Dark warehouse – pełna automatyzacja i rola systemu WMS w zarządzaniu ciemnym magazynem

Nieustanna presja na skrócenie czasu realizacji zamówień oraz rosnące koszty operacyjne, wymuszają na sektorze TSL zmianę modelu zarządzania łańcuchem dostaw. Odpowiedzią rynku jest koncepcja magazynów typu dark warehouse – obiektów, w których kluczowe procesy magazynowe realizowane są w pełni automatycznie. Fundamentem rentowności takich instalacji nie jest jednak sama robotyka, lecz jej precyzyjna współpraca z oprogramowaniem zarządzającym klasy WMS i WCS/MFC.

Ewolucja od magazynów manualnych w stronę pełnej automatyzacji stanowi naturalne następstwo rozwoju Logistyki 4.0. W modelu tym rezygnuje się z oświetlenia stref składowania, ponieważ obsługa ładunków nie wymaga stałej obecności personelu. Urządzenia sterowane przez oprogramowanie pracują w trybie ciągłym (24/7), co pozwala na maksymalizację wydajności przy jednoczesnej redukcji kosztów operacyjnych (OPEX).

Czym jest dark warehouse? Charakterystyka i zastosowanie

Współczesne magazyny stają w obliczu coraz trudniejszych wyzwań, wynikających z rygorystycznych terminów dostaw oraz rosnących wymagań jakościowych w strategii omnichannel. To właśnie dążenie do maksymalizacji wydajności doprowadziło do rozwoju obiektów typu dark warehouse, w których operacje od składowania po wysyłkę realizowane są bez bezpośredniego udziału operatorów.

W ujęciu systemowym za fizyczny przepływ towarów odpowiada oprogramowanie zarządzające. Rola personelu ewoluuje tu z funkcji wykonawczych w stronę analitycznego nadzoru procesów oraz realizacji zadań niestandardowych.

Automatyzacja tego typu jest szczególnie zalecana w obiektach, w których przepływ pracy ma charakter stały, a kompletacja cechuje się wysoką powtarzalnością. Model dark warehouse sprawdza się doskonale w sektorach o rygorystycznych standardach higieny i bezpieczeństwa, takich jak branża chemiczna oraz spożywcza. Przykładowo, w mroźniach o temperaturze poniżej -20°C, robotyka pozwala na zachowanie ciągłości i efektywności operacji, eliminując konieczność stałej obecności personelu w skrajnie trudnych warunkach.

Dark warehouse vs magazyn manualny – różnice

Kluczową różnicą jest zastąpienie wymogów ergonomii pracy personelu priorytetami wydajności maszyn i automatyki:

• Maksymalne wykorzystanie przestrzeni magazynowej: W ciemnym magazynie priorytetem jest wykorzystanie kubatury. Stosuje się węższe i wyższe korytarze, co pozwala na wielokrotne zagęszczenie ładunków na tej samej powierzchni gruntu.
• Warunki środowiskowe: Obiekty te mogą funkcjonować przy obniżonej zawartości tlenu oraz w temperaturach nieprzyjaznych dla personelu, bez negatywnego wpływu na ciągłość operacji.
• Dynamika procesów: W odróżnieniu od magazynów manualnych, gdzie wydajność zależy od dostępności kadry, dark warehouse zapewnia stałą przepustowość i eliminuje błędy wynikające z ręcznej obsługi.

Technologie w dark warehouse – infrastruktura i oprogramowanie

Automatyczne magazyny pracujące w ciemności to złożone instalacje, w których pełna automatyzacja wynika ze ścisłej integracji infrastruktury sprzętowej i systemów informatycznych.

Infrastruktura sprzętowa

Dark warehouse składa się m.in. z następujących elementów:

