Urządzenia transportu technologicznego – wózki, przenośniki, dźwignice. Rodzaje i zastosowania
Urządzenia transportu technologicznego, określane także jako urządzenia transportu wewnętrznego, to m.in. różnego typu wózki, przenośniki, dźwignice. Są elementem infrastruktury logistycznej, dzielącej się na magazynową, transportową, opakowań, informatyczną i manipulacyjną. Tzw. manipulacja, w odróżnieniu od transportu zewnętrznego (samochody, koleje, samoloty, statki, rurociągi itp.), ma na celu przemieszczanie towarów na terenie przedsiębiorstwa.
Spis treści
- Wózki jezdniowe
- Przenośniki
- Wózki AGV
- Urządzenia pomocnicze
- Dźwignice
- Ładowarki
- Instalacje rurociągowe
- Rozwiązania manualne i automatyczne
- Transport technologiczny ponadgabarytów
Transport wewnętrzny (manipulacja) rozpoczyna się zwyczajowo rozładunkiem środków transportu zewnętrznego, a kończy ich załadunkiem. Zalicza się do niego całe spektrum czynności związanych z przemieszczaniem (luzem lub spakowanych) surowców, półproduktów, półwyrobów i wyrobów gotowych w procesach produkcyjnych i logistycznych.
Dobór urządzeń manipulacji w zależności od rodzaju, konsystencji, rozdrobnienia, wymiarów wyrobów czy ich opakowań jest skomplikowany. Zwłaszcza że transport technologiczny często określa się jako „krwioobieg” przedsiębiorstwa i wszelkie wąskie gardła czy zatory można łatwo przeliczyć na straty materialne.
Szerokie spektrum obsługiwanych towarów, dostępnych luzem lub pakowanych w różnorodne formy, należy skonfrontować z oferowanymi na rynku technologiami ich transportu. Niezwykle istotne jest to, że w przypadku produkcji czy logistyki jeden z priorytetów stanowi transport wewnętrzny. Zatem jednym z pierwszych kroków przygotowania koncepcji architektonicznej powinien być dobór jego technologii.
Wózki jezdniowe
Do najpopularniejszych urządzeń transportu wewnętrznego należą wózki jezdniowe, a szczególnie widłowe. Służą one do transportu jednostek paletowych, charakteryzujących się uformowaniem towaru na płaskiej podstawie (palecie), zazwyczaj w formie prostopadłościennej. Najogólniej wózki widłowe można podzielić na unoszące, służące jedynie do transportu w poziomie, oraz podnośnikowe, używane dodatkowo do transportu na wyższe poziomy regałów lub przeznaczone do piętrzenia jednostek paletowych.
Ponadto wózki dzielą się ze względu na sposób zasilania na: ręczne, elektryczne, przeznaczone do pracy wewnątrz pomieszczeń, a także spalinowe, wykorzystywane przede wszystkim na zewnątrz, choć przy spełnieniu pewnych warunków stosowane również wewnątrz hal. Na rynku dostępnych jest wiele innych rodzajów wózków, które różnią się oferowanymi funkcjami czy budową, m.in. takie jak: prowadzone oraz kierowane, czołowe (z przeciwwagą) i z wysuwnym masztem, kompletacyjne z podnoszoną (lub nie) kabiną operatora, czterodrożne (mogące się poruszać w przód i tył oraz w prawo i lewo), do wąskich korytarzy. Jedne z największych wózków jezdniowych to modele chwytniowe, często określane jako reach stacker’y, służące do transportu morskich kontenerów.
Tak szeroki asortyment rozwiązań bardzo często wymaga konsultacji w zakresie doboru typów i parametrów wózków, wskazanych do zastosowań w konkretnych przypadkach.Formą wózków magazynowych są układnice (choć według klasyfikacji zaliczane do dźwignic), służące do automatycznej manipulacji jednostkami paletowymi, wykorzystywane w bezobsługowych magazynach wysokiego składowania. Tego typu obiekty charakteryzują znaczne wysokości użytkowe oraz wykorzystanie w nich, jako konstrukcji, regałów magazynowych (są to tzw. magazyny samonośne).
