WIA SOOM Szimulátorok

Robotflotta-üzemeltetés Élő modell

Ön egy raktár padlóját irányítja, ahol mintegy 24 autonóm mobil robot (AMR) szállít rekeszeket a tárolófolyosókról négy kobotos csomagolócellához. Minden rendelés egy 240 m-es út — 200 m a csak robotos folyosókon, 40 m a közös területen, ahol emberek dolgoznak — és egy kiszedés a cellánál. A modell percről percre számolja a sorokat, a torlódást, a holtpontokat, a megállási távolságokat, az akkumulátorenergiát és a töltőteljesítményt, valamint a szoftververziók hatását a leállásokra, közzétett szabványok és tankönyvi képletek alapján. Ez a működési elvek modellje: nem futtat robotszoftvert, a számok általánosak, nem egy konkrét termék adatai. Kizárólag oktatási szimuláció — a valós telephelyek saját kockázatértékelésüket követik.

Mit fog megtanulni

Szimulátor

Idő: 0 min
Üzemben lévő robotok 24 · Becsomagolt rekeszek 360/h · Rendelés átfutási ideje 0,0 min · Elérhető robotok 100% · A zóna (csak robotok) 1,5 m/s · Közös terület 1,0 m/s (Δ 0,27 m) · Szabad (helyi kikerülés), Holtpontban ragadt robotok 0 · Kobotcellák 0%, Ember a kobotcellában 0 · Töltők 0/6 (Üzemen kívüli töltő 0), Töltőre váró robotok 0 · Átlagos akkumulátortöltöttség 67% · v1 24, v2.0 0, v2.1 0 · Leállások robotóránként, legújabb build 0,0/h, Leállások robotóránként, flotta többi része 0,0/h⁨24⁩ · ⁨360/h⁩ · ⁨Robotok⁩························⁨✓ 1,5 m/s⁩⁨A zóna (csak robotok)⁩⁨nincs ember⁩⁨⚠ 1,0 m/s⁩ · ⁨Δ 0,27 m⁩⁨Közös terület⁩⁨⛔ 0⁩⁨Szabad (helyi kikerülés)⁩⁨0%⁩ · ⁨Kobotcellák⁩⚙⚙⚙⚙⁨⚡ 0/6⁩ · ⁨⌛ 0⁩ · ⁨Töltők⁩······⁨Szoftver: v1 · v2.0 · v2.1⁩⁨v1 24⁩ · ⁨v2.0 0⁩ · ⁨v2.1 0⁩⁨0,0/h legújabb⁩ · ⁨0,0/h többi⁩
  • Feladattal halad
  • Kobotcellánál
  • Cellára vár
  • Tétlen
  • Töltődik
  • Töltőre vár
  • Szoftvert frissít
  • Leállt (kapcsolat vagy helymeghatározás)
  • Holtpontban ragadt
  • Lemerült, vontatva
  • Zóna emberek nélkül
  • Emberek a zónában, sebesség a mezőn belül
  • Túl gyors a mezőhöz ott, ahol emberek vannak
  • Ember a kobotcellában
  • Üzemen kívüli töltő

Vezérlők

A tartalék robotok a depóban ébrednek fel; a leparkolt robotok nem fogyasztanak áramot. Minden üzemben lévő robot óránként egy robotórába kerül.

Az A zóna emberek elől el van zárva, így a robotok gyorsan haladhatnak. Ha emberek lépnek be, a sebességnek ismét bele kell férnie a személyérzékelő mezőbe.

Itt mindig emberek dolgoznak. Az ehhez a sebességhez tartozó megállási távolságnak bele kell férnie az 1,3 m-es személyérzékelő mezőbe.

Szabad: a robotok csak helyben kerülik ki egymást — gyors, de kettő vagy több végleg blokkolhatja egymást. Zónafoglalás: a robot csak akkor hajt be egy kereszteződésbe, ha az előtte lévő zónákat már neki foglalták le — nincs holtpont, csak rövid várakozás minden keresztezésnél.

Azonnal kiszabadít minden holtpontban ragadt robotot. Kiszabadított robotonként 2 operátorpercbe kerül; nem akadályozza meg új holtpontok kialakulását.

Az a robot, amely ennyi vagy kevesebb töltéssel fejez be egy feladatot, beáll a töltősorba. Alacsonyabb érték jobban kihasználja az akkumulátort, de a túl sokáig váró robot teljesen lemerülhet.

A töltők kb. 70 %-ig teljes teljesítményt adnak; fölötte az áram csökken. Alacsonyabb célérték hamarabb felszabadítja a töltőt.

A feladat nélküli robotok bármelyik szabad töltőhöz mennek ahelyett, hogy tétlenül várnának, és újra munkába indulnak, amint rendelések várnak, és töltöttségük 20 %-kal a töltésre küldési szint fölött van.