• Systemy składowania: Dominują rozwiązania umożliwiające zagęszczenie ładunków i składowanie na dużych wysokościach, jak regały z układnicami, systemy windowe i karuzelowe. Alternatywą jest struktura nazywana grid lub hive – horyzontalna, rozległa konstrukcja przypominająca szachownicę, w której nad pojemnikami mogą poruszać się autonomiczne pojazdy prowadzące zbiórkę.
• Transport i robotyka (AGV vs AMR): AGV to samojezdne wózki transportowe, których użycie wiąże się z usztywnieniem organizacji ruchu w magazynie oraz kosztami dodatkowej infrastruktury. Jeśli na trasie AGV postawimy przeszkodę, wózek zatrzyma się, dopóki nie zostanie ona usunięta. AMR to autonomiczne roboty mobilne, które są bardziej zaawansowane i niezależne od wózków AGV. Dzięki posiadanym systemom mogą samodzielnie zmapować magazyn. Są zdecydowanie bardziej elastyczne w użyciu i stanowią właściwy wybór dla magazynów, które często mierzą się z różnego rodzaju zmianami.
• Automatyczna identyfikacja (Auto-ID): Wykorzystuje się systemy znakowania kodami kreskowymi, znacznikami RFID (umożliwiającymi przeprowadzenie pełnej inwentaryzacji w bardzo krótkim czasie) lub technologią DPM (Direct Part Marking) do trwałego nanoszenia informacji bezpośrednio na produkt.

Oprogramowanie sterujące – integracja Qguar WMS i Qguar WCS/MFC

Automatyzacja procesów wymaga wydajnych systemów sterowania przepływem materiałów. Systemy klasy WCS/MFC stanowią ogniwo łączące oprogramowanie zarządzające logistyką z fizycznymi urządzeniami automatyki.

1. Qguar WCS/MFC

System ten odpowiada za komunikację pomiędzy systemem zarządzania magazynem (WMS) a urządzeniami automatyki magazynowej. To rozwiązanie klasy MFC umożliwia sterowanie dowolnymi urządzeniami wyposażonymi w sterowniki PLC, takimi jak układnice, przenośniki, struktury typu grid/hive czy roboty autonomiczne.

Warto zaznaczyć, że podejście Quantum wykracza poza standardowe ramy systemów MFC. Qguar WCS/MFC został rozbudowany o funkcje zarządzania towarem, co daje szersze możliwości kontroli. Dzięki temu system nie tylko precyzyjnie steruje ruchem urządzeń, ale posiada również wiedzę o asortymencie znajdującym się w strefie automatyki.

Typowy schemat działania systemu Qguar WCS/MFC wygląda następująco:

• System WMS generuje polecenia dotyczące przetransportowania konkretnej jednostki towarowej (paleta, kuweta, pojemnik) z miejsca źródłowego do miejsca docelowego.
• System WCS/MFC przetwarza polecenia na odpowiednie sygnały sterujące urządzeniami, komunikując się bezpośrednio ze sterownikami PLC. Co istotne, w konfiguracji bez nadrzędnego systemu WMS, to moduł WCS przejmuje funkcje zarządcze i samodzielnie generuje zadania dla warstwy wykonawczej (MFC).
• Po zakończeniu każdego zadania system WCS/MFC przesyła do systemu WMS komunikat informujący o wyniku i statusie realizacji.

Umożliwia to bieżące monitorowanie wydajności oraz wczesne wykrywanie i reagowanie na odstępstwa, takie jak opóźnienia czy awarie, co pozwala eliminować problemy, zanim wpłyną one na ciągłość pracy.

2. Qguar WMS

System WMS pomaga zautomatyzować zarządzanie wszystkimi aspektami magazynowania i wspierać podejmowanie złożonych decyzji (również w oparciu o AI):

• Optymalne miejsce składowania (slotting): Dzięki uczeniu maszynowemu system automatycznie decyduje o rozlokowaniu towaru, uwzględniając m.in. wskaźniki rotacji. Efektem takiej optymalizacji jest skrócenie tras robotów i czasu realizacji zbiórek.
• Zarządzanie priorytetami: W momentach spiętrzenia zleceń algorytmy WMS dynamicznie zarządzają kolejnością zadań dla robotów. System ocenia skutki decyzji w czasie rzeczywistym, zapewniając terminową realizację najważniejszych wysyłek.
• Integracja z ERP: Dzięki połączeniu WMS z systemem ERP informacje o procesach są natychmiast wykorzystane na poziomie planowania biznesu, a system może automatycznie wystawić dokumenty księgowe. Tak ścisła integracja sprawia, że magazyn działa jak jeden organizm w ramach ekosystemu Qguar.

Zalety dark warehouse – dlaczego warto postawić na rozwiązania Qguar?

