Operation and control of automated tugger trains

Partially to fully automated concepts

I treni rimorchiatori automatizzati sono un tipo di sistema di trasporto senza conducente (DTS). Essi sono composti da un trattore e da un numero di rimorchi compreso tra due e quattro. La guida e la movimentazione dei carichi possono svolgersi in modalità manuale, semi-automatica o automatica. I treni rimorchiatori automatizzati dispongono spesso di due opzioni d’uso nonché di diversi tipi di controllo, varianti di automazione e tecnologie.


Uso e controllo

Nella fase di progettazione di un sistema con treno rimorchiatore automatizzato è necessario individuare le caratteristiche essenziali per ottimizzare l’applicazione specifica. In questo caso l’attenzione si concentra sulla standardizzazione dei processi automatizzati, su carico e scarico, nonché su un approvvigionamento della produzione flessibile e sulla struttura della pianificazione del percorso. Via kanban è possibile controllare il percorso statico, mentre per il percorso dinamico è necessario un software speciale.

Differenti soluzioni sono possibili anche per la navigazione, la movimentazione dei carichi e la gestione del trasporto:

1. Navigazione

Traccia magnetica o navigazione ottica

  • Guida tramite traccia magnetica o linee a terra
  • Le stazioni possono essere mappate con sensori
  • buona precisione di posizionamento
  • La modifica è possibile solo con un grande investimento di mezzi e tempo

Navigazione laser

  • Triangolazione con l’impiego di punti di riferimento definiti, come le caratteristiche dell’edificio o i riflettori
  • I riflettori sono situati nel capannone e la loro posizione viene registrata con precisione millimetrica nella configurazione. Uno scanner laser montato sulla testa del veicolo identifica i riflettori e può quindi determinare la loro posizione con un alto grado di precisione (+/- 1 cm). Questa forma di navigazione è necessaria per la movimentazione automatizzata dei carichi.
  • Requisiti complessi dovuti alla necessità di definire le stazioni

Navigazione a riconoscimento dei contorni

  • Non è necessario installare riflettori nel capannone
  • Il treno rimorchiatore automatico si orienta con la struttura dell’edificio (pareti, finestre, scaffali ecc.)
  • Con uno scarto di +/- 8 cm, la navigazione a riconoscimento dei contorni è meno precisa della navigazione a laser, che utilizza riflettori per l’orientamento
  • Non è adatta alla movimentazione automatica dei carichi
  • Può essere utilizzata con la movimentazione manuale dei carichi
  • Requisiti complessi dovuti alla necessità di definire le stazioni

2. Movimentazione dei carichi

La movimentazione delle merci, comprendente le operazioni di carico e scarico, può essere abbinata allo spostamento in modalità manuale e automatica.

Manuale

  • Carico e scarico di rimorchi e trolley da parte del personale del reparto logistico

Movimentazione interna automatizzata dei carichi:

  • Il rimorchio viene caricato e scaricato (con attivazione manuale o da parte del sistema) da un dispositivo integrato nel rimorchio stesso (ad esempio forche telescopiche o binari a rulli); il processo è controllato e avviato dal conducente.

Movimentazione esterna automatizzata dei carichi:

  • Carico e scarico dei trolley nel rimorchio con sistemi esterni come una pinza per pallet 

Movimentazione automatizzata dei carichi combinata interna ed esterna:

  • Tutte le fasi del processo sono automatizzate e monitorate interamente da un sistema di controllo di livello superiore. Questo è spesso il caso della movimentazione SLC, in cui, ad esempio, i sistemi shooter caricano automaticamente i supporti di carico pieni sui livelli dei trolley a scaffale quando entrano in contatto con il sistema di trasporto, rimuovendo anche i contenitori vuoti.