A szerszám sebessége, amíg senki sincs a cellában. Egy 10 tételes rekesz 1 m/s mellett 25 s-ig tart.

Teljesítmény- és erőkorlátozás: egy rekeszhez szorult kéz nem érezhet 140 N-nál nagyobb erőt (a kvázistatikus határérték, óvatosan alkalmazva), ami itt legfeljebb 0,67 m/s-ot enged meg.

A csúszka mozgatása a legújabb kiadott buildet a flotta ekkora részére telepíti (a sorrendben első robotokra); a többi a v1-et futtatja. Egy később kiadott build csak akkor települ, amikor újra megmozdítja a csúszkát. Minden verziót váltó robot 4 percre kiesik az üzemből.

Mutatók

Becsomagolt rekeszek
360/h
normális
Rendelés átfutási ideje
0,0min
normális
Elérhető robotok
100%
normális
Megállási tartalék emberek közelében
0,27m
normális
Várakozó rendelések0
Kobot sebességtartaléka (teljesítmény- és erőkorlát)0,17 m/s
Átlagos akkumulátortöltöttség67 %
Legalacsonyabb akkumulátortöltöttség42 %
Töltőre váró robotok0
Töltődő robotok0
Lemerült robotok (vontatva)0
Holtpontban ragadt robotok0
Kialakult holtpontok0
Navigációs leállások (kapcsolat vagy helymeghatározás)0
Leállások robotóránként, legújabb build0,0 /h
Leállások robotóránként, flotta többi része0,0 /h
Flotta a legújabb builden0 %
Flotta a v2.0-n0 %
Frissülő robotok0
Beállított sebesség az A zónában1,5 m/s
Robotokra fordított operátoridő0 min
Felhasznált robotórák0 h
Üzemben lévő robotok24
Haladó robotok0
Tényleges sebesség az A zónában1,50 m/s
Várakozás kereszteződésenként0,0 s
A flotta teljesítményfelvétele0,00 kW
Leadott töltőteljesítmény0,00 kW
Foglalt kobotcellák0 %

Trend

Becsomagolt rekeszek: — /h6000

Válsághelyzeti forgatókönyvek

1. szint · A töltők fele kiesik a rendeléscsúcs előtt

Reggeli műszak, 24 robot üzemben, percenként kb. 3,7 rendelés. Egy forgalmas éjszaka után a flotta átlagosan 60 %-os töltöttséggel kezdi a műszakot. A 15. percben egy elektromos hiba a műszak végéig kiüti a hat töltőből négyet. A 90. percben kezdődik a rendelési csúcs (+25 % két órán át). Tartsa mozgásban a rendeléseket, feltöltött flottával lépjen be a csúcsba, ne hagyja egyetlen robotot sem lemerülni, és maradjon a műszak robotóra-keretén belül.

  • Átlagos átfutási idő a csúcs alatt és után ≤ 3,5 min
  • A flotta átlagos töltöttsége legalább 49 % a csúcs kezdetekor
  • Egyetlen robot sem merül le
  • Legfeljebb 97 robotóra a műszakra
  • A megállási távolság mindig a mezőn belül, ahol emberek vannak
  • A kobot soha nem gyorsabb a teljesítmény- és erőkorlátnál, ha ember van bent

2. szint · Lezárul egy folyosó, a robotok bedugulnak, és egy csapat belép az A zónába

Percenként kb. 4,2 rendelés, 24 robot, a forgalomirányítás szabad haladásra állítva. A 10. percben egy folyosót lezárnak állványátrendezés miatt: kevesebb kereszteződés, több szembetalálkozás, és nincs kerülőút. A 60. percben egy karbantartó csapat 40 percre belép a csak robotos A zónába. Tartsa mozgásban a rendeléseket kevés operátori idővel, tartson minden megállási távolságot a személyérzékelő mezőn belül ott, ahol emberek vannak, és amint az A zóna kiürült, járassa ott újra teljes sebességgel a robotokat.

  • Átlagos átfutási idő ≤ 6 min
  • A csapat távozása után az A zóna átlagosan ismét ≥ 1,4 m/s-on
  • Legfeljebb 1 holtpont alakul ki
  • Legfeljebb 20 operátorperc a robotokra
  • A megállási távolság mindig a mezőn belül, ahol emberek vannak
  • A kobot soha nem gyorsabb a teljesítmény- és erőkorlátnál, ha ember van bent

3. szint · Új navigációs szoftver kanári-bevezetése

A folyosókat tegnap éjjel átrendezték, és a jelenlegi szoftvert (v1) futtató robotok ott gyakrabban elvesztik a helyzetüket; minden ilyen esethez operátor kell. A v2.0 kiadás ezt javítja, és már a flotta 10 %-án fut kanáriként. Adjon a kanárinak elég időt az értékeléshez, hasonlítsa össze a flotta többi részével, döntse el, hogy bővíti vagy visszaállítja, és juttassa a flottát egy jó buildre — szakaszosan, anélkül, hogy egyszerre túl sok robotot vonna ki.

