżąco udzielać odpowiedzi na to pytanie. Opracowana przez firmę Festo koncepcja AquaJellies obrazuje, w jaki sposób ludzie mogą wykorzystać inteligencję roju. Te sztuczne meduzy zaopatrzone w napęd elektryczny, posiadają również inteligentny mechanizm adaptacyjny emulujący zachowania stadne. Po wyposażeniu go w zdolność komunikacji, rój meduz AquaJellies może funkcjonować jako wysoce rozwinięty, samosterowny system. www.festo.com/en/aquajelly AquaJellies z Festo: Sztuczne meduzy obdarzone inteligencją roju.
Chiny: światowa potęga gospodarcza Potęga Wschodu Chiny ulegają zmianie: ten jeszcze do niedawna ubogi kraj dokonał właśnie wielkiego skoku w epokę wysokich technologii. Z przejęcia przez Chiny roli kluczowego rynku zbytu skorzystała zwłaszcza branża automatyzacji i przemysł samochodowy. Pomimo niedawnego osłabienia wzrostu gospodarczego, chiński czerwony smok zmierza pewnie naprzód. Zdjęcia: Lesley Magno / gettyimages
1.2013 trends in automation Synergie 26 27 Symbol szczęścia: Maskotka smoka jest tradycyjnym elementem obchodów chińskiego Nowego Roku.
W Chinach smok jest symbolem siły, mającej jednak charakter łagodny i dobroczynny. Według legendy, zanosi on nadzieje i marzenia ludzi do nieba, przynosząc w drodze powrotnej boskie błogosławieństwa. Nie ma on nic wspólnego z potworami znanymi z mitologii zachodnich. Czerwony smok symbolizuje naturę kraju, niewiarygodnie wręcz zróżnicowanego. W starożytnych chińskich mitach i legendach, smoki lądowe, wodne i powietrzne żyły na Ziemi, a ściślej wśród piasków pustyni Gobi na zachodzie, w Himalajach oraz nad rzekami i wschodnim wybrzeżem. Zdjęcia: Svend Erik Hansen / gettyimages Miejsce na rozwój Już sam rozmiar Chin daje im niezwykły potencjał. Kraj ten zajmuje powierzchnię 9,6 miliona kilometrów kwadratowych, a więc jest niemalże równy wielkością całej Europie (10,2 mln km kw.) i jest zamieszkały przez 1,3 miliarda ludzi (dla porównania, cała Europa liczy ok. 560 milionów). Różnice w ilości mieszkańców żyjących na terenach miejskich i wiejskich są olbrzymie. Na nizinnych terenach północnych Chin, miliony ludzi żyją w ludnych miastach. Z drugiej strony, wielkie obszary kraju, zwłaszcza zachodnie łańcuchy górskie, Himalaje i pustynia Gobi są praktycznie bezludne. Świadomość własnej siły i wizja przyszłości W ostatnich latach można było zaobserwować niezwykłą dynamikę rozwoju wynikłą ze zderzenia socjalistycznego systemu wartości z neoliberalną gospodarką wolnorynkową. Kiedy w pierwszej połowie 2012 roku zaobserwowano oczekiwany spadek tempa rozwoju do 7,8% w porównaniu z 10% w roku poprzednim, pojawiły się głosy zalecające ostrożność, ale najprawdopodobniej nie będę one miały większego wpływu. W obecnym czasie Chiny zapewniły sobie rolę jednego z największych rozwijających się rynków na świecie. Na wspomnianą szybkość rozwoju czerwonego smoka ma wpływ jego wiara we własne siły, wynikająca z historycznego dziedzictwa cywilizacji liczącej sobie ponad 5000 lat. Wizję kraju oraz globalny wizerunek dobrze odzwierciedlają plany zbudowania pierwszej chińskiej załogowej stacji kosmicznej, która ma zostać oddana do użytku w 2020 roku.