Wdrożenie rozwiązań zapewniających niemal całkowitą automatyzację magazynu przy jednoczesnej rezygnacji z oświetlenia dostarcza wiele korzyści. W procesie tym kluczową rolę odgrywają systemy Qguar WMS oraz Qguar WCS/MFC:

• Szybsza realizacja zleceń: Czas dostawy ma fundamentalne znaczenie m.in. w branży e-commerce. Komponenty automatyki magazynowej wspierane systemem WCS/MFC umożliwiają przeprowadzenie zbiórki w czasie nieosiągalnym dla kompletacji manualnej, przyspieszając procesy automatyczne takie jak kompletacja i wysyłka. Dzięki temu liczba wykonywanych operacji ulega zwiększeniu.
• Większa zdolność operacyjna: Automatyka magazynowa może pracować niemal 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu. Praca cechuje się stałą wydajnością i dokładnością, bez względu na cykl dnia i nocy oraz inne okoliczności. Automatyzacja czyni magazyn bardziej odpornym na sezonowe wahania zamówień, związane na przykład z porą roku czy okresem świąt.
• Lepsze wykorzystanie przestrzeni: Automatyka magazynowa zwiększa efektywność wykorzystania dostępnej przestrzeni, gdyż wyeliminowanie wszelkich powierzchni niezbędnych przy manualnej obsłudze operacji pozwala znacznie ograniczyć rozmiar obiektu. Rozwiązania te dają możliwość zagęszczenia regałów (węższe i wyższe korytarze) ze względu na brak ograniczeń związanych z użytkowaniem tradycyjnych urządzeń przeładunkowych.
• Mniejsza ilość błędów i kontrola zapasów: Systemy automatyki sterowane przez WCS/MFC przyczyniają się do ograniczenia błędów ludzkich popełnianych podczas kompletacji, gdyż każde przemieszczenie towaru jest rejestrowane i nadzorowane. Dzięki temu ryzyko jego zagubienia lub umieszczenia w niewłaściwym miejscu znacząco spada. Implementacja oprogramowania umożliwia nadzór nad zapasami sprawowany w czasie rzeczywistym.
• Niższa pracochłonność i optymalizacja zasobów: Oprogramowanie znacząco obniża zapotrzebowanie na fizyczną, powtarzalną pracę, co umożliwia przekierowanie pracowników do innych zadań oraz ograniczenie kosztów osobowych w magazynie. Obiekty typu dark warehouse pozwalają na zmniejszenie kosztów personelu, a pracowników można ukierunkować na bardziej techniczne czynności wykonywane w innych strefach obiektu.
• Eliminacja kosztów oświetlenia: Wyeliminowanie tego elementu z wydatków związanych ze zużyciem energii pozwala na generowanie istotnych oszczędności operacyjnych.
• Zwiększenie bezpieczeństwa i zgodność z normami: Wyższy poziom automatyzacji pozwala odsunąć pracowników od potencjalnie niebezpiecznej pracy oraz zapewnia bezpieczeństwo towarów. Całkowita automatyzacja procesów logistycznych umożliwia bezpieczne wykonywanie czynności, nawet w niekorzystnych warunkach otoczenia, takich jak niskie temperatury czy ograniczona zawartość tlenu (magazynowanie produktów chemicznych). Systemy umożliwiają przy tym stałe monitorowanie warunków przechowywania towarów wrażliwych i dat przydatności.

Czy dark warehouse to przyszłość magazynowania – podsumowanie

Dark warehouse to realny kierunek rozwoju dla liderów rynku i realizacja koncepcji Smart Warehouse w ramach Przemysłu 4.0. Dzięki temu obiekt typu dark warehouse staje się przykładem rozwiązania magazynowego pozwalającego na wielokrotne zwiększenie wydajności, optymalizację zasobów i eliminację błędów w celu umocnienia konkurencyjności firmy. Na podstawie obserwacji dzisiejszego rynku możemy prognozować, że tego rodzaju magazyny w przyszłości staną się standardem centrów logistycznych o dużym zagęszczeniu przepływu towaru oraz dużej liczbie przygotowywanych zamówień.

Qguar WCS/MFC jest kluczem do sprawnego i wydajnego zarządzania automatyką magazynu, niezależnie od skali jej wykorzystania. WCS/MFC jest niezbędnym elementem pracy magazynu wyposażonego w dowolną automatykę, dlatego warto pamiętać, że pierwszym krokiem wdrożenia systemu jest analiza procesów i stworzenie szczegółowego planu przepływu towarów.