Проблемы МТО ВС. Протокол 48 от 26 сентября 2019 года Статьи публикуются в авторской редакции н 34
 Скачать 7.09 Mb.
|
|
РАЗДЕЛ III. ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УДК 62-523.8 ГРЕЧУШКИН Игорь Васильевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник e-mail: irgrechuhkin 1949@yandex.ru САВИН Виктор Иванович, кандидат технических наук, e-mail: STM1951@yandex.ru ___________________________________________________________________________ НИИ (ВСИ МТО ВС РФ) ВА МТО 191123, г. Санкт-Петербург, Воскресенская набережная, д. 10а ПРИМЕНЕНИЕ НАЗЕМНЫХ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПОГРУЗОЧНО- РАЗГРУЗОЧНЫХ И ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ РАБОТ Аннотация. В статье анализируется опыт по созданию и применению робототехники для ведения погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ (ПРТСР) ведущих зарубежных государств и Российской Федерации. Рассмотрены следующие виды робототехники: мобильные робототехнические комплексы, роботы и промышленные манипуляторы. По результатам анализа показана возможность использования в условиях складских помещений воинских частей мобильных робототехнических комплексов, предназначенных для перемещения 104 различных грузов в пределах склада роботизированными платформами и мобильными роботами, а также применения автоматизированных систем комплектования и выдачи военно-технического имущества по заявкам войск. Ключевые слова: робототехника; мобильные робототехнические комплексы; роботы; манипуляторы; погрузочно-разгрузочные и транспортно-складские работы. Igor GRECHUSHKIN, PhD in Engineering sciences, senior researcher Viktor SAVIN, PhD in Engineering sciences ________________________________________________________________ Research Institute of the Federal State-Owned «Military Educational Institution of Logistics named after General of the Army A.V. Khrulev» of the Ministry of Defense of the Russian Federation Voskresenskaya naberezhnaya 10a St. Petersburg Russia 191123 APPLICATION OF GROUND-BASED ROBOTIC SYSTEMS FOR LOADING AND UNLOADING, TRANSPORT AND WAREHOUSE OPERATIONS Abstract. The article gives the analysis of experience in the creation and application of robotics for the management of loading and unloading, transport and warehouse operations the leading foreign States and the Russian Federation. Mobile robotic systems, robots and industrial manipulators are considered. According to the results of the analysis, the possibility of using mobile robotic systems for moving various goods within the warehouse by robotic platforms and mobile robots, as well as the use of automated systems for 105 acquisition and issuance of military-technical property at the request of the troops is shown. Keywords: robotics; mobile robotic systems; robots; manipulators; loading and unloading, transport and warehouse operations. В современных условиях потребность войск в материальных средствах возрастает в среднем каждые 5-6 лет на 20-25 % [4], и в результате этого увеличиваются объемы погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ. В связи с этим решение проблемы, связанной с разработкой и применением роботизированной техники в целях автоматизации и механизации этого вида работ, является крайне актуальным. Анализируя опыт ведущих зарубежных государств по созданию и применению робототехники, необходимо отметить, что в настоящее время разработаны и находят применение следующие ее виды: мобильные робототехнические комплексы, роботы и промышленные манипуляторы. Мобильные робототехнические комплексы предназначены для перемещения различных грузов в пределах складских зон и представляют собой мобильные роботизированные платформы и средства управления ими. Роботизированные платформы способны автономно перевозить загруженные на них предметы между стеллажами и пунктом выдачи (Рисунок 1). Такие роботизированные платформы имеют возможность перевозить грузы, погруженные на ее рабочую поверхность. Передвижение платформ осуществляется с использованием электроприводов, которые получают электрическую энергию от встроенных аккумуляторов. 