1.2013 trends in automation Synergie 28 29 Firma Festo zatrudnia obecnie około 1800 osób w obszarze produkcji i logistyki, którzy pracują w rozsianych po całych Chinach 42 centrach sprzedaży i obsługi klienta. Zmieniająca się gospodarka Większość ekspertów jest zdania, że Chiny z całą pewnością staną się największą gospodarką światową, nie wiadomo jedynie, kiedy to nastąpi. W ogólnoświatowym rankingu kraj ten zajmuje obecnie drugie miejsce, zaraz za Stanami Zjednoczonymi, wyprzedzając Japonię, Niemcy, Francję i Wielką Brytanię. We wczesnych stadiach rozwoju gospodarczego, rola Chin ograniczała się niemal wyłącznie do zapewniania zachodnim producentom taniej siły roboczej. Pozwoliło to jednak przekształcić największe ośrodki w dobrze prosperujące regiony, czyniąc z Chin bardzo atrakcyjny rynek zbytu. Międzynarodowe koncerny motoryzacyjne sprzedają w Chinach więcej samochodów niż w jakimkolwiek innym państwie na świecie. Sugeruje to transformację chińskich struktur gospodarczych, która zdaniem światowych liderów biznesu, będzie oznaczać daleko idące zmiany. Obecnie Chiny przechodzą metamorfozę z dostarczyciela taniej siły roboczej i powielacza zagranicznych rozwiązań w producenta wysokich technologii i centrum rozwoju technologicznego. Zgodnie z szacunkami Chińskiego Ministerstwa Nauki i Technologii, produkcja w sektorach zaawansowanych technologii osiągnęła rekordową wartość w roku 2011. Łączna wartość produkcji 60 000 firm zaawansowanych technologii wyniosła ok. 1,6 miliarda dolarów. JJ Chen, General Manager Festo Greater China Jeszcze kilka pytań trends in automation: Na co w przyszłości może liczyć przemysł produkcyjny w Chinach? JJ Chen: Chiny posiadają obecnie największy rynek wewnętrzny, największą produkcję przemysłową i największy rynek zbytu samochodów, zaś w ciągu kilku najbliższych lat staną się również największym rynkiem dla techniki automatyzacji na świecie. Przemysł produkcyjny w Chinach stopniowo dopasowuje się do międzynarodowych standardów jakości. Fabryki odchodzą od pracy ręcznej, stawiając na zautomatyzowane procesy produkcji. Jednocześnie coraz większą wagę przykłada się do oszczędności energii, ochrony środowiska naturalnego i kwestii bezpieczeństwa w miejscu pracy. trends in automation: Jak ważna jest bliskość klientów na rynku Chińskim? JJ Chen: Bardzo ważna. Klienci w Chinach oczekują najwyższej jakości Made by Festo, dostawy w ciągu 24 godzin i konkurencyjnych cen na rynku lokalnym. Dokładnie tak samo, jak w Europie. Jeszcze ważniejszy jest fakt, że lokalni Inżynierowie Sprzedaży mówią tym samym językiem, więc są w stanie sprawnie odnieść się do żądań klientów. Dzięki wzięciu pod uwagę tych czynników, firma Festo jest w stanie produkować rozwiązania dostosowane do indywidualnych potrzeb odbiorców.
