WIA SOOM Simulators

Роботын паркийн ажиллагаа Бодит загвар

Та агуулахын талбайг удирдана: тэнд 24 орчим бие даасан хөдөлгөөнт робот (AMR) хайрцгийг хадгалах гарцаас коботтой дөрвөн савлах үүр рүү зөөнө. Захиалга бүр нь 240 m аялал — 200 m нь зөвхөн роботын гарцаар, 40 m нь хүмүүс ажилладаг хамтын бүсээр — ба үүрэн дэх нэг сонголт юм. Загвар нь дараалал, түгжрэл, харилцан түгжрэл, зогсох зай, батерейн энерги ба цэнэглэгчийн чадал, мөн программын хувилбар зогсолтод үзүүлэх нөлөөг нийтлэгдсэн стандарт, сурах бичгийн томьёонд үндэслэн минут тутам тооцно. Энэ бол ажиллах зарчмын загвар: роботын программ ажиллуулдаггүй, тоонууд нь ерөнхий бөгөөд аль нэг бүтээгдэхүүнийх биш. Зөвхөн сургалтын симуляци — бодит объектууд өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээг баримтална.

Та юу сурах вэ

Симулятор

Цаг 0 мин
Ажиллаж буй роботууд 24 · Савласан хайрцаг 360/h · Захиалгын хүргэлтийн хугацаа 0.0 min · Бэлэн роботууд 100% · A бүс (зөвхөн робот) 1.5 m/s · Хамтын бүс 1.0 m/s (Δ 0.27 m) · Чөлөөт (орон нутгийн зайлсхийлт), Харилцан түгжрэлд гацсан роботууд 0 · Кобот үүрнүүд 0%, Кобот үүрэнд хүн байна 0 · Цэнэглэгчид 0/6 (Цэнэглэгч ажиллагаагүй 0), Цэнэглэгч хүлээж буй роботууд 0 · Батерейн дундаж цэнэг 67% · v1 24, v2.0 0, v2.1 0 · Робот-цаг тутмын зогсолт, хамгийн шинэ build 0.0/h, Робот-цаг тутмын зогсолт, паркийн бусад 0.0/h⁨24⁩ · ⁨360/h⁩ · ⁨Роботууд⁩························⁨✓ 1.5 m/s⁩⁨A бүс (зөвхөн робот)⁩⁨хүнгүй⁩⁨⚠ 1.0 m/s⁩ · ⁨Δ 0.27 m⁩⁨Хамтын бүс⁩⁨⛔ 0⁩⁨Чөлөөт (орон нутгийн…⁨0%⁩ · ⁨Кобот үүрнүүд⁩⚙⚙⚙⚙⁨⚡ 0/6⁩ · ⁨⌛ 0⁩ · ⁨Цэнэглэгчид⁩······⁨Программ: v1 · v2.0 · v2.1⁩⁨v1 24⁩ · ⁨v2.0 0⁩ · ⁨v2.1 0⁩⁨0.0/h шинэ⁩ · ⁨0.0/h бусад⁩
  • Даалгавартай явж байна
  • Кобот үүрэнд
  • Үүр хүлээж байна
  • Сул
  • Цэнэглэж байна
  • Цэнэглэгч хүлээж байна
  • Программ шинэчилж байна
  • Зогссон (холболт эсвэл байршил тогтоолт)
  • Харилцан түгжрэлд гацсан
  • Цэнэггүй, чирэгдсэн
  • Хүнгүй бүс
  • Бүсэд хүн байна, хурд талбарт багтана
  • Хүн байгаа газрын талбарт хэт хурдан
  • Кобот үүрэнд хүн байна
  • Цэнэглэгч ажиллагаагүй

Удирдлага

Нөөц роботууд агуулахаас сэрж гарна; зогсоолд байгаа роботууд эрчим хүч зарцуулахгүй. Ажиллаж буй робот бүр цагт нэг робот-цаг зардал гаргана.

A бүс хүмүүст хаалттай тул роботууд хурдан явж болно. Хүмүүс орвол хурд дахин хүн илрүүлэх талбарт тохирох ёстой.

Энд үргэлж хүмүүс ажилладаг. Энэ хурдны зогсох зай 1.3 m хүн илрүүлэх талбарт багтах ёстой.

