🤖 Operazzjonijiet ta' flotta ta' robots Mudell ħaj
Int tmexxi l-art ta' maħżen fejn madwar 24 robot mobbli awtonomu (AMR) iġorru kaxxi mill-kurituri tal-ħżin lejn erba' ċelloli tal-ippakkjar b'cobots. Kull ordni hija vjaġġ ta' 240 m — 200 m minn kurituri għar-robots biss, 40 m miż-żona komuni fejn jaħdmu n-nies — u ġbir f'ċella. Il-mudell jikkalkula l-kjuwijiet, il-konġestjoni, l-imblokki reċiproċi, id-distanzi tal-waqfien, l-enerġija tal-batteriji u l-qawwa taċ-ċarġers, u l-effett tal-verżjonijiet tas-softwer fuq il-waqfiet, minuta b'minuta, minn standards ippubblikati u formuli tal-kotba. Huwa mudell ta' prinċipji operattivi: ma jħaddimx softwer tar-robots, u n-numri huma ġeneriċi, mhux ta' xi prodott. Simulazzjoni edukattiva biss — is-siti reali jsegwu l-valutazzjoni tar-riskju tagħhom.
X'se titgħallem
Għaliex iċ-ċarġers, u mhux ir-robots, ħafna drabi huma l-għonq tal-flixkun — u kif l-iċċarġjar opportunistiku u l-iċċarġjar biss sal-fażi tal-kurrent kostanti jaħżnu l-enerġija qabel quċċata.
Kif jiffurmaw l-imblokki reċiproċi fl-intersezzjonijiet, għaliex ir-riżerva taż-żoni ta' quddiem qabel ma tidħol tipprevjenihom, u għaliex robot qatt m'għandu jsuq aktar malajr milli l-kamp tas-sigurtà tiegħu jista' jwaqqfu fejn hemm in-nies.
Kif tnedija canary tqabbel ftit robots aġġornati mal-bqija tal-flotta, meta terġa' lura għall-verżjoni ta' qabel, u għaliex l-aġġornamenti joħorġu f'mewġiet.
Simulatur
Ħin 0 min
▶Isuq b'kompitu
⚙F'ċella cobot
⇥Jistenna ċella
·Wieqaf
⚡Qed jiċċarġja
⌛Jistenna ċarġer
↻Qed jaġġorna s-softwer
!Waqaf (konnessjoni jew lokalizzazzjoni)
⛔Imwaħħal f'imblokk reċiproku
∅Bla batterija, irmunkat
✓Żona mingħajr nies
⚠Nies fiż-żona, veloċità fil-kamp
⛔Mgħaġġel wisq għall-kamp fejn hemm nies
☺Persuna f'ċella tal-cobot
✕Ċarġer barra mis-servizz
Kontrolli
Ir-robots żejda jiġu attivati mid-depot; ir-robots ipparkjati ma jużaw l-ebda qawwa. Kull robot fis-servizz jiswa siegħa-robot kull siegħa.
Iż-żona A hija magħluqa għan-nies, għalhekk ir-robots jistgħu jsuqu malajr. Jekk jidħlu n-nies, il-veloċità trid terġa' tidħol fil-kamp ta' detezzjoni tal-persuni.
Hawn dejjem jaħdmu n-nies. Id-distanza tal-waqfien b'din il-veloċità trid tidħol fil-kamp ta' detezzjoni tal-persuni ta' 1.3 m.
Liberu: ir-robots jevitaw lil xulxin lokalment biss — malajr, imma tnejn jew aktar jistgħu jimblukkaw lil xulxin għal dejjem. Riżerva taż-żona: robot jidħol f'intersezzjoni biss meta ż-żoni ta' quddiemu jkunu riżervati għalih — l-ebda imblokk reċiproku, stennija qasira f'kull qsim.
Jeħles issa kull robot f'imblokk reċiproku (deadlock). Jiswa 2 minuti ta' operatur għal kull robot meħlus; ma jwaqqafx imblokki ġodda milli jiffurmaw.
