Роботизирани складови системи

Технологичният напредък в сферата на изкуствения интелект и индустриалната роботика през последните десетилетия създаде предпоставки за възникването на нова категория роботи, считани за бъдещето на автоматизацията в складове, центрове за дистрибуция и логистични бази.

Приложенията на роботизираните складови системи бързо се разрастват, а основната им функция е значително да оптимизират товаро-разтоварните складови процеси, пестейки човешки труд и усилия.

Тази еволюция в средствата за автоматизация на складови стопанства се дължи и на ускореното развитие на сензорните технологии през изминалите години, което разкри нови приложни употреби на ултразвуковите и визуалните сензори в направляването на роботи. Така ролята на човека в складовата дейност тотално се трансформира от работник и изпълнител в координатор на технологичните операции.

Крайната цел на интелигентните складови роботизирани системи е с помощта на изкуствен интелект да функционират, “мислят” и обработват информация в различни ситуации подобно на човека с цел да работят максимално автономно и надеждно. В резултат, съвременните складови роботи се превръщат във все по-привлекателна инвестиция в посока намаляване на оперативните и логистични разходи, съкращаване на времето за доставки и оптимизиране на цялостната складова дейност.

Технологично развитие

С въвеждането на мащабни системи за автоматизация в складовете още през 80-те години на миналия век, за да се улесни изпълнението на поръчки по каталог, складовата индустрия прави големи стъпки към постигане на подобна оптимизация.

Технологичните разработки в областта на автоматизираната складова техника оттогава насам са насочени към непрекъснато съкращаване на времето и дистанцията, които персоналът трябва да пропътува в склада, за да изпълни дадена задача, повишаване на точността и прецизността на изпълнение, както и намаляване на времетраенето на цялостния цикъл на доставките. Значителен бум на технологиите в този сегмент се забелязва през последното десетилетие с налагането на онлайн пазаруването и електронната търговия сред предпочитаните от потребителите в глобален мащаб начини за снабдяване с желаните стоки.

В съвременните центрове за дистрибуция и изпълнение на онлайн поръчки изискванията към автоматизираните системи отдавна са надхвърлили съкращаването или елиминирането на проходеното/пропътувано от служителя време и разстояние.

В тези звена са необходими решения, които осигуряват оптимална гъвкавост, мащабируемост и намалена зависимост от временни или ненадеждни групи работници, които да компрометират адекватното изпълнение на доставките.

Развитието на колаборативната роботика и роботизираните складови системи позволи въвеждането в складовата индустрия на т. нар. “goods-to-person” роботи, които правят възможно споделеното манипулиране със складови единици от страна на хора и роботи в общи работни зони без нужда от обезопасителни средства.

Много такива автоматизирани платформи за складове и логистични центрове се предлагат в базови варианти, които могат да бъдат придобити срещу сравнително ниско първоначално капиталовложение и позволяват бъдещо разширяване/мащабиране според нуждите, намалявайки периода за възвръщане на инвестицията.

Те могат да съдържат широк набор от различни елементи, включително високоавтоматизирани конвейери, спомагателни системи, които асистират персонала в изпълнение на поръчките, както и автономни роботи, които се придвижват самостоятелно в складовете.

Традиционните схеми на складова организация, при които складовите единици се транспортират с помощта на работници, управлявани от хора превозни средства, товароподемни съоръжения и лентови транспортьори, постепенно се надграждат и оптимизират с внедряването на роботи във все повече процеси.

Съвременната автоматизирана складова индустрия използва широка гама роботизирани системи за товаро-разтоварни дейности, сортиране и манипулиране със складови единици, съхранение, транспорт и доставка, както и за осъществяване на мониторинг и отчетна дейност.

Тези решения са базирани на различни форми на навигация, включително релсови системи, кабелно насочване, етикети и маркери, магнитни ленти, лазерни средства, визуални сензори, машинно зрение, геоориентация и др.
Предимства и предизвикателства

Сред най-очевидните предимства от внедряването на складови роботи са съкращаването на разходите и подобряването на времевата ефективност по отношение изпълнението на доставките.

При роботизираните системи са елиминирани комплексни аспекти на човешкия труд като човешката грешка, умората, отпуските по болест и др. Сред ползите от инвестицията в складови роботи са възможностите за изпълнение на множество задачи едновременно, на повторяеми, тежки и сложни операции без риск за човешкото здраве и без нужда от прекъсвания на работния процес.

В някои складови и логистични стопанства днес функционират изцяло автоматизирани системи за манипулиране, опаковане и транспортиране на складови единици, в други се залага на специализирани роботи за специфични дейности като високоскоростно сортиране.

Цялостните платформи, базирани на множество различни типове роботизирани системи, включително колаборативни роботи, са сред най-сложните и капиталоемки варианти, но с тях се постига най-висока ефективност в големите глобални центрове за дистрибуция.