Przenośniki
Magazyny automatyczne nie mogą funkcjonować bez przenośników. Choć w magazynach najczęściej stosowane są modele wałkowe i łańcuchowe, ich różnorodność jest znacznie większa.
Najogólniej można je podzielić na grawitacyjne, niewymagające zasilania i napędu, cięgnowe, gdzie towar przemieszcza się wraz z cięgnem (często taśmą), bezcięgnowe, opierające się na ruchu obrotowym wałków czy rolek, a także przenośniki z ośrodkiem pośredniczącym, takim jak powietrze czy woda, stanowiącym nośnik dla transportowanego towaru.Przenośniki mogą służyć do transportu towaru luzem (głównie grawitacyjne lub cięgnowe) lub spakowanego w standardowe opakowania, finalnie układane w formie jednostek paletowych lub umieszczane w kontenerach morskich. Stąd także specjalizacja tego typu urządzeń na te przeznaczone do transportu towarów luzem, w opakowaniach jednostkowych, zbiorczych i paletowych. W przypadku tych ostatnich także kierunek transportu (wzdłuż lub w poprzek dłuższej osi palety) ma wpływ na możliwą do zastosowania technologię.
Wózki AGV
Stosunkowo nowym rozwiązaniem jest połączenie przenośników i wózków, czyli umieszczenie odcinka przenośnika na kołach. Wózki określane jako AGV – automatycznie prowadzone pojazdy (ang. Automatic Guided Vehicles), które mogą pracować w trybie automatycznym, wykorzystując prowadzenie pasywne (taśmy metalowe umieszczone na posadzce), aktywne (przewody zatopione w posadzce o zmiennej charakterystyce płynącego przez nie prądu) lub systemy głowic laserowych i luster.
Na rynku dostępne są modele wykorzystywane do holowania ładunków, tzw. holownicze (ang. Towing Vehicles), wózkipojedynczego załadunku (ang. Unit Load Vehicles) z platformą do przewozu towaru, widłowe (ang. Fork Vehicles) – przeznaczone do transportu poziomego i pionowego, a także modele biurowe sprawdzające się w przewozie elementów o niedużych rozmiarach. Wózki AGV wykorzystywane są przede wszystkim w celu zautomatyzowania transportu, a co za tym idzie – ograniczenia kosztów eksploatacyjnych.
Urządzenia pomocnicze
Występują zarówno w magazynach, jak i w strefach produkcji. Najpopularniejsze z nich to urządzenia pakujące, a także depaletyzujące. Forma jednostki paletowej jest na tyle wygodna i ustandaryzowna, że o ile to możliwe, wykorzystuje się ją do transportu i składowania. Mimo standaryzacji występują różne wymiary jednostek paletowych, choć znaczna większość ma podstawę 800 x 1200 mm.
Paletyzacja, ręczna czy automatyczna, wiąże się z koniecznością zabezpieczenia jednostki i trwałego połączenia towaru z płaską podstawą. Niezgodny z regulacjami jest transport towaru ułożonego na palecie luzem, stąd każde formowanie paletowej jednostki ładunkowej wymusza jej zabezpieczenie, np. za pomocą folii termokurczliwej. Dopiero w takiej formie jednostka ładunkowa jest w pełni przygotowana do składowania i transportu.
Urządzenia pomocnicze służą nie tylko do pakowania, lecz także do utrzymania porządku (zamiatarki), umożliwiają dostęp do wyższych części magazynu (drabiny, podnośniki koszowe), wychwytywanie wycieków (wanny ociekowe), redukcję kubatury odpadów (prasy do odpadów) itp. Można do nich również zaliczyć kontenery, pojemniki, palety, skrzyniopalety, palety koszowe, pojemniki paletowe (tzw. mausery), dodatkowe wyposażenie wózków widłowych (np. do transportu bębnów luzem) i wiele innych. Technologia manipulacji w strefach produkcyjnych jest zazwyczaj nieco bardziej skomplikowana.