Minister Przemysłu i Technologii Informacyjnych w rządzie Chin, Miao Wei (w środku), odwiedza firmę Festo na targach w Hanowerze. Uniwersytet Tongji: Firma Festo wspiera modelowy projekt polityki szkolnictwa wprowadzony na Niemiecko-Chińskim Uniwersytecie Nauk Ścisłych. Festo Didactic w Chinach: Współpraca z ponad 500 partnerami w dziedzinie edukacji, szkołami wyższymi oraz przemysłowymi ośrodkami szkoleniowymi. Produkcja lokalna Dla państw będących potentatami gospodarczymi, takich jak np. Niemcy, myśl o zerwaniu więzi ekonomicznych z Chinami jest nie do przyjęcia. Według danych Niemieckiej Federacji Inżynierów (VDMA), niemieckie firmy zajmujące się mechaniką, odnotowały przychody ze sprzedaży na terenie Chin rzędu 19 miliardów euro w samym 2011 roku. W badaniu przeprowadzonym na zlecenie Niemieckiej Izby Przemysłu i Handlu (DIHK), Chiny wyszły na prowadzenie w rankingu najpopularniejszych miejsc inwestycji dla niemieckiego przemysłu. W obecnej chwili, w Chinach działa około 5000 niemieckich firm zatrudniających ponad 200 000 ludzi. Wynika to po części z ogromnego, a przy tym stale rosnącego, popytu na technologię automatyzacji. Firma Festo uzyskuje 10% swoich przychodów z działalności na terenie Chin i zatrudnia tam 1800 osób. Aby osiągnąć założony cel 20% wzrostu rocznie, firma Festo otwarła w maju 2012 r. nową fabrykę w mieście Jinan, inwestując w to przedsięwzięcie 20 milionów euro. Według dr Eberharda Veita, Członka Zarządu firmy Festo, takie rozszerzenie działalności pozwoli w ciągu kilku najbliższych lat zaspokoić popyt na lokalnym rynku. W Chinach działają również duże niemieckie koncerny, takie jak Volkswagen lub Siemens. W roku 2011, VW sprzedał w Chinach ok. 2,26 miliona samochodów i zatrudnia w tym kraju 46 000 ludzi. Siemens, zajmujący drugą pozycję pod względem liczby pracowników w Chinach, zatrudnia 29 000 osób. Międzynarodowe korporacje rozumieją, że zapewnienie długotrwałych i owocnych relacji z Chinami nie może ograniczać się wyłącznie do produkcji. Siemens posiada zatem również 16 ośrodków badawczych na terenie tego kraju. Wielkomiejskie rozwiązania oczyszczania wody i ścieków: Stacja uzdatniania wody w Nankinie, Chiny zautomatyzowana dzięki technice firmy Festo. Sukces poprzez doświadczenie Festo rozumie wagę inwestowania w podnoszenie podstawowych i zaawansowanych kwalifikacji pracowników lokalnych. Jako że ponad 90% chińskich firm narzeka na niedobór umiejętności zawodowych, inicjatywa Festo Didactic od wielu lat zapewnia lokalnym i międzynarodowym klientom pożądane formy szkolenia dla pracowników. Z doświadczenia ekspertów w dziedzinie automatyzacji korzysta ponad 500 partnerów edukacyjnych, szkół wyższych i ośrodków szkoleniowych. Festo utrzymuje bliskie stosunki z pięcioma głównymi uniwersytetami oraz
1.2013 trends in automation Synergie 30 31 Dedykowane Rozwiązania Projektowe: Klienci w Chinach z zadowoleniem przyjmują rozwiązania dostosowane do ich potrzeb. Dr Hong Zhou, Przewodniczący Global Production Centre, Jinan, Shanghai i APTC Naszym celem jest model produkcji skupiony na regionie i korzystający z jego zasobów. inwestuje w infrastrukturę edukacyjną i badawczą oraz wstępne wprowadzanie nowych rozwiązań we wszystkich instytucjach partnerskich. Od roku 1985 Festo ściśle współpracuje również ze znanym uniwersytetem Tongji w Szanghaju. Za odniesiony w Chinach sukces firmy z Esslingen odpowiada bardzo liczna grupa