106 Наиболее эффективным способом управления движением роботизированных платформ является управление из единого центра управления складом. В этом случае имеется возможность оптимизировать их работу, маршруты движения, загрузку и др. Рисунок 1 – Роботизированная платформа «Kiva1» (США) Для управления движением платформ используют различные способы ориентации в окружающем пространстве - от простейшего нанесения на пол контрастной разметки и до более сложных способов с использованием уголковых отражателей или систем компьютерного зрения с поддержкой картографирования. В последнем случае такие роботизированные платформы способны осуществлять движение даже в условиях постоянно изменяющейся «географии» склада. Другие мобильные роботизированные комплексы имеют возможность поднимать паллеты с грузами и перевозить их в нужное место (Рисунок 2). Одним из направлений повышения эффективности проведения логистических операций на складе является разработка и применение роботов. 107 Так, в Нидерландах разработан и внедрен в складское производство робот «Delft», предназначенный для раскладывания по полкам товаров, извлекаемых из контейнера, а также для выполнения обратной операции по складыванию в контейнер товаров, которые снимают с полок. Рисунок 2 – Роботизированный комплекс «Kiva 2» Имеются разработки и мобильных роботов. На рисунке 3 представлен двухколесный балансирующий робот, разработанный в Японии. Он снабжен манипулятором и вакуумным захватом, а также системой встроенного компьютерного зрения В Германии разработан робот для снятия товаров с полок по сигналам, которые передаются из единого центра управления беспроводной сети. Данный робот имеет возможность снимать с полок товары прямоугольной формы весом до трех килограммов. Его система безопасности может распознавать препятствия, включая людей, которые находятся в рабочей зоне. Эта информация используется для ориентации робота на складе и вследствие этого, нет необходимости делать разметки на полу или устанавливать на складе отражатели, которые могут мешать 108 нормальной работе других робототехнических средств. Маршрут, пройденный роботом, запоминается в его памяти и может быть передан по беспроводной связи другим роботам. Рисунок 3 – Двухколесный балансирующий робот «Handle» (Япония) Работа роботов может осуществляться в единой роботизированной системе. Британский онлайн-ритейлер Ocado внедрил автоматическую систему сборки заказов, которая ускорила процесс в несколько раз. Помещение склада выглядит как многоуровневая конструкция, которая заполнена ячейками с товарами. Сверху по рельсам передвигаются роботы, они находят нужные товары в ячейках, собирают заказ и передают сотруднику склада для финальной упаковки. Несмотря на некоторое отставание российских разработок от уровня, достигнутого ведущими зарубежными странами в робототехнических технологиях, у российских производителей имеются свои аналогичные робототехнические комплексы. Так, в целях автоматизации всех типовых напольных перемещений паллетов с грузами на складе разработан многофункциональный 109 робототехнический комплекс Robo CV X-MOTION NG. Данный комплекс включает в себя роботизированную платформу (Рисунок 4), а также интеллектуальную систему автоматизации, которые обеспечивают возможность автономной работы комплекса без участия водителя. Кроме того, имеется возможность по единому централизованному управлению роботизированными платформами осуществлять мониторинг их технического состояния и интеграцию с внешними IT-системами. Роботизированная платформа способна перемещать грузы весом до 1,5 т по заданной траектории, не только по одному уровню склада, но и с этажа на этаж при помощи лифта. Заряда батарей хватает на 6 часов автономной работы, перезарядка занимает порядка 2-х часов. Рисунок 4 – Роботизированная платформа (Россия) Это один из первых проектов такого рода в России, который был осуществлен в 2015 году в ТехноСпарке (г. Зеленоград). При его применении требуется оснащение склада RFID-метками. С целью решения различных задач по перемещению грузов внутри склада разработана роботизированная система «ИНТЭК», которая 110 включает в свой состав взаимодействующие между собой роботизированные платформы различной грузоподъемности. Для повышения автоматизации погрузочно-разгрузочных работ ОАО «НПК «Техноприбор» (г. Чебоксары) разработал роботизированный погрузчик, который предназначен для штабелирования грузов. Необходимо отметить, что в настоящее время отличительной особенностью погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ является большое разнообразие рабочих операций, характеризующееся широкими диапазонами транспортируемых масс, размеров, форм грузов (объемов) и ограничениями на габаритные размеры средств обслуживания, работающих в стесненных условиях площадок хранения и складских помещений, судов, железнодорожных вагонов и т. д. [1]. В этой ситуации, на наш взгляд, следует выделить как минимум два наиболее важных направления: - обслуживание транспортных средств (морского, железнодорожного, автомобильного транспорта и т.