Poza wspomnianą paletyzacją występują inne formy manipulacji. Charakterystyczne dla czynności produkcyjnych są manipulatory (sterowane przez człowieka) i roboty (sterowane przez oprogramowanie). Różnorodność rozwiązań jest bardzo szeroka, od robotów o konstrukcjach podobnych do suwnic (roboty kartezjańskie) lub zbliżonych budową do kończyn człowieka o różnej skali udźwigów i wielu stopniach swobody, po rozwiązania nietypowe, przeznaczone do konkretnych wdrożeń.
Dźwignice
Transportowanie wygodnych prostopadłościennych i powtarzalnych form opakowań nie zawsze jest możliwe. W przypadku nietypowych pod względem ciężaru i wymiarów towarów trzeba zastosować rozwiązania wykorzystujące zaczepy i zawiesia, takie jak dźwignice. To grupa urządzeń, która obejmuje suwnice, żurawie, cięgniki, wspomniane już wcześniej układnice, dźwigniki, wyciągi towarowe i dźwignice linowo-torowe.
Popularne w pierwszej połowie XX wieku suwnice nadal są używane przy transporcie dużych, ciężkich i nietypowych towarów. Modele o kilkutonowych udźwigach często wspierają się na konstrukcji budynku (pomostowe i wspornikowe),ale zdarzają się również sytuacje odwrotne, gdzie to konstrukcja torowiska suwnicy stanowi część konstrukcji hali.Stosuje się również urządzenia bramowe, które pracują zazwyczaj niezależnie od konstrukcji budynku lub nawet poza nim (np. na placach składowych kontenerów morskich).
Podstawową wadą suwnic jest możliwość obsługi tylko towarów leżących na górze stosu. Co prawda istnieją rozwiązania umożliwiające składowanie w regałach, lecz są znacznie mniej efektywne niż wózki widłowe. Innym ograniczeniem suwnic jest zajęcie przez nie części wysokości użytkowej hali jako przestrzeni operacyjnej.Do zalet tych urządzeń można zaliczyć brak konieczności wytyczania dróg manewrowych oraz możliwość składowania towarów na całej powierzchni posadzki hali magazynowej czy produkcyjnej. Pozwalają również na manipulację ponad maszynami i układnie towaru w miejscach trudno dostępnych dla innych środków transportu wewnętrznego (z poziomu posadzki).
Urządzeniami manipulacyjnymi bardzo podobnymi do suwnic bramowych są dźwignice linowo-torowe. W tym przypadku zespół chwytaka lub haka jest umieszczony na linach, których przemieszczanie wprost przenosi się na ruch zespołu i przymocowanego do niego towaru.Kolejna z grup urządzeń w zakresie dźwignic to żurawie, które w przeciwieństwie do suwnic wyposażone są w przeciwwagę, równoważącą podnoszony na wysięgniku ciężar, często za pomocą cięgnika. Choć kojarzony jest głównie ze stosowania na placach budów, to jego odmiany są wykorzystywane w portach, na kolei, w kopalniach i wielu innych przedsiębiorstwach.
Warto podkreślić, że popularne określenie żurawia jako dźwigu jest mylne w zakresie klasyfikacji technologicznej. Dźwigi służą do transportu (głównie w pionie) ludzi (osobowe), towarów (towarowe) oraz materiałów budowlanych i narzędzi (budowlane). Charakterystyczne dla nich są przystanki, czyli miejsca zatrzymania na poszczególnych kondygnacjach obsługiwanych obiektów, dlatego zazwyczaj pracują w obiektach o kilku kondygnacjach. W zakresie manipulacji technologicznej to najczęściej wielopoziomowe obiekty magazynowe czy produkcyjne.