3. Gestione del trasporto

STILL offre software da abbinare alle sue soluzioni per treni rimorchiatori con trattori automatizzati. Un sistema di trasporto senza conducente (DTS) comprende un dispositivo di controllo master DTS, che gestisce i carrelli presenti nel sistema. Il dispositivo di controllo master utilizzato da STILL è un software che aiuta l’operatore a ottimizzare la modalità di guida. Esso ha il compito di collegare un sistema host generale, come un sistema di controllo del magazzino (WCS) o un sistema di gestione del magazzino (WMS), ai mezzi impiegati. Il software può, ad esempio:

  • selezionare il carrello giusto per il trasporto di materiale
  • gestire la batteria e le funzioni di manutenzione per tutti i carrelli
  • prevenire gli incidenti durante lo spostamento e intervenire in situazioni critiche (ad es. ostacoli nella corsia)
  • gestire il traffico in un impianto come sistema stand-alone
  • assegnare una priorità agli ordini
  • garantire la tracciabilità delle merci dal punto di consegna fino al punto di utilizzo in tempo reale

Applicazioni tipiche nell’intralogistica

Le soluzioni automatizzate sotto forma di sistemi di trasporto senza conducente sono in uso da tempo nel settore dell’intralogistica e si sono già affermate in molte aziende.

Le operazioni di carico e trasporto possono essere eseguite con le seguenti applicazioni per la movimentazione di supporti di carico di grandi dimensioni (ad es. pallet, contenitori in rete):

Applicazione A

Trasporto automatizzato di materiale in un magazzino VNA

Compito: stoccaggio e prelievo automatico nell’area di deposito temporaneo (magazzino VNA) con alimentazione automatica dell’area di picking nel centro di distribuzione europeo di un negozio di mobili.

I carrelli automatici:
Il carrello VNA MX-X STILL preleva automaticamente la merce e porta il materiale allo scaffale della stazione di trasferimento, mentre per il trasporto a lunga distanza viene utilizzato un carrello retrattile automatizzato FM-X STILL.

Vedi referenza

Applicazione B

Trasporto automatizzato di materiale in un magazzino a canale e con corsie larghe

Compito: Impiego di shuttle automatici in un magazzino a canale con trasporto a lunga distanza dei big bag recuperati e da trasferire a un sistema di movimentazione dei materiali per lo spostamento successivo fino al punto di utilizzo di un’azienda chimica specializzata.

I carrelli automatizzati:
I carrelli retrattili automatizzati posizionano automaticamente e con precisione gli shuttle nei canali corretti e trasportano i big bag da recuperare alla stazione di trasferimento del sistema di movimentazione dei materiali, che consente di trasferire i big bag alle macchine di pompaggio per l’ulteriore lavorazione. I carrelli retrattili dispongono inoltre di pallet vuoti.

Vedi referenza

Applicazione C

Trasporto automatizzato di materiale con sistemi di trasporto mobili e fissi

Compito: Trasporto completamente automatico dei pallet, con sistemi di trasporto mobili e fissi, dalla produzione fino allo stoccaggio e al prelievo, nonché la definizione di percorsi just-in-sequence per un produttore di succhi di frutta.

L’automazione: Un sofisticato sistema di movimentazione dei materiali (trasportatori a catena e trolley di trasferimento) collega l’area di produzione con il centro logistico e garantisce l’uso efficiente dell’edificio non quadrangolare. I carrelli automatizzati MX-Q VNA prelevano le merci dal sistema di movimentazione dei materiali e sono responsabili del loro stoccaggio e recupero. I sollevatori automatizzati EGV-S organizzano lo spostamento.

 

 

I sistemi di trasporto senza conducente possono essere utilizzati non solo per supporti di carico di grandi dimensioni. I supporti di carico piccoli (SC) sono generalmente combinati in unità di imballaggio e vengono trasportati su scaffali mobili (trolley con struttura a rack).

In generale, la movimentazione di supporti di carico grandi e piccoli nell’automazione tradizionale è strutturata come segue:
nel collegamento tra carrello e operazione di carico è comune a entrambe.
Sono presenti un punto di carico, un carrello e un punto di scarico,
con la conseguente necessità delle tre seguenti fasi di processo:

  1. Carico
  2. Trasporto
  3. Scarico

Il carico, il trasporto e la consegna possono avvenire automaticamente; solo il punto di carico e di consegna differiscono.

