Не надо пугаться новых технологий, на глазах меняющих экономику и повседневность. «Мы не сможем в полной мере использовать открывающиеся возможности, если сдадимся перед сложностью технологий и будем считать их внешними, детерминированными силами, неподвластными нашему контролю» (Клаус Мартин Шваб — немецкий экономист, основатель и бессменный президент Всемирного экономического форума в Давосе с 1971 года).
«Классический» склад – это стеллажные конструкции хранения. Простая конструкция в сочетании с удобством обращения до сих пор стимулируют спрос на эти системы. Потребность в сопутствующем оборудовании для размещения и подбора товаров невелика: сборщики используют ручные тележки, а где товары больше или тяжелее – применяется погрузочная техника. Склад может работать и без WMS, а при наличии системы в операциях используются портативные терминалы сбора данных (ТСД) для сканирования выбранных товаров и подтверждения действий.
В 85-90% случаев при принятии решения по оснащению склада оборудованием для хранения в России главным фактором становится низкая стоимость и небольшие сроки внедрения. В редких случаях это решение бывает обусловлено бизнес-моделью и/или результатом аудита/консалтинга.
Безусловным лидером в наполнении складов являются стеллажные системы хранения, которые имеют отличные эксплуатационные характеристики: в любой момент с легкостью можно заменить поврежденные детали или же отрегулировать высоту балок, и это не требует повышенной квалификации сотрудников. Небольшие капитальные расходы и простота эксплуатации – для огромного количества складских комплексов этих основных плюсов абсолютно достаточно.
Однако, целый ряд факторов обусловил поиск новых типов систем хранения для оснащения складских помещений:
- Необходимость повысить утилизацию пространства склада.
Пандемия COVID с ограничительными мерами создала новые реалии и потребительские привычки, стимулируя развитие онлайн-торговли. Рост онлайн-торговли и нарушение поставок товаров из-за рубежа сформировало высокий спрос и дефицит складской недвижимости в 2021 году. - Желание сократить влияние человеческого фактора.
В операциях задействован персонал, и чем он дешевле, тем ниже качество работы – чаще возникают ошибки в операциях, необходимо вводить дополнительный контроль, повышая время выполнения операций и численность персонала. Различные технические «улучшения» предопределенной концепции выполнения операции не позволят значительно сократить численность персонала и снизить стоимость обработки единицы товара. - Избежать дефицита трудовых ресурсов.
Во-первых, с 1970 года население, в первую очередь – трудоспособного возраста, становится старше, что вызывает массовую нехватку рабочих рук. Также учитываем смертность от пандемии COVID, сезонные всплески заболевания и так далее.
Во-вторых, исследования установили, что работа на складе — это достаточно тяжелый труд, который делает эту работу непривлекательной и невостребованной. Многие воспринимают работу на складе как временный период на пути к «лучшей жизни» и жалуются на стресс. - Повысить эффективность выполнения операций.
Классические стеллажные системы хранения предопределяют концепцию выполнения операций по принципу «человек к товару» (P2G — Person to Goods). В этом случае выполнение заказа осуществляется сборщиками, которые перемещаются по складу от товара к товару и до 60% времени тратят непосредственно на перемещение с привлечением ручной или механизированной техники.
Товаропоток уже давно трансформировался, а значит и обработка на складе требует трансформации. Концепция выполнения операций комплектации по принципу «товар к человеку» (G2P — Goods to Person) представляет собой комплекс из стеллажных конструкций и автоматического оборудования для размещения и отбора товара, которая называется «автоматизированная система хранения и поиска (ASRS — Automated Storage and Retrieval System)». В зависимости от единицы хранения применяется то или иное автоматизированное оборудование: контейнер, короб или поддон – Miniload или шаттлы, с дополнительной системой конвейеров; при палетах и больших поддонах – краны-штабелеры или шаттлы с дополнительной системой палетных конвейеров.
Концепция «товар к человеку» значительно снижает влияние «человеческого фактора», исключает необходимость перемещаться по складу и искать нужный товар, сокращаются ошибки, повышается производительность, точность и качество, сокращается потребность в персонале и т.д. Единицы хранения подаются на конвейерные линии или рабочие станции для последующих операций с товаром, при этом на мониторе отображается вся необходимая информация.
Важно отметить, что операторы на рабочих станциях не имеют тесного контакта между друг другом, что обеспечивает дистанцию при сезонных заболеваниях. Эргономика рабочего места снижает нагрузку на оператора, повышая работоспособность и позволяя выполнять операции без лишних движений. Основная цель технологий — не заменить людей на их работе, а сделать все процессы более эффективными и безопасным. Это не противостояние, а скорее выгодное сотрудничество, как для персонала, так и для бизнеса благодаря снижению издержек компании.
