Älykäs mobiilirobotti tuotannon logistiikkaprosessien tukena

Abstract

Diplomityössä selvitetään mobiilirobottien toimintaa, roolia sekä soveltuvuutta kohdeyrityksen tuotantoympäristössä. Lisäksi tutkitaan mobiilirobottien käyttöönoton vaikutusta logistiikkaprosesseihin sekä materiaalivirtoihin. Näiden toimintojen tehostaminen ja tuottavuuden lisääminen voidaan mahdollistaa integroimalla mobiilirobotteja logistiikka- sekä tuotantoympäristöön. Tutkimuksen tarkoituksena on kartoittaa, suunnitella ja toteuttaa aiempia tutkimuksia hyödyntäen mobiilirobottien soveltuvuusselvitys kohdeyrityksen tuotantoympäristössä tietyn ajanjakson ajan. Tutkimuksen tavoitteena on sovittaa suunniteltu toteutus soveltuvin osin nykyisten logistiikkaratkaisujen tueksi. Lisäksi toteutetaan evaluointi simulointia hyödyntäen. Näiden pohjalta saadaan tarvittavat tiedot sekä muutosehdotukset varsinaista käyttöönottoa varten.

Perehtymällä aiempiin tutkimuksiin, kirjallisuuteen ja töihin aiheesta luodaan teoriaosuudet, joissa käsitellään mobiilirobottien toimintaa, roolia logistiikassa sekä sovelluskohteita logistiikka- ja tuotantoympäristössä. Ennen toteutusvaihetta kartoitetaan potentiaaliset mobiilirobotit sekä niiden ominaisuudet, jonka jälkeen valitaan arviointiperusteiden pohjalta laitteista sopivin. Tämän lisäksi kartoitetaan tuotannon logistiikkaprosessit, tietoliikenneinfrastruktuuri ja materiaalivirrat. Kartoituksen perusteella suunnitellaan sekä fyysinen soveltuvuusselvitys että simulaatioita potentiaalisissa käyttökohteissa. Soveltuvuusselvitys toteutetaan valitulla mobiilirobotilla suunnitelman mukaisesti, soveltaen sitä nykyiseen tuotantoympäristöön ja logistiikkaprosesseihin. Lopuksi analysoidaan toteutuksen perusteella saatuja tuloksia.

Tutkimuksessa perehdyttiin viiden eri valmistajan mobiilirobotteihin. Osalle arvioitavista laitteista toteutettiin kokeilujakso kohdeyrityksen testiympäristössä, jonka avulla saatiin arvokasta lisätietoa erityyppisten mobiilirobottien toiminnasta ja soveltuvuudesta kohdeympäristöön. Valmistajien välisessä vertailussa arvioitiin useita käyttöönottoon vaikuttavia tekijöitä, joista tärkeimpänä soveltuvuutta potentiaaliseen käyttökohteeseen. Sopivimman mobiilirobotin valinta tuotantoympäristöön toteutettiin kartoittamalla ja arvioimalla saatavilla olevia malleja ja niiden vaatimuksia, määrittelyjä sekä ominaisuuksia. Suunniteltu soveltuvuusselvitys toteutettiin onnistuneesti nykyisessä tuotantoympäristössä ja tutkimuksen tavoitteisiin löydettiin ratkaisuja. Evaluointi suoritettiin onnistuneesti ja saatujen tietojen perusteella laadittiin muutosehdotukset sekä kehotukset mobiilirobottien käyttöönottoa varten.

This research investigates the features, functions and roles of Mobile Robots as well as their suitability in the production environment of the target company. The effects of Mobile Robot deployment on Logistics Processes and Material Flow are also identified. Productivity and efficiency of these functions can be improved through the integration of Mobile Robots in logistics- and production environments. The purpose of this research is to map, plan and implement a Proof of Concept in the production environment of the target company for a set period, based on prior studies on the subject. The target of this research is to fit and adapt the planned implementation to aid the existing logistics solutions. Evaluation will be done using simulation. Necessary information and suggestions are gathered for the future deployment of Mobile Robots.

Prior research, literature and works on the subject are used to create the theoretical parts that cover the functions, roles and use of Mobile Robots in logistics- and production environments. Mapping of potential Mobile Robots, their qualities and the decision for the most suitable Mobile Robot is done before the implementation-phase. The mapping of logistics processes, telecommunication infrastructure and material flow for the production is also performed. Both the physical Proof of Concept and the simulation of potential targets is designed based on the findings of the mapping. The physical Proof of Concept is carried out according to plan using the chosen Mobile Robot and applying it to existing production environment and logistics processes. The results of the practical parts are analyzed in the final results-phase.

Five different Mobile Robot manufacturers were compared in this research. Some of the robots were tested in the test production environment during brief testing periods. These testing periods gave useful insight on the performance of different types of mobile robots. The comparison between the Mobile Robot manufacturers consisted of multiple factors that impact the deployment of such robots. Most important one of these factors was the Mobile Robot’s applicability to the potential target. The decision of the most suitable Mobile Robot was made by mapping and assessing the available models alongside their requirements, specifications and qualities. The planned Proof of Concept was implemented successfully in the existing production environment and solutions to the objectives were found. Evaluation was performed successfully. These solutions were reviewed, suggestions for further studies were made and guidelines for the deployment were drafted based on the results of this research.