Robot li jtemm kompitu b'din il-karga jew inqas jidħol fil-kju taċ-ċarġer. Livell aktar baxx juża aktar mill-batterija, imma robot li jistenna wisq jista' jibqa' mingħajr batterija għal kollox.
Iċ-ċarġers jagħtu qawwa sħiħa sa madwar 70 %; 'il fuq minn hekk il-kurrent jonqos bil-mod. Jekk tieqaf aktar baxx, iċ-ċarġer jinħeles aktar kmieni.
Ir-robots mingħajr kompitu jmorru għal kwalunkwe ċarġer ħieles minflok jistennew wieqfa, u jerġgħu jitilqu għax-xogħol hekk kif ikun hemm ordnijiet jistennew u jkollhom 20 % aktar mil-livell tal-bgħit għall-iċċarġjar.
Veloċità tal-għodda meta ħadd ma jkun ġewwa ċ-ċella. Kaxxa ta' 10 oġġetti tieħu 25 s b'1 m/s.
Limitazzjoni tal-qawwa u tal-forza: id maqbuda ma' kaxxa m'għandhiex tħoss aktar minn 140 N (il-limitu kważi-statiku, użat b'mod konservattiv), li hawn jippermetti l-aktar 0.67 m/s.
Meta tiċċaqlaq is-slider, l-aħħar build ippubblikat jitnieda fuq dak is-sehem tal-flotta (l-ewwel robots skont l-ordni); il-bqija jħaddmu v1. Build ippubblikat aktar tard jiġi installat biss meta terġa' ċċaqlaq is-slider. Kull robot li jibdel il-verżjoni joħroġ mis-servizz għal 4 minuti.
Indikaturi
Kaxxi ppakkjati
360/h
normali
Ħin ta' għoti tal-ordni
0.0min
normali
Robots disponibbli
100%
normali
Marġni tal-waqfien fejn hemm nies
0.27m
normali
Ordnijiet jistennew
0
Marġni tal-veloċità tal-cobot (limitu tal-qawwa u l-forza)
0.17 m/s
Karga medja tal-batterija
67 %
L-inqas karga tal-batterija
42 %
Robots jistennew ċarġer
0
Robots jiċċarġjaw
0
Robots bla batterija (irmunkati)
0
Robots imwaħħla f'imblokki
0
Imblokki reċiproċi ffurmati
0
Waqfiet tan-navigazzjoni (konnessjoni jew lokalizzazzjoni)
0
Waqfiet għal kull siegħa-robot, l-aħħar build
0.0 /h
Waqfiet għal kull siegħa-robot, il-bqija tal-flotta
0.0 /h
Flotta fuq l-aħħar build
0 %
Flotta fuq v2.0
0 %
Robots qed jaġġornaw
0
Settjar tal-veloċità fiż-żona A
1.5 m/s
Ħin tal-operatur fuq ir-robots
0 min
Sigħat-robot użati
0 h
Robots fis-servizz
24
Robots isuqu
0
Veloċità attwali fiż-żona A
1.50 m/s
Stennija għal kull qsim ta' intersezzjoni
0.0 s
Konsum tal-qawwa tal-flotta
0.00 kW
Qawwa mogħtija miċ-ċarġers
0.00 kW
Ċelloli cobot okkupati
0 %
Xejra
Xenarji ta' kriżi
Livell 1 · Nofs iċ-ċarġers ifallu qabel il-quċċata tal-ordnijiet
Xift ta' filgħodu, 24 robot fis-servizz, madwar 3.7 ordnijiet kull minuta. Il-flotta tibda x-xift b'medja ta' 60 % karga wara lejl impenjat. Fil-minuta 15 ħsara elettrika toħroġ erba' mis-sitt ċarġers mis-servizz għall-bqija tax-xift. Fil-minuta 90 tibda l-quċċata tal-ordnijiet (+25 % għal sagħtejn). Żomm l-ordnijiet għaddejjin, idħol fil-quċċata bil-flotta ċċarġjata, tħalli l-ebda robot jibqa' bla batterija, u ibqa' fil-baġit tar-robots tax-xift.