Одна из самых оптимальных и сбалансированных технологий комплектования по принципу «Товар к человеку» (G2P — Goods to Person) базируется на использовании автономных роботов ACR (Autonomous Case-handling Robot). Технология позволяет обрабатывать контейнеры, короба и поддоны, гибко комбинируя устройства различного типа. А с применением автономных мобильных роботов-вилочных погрузчиков (AMRs Forklift) склад может стать практически полностью роботизированным, где ручной труд будет использоваться только в ограниченном количестве мест.
Эта технология давно не фантастика, и роботов ACR все чаще можно увидеть на складах в России. Давайте рассмотрим, из чего состоят роботы, в чем их уникальность и как с ними работать.
Составные части робота ACR
Шасси – это база робота для передвижения по полу. Имеет два независимых ведущих колеса для возможности передвижения, корректировки движения, поворотов и четыре ведомых колеса для устойчивости, передвижения через термошвы на полу. В шасси встроена камера с подсветкой для считывания DM-кодов, нанесённых на пол в виде меток. DM-коды необходимы для дополнительного контроля движения роботов и корректировки точек остановок и точек поворотов ввиду инерции движения. В шасси имеется закрытая ниша для аккумуляторов различной емкости, предусмотрены лидары спереди и сзади робота для безопасности, контактный борт для мгновенной остановки при соприкосновении, световая индикация движения.
Мачта робота служит для вертикального перемещения каретки с захватным механизмом для возможности работы с ячейками хранения и участками взаимодействия (рабочие станции, конвейера и т. д.). На мачте имеются полки для накопления единиц грузов. Роботы с диапазоном работы до 6 метров высотой имеют единую цельную мачту, при высоте работы до 10 метров мачта телескопическая. В верхней части мачты расположена WiFi-антенна для управления.
Каретка робота перемещается по мачте, работает с двух сторон от робота, обеспечивая минимально возможную ширину между стеллажами от 1 110 мм. Каретка имеет встроенную подсветку и камеру для считывания DM-кодов ячеек хранения, DM-кодов контейнеров, что позволяет работать в полной темноте. Может выполнять работу с грузами до 30-50 кг, что для человека является существенной нагрузкой. Грузозахватный механизм каретки обеспечивает плавную безопасную установку и выемку грузов с ячейки хранения.
В чем же уникальность роботов?
- Исключают зависимость от «человеческого фактора» на следующих технологических операциях: перемещение в хранение, размещение в хранении, извлечение из хранения, перемещение из хранения. Исключены ошибки, т. к. обеспечена точность и качество выполнения операции.
- Роботы ACR могут работать с грузами до 50 кг, что для человека является существенной нагрузкой. Могут перевозить до 8 контейнеров на полках плюс 1 в каретке.
- Роботам ACR не нужно освещение, могут работать в полной темноте. А в случае особых требований, например, архивного хранения с пониженным содержанием кислорода складе, им не требуется вентиляция или поддержание температуры по санитарным нормам.
- Роботу ACR не требуются перерывы, обеды, не бывает плохого самочувствия и усталости, роботы не подвержены сезонным заболеваниям. Необходима только периодическая зарядка, которая осуществляется автоматически в требуемых и настраиваемых режимах.
- Высота робота ACR от 1,5 до 10 метров, поэтому они могут использоваться на различных по высоте складах, в том числе в зонах, оборудованных полочными стеллажами. Например, на складских мезонинах, где как правило при доступной высоте 4,5-5 метров организованна зона хранения до 2,5 метров, что обусловлено физиологией человека. В подобных помещениях с использованием роботов можно увеличить емкость хранения практически в 2 раза.
- Вариант роботов ACR с высотой до 10 метров является хорошей альтернативой мезонинным конструкциям в целом: полочные стеллажи, которые дешевле мезонинной конструкции, возможно использовать на всю высоту склада; не требуется конструкция пола на уровнях, система пожаротушения на уровнях, освещение на уровнях, вентиляции на уровнях; не нужны широкие проходы для проезда 2-х сотрудников с тележками; не нужен персонал на уровнях для размещения и отбора и т. д.
- Даже при поломке робот ACR не блокирует ряд и ячейки хранения, можно переместить его в сервисную зону для устранения проблем, а другие роботы ACR заменят его и компенсируют в работе.
- Роботам не нужна классическая WCS-система и часто недоступные промышленные контролеры, работа организованна на базе распространённого серверного оборудования и программного обеспечения.
- Развёртывание системы осуществляется в срок от 6 месяцев, включая производство, доставку, монтаж и запуск.
- Система с роботами ACR легко масштабируется. Развертывание можно производить по шагам, с учетом роста. В случае необходимости можно переконфигурировать систему или заменить участки взаимодействия.