Analisi dei requisiti

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Requisiti per i vari livelli di automazione

Il fatto che la movimentazione dei carichi avvenga manualmente o automaticamente dipende in primo luogo dalle condizioni spaziali della zona di produzione, dove l’area deve essere considerata in relazione ai percorsi. Anche i requisiti relativi alle diverse varianti di controllo giocano un ruolo importante, così come le interfacce disponibili tra produzione e approvvigionamento della produzione (ad es. nei supermercati).

Movimentazione manuale dei carichi

  • Carico e scarico di rimorchi e trolley da parte dell’operatore
  • Spazio sufficiente per rimorchio, trolley e operatore
  • Il punto di scarico non deve essere direttamente accessibile
  • Il percorso è simile a quello di un carrello industriale convenzionale
  • Può essere abbinata allo spostamento manuale o automatizzato

Movimentazione automatizzata dei carichi

  • Il punto di scarico deve essere direttamente accanto al treno
  • Necessità di uno spazio pari a circa 1.5 volte la lunghezza del treno per punto di scarico
  • Per la movimentazione esterna dei carichi, attrezzatura con la stessa tecnologia dell’origine (o manuale)
  • Il percorso può essere notevolmente più stretto in quanto lo spazio per l’operatore di produzione non è più necessario
  • Può essere abbinata allo spostamento manuale o automatico

Controlli

Sono disponibili diversi controlli per soluzioni automatizzate di treni rimorchiatori. In caso di navigazione dinamica lungo il percorso, è necessario un collegamento al sistema di gestione del magazzino del cliente. Il software di controllo STILL E´tricc® si occupa dello svolgimento di compiti e servizi come la gestione dei trasporti e la preparazione degli ordini di trasporto, il monitoraggio dei trasporti, la visualizzazione, la diagnostica e le interfacce host. La navigazione statica lungo i percorsi richiede solo una parte ridotta di software e può anche essere controllata interamente con kanban.


Programmazione del percorso

Esistono molti tipi di treni rimorchiatori automatizzati, tutti accomunati dalla composizione, che nella versione ideale generalmente consiste di un trattore e quattro rimorchi. Il punto di carico e il punto di consegna non devono necessariamente essere identici. Il processo di trasporto prevede fasi diverse a seconda del grado di automazione:

  • Carico: può essere effettuato manualmente o automaticamente
  • Trasporto: il trasporto è automatizzato o manuale
  • Scarico: le merci vengono trasferite manualmente o automaticamente

È possibile scegliere tra diversi livelli di automazione per quanto riguarda gli spostamenti e la movimentazione dei carichi. La versione ottimale per la tua applicazione specifica deve essere definita individualmente, dopo un’analisi preliminare e approfondita da parte di un esperto.

1. Spostamento automatizzato con movimentazione manuale del carico

2. Spostamento manuale con movimentazione automatizzata del carico

3. Spostamento automatizzato con movimentazione automatizzata del carico

Per lo spostamento automatizzato, un trattore manuale viene equipaggiato con un kit di automazione, contenente tutti i componenti necessari, come scanner laser, dispositivi di protezione personale, WiFi e interfacce software. Un treno rimorchiatore automatizzato segue un tragitto controllato, viaggiando verso la destinazione lungo percorsi definiti in precedenza.

Spostamento automatizzato con movimentazione manuale del carico:

  • trattore automatizzato con rimorchio manuale (rimorchio E/B/C)
  • spostamento automatizzato alle stazioni con arresto automatico presso ciascuna stazione

Opzione 1:

  • Spostamento automatizzato da una stazione alla successiva, indipendentemente dalla necessità di dover eseguire o meno un’attività. L’operatore preme un pulsante per inviare il treno alla stazione successiva.
Möglichkeit 1
  • In alternativa, il carrello può anche essere guidato manualmente tra le singole stazioni (uso duale)
Dual Use
  • Vantaggio: è possibile continuare a utilizzare un sistema manuale con schede kanban per la successiva consegna del materiale

oppure opzione 2:

  • richiede il controllo completo del sistema del treno rimorchiatore con la gestione del traffico, la gestione degli ordini e l’interfaccia con il sistema di gestione del magazzino. Spostamento automatizzato alla stazione successiva, dove qualcosa deve essere caricato o scaricato. Sblocco manuale dello spostamento alla stazione da parte dell'operatore dopo che i rimorchi sono stati caricati o scaricati, proseguimento dello spostamento alla stazione successiva dove qualcosa deve essere caricato o scaricato.
Möglichkeit 2