Ħin ta' għoti medju waqt u wara l-quċċata ≤ 3.5 min
Flotta b'medja ta' mill-inqas 49 % karga meta tibda l-quċċata
L-ebda robot ma jibqa' bla batterija
L-aktar 97 siegħa-robot għax-xift
Distanza tal-waqfien dejjem fil-kamp fejn hemm nies
Cobot qatt aktar mgħaġġel mil-limitu tal-qawwa u l-forza b'persuna ġewwa
Livell 2 · Kuritur jingħalaq, ir-robots jeħlu, u tim jidħol fiż-żona A
Madwar 4.2 ordnijiet kull minuta, 24 robot, kontroll tat-traffiku fuq sewqan liberu. Fil-minuta 10 kuritur wieħed jingħalaq għal riorganizzazzjoni tal-ixkafef: inqas intersezzjonijiet, aktar laqgħat wiċċ imb'wiċċ u l-ebda devjazzjoni. Fil-minuta 60 tim tal-manutenzjoni jidħol fiż-żona A, għar-robots biss, għal 40 minuta. Żomm l-ordnijiet miexja b'ftit ħin tal-operatur, żomm kull distanza tal-waqfien fil-kamp tas-sigurtà fejn hemm in-nies, u erġa' ħaddem iż-żona A b'veloċità sħiħa hekk kif tkun ħielsa.
Ħin ta' għoti medju ≤ 6 min
Żona A lura għal ≥ 1.4 m/s bħala medja ladarba t-tim ikun telaq
L-aktar jiffurma imblokk reċiproku 1
L-aktar 20 minuta ta' operatur fuq ir-robots
Distanza tal-waqfien dejjem fil-kamp fejn hemm nies
Cobot qatt aktar mgħaġġel mil-limitu tal-qawwa u l-forza b'persuna ġewwa
Livell 3 · Tnedija canary ta' softwer ġdid tan-navigazzjoni
L-ixkafef fil-kurituri ġew riorganizzati lbieraħ filgħaxija u r-robots fuq is-softwer attwali (v1) jitilfu l-pożizzjoni tagħhom hemm aktar spiss; kull telfa teħtieġ operatur. Ir-rilaxx v2.0 jirranġa dan u diġà qed jaħdem fuq 10 % tal-flotta bħala canary. Agħti lill-canary biżżejjed ħin biex tiġġudikah, qabblu mal-bqija tal-flotta, iddeċiedi jekk tkabbru jew terġa' lura, u ġib il-flotta fuq build tajjeb — fi stadji, mingħajr ma toħroġ wisq robots mis-servizz f'daqqa.
Canary jibqa' jaħdem għall-ewwel 12-il minuta (≥ 5 % tal-flotta fuq v2.0)
Barra mill-v2.0 difettuża mill-minuta 30 sa 49 (≤ 1 % tal-flotta fuqha bħala medja)
Hotfix fuq l-aktar 20 % tal-flotta fl-ewwel 10 minuti tiegħu
Hotfix imniedi fil-pront: bħala medja ≥ 55 % tal-flotta fuqu wara li jiġi ppubblikat
Mill-inqas 90 % tal-flotta fuq l-aħħar build fl-aħħar
Mill-inqas 60 % tar-robots disponibbli f'kull ħin
Distanza tal-waqfien dejjem fil-kamp fejn hemm nies
Cobot qatt aktar mgħaġġel mil-limitu tal-qawwa u l-forza b'persuna ġewwa
Bażi — il-mudell wara n-numri
Kull relazzjoni li juża s-simulatur, bis-sors tagħha. Il-kostanti mmarkati bħala assunzjonijiet huma kalibrazzjonijiet illustrattivi.