- Система c роботами ACR не является стационарным решением. В случае необходимости смены локации склада за счет модульности быстро перевозится – стеллажи быстро демонтируются, роботы ACR переезжают без сложной инженерной инфраструктуры, рельсовых путей, кабельных и лотковых трасс, шкафов управления. В случае необходимости систему можно перевезти частично, разделив оборудование между несколькими складами.
Из чего состоит система с роботами ACR?
Система хранения роботов ACR на базе полочных стеллажной конструкции. Обеспечивает высокую емкость хранения до 10 метров высотой. Проезды для роботов от 1110 мм обеспечивают высокую плотность хранения. Зона хранения исключает наличие людей и не требует освещения.
Роботы ACR имеют более 30 моделей под различные конфигурации и варианты хранения, высоты. Количество роботов определяется исходя из стратегии работы, т. е. выполнения загрузки и выгрузки системы хранения – одновременно или раздельно; режимов загрузки и выгрузки по времени; объемов подачи единиц в час в хранение и выгрузки для обработки; циклов – одиночных или двойных; элементов взаимодействия и их производительности; конфигурации зоны хранения и протяжённости путей движения и т. д. Робот с составными частями имеет более 25 скоростных и временных параметров, влияющих на время циклов, производительность.
Зарядные станции устанавливаются из расчета – одна зарядная станция на три робота, локация установки строго не привязана к конфигурации системы.
Зона взаимодействия – это участок, где единицы хранения подаются роботам для размещения в хранении, а также подаются роботами для обработки. В зависимости от процессов и требований, это может быть прямая работа человека с роботом, через стеллаж, различные варианты рабочих станций, на которых сразу можно осуществлять отбор и комплектацию заказов, с высокосортными портами разгрузки/загрузки, конвейерными системами, производственными участками и т. д.
Сценарии интеграции
Существуют различные способы интеграции комплексного решения в ИТ-ландшафт предприятия. Разделяют следующие типы: «White box», «Black box» и «Gray box». Они различаются образом организации распределения функциональности между основной WMS, закрытой IWMS (система планирования оборудования ESS (Equipment Scheduling System) и RCS (Robots Control System), отвечающей за распределение задач, планирование пути и управление зарядкой.
Большое количество компаний сходятся во мнении, что экономика работающего и прибыльного бизнеса (без внешних инвестиций) не позволяет вкладываться в дорогое оборудование, технологии окупаются десятки лет, и бизнес не готов выбирать между капитальными затратами и положительной маржинальностью. Несколько лет назад отчасти можно было согласиться с этим мнением, т. к. предложенные на российском рынке технологии с концепцией выполнения операции комплектования по принципу «Товар к человеку» (G2P — Goods to Person) были родом из Европы и очень дорогими, с окупаемостью более 5-10 лет.
В условиях санкций и ограничений европейское оборудование оказалось недоступным. Пересмотр взглядов и рынков показал, что китайское оборудование аналогичных технологий имеет стоимость практически в 2 раза ниже, чем европейское, что сокращает объемы капитальных затрат и снижает сроки окупаемости, делая технологии более доступными для потребителей и складов. Такие компании, как Huawei, Xiaomi, Hikvision, EP equipment не только уже доказали высочайшее качество китайского оборудования, но и постоянно продолжают повышать качество продукции и сервиса. Есть множество примеров оснащения китайским оборудованием складов европейских компаний с соблюдений жестких требований, в том числе ISO 9001:2000, TÜV, FEM и т.д.
По имеющимся оценкам, благодаря более быстрому и точному сбору и меньшим трудозатратам многие робототехнические системы окупаются в течение двух лет. Корректность данных оценок подтверждается, в том числе, европейским опытом использования роботов по модели «как услуга», когда клиенты оценивают эффективность ежемесячно. Повышая производительность комплектования в 2-3 раза, роботы сокращают расходы на комплектование на 25-40%.
Для получения объективной оценки и ожидаемого результата необходима совместная детальная проработка технологического процесса и операций, особенно зоны взаимодействия.
Тщательное моделирование с вниманием ко всем деталям позволит на самом начальном этапе оценить экономический эффект от внедрения, который может, как мы показали, значительно варьироваться.
Фактически роботы ACR позволяют использовать максимально эффективно полочные стеллажи на доступной высоте помещения, автоматизировать систему хранения и исключить персонал, организовать выполнения операций комплектации по принципу «товар к человеку» (G2P — Goods to Person) повысив производительность, точность и качество операций, иметь гибкость и масштабируемость системы.
Роботы ACR уже используются на складах и повышают эффективность логистики лидеров своих отраслей. Будут ли они работать на вашем складе, или же останутся фантастикой – решать, конечно, вам.
Юрий Скибо, руководитель направления автоматизации складских операций AXELOT TECH
Артем Долгих, директор по развитию бизнеса AXELOT