Intralogistyczna automatyzacja. Kiedy w magazynach zapanują roboty?

Z raportu „Robotyka w logistyce” wynika, iż wprawdzie 80 proc.  współczesnych hal składowania wciąż jest obsługiwanych bez wsparcia rozwiązań automatyzacyjnych, ale w pozostałych 20 proc. stosuje się już zautomatyzowane technologie. Które z nich: taśmociągi, sortery, roboty, wózki samodzielnie podążające za operatorami, pojazdy autonomiczne, automatyczne systemy składowania, a może elementy AR mają szansę szybko “zadomowić” się w magazynach?  

Jednym z wyzwań sektora TSL jest dostępność wykwalifikowanych kadr. Jednocześnie, sama tylko branża e-commerce do 2020 r będzie odnotowywać dwucyfrowe wzrosty. Eksperci firmy doradczej Boston Consulting Group prognozują, że w efekcie zachodzących przemian, w przeciągu 15 lat w samych tylko Niemczech deficyt zatrudnienia osiągnie poziom 10 mln osób. Logistycy nie mają wątpliwości, upowszechnienie wielokanałowego systemu dystrybucji, zmiany psycho- i demograficzne oraz ewolucja rynku pracy będą zwiększać zapotrzebowanie na zautomatyzowane rozwiązania intralogistyczne. Jednym ze sposobów na wypełnienie przewidywanej luki między popytem a podażą usług ma być jest wykorzystanie robotów. Praktyka już dziś pokazuje, że automatyzacja ma „wiele twarzy”.

DHL szacuje, że za w pełni zautomatyzowane uznać można zaledwie 5 proc. magazynów. 

Postęp, który dokonał się w ostatnich latach, może okazać się kluczowym czynnikiem zmiany w logistyce. Dzisiejsze roboty są w stanie odbierać bodźce, pobierać i manipulować ładunkami i umieszczać je – również w mało uporządkowanym otoczeniu – tłumaczy Oliver Brock, profesor pracujący w Laboratorium Robotyki i Biologii Uniwersytetu Technicznego w Berlinie, lider zespołu, którego rozwiązanie wygrało w zorganizowanym przez Amazon konkursie na system automatycznego wsparcia kompletacji.

Z pewnością przyszłość ma właśnie m.in. automatyzacja rozładunku i kompletacji. Z jednej strony kompletacja to proces, w którym ciągle niezbędny jest człowiek, a automatyzacja jest kłopotliwa ze względu na duże zróżnicowanie i niską powtarzalność zamówień w obsługujących sektor e-commerce, z drugiej zaś właśnie w tej dziedzinie już dziś postęp jest bardzo widoczny. A do zrobienia jest jeszcze wiele, analitycy podkreślają np. że nawet w tak prekursorskich pod względem intralogistycznych innowacji firmach jak Amazon, „pickerzy” przemierzają podczas jednej zmiany od 10 do 20 km. Jednym z zyskujących popularność sposobów, by zaoszczędzić czas przeznaczany na chodzenie, są rozwiązania klasy good-to-picker, dowożące regały do osoby odpowiedzialnej za kompletację. By wdrażać ten system na masową skalę, właściciele największego sklepu internetowego na świecie kupili produkującą mobilne roboty firmę Kiva (zadaniem automatów jest dostarczenie do pickerów półek z odpowiednimi towarami – tak, by wyeliminować konieczność przemieszczania się i upodobnić proces kompletacji do funkcjonowania linii produkcyjnej). Tego typu rozwiązania pozwalają wprawdzie zaoszczędzić połowę czasu zużywanego na przemieszczanie się, jednak ze względu na rozbudowane wymagania względem infrastruktury (połączone półki, tory, autonomiczne ciągniki, windy i taśmociągi), są na razie bardzo drogie.

Znacznie częściej, już teraz w strefie kompletacyjnej znajdują zastosowanie typowe roboty, a konkretnie urządzenia ramieniowe. Pomagają zasilać linie kompletacyjne w pojemniki wielokrotnego użytku i formować zbiorcze jednostki na palecie. Do procesu Pick&Place wykorzystać można np. sześcioosiowy robot pobierający pojemniki z magazynku i przenoszący je na taśmociąg. Tego rodzaju roboty, jednak o nieco większym udźwigu można stosować przy paletyzacji oraz depaletyzacji (pobieranie pojemników z taśmociągu i odkładanie na paletę). Rozwiązania tego typu coraz częściej są też dziełem rodzimych firm. Jest wśród nich Sorter. Niedawno pokazano SUR15, z grupy sześcioosiowych robotów, manipulatorów nad którymi trwają obecnie prace badawcze. SUR 15 to w istocie jeden z produktów rodziny robotów tej marki (są jeszcze SUR 5 i SUR 35).