wysoce wykwalifikowanych ekspertów. Dzięki nim możliwe było skuteczne wdrożenie projektów takich jak budowa oczyszczalni w liczącym ponad 6 milionów mieszkańców Nankinie, zapewniającej 4,5 miliona litrów czystej wody każdego dnia dzięki automatycznym rozwiązaniom firmy Festo. Podobnie jak wiele innych krajów na świecie, Chiny również zdają sobie sprawę z tego, że posiadane zasoby surowców naturalnych są ograniczone i muszą być wykorzystywane jak najefektywniej. Setki oczyszczalni wody i ścieków zostały zaopatrzone w komponenty oraz rozwiązania Festo. W ten sposób wydatnie udało się zwiększyć ich wydajność. Jeżeli podliczyć argumenty przemawiające za utrzymaniem dotychczasowego tempa rozwoju w Chinach, perspektywy tego kraju są niezwykle pozytywne, pomimo kilku głosów krytycznych. Rozwój tego kraju w najbliższym czasie na pewno nie zwolni, gdyż nie ma ku temu żadnych powodów. Mieszkańcy Chin nauczyli się wiele od ludzi z krajów zachodnich, ale jednocześnie ci ostatni nauczyli się równie wiele od Chińczyków. Co więcej, ta wymiana doświadczeń będzie kontynuowana także w przyszłości. Festo w Chinach W następnym roku nasza firma będzie obchodzić 20-lecie działalności w Szanghaju. Od chwili jej założenia zmieniło się bardzo wiele. Firma Festo od wielu lat inwestuje w budowę i rozbudowę fabryk oraz infrastruktury zorientowanej na klienta. Global Production Centre (GPC) w Szanghaju zostało utworzone w roku 2005. Dwa lata później uzyskano kolejną lokację dzięki przejęciu Jinan Huaneng Pneumatic Company (JPC) w przemysłowym mieście Jinan, połączonym szybką koleją z Pekinem i Szanghajem. Na początku zeszłego roku (2012), firma Festo tradycyjnie świętowała rozpoczęcie nowej rozbudowy, mającej zwiększyć powierzchnię o 26 000 m 2 do łącznej wartości 46 000 m 2. Fabryka w Jinan jest obecnie jednym z 11 GPC na całym świecie. Mniej więcej w tym samym czasie, w Szanghaju hucznie obchodzono rozbudowę ośrodka Asia Pacific Technical Centre (APTC). Celem tego programu rozwoju jest zaspokojenie rosnącego w Chinach popytu na dostosowane do wymogów klienta produkty i rozwiązania. Firma Festo zatrudnia obecnie ok. 1800 osób w branży produkcyjnej i logistycznej, pracujących w rozsianych po całych Chinach 42 centrach sprzedaży i obsługi klienta. Dr Eberhard Veit, Członek Zarządu Festo AG, podczas inauguracji rozbudowy fabryki w Jinan.
System Felgenprüfanlage testujący felgi mit aluminiowe einbaufertigem z manipulatorem Handlingportal Festo Od felg ze stopów lekkich po RTG! Felgi wykonane ze stopów lekkich nie tylko wyglądają bardzo estetycznie, ale także zwiększają komfort i bezpieczeństwo jazdy. W pełni zautomatyzowany system testujący felgi wykorzystuje aparat rentgenowski do wyszukiwania najdrobniejszych nawet usterek. System ten jest najszybszym układem sprawdzania jakości, jaki jest dostępny obecnie na rynku. Gotowy do zainstalowania manipulator znacząco podnosi wydajność pracy. Zdjęcie: Fraunhofer IIS
1.2013 trends in automation Synergie 32 33