Wiele z żurawi jest wyposażonych w cięgniki, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystujące cięgno-linki, liny, łańcuchy. Podstawowe typy żurawi wskazują na funkcje, jakie pełnią, dlatego wyróżnia się wciągarki i przeciągarki, a i ich typowe zastosowania wykraczają poza standardowe żurawie, np. w wyciągach towarowych.Do najmniejszych urządzeń w grupie dźwignic należą dźwigniki, zwane także podnośnikami, które służą do podnoszenia towarów na stosunkowe niewielkie wysokości, dzięki wykorzystaniu sztywnego elementu nośnego. Można wyróżnić podnośniki zębatkowe, tłokowe i śrubowe (popularne lewarki).
Ładowarki
Służą do przeładunków i transportu na bliskie dystanse towarów sypkich i masowych. W zależności od przeznaczenia są one wyposażane w tzw. naczynia (jedno lub wiele). W przypadku zastosowań w kopalniach odkrywkowych lub na hałdach wykorzystuje się ładowarki zgarniakowe lub taśmowe, które stanowią połączenie ładowarek i przenośników.
Instalacje rurociągowe
Służą do transportu gazów, płynów, produktów sypkich czy masowych za pomocą powietrza lub wody. W tym przypadku jednak ramy terenu jednego przedsiębiorstwa są często zbyt wąskie, gdyż zasięg rurociągów może wynosić tysiące kilometrów.
Rozwiązania manualne i automatyczne
Część opisanych urządzeń transportowych może pracować w trzech trybach: manualnym, zautomatyzowanym oraz pośrednim (częściowo zautomatyzowanym), przy czym stopień automatyzacji może być różny. Niektóre z rozwiązań są specjalnie przeznaczone do pracy w trybie automatycznym i należą do nich np. roboty czy wiele typów przenośników. W przypadku innych urządzeń, takich jak np. wózki jezdniowe, wdrożenie automatyzacji wymaga daleko idącego dopasowania środowiska pracy, a często także standaryzacji, ponieważ im mniejszy stopień standaryzacji, tym większe wymagania odnośnie do skomplikowania (i kosztów) automatyzacji.
Ostatnie lata to rozwój technologii współpracujących, odznaczających się „tolerancją” systemów automatycznych i jednoczesnej pracy ludzi. We wcześniejszych rozwiązaniach konieczne było fizyczne wygrodzenie automatyki w celu zapewnienia bezpieczeństwa pracowników. Naruszenie takiej strefy wiązało się z natychmiastowym wstrzymaniem przeprowadzanych w niej operacji. Jako przykłady należy wskazać roboty spawające czy automatyczne magazyny wysokiego składowania, oddzielone szczelnym wygrodzeniem. Wykorzystywane tam urządzenia nie były bowiem wyposażane w czujniki pozwalające na zagwarantowanie bezpieczeństwa operatorom, a jedynie obrabianemu materiałowi oraz innym urządzeniom.
Technologie współpracujące, często oparte na dodatkowych elementach detekcyjnych oraz sztucznej inteligencji, to krok w kierunku wspólnej pracy automatyki oraz człowieka. Więcej informacji, przetwarzanych przez coraz potężniejsze procesory i dostarczanych przez dodatkowe czujniki, pozwala aktywnie chronić pracowników.
Czytaj więcej:
- Regały magazynowe - jakie są zalety i wady poszczególnych rodzajów regałów magazynowych
- Bezpieczne dokowanie. Akcesoria przeładunkowe w halach przemysłowych
- Zrównoważone rozwiązania w obiektach przemysłowych: recykling gleby, wody i energii w halach
Przykładem takich rozwiązań są coboty, czyli roboty współpracujące. Większość czynności, zwłaszcza powtarzalnych i rutynowych, wykonuje ramię cobota, a w sytuacjach nietypowych lub trudnych do zautomatyzowania inicjatywę przejmuje człowiek, bez przerwania ciągłości procesu technologicznego.Inny przykład nowoczesnej automatyzacji stanowi zwiększanie autonomii urządzeń. W przypadku realizacji prostych czynności w zmiennym środowisku konieczne jest wdrażanie technologii reakcji na zakłócenia. Jeżeli są one możliwe do szczegółowego opisania oraz implementacji odpowiednich procedur, to nadal stanowią część rozwiązań automatyki. Jeśli natomiast spektrum zakłóceń jest tak szerokie, że niemożliwe jest standaryzowanie reakcji na nie, konieczne staje się zwiększenie autonomii technologii. Przykładem mogą być wózki magazynowe, działające we współpracy z operatorami modeli manualnych.
