Как не превратить робота в груду металлолома или Причем тут софт?

Уровни софта для роботизации

В роботизации складов и производств применяются несколько классов систем, необходимых для планирования и исполнения операций. Их можно изобразить в виде пирамиды (рис. 1). Чем ниже система, тем более частную задачу она решает. Так, например WMS управляет процессами на уровне контрагентов и заказов, не думая о том, в какой момент какой ток нужно подать на моторы робота, тогда как RCS система напрямую взаимодействует с железом робота и ничего не знает о планах поставки на следующий месяц.

Каждая из этих систем является важным звеном в общей схеме управления, и проблемы в любой из них могут остановить весь процесс. Поэтому при выборе роботизированных технологий нужно всегда проверять ВСЕ уровни систем на соответствие тем критериям выбора, которые вы для себя определили: открытость, кастомизируемость, импортонезависимость, наличие и стоимость поддержки.

WMS (Warehouse Management System) – уровень 3

Верхнеуровневая система управления операциями склада. В рамках WMS выполняется планирование операций от момента поступления товаров на склад, их размещения и хранения, до отбора заказов и финальной отправки конечному потребителю. WMS задает цели и контролирует их выполнение, взаимодействуя с сотрудниками и роботизированным оборудованием. Является источником высокоуровневых задач для системы RMS, управляющей флотом роботов.

RMS (Robot Management System) – уровень 2

Система централизованного управления флотом роботов. В рамках RMS происходит детализация высокоуровневых задач, полученных от WMS, поиск наилучшего робота-исполнителя, выдача задач на исполнение и контроль их реализации. RMS работает в реальном времени, быстро реагирует на нештатные ситуации, управляет зарядкой роботов, балансировкой нагрузки между роботами в рамках флота в целом.

RMS – это мозг целого роя роботов, максимально эффективно выполняющий поставленную задачу, оптимизируя маршруты и устраняя коллизии.

RCS (Robot Control System) – уровень 1

Бортовое ПО, установленное на конкретном роботе. RCS-система ничего не знает про других роботов, она только принимает задания от RMS на исполнение. Это может быть задание на перемещение из точки А в точку Б, поднятие или опускание вил, захват паллеты. Задача RCS – выполнять пришедшие ей команды, обеспечивая безопасность всех перемещений, а также учитывать ограничения физического мира. Бортовое ПО устанавливает скорости движения моторов, обрабатывает данные с датчиков и камер для объезда препятствий. За счет таких технологий, как SLAM или сканирование напольных меток, выполняет позиционирование робота на карте. Для правильного захвата распознает коробки и паллеты с помощью ИИ.

До недавнего времени считалось, что RCS-системы – это неотъемлемая часть робота, например роботизированного погрузчика, и должны поставляться производителем робота. Однако, в настоящее время стало появляться много российских решений для решения подобной задачи, значительно превосходящих ПО, входящее в комплект робота.

PLC (Programming Logic Controller) – уровень 0

Установленные на роботе производителем контроллеры моторов, питания, вил, блоки управления батареей предназначены для управления токами и напряжением на оборудование исходя из управляющих сигналов RCS. Также они сообщают о состоянии аппаратных частей робота: скорости движения, высоте подъема вил, давлении в поршнях, напряжении на клеммах батареи. Скорость сигналов в такой системе может измеряться тысячными долями секунд.

Какие требования нужно применять к ПО на всех уровнях?

Да, собственно, одни и те же. Главное, не упускать из виду ни одну из систем, потому что сбой на любом из уровней приведет к отказу всей роботизированной системы в целом. Особенно важно обращать внимание на открытость той или иной системы, а также наличие качественной технической поддержки и связи с вендором.

В настоящий момент существует достаточно много рейтингов по WMS-системам (уровень 3), критерии выбора также вполне четко сформировались. Среди наиболее заметных игроков на этом рынке: AXELOT, Solvo, EME, Logistix и другие.

RMS-системы (уровень 2) – это более новый класс ПО для российского рынка, но и тут требования и критерии выбора довольно прозрачны. Среди наиболее заметных игроков: Logareon и «Яндекс Роботикс».

Что касается RCS систем или бортового ПО роботов (уровень 1), тут пока понимания не сформировалось. Вместе с тем именно по причине отказов или некорректной работы ПО на этом уровне проваливается очень много роботизированных проектов. В связи с этим на рынке сейчас появляются компании, специализирующиеся на данном классе ПО, которое устанавливается на роботизированную технику различных производителей. Среди компаний, разрабатывающих такой софт, начала свою работу «AXELOT Беспилотные Решения».

Остановимся более подробно на RCS-системах.

RCS-системы и требования к ним

RCS-системы установлены на любой роботизированной технике: беспилотные тележки AMR, штабелеры FMR, 3D-шаттлы, конвейеры, автономные системы хранения. Бортовое ПО является крайне важным звеном информационных систем в цепи роботизации. Поэтому критически значимым становится ответ на вопрос: «Удовлетворяет ли RCS-система, установленная на роботе, моим требованиям?».

Открытость и кастомизируемость – часто при внедрении роботов обнаруживается множество проблем и неожиданностей, из-за которых машина может работать неправильно, из раза в раз повторяя неверный или иногда даже опасный паттерн. Причем, это может проявляться только на вашем складе из-за какой-нибудь конструктивной особенности, например балки, нависающей над проездом, которой робот «пугается» и встает в ступор. В связи с этим RCS должна быть открыта для изменений, внесения дополнительных блоков кода, уникальных настроек и сценариев под каждое внедрение. Иначе можно получить неэффективный или опасный процесс, а в крайнем случае – нерабочий парк роботов стоимостью десятки и сотни миллионов рублей.

