Jednym z ciekawszych trendów w postępującej robotyzacji magazynów jest tzw. kompletacja „towar do robota”. Polega ona na tym, że autonomiczne roboty, wspomagane przez systemy wizyjne i specjalistyczne manipulatory, wyjmują produkty z jednego nośnika i umieszczają na drugim. Idea ta stanowi rozwinięcie dobrze znanej koncepcji „towar do człowieka”, w której automatyzacja kompletacji jest tylko częściowa. Jakie są zalety takiego rozwiązania? Jakie posiada wady i ograniczenia?
Kompletacja towar do robota jest odpowiedzią na nasilający się w krajach rozwiniętych problem z dostępnością i kosztami siły roboczej. Zaletą maszyn jest wysoka wydajność i możliwość pracy ciągłej, także w porze nocnej i weekendy, gdy koszt pracownika wzrasta. Dzięki robotom, proces kompletacji wymaga minimalnej ingerencji człowieka, która sprowadza się głównie do nadzoru i obsługi sytuacji wyjątkowych.
Towar do robota – jak to działa?
Zautomatyzowane systemy transportu wewnętrznego, np. przenośniki rolkowe lub autonomiczne roboty mobilne, automatycznie przenoszą towary do wysokowydajnej stacji kompletacji, w której zainstalowany jest robot. Użycie robota eliminuje zbędne ruchy, co skraca czas operacji i zwiększają efektywność kompletacji. Automatyzując proces od początku do końca, firmy mogą przyspieszyć realizację zamówień i wysyłać więcej towarów w krótszym czasie.
Aby wdrożyć kompletację w pełni zautomatyzowaną, wymagane jest zastosowanie automatycznego systemu przechowywania i wyszukiwania, lub inaczej magazynowania i wydań z magazynu (ang. automated storage and retrieval systems – AS/RS).
W zależności od sposobu dostarczania towarów, technologie AS/RS można ogólnie podzielić na trzy główne kategorie:
- kompletacja z półek (operator otrzymuje całą półkę lub tacę z produktem),
- kompletacja z pojemników (operator otrzymuje pojedyncze pojemniki z określoną liczbą produktów),
- kompletacja z pomocą robotów (roboty pobierają produkty i dostarczają je do operatora).
Typy systemów AS/RS różnią się w związku z zastosowaną technologią. Przyjrzyjmy się 5 najważniejszym automatycznym systemom magazynowania i wydań z magazynu:
Regały karuzelowe
Na poziomych lub pionowych regałach karuzelowych ułożone są pojemniki z towarami. Dzięki systemowi ruchomych półek towar dostarczany jest do pracownika, który wyjmuje go bez konieczności opuszczania stanowiska. Karuzela automatycznie obraca się, kiedy operator zażąda określonego elementu.
Z tego typu regałów korzysta się od dziesięcioleci. Uchodzą za niezawodne, warto jednak zaznaczyć, że regały karuzelowe nie są uniwersalnym rozwiązaniem. Pozwalają na dostarczenie tylko jednej półki (wertykalnej lub horyzontalnej) w danym czasie, więc ogólna wydajność zależy od tego, ile trafi się na niej produktów będących częścią jednego zamówienia. Nie są to również systemy ani szczególnie wydajne, ani bardzo pojemne. Zwiększenie przepustowości lub pojemności w tym przypadku wymaga ustawienia dodatkowych maszyn.
Regały windowe (VLM – vertical lift module)
Regały windowe to konstrukcje, które umożliwiają składowanie i kompletowanie towarów nisko i średnio rotujących. Najczęściej przechowywany jest na nich asortyment drobnicowy, przystosowany do obsługi ręcznej, ale w pełni zautomatyzowane konstrukcje dają o wiele więcej możliwości do przechowywania towarów ciężkich i dużych.
Towary składowane są na specjalnie zaprojektowanych tacach rozmieszczonych w dwóch rzędach regałów, pomiędzy którymi znajduje się winda działająca w ruchu góra-dół. Daje to możliwość transportu tacy między miejscami składowania w regale a oknem obsługowym.
Najważniejszą zasadą przy regałach windowych jest dostęp do całego zgromadzonego asortymentu w jednym miejscu. Minimalizuje to drogę kompletacji. Podobnie jak w przypadku karuzelowych systemów AS/RS, ich główną wadą jest to, że są mało pojemne i mało wydajne. Rozwiązaniem może być ustawianie ich w większej liczbie, a potem konsolidowanie zamówień.
