Роботизирани складови системи - част 2

Настоящата статия е тематично продължение на материала от брой 9/2018 на сп. Инженеринг ревю. В първата част на статията ви запознахме с тенденциите на технологично развитие в сегмента, както и с някои от най-популярните типове роботизирани складови системи.

Напредъкът в областта на роботиката и изкуствения интелект през последните десетилетия и иновативните технологии за мрежова свързаност като Internet of Things превръщат съвременните складове в модерни, високоавтоматизирани екосистеми, които функционират с подобрена ефективност, производителност и безопасност. Сред водещите приложения на автоматизираните складови системи са динамично развиващи се отрасли като електронната търговия, автомобилостроенето, електрониката, машиностроенето, хранително-вкусовата и фармацевтичната промишленост и т. н.

В основата на концепцията за автоматизиран склад е заложено внедряването на три основни групи технологии: изкуствен интелект (AI) и машинно обучение; усъвършенствани сензори; софтуер за управление на складове (Warehouse Management Software, WMS).

Според прогноза на маркетинговата агенция McKinsey & Co транспортът и логистиката са сред секторите, които могат да се повлияят най-благоприятно от въвеждането на технологии в сферата на изкуствения интелект. По данни от проучването интегрирането им в тези сфери в дългосрочен план ще донесе 89% повече добавена стойност, а в търговията – 87%. Пазарните анализатори считат, че основен двигател на устойчивия ръст в приложенията на автоматизирани складови системи в глобален план през последните години е именно навлизането на иновативни технологии в сегмента, както и бумът в електронната търговия. През идното десетилетие се очаква тенденцията на растеж да се запази, като водещи стимули за развитието на пазара ще са нарастващото търсене на решения за автоматизация във все повече индустрии и все по-стриктните изисквания за качество, прецизност и безопасност в складовата дейност.

Изкуствен интелект в автоматизираните складове

Изкуственият интелект и интегрирането му в софтуерните платформи за управление на складове създават условия за изграждане на високотехнологични автоматизирани складови системи с постоянно нарастващ кръг от индустриални приложения. Този ръст се дължи основно на разширената функционалност на складовите роботи в паралел с по-достъпните им цени през последните години. Така инвестицията в автоматизирано решение става все по-привлекателна както за глобални вериги логистични и дистрибуционни центрове, така и за по-малки компании в бранша.

Сред множеството ползи от внедряването на складови роботи от ново поколение, базирани на изкуствен интелект и иновативни технологии за управление, са подобрената бързина, гъвкавост и ефективност при обработката на поръчки, както и по-високата мащабируемост на операциите. Повишената производителност вследствие на тези предимства кореспондира пряко и с по-големи възможности за бизнес растеж. Редуцирането на индиректните разходи за труд, включително за подбор, обучение и мотивация на персонал, водят до допълнителни икономии на финансови средства освен тези от трудови възнаграждения.

Не на последно място, съвременните складови роботи с изкуствен интелект позволяват много по-висока прецизност при обработката на поръчки, която в дългосрочен план също води до значително оптимизиране на разходите и създава условия за подобряване на фирмения имидж. Роботите комбинират измерване на различни променливи при вземането на решение с функции за автоматично отчитане на широк набор от фактори, което позволява по-добра видимост и прозрачност на процесите и по-висока точност при локализирането, транспортирането, опаковането и доставката на съответните стоки и артикули.

Сред иновациите в складовата роботика, които разширяват приложенията и функционалността на системните решения в сегмента, са сензорните технологии от ново поколение. Модерните роботи за складова автоматизация разполагат с богат инструментариум от сензори, включително аудио-визуални сензори, термодатчици (които им позволяват да измерват околната температура и температурата на дадена повърхност) и хаптични сензори (които осигуряват чувство за допир). В комбинация с технологиите за изкуствен интелект и алгоритми за машинно обучение, данните от тези сензори правят възможно адекватното вземане на различни практически решения от складовите роботи, свързани със задълбочено изследване на работната среда.

Софтуер за управление на складове

Системите за управление на складове (WMS) представляват софтуерни решения, които позволяват на организациите да администрират широк набор от складови дейности и операции, включително инвентаризация, проследяване движението на артикулите и ресурсите, одитиране, управление на поръчките и доставките и др.
Голяма част от съвременните складови роботи разполагат с възможности за интегриране в цялостни WMS платформи или се програмират и управляват чрез софтуерни модули, съвместими с най-популярните WMS продукти на пазара.

WMS системите осигуряват достъп до детайлна информация за складовите операции и наличности по всяко време и от всяка точка благодарение на облачни платформи и удобни уеб-базирани и мобилни приложения. Сред функциите на тези решения е и управлението на веригата на доставките и транспорта, което обикновено се съчетава с допълнителна система за транспортен мениджмънт (TMS) или се обезпечава чрез съответния функционален модул в основната WMS система. WMS платформите се предлагат в различни варианти в зависимост от типа и големината на бизнеса, за който са предназначени. Те могат да бъдат стандартни или персонализирани, самостоятелни системи или част от по-мащабен софтуер за ресурсно планиране (ERP).