Чөлөөт: роботууд бие биеэсээ зөвхөн орон нутагт зайлсхийнэ — хурдан ч хоёр ба түүнээс олон робот бие биенээ бүрмөсөн хааж болно. Бүсийн захиалга: робот урд талын бүсүүд нь өөрт нь захиалагдсан үед л уулзварт орно — харилцан түгжрэлгүй, гарах бүрт богино хүлээлттэй.

Харилцан түгжрэлд орсон бүх роботыг одоо чөлөөлнө. Чөлөөлсөн робот тутамд 2 операторын минут зарцуулна; шинэ түгжрэл үүсэхийг зогсоохгүй.

Ийм эсвэл үүнээс бага цэнэгтэйгээр даалгавраа дуусгасан робот цэнэглэгчийн дараалалд орно. Бага утга батерейг илүү ашиглах боловч хэт удаан хүлээсэн робот бүрэн цэнэггүй болж болно.

Цэнэглэгч ойролцоогоор 70 % хүртэл бүрэн чадлаар цэнэглэнэ; түүнээс дээш гүйдэл аажмаар буурна. Бага түвшинд зогсоох нь цэнэглэгчийг эрт чөлөөлнө.

Даалгаваргүй роботууд сул зогсохын оронд аль ч чөлөөтэй цэнэглэгч рүү очиж, захиалга хүлээгдэж, цэнэг нь цэнэглэхээр илгээх түвшнээс 20 %-иар их болмогц дахин ажилдаа гарна.

Үүрэнд хэн ч байхгүй үеийн багажийн хурд. 10 бараатай хайрцаг 1 m/s хурдтай үед 25 s зарцуулна.

Чадал ба хүчний хязгаарлалт: хайрцагт хавчуулагдсан гар 140 N-оос илүү хүч мэдрэх ёсгүй (бараг статик хязгаар, болгоомжтойгоор ашигласан); энэ нь энд хамгийн ихдээ 0.67 m/s-ийг зөвшөөрнө.

Гулсуурыг хөдөлгөхөд хамгийн сүүлд нийтэлсэн build паркийн тэр хэсэгт (дарааллаар эхний роботуудад) нэвтэрнэ; бусад нь v1 дээр ажиллана. Дараа нь нийтэлсэн build-ийг та гулсуурыг дахин хөдөлгөсөн үед л суулгана. Хувилбараа солих робот бүр 4 минут ажлаас гарна.

Үзүүлэлт

Савласан хайрцаг
360/h
хэвийн
Захиалгын хүргэлтийн хугацаа
0.0min
хэвийн
Бэлэн роботууд
100%
хэвийн
Хүнтэй газрын зогсолтын нөөц
0.27m
хэвийн
Хүлээгдэж буй захиалга0
Коботын хурдны нөөц (чадал ба хүчний хязгаар)0.17 m/s
Батерейн дундаж цэнэг67 %
Батерейн хамгийн бага цэнэг42 %
Цэнэглэгч хүлээж буй роботууд0
Цэнэглэж буй роботууд0
Цэнэггүй болсон роботууд (чирсэн)0
Харилцан түгжрэлд гацсан роботууд0
Үүссэн харилцан түгжрэл0
Навигацийн зогсолт (холболт эсвэл байршил тогтоолт)0
Робот-цаг тутмын зогсолт, хамгийн шинэ build0.0 /h
Робот-цаг тутмын зогсолт, паркийн бусад0.0 /h
Хамгийн шинэ build-тэй парк0 %
v2.0 дээрх парк0 %
Шинэчлэгдэж буй роботууд0
A бүсийн тохируулсан хурд1.5 m/s
Роботод зарцуулсан операторын цаг0 min
Ашигласан робот-цаг0 h
Ажиллаж буй роботууд24
Явж буй роботууд0
A бүсийн бодит хурд1.50 m/s
Уулзвар гарах бүрийн хүлээлт0.0 s
Паркийн хэрэглэх чадал0.00 kW
Цэнэглэгчийн өгсөн чадал0.00 kW
Ачаалалтай кобот үүр0 %