Precyzja na wyciągnięcie ręki: Firma Erhardt + Abt musiała jedynie na manipulatorze portalowym zainstalować chwytak o określonym interfejsie. Manipulator portalowy został dostarczony w postaci gotowej do zainstalowania. Dzięki temu mogliśmy skupić się wyłącznie na zaprojektowaniu i opracowaniu sytemu testowania. Felix Richter, inżynier projektowy w firmie Erhardt + Abt Proces radioskopii przebiega z pełną prędkością. Co kilka sekund masywna, prostokątna przegroda otwiera się i zamyka. Błyszczące, testowane elementy jeden po drugim znikają we wnętrzu maszyny, prześwietlającej je promieniami RTG. Pacjentami są w tym przypadku felgi ze stopów lekkich przed ich obróbką. Gwałtowne przyspieszenia i dynamiczne skręty mogą fascynować miłośników sportowej jazdy, ale jednocześnie poddają koła ogromnym obciążeniom. Oznacza to, że producenci kół muszą bardzo dokładnie testować swoje produkty. Nawet najdrobniejsze bąbelki powietrza, ubytki lub ciała obce w odlewie aluminiowym mogą doprowadzić do pęknięcia felgi wyjaśnia Felix Richter, inżynier z bawarskiej firmy Erhardt + Abt specjalizującej się w automatyce, twórca w pełni samodzielnego systemu testującego HeiDetect Wheel, który znacząco usprawnia masową produkcję felg. Sercem systemu jest aparat rentgenowski z detektorem, opracowanym przez Instytut Układów Scalonych (IIS). Urządzenie to pozwala szybko i sprawnie wykryć nawet najmniejsze nieprawidłowości w strukturze odlewów. Szybki manipulator Manipulator portalowy firmy Festo jest odpowiedzialny za utrzymywanie wysokiej wydajności procesu. Umożliwia przetestowanie 140 kół na godzinę. Został skonstruowany zgodnie z dokładną specyfikacją zdefiniowaną przez firmę Erhardt + Abt. System cechuje się niezwykle kompaktową budową. W niektórych miejscach, odległość elementów ruchomych od obudowy nie przekracza 2-3 milimetrów. Takie założenia projektowe wymagały od firmy Festo najwyższej możliwej precyzji, podkreśla z dumą Richter. Firma Festo dostarcza portal jako jednostkę gotową do zainstalowania. Zespół Richtera musiał jedynie podpiąć interfejs sterujący i przytwierdzić podstawę urządzenia, a następnie zamocować na nim stalowo- -ołowianą komorę przeciwradiacyjną. Zanim testowane koło zostanie umieszczone w systemie, znajdująca się przed nim stacja odczytuje jego kod kreskowy zawierający dane techniczne, w tym średnicę i wysokość felgi. Jednostka chwytająca w komorze prześwietlania przygotowuje się do pracy zgodnie z odczytanymi parametrami i przesuwa się w optymalną pozycję. Po otwarciu przegrody i umieszczeniu koła w urządzeniu, chwytak odbiera je, wspomagając się kółkami pomocniczymi. Siłownik wielopozycyjny ADNM zapewnia idealny uchwyt, dokładnie dopasowując przednią parę rolek do wielkości koła. Aby zapewnić możliwość sprawdzenia najdrobniejszych detali, w czasie procesu prześwietlania dwa silniki serwo EMMS-AS obracają felgę zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Twardy orzech do zgryzienia Maksymalny udźwig chwytaka wynosi 168 kg, wliczając w to zamocowaną felgę ze stopów lekkich. Zapewnienie odpowiedniej sztywności portalu i jego dynamicznej reakcji nie było proste. Zmiany temperatur wahających się od 15 do 60 stopni Celsjusza, zależnie od pory roku i wydajności urządzenia też nie pomagały nam w tym zadaniu wyjaśnia Wolfram Turnaus, inżynier sprzedaży w firmie Festo. Do jego zadań należy współpraca z klientami w celu znalezienia nowych rozwiązań. W tym konkretnym przypadku, pracował on nad wydajnym systemem amortyzowania ruchu przegrody. Ważąca 90 kg