Внедряването на софтуер за складов мениджмънт прави възможно намаляване на разходите за труд, подобрено управление на инвентара, по-висока гъвкавост, редуциране на грешките при обработка на поръчките и доставките, повишаване качеството на услугите за клиентите и др.

Съвременните WMS решения разполагат и с инструменти за обработка на данни в реално време и възможности за интеграция на свързани устройства и сензори, които целят максимална адаптивност на дейността към пазарната динамика и спецификите на търсенето. Тези ползи са осъществими благодарение на една фундаментална технология, дефинираща свързаността с настъпването на четвъртата индустриална революция – Internet of Things (IoT).

Комплементарни технологии

Според актуално проучване до 2021 г. около 85% от бизнесите в глобален план ще са напълно дигитализирани. За складовете, дистрибуционните и логистични центрове това означава генерална трансформация на голяма част от дейностите и операциите, свързани с инвентаризацията, обработката на поръчки и доставките. Експертните прогнози сочат още, че през следващите две години над 66% от складовете в Европа и САЩ ще увеличат инвестициите си в средства автоматизация и софтуер за управление.

Наред с роботиката, в съвременните автоматизирани складове все по-често се внедряват широка гама иновативни технологии, насочени към повишаване на ефективността. Сред тях са решенията за обработка и анализ на големи масиви данни (Big Data), които обещават все повече ползи в складовата дейност и дистрибуцията. Т. нар. EDI (electronic data interchange) инструменти за електронен обмен на данни позволяват споделяне на информация и документи между две свързани компютърни системи. Истинските ползи от технологията стават очевидни при интеграцията й в платформи за складов мениджмънт.

Дроновете са друго технологично решение, което намира все повече приложения в складовата индустрия и логистиката. Сред най-обещаващите са традиционни ръчни операции като избор, опаковане и сортиране на складови единици. Благодарение на възможностите на високотехнологичните автоматизирани дронове могат значително да се намалят грешките при управление на поръчките и доставките в модерните складове, особено проблемите при сканиране на баркодове и локализиране на артикули. По информация на DroneScan, един дрон с тегло 800 г е способен да свърши работата на 80 служители за два дни. Макар множеството им възможности обаче, все още са налице и някои технологични ограничения преди масовото въвеждане на дроновете в складовата индустрия.

Облачните технологии също са сред иновациите, които трайно трансформират съвременните складове, дистрибуционни и логистични центрове. С помощта на автономно хоствани и ъпдейтвани компютърни системи компаниите в бранша могат значително да редуцират задълженията си по отношение на поддръжката на складовите системи, персонала, оперативните и инфраструктурните си разходи. Тези икономии влияят върху цялата верига на доставките, още от въвеждането в експлоатация на един склад. Добавената стойност и ползите за качеството на услугата, която облак-базираните технологии осигуряват, ги правят все по-привлекателна инвестиция за компании от различни браншове. Облачните автоматизирани складови системи на практика могат да се самоуправляват и позволяват изграждането на централизирани IT активи на ниво организация. Това намалява зависимостта от компетенциите на отделни служители и значително повишава разходната ефективност.

Важна роля в изграждането на автоматизирани складове изпълнява и радиочестотната идентификация (RFID). Технологията използва радиовълни за трансфер на информация от/към и между отделни дигитални етикети (наричани още идентификатори или тагове). Това осигурява рентабилна и високоефективна алтернатива на хартиеното етикетиране, при което хартиеният носител подлежи на лесно повреждане, откъсване или подмяна при нужда от редакция. Данните от радиочестотните етикети върху складовите единици се разчитат посредством специални скенери, които могат да бъдат стационарни или портативни. Ползите от въвеждане на RFID системи в складовата дейност се коренят в значителното подобряване на видимостта и прозрачността на дейностите и операциите. В близко бъдеще се очаква прилагането на комбинирани решения, включващи дронове-скенери на RFID етикети, както и самонасочващи се сортиращи системи.

Предимства на складовата роботизация

Сред най-очевидните предимства от внедряването на роботизирани складови системи са подобрените ефективност и производителност и оптимизацията на разходите. В допълнение, автоматизираните складови и логистични центрове са по-безопасни и по-прецизни при обработката на поръчки и изпълнението на доставки.

Роботизирането на складови системи в сферата на електронната търговия и други сектори спомага за намаляване броя на операциите, изминаваното от служителите разстояние, рисковете за персонала, времената за достигане на съответния артикул до крайния потребител и т. н. Тези ползи са толкова значителни, че водят до тотална трансформация на индустрията. Основната промяна касае ролята на човека. От обикновен изпълнител на складови задачи той се превръща в стратегически координатор на складовите операции. Така намаляват разходите за заплати и различни трудови обезщетения, а безопасността на служителите значително се повишава поради редуцирането на опасностите от инциденти. И тъй като роботите не се нуждаят от почивки и болнични, се създават условия за непрекъснато работещи складове, дори и такива в “lights-out” режим с нулева човешка намеса.