Хандлага

Савласан хайрцаг: — /h6000

Хямралын хувилбарууд

Түвшин 1 · Захиалгын оргилын өмнө цэнэглэгчийн тал нь эвдэрнэ

Өглөөний ээлж, 24 робот ажиллаж байна, минутад 3.7 орчим захиалга. Ачаалалтай шөнийн дараа парк ээлжээ дунджаар 60 % цэнэгтэй эхэлнэ. 15 дахь минутад цахилгааны гэмтэл зургаан цэнэглэгчийн дөрвийг ээлжийн эцэс хүртэл ажиллагаагүй болгоно. 90 дахь минутад захиалгын оргил эхэлнэ (хоёр цагийн турш +25 %). Захиалгын урсгалыг хадгалж, оргилд цэнэглэгдсэн паркаар орж, ямар ч роботыг бүрэн цэнэггүй болгохгүй, ээлжийн роботын төсөвтөө багтаарай.

  • Оргилын үеэр болон дараа дундаж хүргэлтийн хугацаа ≤ 3.5 мин
  • Оргил эхлэхэд паркийн дундаж цэнэг дор хаяж 49 %
  • Нэг ч робот бүрэн цэнэггүй болохгүй
  • Ээлжинд хамгийн ихдээ 97 робот-цаг
  • Хүнтэй газарт зогсох зай үргэлж талбарт багтана
  • Дотор хүн байхад кобот хэзээ ч чадал ба хүчний хязгаараас хурдан биш

Түвшин 2 · Гарц хаагдаж, роботууд гацаж, баг A бүсэд орно

Минутад 4.2 орчим захиалга, 24 робот, хөдөлгөөний удирдлага чөлөөт горимд. 10 дахь минутад тавиур дахин байршуулахаар нэг гарц хаагдана: уулзвар цөөрч, нүүр тулж тааралдах нь олширч, тойрох зам байхгүй. 60 дахь минутад засварын баг зөвхөн роботын A бүсэд 40 минут орно. Операторын цагийг бага зарцуулж захиалгыг урсгалтай байлга, хүн байгаа газарт зогсох зай бүрийг аюулгүйн талбар дотор байлга, A бүс чөлөөлөгдмөгц бүрэн хурдыг нь сэргээ.

  • Дундаж хүргэлтийн хугацаа ≤ 6 мин
  • Баг гарсны дараа A бүс дунджаар дахин ≥ 1.4 m/s
  • Хамгийн ихдээ 1 харилцан түгжрэл үүснэ
  • Роботод хамгийн ихдээ 20 операторын минут
  • Хүнтэй газарт зогсох зай үргэлж талбарт багтана
  • Дотор хүн байхад кобот хэзээ ч чадал ба хүчний хязгаараас хурдан биш

Түвшин 3 · Шинэ навигацийн программын канар нэвтрүүлэлт

Өнгөрсөн шөнө гарцуудын тавиурыг дахин байршуулсан тул одоогийн программтай (v1) роботууд тэнд байршлаа илүү олон алддаг; алдалт бүрт оператор хэрэгтэй. v2.0 хувилбар үүнийг засдаг бөгөөд паркийн 10 % дээр канар болж аль хэдийн ажиллаж байна. Канарыг үнэлэх хангалттай хугацаа өгч, паркийн бусадтай харьцуулж, өргөтгөх үү буцаах уу гэдгийг шийдэж, паркаа сайн build-д шилжүүл — үе шаттайгаар, нэг дор хэт олон роботыг ажлаас гаргалгүйгээр.

  • Канар эхний 12 минут ажилласан (паркийн ≥ 5 % v2.0 дээр)
  • 30-аас 49 дэх минутад гэмтэлтэй v2.0-аас гарсан (дунджаар паркийн ≤ 1 % түүн дээр)
  • Эхний 10 минутад хотфикс паркийн хамгийн ихдээ 20 % дээр
  • Хотфикс шуурхай нэвтэрсэн: нийтлэгдсэнээс хойш дунджаар паркийн ≥ 55 % түүн дээр
  • Эцэст нь паркийн дор хаяж 90 % хамгийн шинэ build дээр
  • Роботуудын дор хаяж 60 % үргэлж бэлэн
  • Хүнтэй газарт зогсох зай үргэлж талбарт багтана
  • Дотор хүн байхад кобот хэзээ ч чадал ба хүчний хязгаараас хурдан биш

Үндэслэл — тоонуудын цаадах загвар

Симуляторын ашигладаг холбоос бүрийг эх сурвалжтай нь үзүүллээ. Таамаглал гэж тэмдэглэсэн тогтмолууд нь жишээ тохируулга юм.