Роботите с автономна навигация, насочвани от сървър, могат да се движат в група, оптимизирайки изпълнението на множество задачи наведнъж. Често търсено решение са складовите роботи, които могат да локализират, повдигат кашони, кутии, стелажи и палети и да ги доставят до работни станции с оператори хора. Мобилните роботи значително намаляват рисковете за здравето на персонала от паднали товари, съборени и срутени складови съоръжения, като най-предпочитана схема е отделянето на човешкия трафик от движението на превозните средства.

С нарастването на ефективността на специализираните складови роботи те стават и все по-достъпни в ценови план, все по-гъвкави и мащабируеми. Основен ограничаващ приложната им област фактор обаче все още е цената. Но макар цялостната складова автоматизация да е трудно постижима във финансов аспект за малките и средни търговци, всяка компания днес може да планира оптимална степен на автоматизиране на транспортно-складовите си процеси срещу разумна инвестиция.

Мобилни, автономни и колаборативни системи

В много логистични и дистрибуционни центрове, както и в производствени халета и складове все още се разчита на ръчното манипулиране със складови единици. Автономните, мобилни и колаборативни роботи от ново поколение обаче могат напълно да елиминират ненужното придвижване на работниците из склада. Все по-прецизната сензорна навигация при тези роботи манипулатори ги прави ефикасно и безопасно решение за значително повишаване на ефективността на технологичните процеси.

Сред най-популярните системи в сегмента са роботи, които превозват по сложни траектории обекти от една станция на друга – както до автоматизирани точки, така и до станции, оперирани от хора.

Най-модерните системи в областта нямат допълнителни инфраструктурни изисквания, не са свързани с внедряването на спомагателни средства и могат да бъдат въведени в експлоатация само за няколко часа. Програмирането и управлението им се извършва посредством опростен интерфейс, достъпен за всеки служител с базови компютърни умения.

С все по-масовото навлизане на електронната търговия в ежедневието ни и почти безкрайните възможности за персонализиране на онлайн поръчваните продукти складовата дейност вече отдавна не се отнася само до боравене с големи обеми от еднотипни обекти.

Този комплексен характер на поръчките и доставките е сред основните предпоставки за увеличаване на степента на автоматизация в центровете за дистрибуция и популяризирането и еволюцията на т. нар. goods-to-person системи.

Днес в тази категория попадат както големи транспортни системи с манипулатори, така и компактни мобилни роботизирани превозни средства, които доставят кашоните и товарите до работните станции на служителите и след това връщат контейнерите на артикулите обратно в хранилището. Така на самия оператор не му се налага да става и да се придвижва всеки път до търсената складова единица, както и да я търси сред останалите в халето. С помощта на роботи артикулите изключително лесно и бързо се въвеждат и извеждат от складовата система.

Сред най-ефективните решения за складова автоматизация са роботите, които се придвижват по специална мрежа (решетка) над халето за съхранение, елиминирайки нуждата от оставяне на пътеки между стелажите за придвижване на робота или служителя. Тази плътна организация на складовите единици пести място и време за движение и набира все по-голяма популярност в големите дистрибуционни и логистични центрове по света.

Въпреки високата ефективност на решенията от този тип, много компании не могат да си позволят инвестиция в толкова мащабна спомагателна инфраструктура за придвижване на роботите.

Затова предпочитан вариант в много складови стопанства са автономните мобилни роботи, които работят в споделени зони с операторите. Някои такива системи оптимизират работния поток с помощта на интегрирани скенери за верифициране на складовата единица и постигат висока прецизност при изпълнение на задачи от порядъка на 100%.

Някои от складовите роботи в този сегмент осигуряват само валидиране и транспортиране на артикулите, докато други са способни сами да открият търсената единица, да я захванат, преместят и позиционират на желаната станция без нужда от човешка намеса.

Подобни мобилни манипулатори намират все по-широко приложение в различни индустрии, включително в електрониката, производството на облекло, хранително-вкусовата, фармацевтичната промишленост и др. Основна функция на тези прецизни автономни роботизирани “ръце” е да манипулират с различни индивидуални обекти. С помощта на усъвършенствани системи за машинно зрение, машинно обучение и сензорни технологии ръцете-роботи могат да се адаптират към почти всякакви приложения и роботизирани рамена.

Сортиращи системи

Макар роботите сортировачи все още да не са масово явление в складовите стопанства по света, роботизираното сортиране намира приложение в комбинация с една позната и утвърдена технология в бранша – самонасочващите се автономни превозни средства (automated guided vehicles, AGV). На практика те представляват мобилни роботи, които следват различни насочващи маркери или кабели на пода, или пък използват комплексни системи за машинно зрение, магнити или лазери за навигация.