Замяната на хората с роботи в тежките, уморителни, рискови и повторяеми операции има и друг положителен за бюджета ефект – необходимо е по-малко спомагателно складово оборудване като кари и високоповдигачи. По-малкото превозни и подемно-транспортни средства допълнително намаляват рисковете от трудови злополуки по невнимание на оператора или заради неизправност на оборудването.

Много съвременни складови роботи са проектирани да работят и в директна колаборация с човека – в споделени работни пространства. Т. нар. коботи са програмирани с широк набор от процедури за безопасност, които им помагат ефективно да пазят хората, стоките и себе си при изпълнение на ежедневните си задачи.
Складовите роботи обикновено са по-компактни от електрокарите, което позволява автоматизираните складове да се проектират на по-малки пространства, с по-тесни коридори между стелажите и с по-голям складов капацитет. Така на една и съща площ могат да се разположат по-голям брой складови единици или пък да се намалят разходите за наем на помещения.

Иновации

Сред най-интересните нововъведения в автоматизираната складова дейност са роботи с вендузи като хващачи, способни да улавят леки обекти и складови единици, които могат да се подреждат една върху друга или да се палетизират. Вместо съхраняването им на стелажи, роботите с гъвкави и подвижни рамена повдигат артикулите и временно ги поставят в съоръжения, подобни на пазарска чанта, които в последствие транспортират до опаковъчна станция с човек оператор. Роботите могат да работят както сами, така и в колаборация с хора по складовите коридори, като първият вариант позволява по-високи скорости на придвижване.

Системите от този тип обикновено работят в режим “goods-to-person” или транспортиране на стоките до оператор. Този режим е подходящ за складови единици, които лесно могат да бъдат организирани и съхранявани на стелажи или за опаковани пакети и контейнери. По-малки, гъвкави и трудни за боравене артикули като текстилни стоки например могат да бъдат съхранявани в твърди пластмасови контейнери или такива от гофриран картон. Прекалено големите, малки или деликатни кашони пък могат да бъдат повдигани и обработвани в сътрудничество с човек служител. Когато роботът изпълни капацитета на платформата си за временно складиране и транспортиране на складови единици, той ги доставя до съответната крайна станция преди да поеме нова задача.

Роботите от този тип се управляват посредством специални системи за мениджмънт на роботи (RMS), които позволяват оптимизиране на извършваните операции и улесняват колаборацията между робота, служителите и останалите автоматизирани решения в склада. Системата отговаря за оптималното позициониране и използване на платформите в зависимост от началните и крайни точки за доставка на всеки пакет с цел минимизиране на пропътуваното разстояние и времетраенето на обработката. RMS софтуерът се грижи и за безпроблемната координация на роботите, като се стреми да избегне прекаленото им струпване в една и съща зона на склада, сблъсъците, неподходящите траектории на движение или поемането на една и съща задача от повече от един робот.

Преглед на глобалния пазар

Според актуално изследване на Allied Market Research (AMR) глобалният пазар на роботизирани складови системи е бил в размер на 2,44 млрд. щатски долара през 2016 г. и се очаква да достигне 5,18 млрд. долара до края на 2023 г. Прогнозите на експертите сочат, че дотогава пазарът ще продължи да се увеличава с комбиниран годишен темп на растеж (CAGR) от 11,6%.

Нарастващото търсене на средства за автоматизация в сфери като електронната търговия, увеличаването на складовите капацитети и иновациите при технологиите за складово управление са сред основните фактори, стимулиращи ръста на глобалния пазар на роботизирани складови системи, показва още проучването на AMR. Сред основните ограничения пред разширяването на приложенията им в някои отрасли са по-високите първоначални инвестиции за закупуване, внедряване и обучение на персонала, липсата на информираност, опасенията от дебаланс на пазара на труда и др.

В зависимост от типа, роботите, които се предлагат на съвременния пазар на системи за складова автоматизация, са: SCARA, цилиндрични, паралелни, мобилни, картезиански и стационарни съчленени (механични рамена). Мобилните роботи са най-използваният тип през 2017 г., следвани от съчленените роботи, сочат данните на AMR. Последните позволяват по-широк работен обхват и по-голяма свобода на движение в множество приложения. Механичните ръце и порталните роботи обаче малко по малко биват измествани от мобилни роботи в много отрасли, поради широката им функционалност, интелигентност и автономност. Пазарът на стационарни съчленени роботи се очаква да нараства с комбиниран годишен темп на растеж от 11,9% до 2023 г., прогнозират маркетолозите. За мобилните роботи очакваният показател е 12,3%.

По отношение на основните функции, които изпълняват, складовите роботи се подразделят на системи за: pick-and-place операции, асемблиране и демонтаж, транспортиране и опаковане. Първата категория роботи са най-популярни на пазара на складови решения, следвани от опаковъчните системи. Транспортните роботи пък са най-бързо разрастващият се сегмент, с прогноза за CAGR 12,3% до края на 2023 г. Основна причина за този очакван ръст е увеличаването на приложенията на мобилни роботи в различни индустрии като онлайн търговията, хранително-вкусовата промишленост, машиностроенето, автомобилния сектор и фармацевтиката.