Możliwości zatrzymania się wózków ręcznych czy rozmieszczenia towaru na drogach jest tak wiele, że nie da się ich opisać szczegółowym algorytmem, stąd oprogramowanie musi przewidywać działania nietypowe. Charakterystyczne dla technologii autonomicznych jest rozwiązywanie tego samego problemu na różne sposoby. Przykładowo, blokująca częściowo drogę transportową przeszkoda może być ominięta przez identyczne wózki jadące jeden za drugim z prawej lub lewej strony, ponieważ oba rozwiązania są tak samo skuteczne. W przypadku automatyki możliwe jest tylko jedno rozwiązanie, przy tych samych parametrach. Autonomia wiąże się często ze sztuczną inteligencją, która do podejmowania decyzji wykorzystuje nie tylko dane o bieżącej sytuacji, ale także efekty poprzednich, zbliżonych do aktualnej, decyzji.
Tryb manualny to największa elastyczność pracy, ale także rutyna i zmęczenie. Tryb automatyczny to powtarzalność, dokładność, jak również mniejsza odporność na zakłócenia. Tryb autonomiczny to zbliżenie się dokładnością do trybu automatycznego przy coraz to większej elastyczności. Być może sztuczna inteligencja i innowacyjność pozwolą w najbliższej przyszłości na połączenie cech pracy automatycznej i manualnej, bez udziału czynnika ludzkiego.
Zobacz galerię najnowocześniejszych hal przemysłowych w Polsce
Transport technologiczny ponadgabarytów
Przy transporcie tzw. ponadgabarytów czy nietypowych opakowań nie stosuje się rozwiązań automatycznych. Wynika to głównie ze stosunkowo niewielkiej skali tego typu transportu, nieuzasadniającej inwestycji w skomplikowane, ze względu na nietypowość, urządzenia. Bardziej opłacalne jest zatrudnienie człowieka, nawet o wysokich kwalifikacjach, niż projektowanie, budowa i programowanie automatycznych maszyn, stosowanych okazjonalnie. Do ponadgabarytów czy towarów nienormatywnych należy zaliczyć towary o masie i/lub wymiarach niestandardowych, które występują na tyle rzadko, że nie są ustandaryzowane.
Towary nietypowe, ale stosunkowo niewielkie, można pakować w standardowej formie i obsługiwać w typowy sposób. Ponadgabaryty wymagają często indywidualnego traktowania. Niezwykle ważne jest w tym przypadku odpowiednie oznaczenie sposobu ich transportu – punkty możliwego uchwytu lub zawieszenia, nierównomierność rozłożenia masy czy wskazanie środka ciężkości. Ponadgabaryty transportowane są najczęściej za pomocą urządzeń obsługiwanych ręcznie przez wyspecjalizowanych operatorów.
Przy standardowych rozwiązaniach zazwyczaj wykorzystywane są dźwigi, suwnice oraz wózki. Przy tych ostatnich urządzeniach niezwykle istotne jest uwzględnienie redukcji nośności w przypadku towarów, których środek ciężkości jest znacznie odsunięty od środka ciężkości typowych jednostek paletowych – niewielka zmiana jego położenia może diametralnie wpłynąć na zdolność do bezpiecznego transportu, zwłaszcza w pionie. Znaczne wymiary i masa mogą sugerować wykorzystanie kilku urządzeń, ale tego typu działanie wiąże się ze znacznym ryzykiem i nie jest zalecane. Poza wyjątkowymi przypadkami wskazane jest zastosowanie jednego urządzenia o parametrach dopasowanych do charakteru manipulacji.