  • A kanári az első 12 percben futott (a flotta ≥ 5 %-a a v2.0-n)
  • Le a hibás v2.0-ról a 30. és a 49. perc között (átlagosan a flotta ≤ 1 %-a rajta)
  • A hotfix az első 10 percében a flotta legfeljebb 20 %-án
  • Gyorsan bevezetett hotfix: megjelenése után átlagosan a flotta ≥ 55 %-a fut rajta
  • A végén a flotta legalább 90 %-a a legújabb builden
  • A robotok legalább 60 %-a mindig elérhető
  • A megállási távolság mindig a mezőn belül, ahol emberek vannak
  • A kobot soha nem gyorsabb a teljesítmény- és erőkorlátnál, ha ember van bent

Alap — a számok mögötti modell

A szimulátor által használt minden összefüggés a forrásával. A feltevésként jelölt állandók szemléltető kalibrációk.

Little-törvény: az összes még be nem csomagolt rendelés — a várakozók és a már robotra kerültek — osztva azzal az ütemmel, amellyel a rekeszeket ténylegesen becsomagolják, adja az átfutási időt.
lead time W = L / X, L = orders waiting + orders on a robot, X = totes packed per minute (smoothed, τ = 10 min)[5]
A sebesség csökken, ahogy több robot osztozik a folyosókon (Greenshields lineáris sebesség–sűrűség összefüggése).
v_eff = v · max(0.1, 1 − n_moving / N_jam), N_jam = 120 robots (80 with an aisle closed)[7][9]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
Foglalás nélkül két robot kölcsönösen várhat arra a helyre, amelyet a másik foglal — körkörös várakozás. A találkozások száma a haladó robotok számának négyzetével nő.
free traffic: P(new deadlock in a minute) = 1 − e^(−κ·n_moving²/n_I), κ = 0.00001 (× 300 with an aisle closed, n_I = 6 → 4); a robot behind joins with p = 0.5 (≤ 8); the fleet manager re-plans with p = 0.2/min (0.03/min with no detour)[8][10]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
Zónafoglalás: a robot csak akkor hajt be, ha az előtte lévő zónákat neki foglalták le (mindet egyszerre, rögzített sorrendben), ami megszünteti a körkörös várakozást; ekkor minden kereszteződés egyetlen kiszolgálós, rögzített áthaladási idejű sorként viselkedik.
zone reservation: a robot enters only when the zones ahead are granted to it → no circular wait; each crossing W = ρτ / (2(1 − ρ)), ρ = λ_I·τ, τ = 2 s, 6 crossings per task[8][6][9]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
Ahol emberek lehetnek, a megállási távolságnak — reakcióút plusz fékút — bele kell férnie a személyérzékelő mezőbe.
d_stop = v·t_r + v²/(2a) + C ≤ F (t_r = 0.3 s, a = 0.8 m/s², C = 0.1 m, F = 1.3 m ⇒ v ≤ 1.17 m/s where people can be)[1][2]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
Teljesítmény- és erőkorlátozás: a legnagyobb sebesség, amelynél a kézzel való érintkezés a megengedett erő alatt marad, a kéz és a robot redukált tömegéből és a kéz merevségéből számítva. A kvázistatikus határértéket rövid érintkezésre is alkalmazzuk, ami óvatos megközelítés.
v ≤ F / √(μ·k), μ = (1/m_H + 1/m_R)⁻¹, m_R = M/2 + m_L; hand: F = 140 N (quasi-static limit, used conservatively), k = 75 N/mm, m_H = 0.6 kg; M = 24 kg, m_L = 3 kg ⇒ v ≤ 0.67 m/s[3][4]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
Egy rekesz árut a megfogási idő plusz tételenként két nyúlás ad ki; ha ember van a cellában, a kobot kollaboratív sebességgel dolgozik. A robotokat abban a sorrendben szolgálják ki, ahogy a cellákhoz érnek, másodpercről másodpercre minden percen belül.
tote time = 10 items × (1.5 s + 2 × 0.5 m / v_cobot); v_cobot = collaborative speed while a person is in the cell; 4 cells, served in order of arrival within the minute[3]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
Menetteljesítmény: állandó elektronikai terhelés, gördülési ellenállás és a minden megálláskor és elinduláskor elvesző fékezési energia.
P = 60 W + C_rr·m·g·v/η + 0.03/m · v · ½mv²·(1 − r)/η (C_rr = 0.012, m = 500 kg, η = 0.75, r = 0.5)[12]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
A töltők kb. 70 %-os töltöttségig teljes teljesítményt adnak, utána az áram csökken (állandó áram, majd állandó feszültség).
P_charge = 0.8 kW up to 70 % SoC, then × (1 − 0.9·(SoC − 70)/30); battery 0.8 kWh; stranded at 1 %[11][10]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
A robot megáll, ha a flottakezelővel való kapcsolat a watchdog idejénél tovább néma; rövidebb watchdog sokkal több rövid Wi-Fi-kimaradást észlel.
P(link silent > W in a robot-minute) = 0.224·e^(−W/0.1 s); watchdog W: v1 0.5 s, v2.0 0.15 s, v2.1 0.5 s; stop 2 min[13]Szemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.
Kanári-összehasonlítás: a legújabb buildet futtató robotok robotóránkénti leállásai a flotta többi részéhez képest.
stops per robot-hour, canary vs control: 60·stops / robots (smoothed τ = 10 min); update or rollback = 4 min out of service[13]
A modell egyéb állandói
task 200 m in zone A + 40 m in the shared area · 6 intersections · 4 cobot cells, a person inside 25 % of minutes · 6 chargers · shift-start charge stratified over mean ± 27.5 % · v1 mislocalises 0.6 % per driving minute in re-racked aisles (others 0.04 %), 6-min stop + 3 operator-min · clearing a deadlock 2 operator-min per robot · tow 15 operator-minSzemléltető értékek, nem valós telephely vagy termék adatai. A valós telephelyek a mezőket, sebességeket és határértékeket saját kockázatértékelésük és a gyártói adatok alapján állítják be.