Liġi ta' Little: kull ordni li għadha ma ġietx ippakkjata — qed tistenna jew diġà fuq robot — maqsuma bir-rata li biha l-kaxxi qed jiġu ppakkjati tassew tagħti l-ħin ta' għoti.
lead time W = L / X, L = orders waiting + orders on a robot, X = totes packed per minute (smoothed, τ = 10 min)[5]
Il-veloċità tonqos hekk kif aktar robots jaqsmu l-kurituri (ir-relazzjoni lineari veloċità–densità ta' Greenshields).
v_eff = v · max(0.1, 1 − n_moving / N_jam), N_jam = 120 robots (80 with an aisle closed)[7][9]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Mingħajr riżerva, żewġ robots jistgħu kull wieħed jistenna l-ispazju li jokkupa l-ieħor — stennija ċirkulari. L-iltaqgħat jikbru mal-kwadru tan-numru ta' robots isuqu.
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]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Riżerva taż-żona: robot jidħol biss meta ż-żoni ta' quddiemu jkunu riżervati għalih (kollha f'daqqa, f'ordni fissa), li tneħħi l-istennija ċirkulari; kull intersezzjoni mbagħad iġġib ruħha bħal kju b'server wieħed u ħin fiss tal-qsim.
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]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Fejn jista' jkun hemm nies, id-distanza tal-waqfien — vjaġġ tar-reazzjoni flimkien mal-ibbrejkjar — trid tidħol fil-kamp ta' detezzjoni tal-persuni.
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]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Limitazzjoni tal-qawwa u tal-forza: l-ogħla veloċità li biha kuntatt ma' id jibqa' taħt il-forza permessa, mill-massa mnaqqsa tal-id u tar-robot u mill-ebusija tal-id. Il-limitu kważi-statiku jintuża anke għal kuntatt qasir, li huwa konservattiv.
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]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Kaxxa oġġetti tieħu l-ħin tal-qbid flimkien ma' żewġ movimenti ta' laħqa għal kull oġġett; b'persuna ġewwa, il-cobot jaħdem bil-veloċità kollaborattiva. Ir-robots jiġu moqdija fl-ordni li jaslu fiċ-ċelloli, sekonda b'sekonda f'kull minuta.
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]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Qawwa tas-sewqan: tagħbija fissa tal-elettronika, ir-reżistenza tar-rumblar, u l-enerġija tal-ibbrejkjar mitlufa f'kull waqfa u tluq.
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]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Iċ-ċarġers jagħtu qawwa sħiħa sa madwar 70 % karga, imbagħad il-kurrent jonqos bil-mod (kurrent kostanti, imbagħad vultaġġ kostanti).
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]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Robot jieqaf meta l-konnessjoni mal-maniġer tal-flotta tibqa' siekta għal aktar mill-watchdog tiegħu; watchdog iqsar jaqbad ħafna aktar qtugħ qasir tal-Wi-Fi.
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]Valuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Paragun canary: waqfiet għal kull siegħa-robot tar-robots fuq l-aħħar build meta mqabbla mal-bqija tal-flotta.
stops per robot-hour, canary vs control: 60·stops / robots (smoothed τ = 10 min); update or rollback = 4 min out of service[13]
Kostanti oħra ta' dan il-mudell
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-minValuri illustrattivi, mhux ta' sit jew prodott reali. Is-siti reali jiffissaw il-kampi, il-veloċitajiet u l-limiti mill-valutazzjoni tar-riskju tagħhom u mid-data tal-manifattur.
Każwalità: ġeneratur mulberry32 b'seed; distribuzzjonijiet użati — uniformi, esponenzjali (CDF invers), normali (Box–Muller), Poisson (Knuth). Is-seed jintwera u jista' jinqasam.
M. Harchol-Balter — Performance Modeling and Design of Computer Systems (M/G/1 Pollaczek–Khinchine mean wait; M/D/1) — Cambridge University Press, 2013
B. D. Greenshields — A Study of Traffic Capacity (linear speed–density relation) — Highway Research Board Proceedings 14:448–477, 1935