Такива системи от години се използват за транспортиране на насипни, пакетирани и палетизирани товари в складове в широка гама отрасли и приложения. Най-съвременните разработки в сегмента представляват автономни системи за манипулиране с товари, които освен транспортиране позволяват и сортиране на единични артикули, контейнери и пратки.

Те функционират подобно на традиционните сортиращи системи с накланящи се маси или сортировъчни ленти, но включват напълно автономни роботи в ролята на маса или лента за сортиране без нужда от релсов транспорт. Роботите могат самостоятелно да отидат до желаната станция по най-краткия маршрут, като системата позволява лесно модулно разширяване чрез добавяне на произволен брой станции, манипулатори и роботи. Основно предимство на решенията от такъв тип са възможностите за по-ефективно планиране и изпълнение на технологичните операции в складовете с фокус върху подобряване на ефективността, гъвкавостта, управлението на стоковия поток и услугите по обслужване на клиенти.

На пазара се предлагат и специализирани роботизирани системи за сортиране на различни малки артикули, които могат в една стъпка да локализират, захващат, транспортират и позиционират широк набор от дребни обекти и складови единици с разнообразни форми, размери и ориентация. За разлика от традиционните сортиращи системи, тези прецизни роботи редуцират времетраенето на цикъла на доставка чрез намаляване на броя захващания и поставяния на обектите, както и на локациите, на които се позиционират и обработват.

Самоходни кари/високоповдигачи

С нарастването на степента на автоматизация и роботизация в модерните високотехнологични складове и центрове за дистрибуция все по-функционални, автономни и интелигентни стават и подемно-транспортни средства като карите и високоповдигачите.

Те са предпочитано решение за приложения, в които процесите по манипулиране с товари осигуряват малка добавена стойност и включват повторяеми операции и по-дълги разстояния на транспортиране. Някои модели съвременни автономни електрокари разполагат с интегрирани лазери за навигация, предни и странични сканиращи устройства, както и 3D камери, визуални и акустични предупредителни индикатори, които им позволяват безопасно да се придвижват безпилотно в споделена работна зона с хората.

Някои производители предлагат роботизирани системи, които са в състояние да разпознават обекти в реално време и да променят курса си на движение според елементите на средата. Те могат да функционират както самостоятелно, така и в групи от по няколко десетки кари, а в някои приложения – и в комбинация с високоповдигачи с хора оператори.

Сред най-високотехнологичните продукти на пазара са кари, които могат да “виждат”, “мислят” и действат напълно автономно с помощта на камери, платформи за машинно зрение и радарни системи за прецизен анализ на обкръжаващата ги среда.

Подобни логистични решения позволяват не само локализиране на статични складови единици, но и напълно автономно проследяване на движението им в складовото стопанство – от пристигането до доставката към клиента.

Системата е в състояние сама да изчисли необходимите товарно-транспортни операции, да подбере оптималния маршрут, самостоятелно да си зададе задачи, да кооперира с останалите кари и автоматизирани работни станции в халето, както и да изпраща доклади и отчети към ERP платформа за ресурсно планиране.

Роботизираните високоповдигачи от този клас разполагат и с технология за автономно управление на акумулаторната батерия, както и с режим за самостоятелно връщане към зарядна станция при достигане на дадено ниско ниво на заряд.

Автономни роботи в управлението на складовите наличности

Автономните мобилни роботи за складова автоматизация осигуряват множество възможности и в областта на управлението на складовите наличности. В комбинация с технологии за радиочестотна идентификация съвременните роботизирани системи за такива приложения могат самостоятелно да проследяват наличностите по предварително зададен от управителите график.

Роботизирането на тази сложна, трудо- и времеемка дейност позволява провеждането й с желаната честота в зависимост от характера на складовата дейност – не само веднъж в тримесечието например, а дори ежедневно. Резултатите от такъв регулярен инвентаризационен мониторинг биха могли да се използват за максимално оптимизиране на складовите операции и ефективността на изпълнение на поръчки и доставки.

Мобилните роботи с RFID четци осигуряват пълен обхват на халето и могат да разчитат радиочестотни етикети на сравнително големи разстояния в сравнение със стационарните решения.

Така става възможно не само проследяване на движението и управлението на складовите единици в реално време, но и своеобразно “картографиране” на склада в реално време с цел получаване на актуална информация и визуализация на съхраняваните стоки и товари.

Роботите разполагат и с технологии за откриване на различни проблеми, като прекалено струпване на контейнери и товари на едно място например, които водят до неефективно придвижване на хората и транспортните средства из склада.

Роботизираните системи за мониторинг могат да следят и изтичащи срокове на годност при съхранение на малотрайни стоки, хранителни продукти, лекарствени и козметични средства и др. Въпреки наглед високата цена на подобен робот, една компания би могла да си спести много средства в дългосрочен план от разходи за труд, намаляване на отпадъците и оптимизиране на складовите наличности.