д.) при перегрузке (разгрузке) и складированию крупнотоннажных грузов и контейнеров; - штабелирование грузов и их комплектование в зоне хранения. Приведенное разделение подъемно-транспортных работ вызвано качественным различием технических средств, с помощью которых осуществляются эти работы. При погрузочно-разгрузочных работах, проводимых в портах, на железнодорожных станциях, при разгрузке автомобильного транспорта, когда осуществляется манипулирование крупнотоннажными грузами, традиционные средства автоматизации оказываются малоэффективными. В настоящее время для осуществления полной автоматизации таких работ проводится как упорядочение и формализация самих грузов, так и создание новых технических средств для их обслуживания. Упорядочение грузов связано с их пакетированием, что позволяет: 111 - в 2-3 раза сократить простои транспортных средств под грузовыми операциями; - в 1,5-2 раза улучшить использование складских площадей и средств механизации; - в 3-4 раза повысить производительность труда на грузовых операциях; - в 1,5-2 раза снизить их трудоемкость и себестоимость. Наибольший эффект пакетных перевозок достигается тогда, когда пакет расформировывается или формируется в начале или в конце технологического потока. Весьма интересным представляется использование специальных роботов на складах центров материально-технического обеспечения военных округов. Здесь имеется большая сфера их применения. Постоянное расширение номенклатуры материальных средств для снабжения войск требует повышения уровня автоматизации процессов их хранения и своевременной выдачи. Максимальная емкость хранения и скорость распределения запасов материальных средств достигаются на складах, оборудованных роботами- штабелерами с автоматизированным программным управлением (Рисунок 5). Выполненный по такой схеме процесс автоматизации склада центра материально-технического обеспечения военного округа даст возможность значительно ускорить процесс снабжения военно- техническим имуществом воинские части округа, а также возможность безошибочно исполнять многосторонние адресные доставки и перемещения запасов материальных средств. Эти схемы используются, как правило, в крупногабаритных высотных складах промышленных предприятий, таких как автомобильные заводы, предприятия приборостроения и другие. 112 Рисунок 5 – Склад хранения запасов материальных средств, оснащенный роботами-штабелерами Штабелеры могу доставлять грузы в разные помещения одного этажа склада, а также обеспечить их подвоз непосредственно получателю. В таком случае, содержание на складе дополнительных контейнеров или погрузчиков может вообще не потребоваться. Положительным на таком складе является то, что значительно увеличивается скорость обработки потоков материальных средств. При этом плотность хранения запасов улучшается в 2-3 раза, полностью исключаются хищения и уменьшаются эксплуатационные расходы. Подбор материальных средств по заявкам воинских частей осуществляется в автоматизированном режиме (Рисунок 6). Комплектовщики имеют компьютеры для считывания штрих-кодов или радиочастотных меток. Для них оборудуются две зоны – приемная и выдающая. В зависимости от поступившей заявки, комплектовщик поочередно вызывает со склада контейнеры с требуемой номенклатурой материальных средств. Пополнение запасов материальных средств на складе осуществляется в обратном порядке, для этого комплектовщик 113 вызывает со склада пустой контейнер, производит его заполнение и отправляет на склад. Эти процессы на складе могут происходить одновременно. Как недостаток следует отметить, что в случае большой номенклатуры материальных средств на складе их подбор по заявкам будет происходить с достаточно медленной скоростью. Рисунок 6 – Схема подбора материальных средств на складе по заявкам организаций В случае небольшой номенклатуры материальных средств робот- штабелер выстраивает контейнеры с необходимыми материальными средствами в один ряд на определенной высоте. После того как контейнеры выстроены, комплектовщик обходит их и изымает их требуемое количество. Управление процессом изъятия и пополнения в данном случае осуществляется с применением радиотерминала, который расположен на рабочем месте комплектовщика. Такая конфигурация может успешно применяться при формировании на складе ограниченного количества заявок из воинских частей. Положительным при этом является то, что он не требует организовать еще одно дополнительное специальное рабочее место комплектовщика. 