System miniload
Miniload to regały do zautomatyzowanych systemów składowania małogabarytowych towarów. W tego typu systemie na każdy korytarz przypada zazwyczaj jedna układnica. Są one umieszczone na szynach, zaś chwytak układnicy magazynuje i wydaje pełne pojemniki, skrzynie, kartony lub tace.
System shuttle
To rozwiązanie wykorzystuje zrobotyzowane wózki (shuttle), które poruszają się niezależnie po różnych poziomach, aby szybko pobierać i dostarczać towary do stacji roboczej. W zależności od potrzeb magazynu można je dostosować do pracy na jednym poziomie lub wielu. Wózki dostarczają nośniki (pojemniki, kartony, tace) do windy, która z kolei transportuje je do przenośników, a te następnie do stacji roboczych. Transportowane mogą być również same wózki pomiędzy poziomami.
Zaletą systemu jest to, że zrobotyzowane wózki są stosunkowo szybkie i efektywnie dostarczają produkty. Dlatego najczęściej spotyka się je w magazynach o wyższej przepustowości. Wadą tego systemu jest jego duża złożoność mechaniczna. Awaria windy może również zblokować dostęp to całego towaru w korytarzu.
Rola systemu MFC
Za koordynację przepływu towarów w magazynie automatycznym odpowiada system MFC (Material Flow Control). Odpowiada on za komunikację pomiędzy systemem zarządzania magazynem (WMS), a urządzeniami automatyki. Program steruje przepływem materiałów, synchronizując pracę wielu urządzeń jednocześnie. System umożliwia sterowanie nadzorcze nad dowolnym urządzeniem wyposażonym w sterownik PLC.
Typowy schemat działania oprogramowania MFC wygląda następująco: system WMS generuje polecenia dotyczące przetransportowania konkretnej jednostki towarowej (paleta, kuweta, box), z miejsca źródłowego w systemie automatycznego magazynowania, do miejsca docelowego.
System MFC przetwarza otrzymane polecenie logistyczne na odpowiednie sygnały sterujące poszczególnymi sekcjami obszaru automatycznego, komunikując się w tym celu z PLC, aby zrealizować otrzymane od WMS zadanie. Po zakończeniu każdego zadania, system MFC przesyła do systemu WMS komunikat informujący o wyniku i stanie realizacji konkretnego zadania.
W jaki sposób odbywa się kompletacja towar do robota?
Roboty są wyposażone w komputerowy system wizyjny zaprojektowany specjalnie do identyfikacji i klasyfikacji produktów. Roboty tego typu zawierają odpowiednie manipulatory (system chwytania), które mogą obsługiwać szeroką gamę produktów.
W metodzie „towar do robota” realizowanych jest kilka procesów:
- Potwierdzenie odbioru kosza – przenośniki transportują towar potrzebny do realizacji zamówień do stacji kompletacji, na której znajduje się robot;
- Wizualizacja produktu – kamera o wysokiej rozdzielczości rejestruje obraz przedmiotów znajdujących się w pojemniku. Oprogramowanie wizyjne analizuje obraz i określa najlepszy sposób wyboru jednostek SKU;
- Usuwanie przedmiotu – w zależności od rodzaju produktu robot automatycznie zmienia manipulator, aby bezpiecznie wyjąć towar z pojemników;
- Umieszczenie towaru – robot pobiera przedmiot z pojemnika i umieszcza go w odpowiednim pudełku z zamówieniem.
System „towar do robota” nie tylko usprawnia kompletację, ale ma także wpływ na inne procesy magazynowe. Automatyzacja poprawia niezawodność i wydajność w całym łańcuchu dostaw.
Wady systemu towar do robota
Największym wyzwaniem wdrażania kompletacji towar do robota, podobnie jak na innych etapach automatyzacji, są wysokie koszty początkowe inwestycji. Do innych ograniczeń należą:
- magazyn powinien cechować się niską ilością i rotacją indeksów, każdy nowy produkt wymaga „uczenia” robota;
- produkty nie mogą być wysoce wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne, nie powinny występować ograniczenia w układaniu jednych towarów na drugich;
- robot wymaga personelu serwisowego oraz pracowników, którzy obsłużą wyjątkowe sytuacje;
- produkty nie powinny mieć specjalnych, różniących się od siebie wymagań środowiskowych (np. w zakresie temperatury).