Spostamento manuale con movimentazione automatizzata del carico:

  • trattore manuale con rimorchio automatizzato (rimorchio E/C)
  • spostamento manuale alle stazioni
  • il carico e lo scarico automatizzati del rimorchio sono controllati dal conducente
Manuelle Fahrt

Spostamento automatizzato con movimentazione automatizzata del carico:

  • trattore automatizzato con rimorchio automatizzato (rimorchio E/C)
  • spostamento automatizzato alle stazioni
  • lo scarico automatizzato del rimorchio è inizializzato dal sistema
Automatisierte Fahrt

Un treno rimorchiatore automatizzato (specialmente durante la movimentazione automatizzata del carico) richiede più spazio per quanto riguarda la lunghezza. Il treno deve potersi avvicinare al punto di scarico in posizione perfettamente parallela allo stesso. L’uso di un treno rimorchiatore consente essenzialmente di collegare il rifornimento della produzione e il prelievo dei prodotti. Per questo i treni rimorchiatori devono spostarsi secondo un percorso appositamente pianificato.


Che cos’è un sistema di trasporto senza conducente (DTS)?

Un sistema di trasporto senza conducente (DTS) è costituito da uno o più carrelli per il trasporto senza conducente (DTT), un dispositivo di controllo master, dispositivi di registrazione della posizione e trasmissione dati, strumenti di rilevamento dell'infrastruttura e varie apparecchiature periferiche, aventi tutti il compito comune di automatizzare il trasporto dei materiali. I sistemi di trasporto senza conducente vengono utilizzati anche per compiti di servizio, come il monitoraggio, la pulizia, l’informazione mobile e la guida dei visitatori.

Un treno rimorchiatore senza conducente è una combinazione di un carrello industriale senza conducente (trattore automatizzato) e un numero variabile di rimorchi.


In sintesi: Esistono numerose varianti di soluzioni automatizzate per treni rimorchiatori in relazione a spostamento, movimentazione dei carichi e controllo, tra cui sicuramente anche la soluzione più adatta alle tue esigenze.



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Soluzioni STILL con treni rimorchiatori

 

Glossario

Dispositivo di controllo master

Il dispositivo di controllo master monitora tutti i mezzi in uso nel sistema, aiutando l’operatore a ottimizzare costantemente le attività. Esso ha il compito di collegare un sistema host generale, come un sistema di controllo del magazzino (WCS) o un sistema di gestione del magazzino (WMS), ai mezzi impiegati.

Treno rimorchiatore

I treni rimorchiatori sono mezzi usati per il trasporto di materiale a livello del suolo. Sono generalmente composti da un rimorchiatore e da uno o più rimorchi, su cui trovano posto i supporti di carico. Tanto la guida quanto la movimentazione dei carichi possono essere eseguite in modalità manuale, semi-automatica o automatica.

Sistema di trasporto senza conducente

La direttiva VDI 2510 definisce i sistemi di trasporto senza conducente come gruppi di componenti destinati a interagire tra loro con il massimo grado di controllo e coordinazione. Gli insiemi di questo tipo includono un dispositivo di controllo master, attrezzature per il rilevamento e la registrazione della collocazione e della posizione dei carrelli di trasporto, strumenti per la trasmissione dei dati ai e dai carrelli al DTS, infrastrutture e apparecchiature periferiche (ad es. stazioni di ricarica).

Uso duale

I sistemi di trasporto senza conducente con l’opzione di uso duale possono essere impiegati sia in modalità automatica sia con funzioni di controllo manuale.

Kanban

Il termine kanban indica una tecnica per la gestione delle scorte e il controllo della produzione. Essa si basa sul principio ‘pull’ e prevede che il consumatore prenda dal fornitore il materiale necessario per la produzione. Una volta esaurita una determinata quantità di kanban, il consumatore invia al fornitore una ‘scheda kanban’ per richiedere una nuova fornitura.