1.2013 trends in automation Synergie 34 35 Niewidoczny transfer: Przenośnik łańcuchowy podaje koło bezpośrednio do otwartego chwytaka, który chwyta je za pomocą czterech kół pomocniczych i przygotowuje do prześwietlenia. Złożona dynamika: Sześć napędów EGC-185 połączonych szeregowo zapewnia maksymalną dynamikę i sztywność układu (lewy dolny róg). Lądowanie na poduszce powietrznej: Dwie komory powietrzne z mocowaniem kołnierzowym zapewniają szybkie i delikatne zamykanie przegrody. przegroda spada niczym ostrze gilotyny natychmiast po umieszczeniu koła w komorze prześwietlania. Zamyka się ona w czasie nie dłuższym niż 0,6 sekundy, podkreśla Turnaus. Konwencjonalny amortyzator olejowy lub napęd z silnikiem serwo zostały wykluczone ze względu na koszt i problemy z konserwacją. Pełne i spokojne hamowanie Blok amortyzujący jest rozwiązaniem prostym, a jednocześnie skutecznym: Najlepiej wyobrazić sobie to urządzenie jak sprężynę powietrzną. Blok amortyzujący zawsze zawiera nieco powietrza, Przegroda szybka jak błyskawica: Ważąca 90 kg przegroda zamyka się w ciągu 0,6 sekundy a jej ruch w końcowym odcinku jest wyhamowany przez blok amortyzujący. więc przegroda spada na swego rodzaju poduszkę powietrzną, hamującą jej ruch na końcowym odcinku wyjaśnia Turnaus. Blokiem amortyzującym steruje zawór pneumatyczny. Natychmiast po otwarciu przegrody, komora poduszki powietrznej jest całkowicie opróżniana za pomocą drugiego zaworu. Siłownik może zostać zatem wysunięty tak szybko, jak to możliwe i hamować pełną siłą, ale delikatnie i w ostatniej chwili, dodaje Felix Richter. Cały system, wraz z zewnętrzną osłoną wykonaną z warstwy ołowiu umieszczonej pomiędzy dwoma powłokami stalowymi, waży 6,2 t. Aby zapobiec wydostaniu się promieni RTG na zewnątrz po otwarciu przesłony, system ogranicza napięcie zasilania lampy RTG. Zwiększa to znacząco żywotność lampy oraz eliminuje konieczność stosowania systemu śluzy. Felix Richter jest bardzo zadowolony końcowym wynikiem: Firma Festo nie tylko dała nam wolną rękę i pozwoliła skupić się na innych zadaniach, ale także miała swój wkład w budowę najszybszego systemu kontroli felg, jaki jest dostępny w tej chwili na rynku. www.festo.com/catalog/egc www.festo.com/catalog/emms Erhardt + Abt Automatisierungstechnik GmbH Hauptstraße 49 D-73329 Kuchen, Germany www.roboter.de Rozwiązania z dziedziny automatyzacji dostarczane pod klucz dla klientów z branży tworzyw sztucznych, motoryzacyjnej, medyczno-farmaceutycznej i spożywczej. Zakres działalności: Technika pozycjonowania i montażu.
Zautomatyzowane magazynowanie narzędzi chirurgicznych Nacisk na opiekę zdrowotną W kopenhaskim szpitalu zainstalowano pierwszy na świecie w pełni zautomatyzowany, sterylny magazyn narzędzi chirurgicznych pozwalający na ograniczenie kosztów działania placówki o 10 osobolat. Napędy elektryczne i produkty z serii Clean Design zapewniają niezawodną i płynną pracę. Zdjęcie: Martor KG
1.2013 trends in automation Synergie 36 37 Zespoły chirurgiczne we wspomnianym kopenhaskim szpitalu pracują pod dużą presją. Jako że każdego dnia przeprowadza się tam ponad 60 operacji, wszystko musi działać jak w zegarku. Precyzja i punktualność mają ogromne znaczenie. Nie stanowi to problemu, jeżeli można zapewnić dostęp do żądanego narzędzia w ciągu kilku sekund. Jednakże, nie jest to takie proste, gdyż każdy pojemnik narzędzi musi być przechowywany w warunkach sterylnych, których utrzymanie wymagało do tej pory sporego nakładu sił i środków ze strony personelu szpitala. System, który przygotowywał narzędzia i dostarczał je do sali operacyjnej wymagał sporo czasu i pieniędzy, nie wspominając już o tym, że czasami dostarczał niewłaściwy sprzęt. Poprawienie tego stanu rzeczy było istotnym