114 Мелкоштучный подбор заказов может обрабатываться со скоростью подбора таких материальных средств до 600 строк в час на одного комплектовщика. В этом случае на стол, расположенный слева от комплектовщика, подается контейнер с одной номенклатурой. Комплектовщик изымает из этого контейнера требуемое количество материальных средств и перекладывает его в контейнеры, расположенные справа от него. За это время, пока комплектовщик работает с одним наименованием, робот-штабелер подвозит другое наименование материальных средств. Весь процесс обработки материальных средств осуществляется под управлением автоматизированной системы управления. Кроме того, подбор материальных средств может осуществляться в автоматизированном режиме [3]. Для осуществления такого подбора роботизированный склад оснащается кассетными модулями, разделенными на каналы. Каждый такой канал заполняется фасованными материальными средствами одной номенклатуры (например, на медицинском складе, рисунок 7). Рисунок 7 – Размещение товарных групп на медицинском складе 115 Робот-штабелер, оборудованный дополнительным приводом, позиционируется у канала с требуемым наименованием имущества и выталкивает необходимое количество упаковок в расположенный на штабелере контейнер. В целом, это существенно увеличивается скорость формирования заявок при сохранении полного контроля за перемещением материальных средств. В дальнейшем контейнер с формируемой заявкой может отправляться (при необходимости) на линию ручного подбора номенклатур заявленного имущества. Система самостоятельно и своевременно информирует обслуживающий персонал склада о необходимости заполнения каналов. Таким образом, применение роботизированной техники для проведения погрузочно-разгрузочных и транспортно-складских работ позволяет существенно повысить эффективность их выполнения, и в среднесрочной перспективе достичь ощутимых результатов в оснащении Вооруженных сил Российской Федерации современными техническими средствами служб материально-технического обеспечения [2]. Библиографические ссылки 1. Капустин Н. М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: учеб. для вузов. – М.: Высшая школа, 2004. – 415 с. 2. Коновалов В. Б., Бычков А. В. Основные направления деятельности НИИ (ВСИ МТО МО РФ) по техническому оснащению системы материально-технического обеспечения Вооруженных Сил Российской Федерации // Научные проблемы материально-технического обеспечения Вооруженных Сил Российской Федерации. - СПб: Изд-во Политехнического университета, 2018. - Выпуск 1(7) – 392 с. – С. 8-14. 3. Морохова Н. А., Перепелкин В. М. Автоматизация погрузочно-разгрузочных, транспортных и складских работ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13646 (дата обращения: 03.09.2019). 116 4. Мурог И. А., Окольников В. В. Концепция формирования требований к военной автомобильной технике: [Электронный ресурс] // Наука ЮУрГУ. Материалы 66-й научной конференции. – Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. – С. 1392– 1400. 117 УДК 355.41 МИРОНОВИЧ Олег Михайлович, кандидат военных наук, доцент e-mail: o.t.mir@yandex.ru ДОНЦОВ Иван Павлович, кандидат военных наук, доцент e-mail: dontsovip@mail.ru ___________________________________________________________________________ НИИ (ВСИ МТО ВС РФ) ВА МТО 191123, г. Санкт-Петербург, Воскресенская набережная, д. 10а СОВРЕМЕННЫЕ ПОГРУЗОЧНО-РАЗГРУЗОЧНЫЕ СРЕДСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В СИСТЕМЕ МТО, И НАПРАВЛЕНИЯ ИХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ Аннотация. В статье подчеркнута актуальность темы механизации погрузочно-разгрузочных работ (ПРР) при материально- техническом обеспечении войск (МТО). Определены направления повышения уровня механизации ПРР. Одно из направлений, разработка комплектов погрузочно-разгрузочных средств (ПРС) для работы с тарно- штучным грузом и укрупненными грузовыми единицами, требует особого внимания при реализации. В статье также выполнен сравнительный анализ технических характеристик вилочного погрузчика МКСМ–1000, из состава мобильного погрузочного комплекса (МПК) 2И55 и опытного образца универсальной самоходной машины (УСМ-1). |