Véletlenszerűség: magolt mulberry32 generátor; a használt eloszlások — egyenletes, exponenciális (inverz CDF), normális (Box–Muller), Poisson (Knuth). A mag látható és megosztható.

Források

  1. ISO 3691-4:2023 Industrial trucks — Safety requirements and verification — Part 4: Driverless industrial trucks and their systems (personnel detection, zones, speed) — ISO/TC 110/SC 2, 2023
  2. ISO 13855:2024 Safety of machinery — Positioning of safeguards with respect to the approach of the human body (minimum distance S = K·T + C; replaces the 2010 edition) — ISO/TC 199, 2024
  3. ISO/TS 15066:2016 Robots and robotic devices — Collaborative robots (Annex A: body-region limits; transient contact speed v = F/√(μk), μ = (1/m_H + 1/m_R)⁻¹, m_R = M/2 + m_L) — ISO/TC 299, 2016
  4. ISO 10218-2:2025 Robotics — Safety requirements — Part 2: Industrial robot applications and robot cells (collaborative applications; takes over the ISO/TS 15066 body-region data) — ISO/TC 299, 2025
  5. J. D. C. Little — A Proof for the Queuing Formula: L = λW — Operations Research 9(3):383–387, 1961
  6. M. Harchol-Balter — Performance Modeling and Design of Computer Systems (M/G/1 Pollaczek–Khinchine mean wait; M/D/1) — Cambridge University Press, 2013
  7. B. D. Greenshields — A Study of Traffic Capacity (linear speed–density relation) — Highway Research Board Proceedings 14:448–477, 1935
  8. E. G. Coffman, M. Elphick, A. Shoshani — System Deadlocks (the four necessary conditions; prevention by ordered resource allocation) — ACM Computing Surveys 3(2):67–78, 1971
  9. I. F. A. Vis — Survey of research in the design and control of automated guided vehicle systems (fleet sizing, zone control, deadlocks, battery management) — European Journal of Operational Research 170(3):677–709, 2006
  10. M. De Ryck, M. Versteyhe, F. Debrouwere — Automated guided vehicle systems, state-of-the-art control algorithms and techniques (traffic, deadlock avoidance, battery charging strategies) — Journal of Manufacturing Systems 54:152–173, 2020
  11. BU-409: Charging Lithium-ion (constant current to about 70 % state of charge, then constant voltage while the current tapers) — Battery University
  12. T. D. Gillespie — Fundamentals of Vehicle Dynamics (rolling resistance F = C_rr·m·g; kinetic energy lost in braking) — SAE International, 1992
  13. The Site Reliability Workbook — Ch. 16 Canarying Releases (canary vs control, multi-stage rollout, rollback) — Beyer, Murphy, Rensin, Kawahara, Thorne (eds.), O'Reilly, 2018

Kik csinálják ezt hivatásszerűen

Oktatási modell — nem működési döntésekhez. A valódi telephelyek minden állandót a saját berendezésükhöz és adataikhoz kalibrálnak.