Закрытость софта приводит к зависимости от политики одного вендора, и если поставщик перестает должным образом поддерживать продукт или изменяет условия его эксплуатации, компания сталкивается с проблемами обновлений и рисками в безопасности.

Иногда бизнесу важно внедрить роботов в нетипичные процессы, например, иметь возможность ориентироваться не по лидару, а по камере; захватывать паллету, завернутую в непрозрачную стрейч-пленку, или работать с паллетами нестандартного размера; проводить инвентаризацию, разгрузку машин, проезд в стеллажах, маневрирование в ограниченных пространствах, возможность гибридной работы в помещении или на улице. Глубокую кастомизацию можно проводить только при полностью открытом софте с возможностью подключать к нему свое оборудование.

Импортонезависимость. На данный момент это острый вопрос для нашей страны. Нередки случаи, когда поставщики роботов уходят из России, отзывают лицензии, прекращают поддержку своего софта. Это касается и производителей из дружественных стран из-за опасности вторичных санкций. Так, например, случилось с китайской компанией Hai, которая громко вышла на российский рынок роботизации, а потом так же громко хлопнула дверью, перестав поддерживать проданную за это время технику. Это может нести бизнесу большие убытки и окирпичить целые флотилии роботов. Важно получать от иностранного поставщика гарантии, позволяющие вашему бизнесу продолжить работу в случае его ухода, например исходный код. Но самый лучший вариант – работать с отечественным надежным поставщиком софта RCS.

Техподдержка. Множество существующих поставщиков роботов не предоставляют качественную поддержку своего софта RCS. В редких случаях она может осуществляться при больших объемах закупок (20+) роботов. Также возникают проблемы из-за языкового барьера и нестабильности каналов связи. Время исправления или кастомизации софта может достигать многих месяцев, что ведет к простоям или неправильной работе техники и потере денег.

Важно выбирать поставщика RСS с быстрой и качественной поддержкой, это поможет быстро решать внезапные проблемы, возникшие после внедрения, добавлять новые функции и получать необходимые обновления.

Возможность интеграции RCS с RMS. Крайне важным пунктом является возможность интеграции бортового RCS на отдельном роботе с централизованной RMS. Часто производители роботов создают собственные системы управления флотом, в которые можно подключить роботов только конкретного производителя по закрытому протоколу. К ней нельзя подключить аналогичных роботов других вендоров, или если вы хотите синхронизировать работу разных роботов, например 3D-шаттлов и FMR, то интегрировать роботов вместе вам не удастся, процессы управления будут независимыми, что крайне неэффективно. Также не удастся расширить флот за счет роботов другого производителя и интегрировать их в тот же рой, если по каким-то причинам вы не можете купить точно таких же роботов, какие есть у вас (снятие с продаж, цена, уход с рынка поставщика и т.д.) или вы захотите роботов другого типа. В итоге можно получить склад со слабо связанными роями роботов, несколькими конфликтующими между собой RMS-системами, каждую из которых нужно обслуживать. Это несет в себе большие расходы и долгосрочные проблемы.Выбирайте RCS поддерживающие интеграции по открытым стандартным протоколам, например VDA5050.

Как установить RCS на робота?

Как было сказано выше, часто RCS входит в комплект поставки робота как бортовое ПО. И многим кажется, что она является неотъемлемой частью купленного робота, однако это далеко не так. Существует множество способов и вариантов управления роботом с помощью той системы, которая больше подходит под ваши критерии.

Главным образом это следующие варианты (рис. 2):

1. Есть поставщики роботов, которые поставляют «тушки» роботов без «мозгов», то есть без бортового RCS, это очень похоже на ноутбуки без операционной системы. Такие «тушки» стоят гораздо дешевле готовых к использованию аналогов. В Китае, например, такой вариант достаточно сильно распространен. Там есть отдельные поставщики «тушек», оборудованных всеми необходимыми датчиками, и отдельные поставщики «мозгов», которые работают с конкретными потребностями клиента. Примером таких платформ может служить компания Rebot, а поставщиком ПО – Seer, KC и др.

2. Если уже есть купленные роботы с установленным бортовым RCS, то всегда есть возможность заменить RCS, установленную на роботе производителем, на выбранную вами. Тут вопрос только интеграции RCS с PLC конкретного робота, что для поставщиков RCS обычно является рутиной задачей.

3. Если у вас уже есть купленная нероботизированная техника, ее тоже можно роботизировать, установив ПО и подключившись к ее PLC. Здесь надо понимать, что не вся старая техника поддается роботизации по причине технических ограничений. Например, дизельные погрузчики роботизировать не получится, техника должна быть электрической.

В России уже стали появляться компании, разрабатывающие на 1 уровне (RCS) и интегрирующие ПО в технику в перечисленных выше случаях. Например, за это взялась компания «AXELOT Беспилотные Решения».

Выводы

В роботизации есть три основных информационных системы WMS (уровень 3), RMS (уровень 2), RCS (уровень 1), к выбору которых нужно подходить ответственно, предъявляя весьма конкретные требования:

• Любая роботизированная или нероботизированная техника может быть оснащена или дооснащена бортовым ПО, делающего из «тушки» полноценного робота.

• В случае несоответствия систем на всех уровнях необходимым критериям на роботизации можно потерять много времени и денег, а также разочароваться в ней, пока конкуренты будут уже на полпути к возврату инвестиций.