zadaniem. Unikat na skalę międzynarodową Chociaż zautomatyzowane systemy zarządzania magazynami są powszechne w przemyśle, analogiczny system służący do czyszczenia i wybierania narzędzi chirurgicznych wzbudził małą sensację. System działał bez najmniejszych usterek od pierwszego dnia relacjonuje Lars Vinge, kierownik produkcji w duńskiej firmie Gibotech, specjalizującej się w dziedzinie automatyki. Firma Gibotech zainstalowała swój unikalny system w szpitalnej piwnicy w ciągu 10 dni, po których okazało się, że posiada on wielki potencjał jako projekt pilotażowy dla służby zdrowia. Uwalnianie zasobów System wyeliminował potrzebę ręcznego przenoszenia ciężkich pojemników z narzędziami a następnie ich selekcjonowania, czyszczenia, sterylizacji, magazynowania i dostarczania na salę operacyjną. W wyniku tego udało się zaoszczędzić 10 osobolat pracy, zaś uwolnione w ten sposób zasoby można było zastosować do innych zadań. W pełni zautomatyzowany sterylny magazyn posiada 1900 miejsc składowania i 1800 kontenerów zaopatrzonych w etykiety RFID. Codziennie obsługuje on do 100 transakcji. Każdy kontener przekazywany jest w czasie 5 10 minut. Precyzyjny handling Proces przekazywania kontenerów został maksymalnie uproszczony, aby zapewnić minimalizację kosztów utrzymania i konserwacji. Personel ręcznie ładuje wykonane z drutu pojemniki z narzędziami, które następnie czyszczone są w sterylnych maszynach. Pojemniki te są później wykładane jałową krepą, Serce systemu handlingu: precyzyjne i niezawodne napędy elektryczne EGC (góra i prawy górny róg). która nie ulega uszkodzeniu podczas sterylizowania w autoklawach. Następnie narzędzia są pakowane w zestawy dostosowane do potrzeb każdej operacji zaplanowanej na następny dzień. Druciane pojemniki są następnie przekazywane do systemu magazynowania, gdzie są rozpoznawane za pomocą kodów paskowych, RFID i kart danych. Automatyczny system handlingu korzysta z tych oznaczeń, aby pomóc pracownikom znaleźć właściwe miejsce magazynowania. Serce tego systemu stanowią napędy elektryczne EGC. Są one w stanie skutecznie i dokładnie rozmieścić druciane pojemniki w 1900 dostępnych miejsc. W miejscach, w których narzędzia chirurgiczne mogłyby nadmiernie zbliżyć się do elementów systemu, wykorzystywane są siłowniki pneumatyczne Clean Design z serii CRDSNU, posiadające certyfikat Cleanroom Class 8. Wyspy zaworowe CPX/MPA są zainstalowane w sposób zdecentralizowany i podłączone do sterowników Rockwell za pośrednictwem Ethernetu/IP. Absolutna wartość szczytowa Bardzo czyste i suche powietrze w systemie zwykle nie jest obojętne dla napędów. Jednakże ani pneumatyczne, ani elektryczne napędy firmy Festo nie wykazują żadnych nieprawidłowości z tego powodu podkreśla kierownik projektu, Lars Vinge. Wręcz przeciwnie, planowana dostępność systemu wynosiła 97%. W tej chwili najwyższa zanotowana dostępność wyniosła zaś 98,5%, 1900 miejsc składowania: pojemność zapewniająca do 100 operacji dziennie. mówi Vinge, mający nadzieję przekonać inne szpitale na świecie do przyjęcia tego systemu. Może on bowiem przynieść znaczące długofalowe oszczędności w wielu ośrodkach ochrony zdrowia. www.festo.com/catalog/egc www.festo.com/catalog/crdsnu www.festo.com/catalog/cpx Gibotech A/S Hollufgaardsvej 31 DK-5260 Odense S, Dania www.gibotech.dk Zakres działalności: Opracowanie, wdrażanie i utrzymywanie rozwiązań przemysłowych, automatyki, robotyki i systemów CNC