Литтлийн хууль: хараахан савлагдаагүй бүх захиалгыг — хүлээж буй эсвэл аль хэдийн робот дээр байгаа — хайрцаг бодитоор савлагдаж буй хурдад хуваавал хүргэлтийн хугацаа гарна.
lead time W = L / X, L = orders waiting + orders on a robot, X = totes packed per minute (smoothed, τ = 10 min)[5]
Гарцыг олон робот хуваалцах тусам хурд буурна (Гриншилдсийн хурд–нягтын шугаман хамаарал).
v_eff = v · max(0.1, 1 − n_moving / N_jam), N_jam = 120 robots (80 with an aisle closed)[7][9]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Захиалгагүй бол хоёр робот тус бүр нөгөөгийнхөө эзэлсэн зайг хүлээж болно — тойрог хүлээлт. Тааралдах тоо явж буй роботын тооны квадраттай хамт өснө.
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]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Бүсийн захиалга: робот урд талын бүсүүд нь өөрт нь захиалагдсан үед л орно (бүгдийг нэг дор, тогтсон дарааллаар); энэ нь тойрог хүлээлтийг арилгана; тэгэхэд уулзвар бүр тогтмол гарах хугацаатай, нэг үйлчлэгчтэй дараалал шиг ажиллана.
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]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Хүн байж болох газарт зогсох зай — хариу үйлдлийн үеийн зам дээр нь тоормослолт — хүн илрүүлэх талбарт багтах ёстой.
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]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Чадал ба хүчний хязгаарлалт: гартай хүрэлцэх хүч зөвшөөрөгдсөн хүчнээс доогуур үлдэх хамгийн их хурд; гар ба роботын бууруулсан масс, гарын хатуулгаас тооцно. Богино хүрэлцээнд ч бараг статик хязгаарыг хэрэглэдэг нь болгоомжтой хандлага юм.
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]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Бараатай хайрцаг барих хугацаа дээр нь бараа бүрт хоёр сунгалтын хугацаа шаардана; дотор нь хүн байвал кобот хамтын ажиллагааны хурдаар ажиллана. Роботуудыг үүрэнд ирсэн дарааллаар нь, минут бүрийн дотор секунд секундээр үйлчилнэ.
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]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Явах чадал: электроникийн тогтмол ачаалал, өнхрөх эсэргүүцэл, зогсож хөдлөх бүрт алдагдах тоормосны энерги.
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]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Цэнэглэгч ойролцоогоор 70 % цэнэг хүртэл бүрэн чадлаар цэнэглээд, дараа нь гүйдэл буурна (тогтмол гүйдэл, дараа нь тогтмол хүчдэл).
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]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Паркийн менежертэй холболт watchdog-оос нь удаан чимээгүй байвал робот зогсоно; богино watchdog Wi-Fi-ийн богино тасалдлыг хамаагүй олноор барина.
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]Жишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.
Канар харьцуулалт: хамгийн шинэ build-тэй роботуудын робот-цаг тутмын зогсолтыг паркийн бусад хэсэгтэй харьцуулна.
stops per robot-hour, canary vs control: 60·stops / robots (smoothed τ = 10 min); update or rollback = 4 min out of service[13]
Энэ загварын бусад тогтмолууд
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-minЖишээ утгууд бөгөөд бодит байгууламж эсвэл бүтээгдэхүүнийх биш. Бодит байгууламжууд талбар, хурд, хязгаарыг өөрсдийн эрсдэлийн үнэлгээ болон үйлдвэрлэгчийн өгөгдлөөр тогтоодог.

Санамсаргүй байдал: seed-тэй mulberry32 генератор; ашигласан тархалтууд — жигд, экспоненциал (урвуу CDF), хэвийн (Box–Muller), Пуассон (Knuth). Seed харагдах бөгөөд хуваалцаж болно.

Эх сурвалж

  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

Үүнийг мэргэжлээр хэн хийдэг

Боловсролын загвар — үйл ажиллагааны шийдвэрт зориулаагүй. Бодит байгууламжууд тогтмол бүрийг өөрийн тоног төхөөрөмж, өгөгдөлд тохируулдаг.