Jednym z pracochłonnych zadań jest rozładunek niespaletyzowanych dóbr. W 2003 r. powołany przez DHL zespół opracował prototyp urządzenia mającego wykonywać tę czynność, a złożony z trójwymiarowego skanera laserowego, teleskopowego taśmociągu i robotycznego ramienia z chwytakiem. Po umieszczeniu naprzeciw kontenera, urządzenie skanowało zawarte w nim opakowania, analizując ich rozmiar oraz typując optymalną sekwencję rozładunku. Po jej ustaleniu, towary trafiały w odpowiedniej kolejności na taśmociąg, a stamtąd dalej – do sortowni. Choć ze względu na niedostateczny poziom technologii, rozwiązanie nie odniosło wówczas rynkowego sukcesu, działające na podobnej zasadzie urządzenia są już dziś produkowane i stosowane.

W kompletacji i komisjonowaniu znajdą zastosowanie także elementy AR czyli rzeczywistości rozszerzonej (łączenie świata cyfrowego z rzeczywistym), np. specjalne okulary. Zaopatrzony w nie pracownik wciąż postrzega świat zewnętrzny, ale sterowane przy wykorzystaniu wewnętrznego komputera okulary rozszerzają go o treści wirtualne. Granice pomiędzy rzeczywistością i iluzją w polu widzenia szybko znikają. – 

Pracownik przemieszcza się pomiędzy regałami w magazynie bez żadnej kartki czy terminala. Szybko i bezbłędnie znajduje konkretne produkty, tak jak gdyby były one specjalnie oznaczone. Ale w magazynie nie widać nic nadzwyczajnego. Inni ludzie w pomieszczeniu widzą tylko produkty na regałach, ale przed oczyma pracownika przed właściwym miejscem na regale powstaje wyraźny, świecący znak i cyfry. Spojrzenie w tę dodatkową, wirtualną rzeczywistość umożliwiają pracownikowi właśnie okulary, które ma na głowie – tłumaczy Bogusław Gnat (Luca Systemy Logistyczne).

Mniej kosztowną alternatywą pozwalającą na oszczędności czasu kompletacji są wózki, samoczynnie podążające za pobierającym odpowiednie towary operatorem – np. rozwiązanie Still iGo neo CX 20.

Jednym z naszych priorytetów jest rozwój modułowej koncepcji automatyzacji, zakładającej optymalizację procesów w przedsiębiorstwie klienta w oparciu o maksymalnie dopasowane do jego potrzeb wózki dostępne w produkcji seryjnej. Jeśli w konkretnym przypadku jest to uzasadnione ekonomicznie, wyposaża się go w systemy automatyzacji, pozwalające uzyskać w długofalowej perspektywie najwyższą wydajność transportu i produkcji. Zasadzie tej podlega zarówno iGo neo, jak i zaprezentowany na targach LogiMAT elastyczny system, łączący autonomiczny wózek EXV z wyposażonymi w taśmociągi i hydrauliczne podnośniki ramami transportowymi oraz ciągnikiem – mówi Rafał Pańczyk (Still Polska).

Dowodem coraz powszechniej wkraczającej do intralogistyki automatyzacji i robotyzacji są też pojazdy typu AGV oraz AIV. Potrafią np. transportować komponenty np. z obszaru magazynowego do strefy montażu. Mogą znacznie ułatwić kluczowe operacje obejmujące produkcję just-in-time i just-in-sequence, a także optymalizować przepływy logistyczne w obrębie fabryki, poprawić  zarządzanie magazynem. Są uniwersalne, mogą być stosowane w  tradycyjnych magazynach, halach wysokiego składowania, fabrykach, transportując rozmaite produkty. Inwestycje w tego typu sprzęt są uzasadnione głównie z racji oszczędności kosztów robocizny oraz możliwości pracy praktycznie bez przerwy. Wózki można stosować w środowiskach, w których warunki higieniczno-sanitarne, mikrobiologiczne lub temperaturowe nie zapewniają pełnej ochrony operatora. Rozwiązania konstrukcyjne AGV (Automated Guided Vehicles) są do siebie podobne. Chodzi m.in. o system prowadzenia (taśma magnetyczna – samoprzylepna); system kontroli (markery samoprzylepne) oraz zasilanie (akumulatory). Jedna, stała prędkość oraz ręczny system uruchamiania to główne cechy maszyn w najprostszych wersjach, wózki o nieco bardziej skomplikowanej konstrukcji dysponują zazwyczaj kilkoma prędkościami poruszania się i…optycznymi czujnikami. Pojazdy posiadają rozbudowany system bezpieczeństwa, laserowe czujniki można precyzyjnie programować, w zależności od rozmieszczenia przeszkód w konkretnym pomieszczeniu. Wózki zaopatrywane są również w czujniki wykrywania ładunku. Do dyspozycji są też pojazdy z platformami transportowymi, a urządzenie pobierająco-rozładunkowe składa się z przenośników rolkowych, taśmowych, łańcuchowych (w zależności od transportowanego produktu). Stosowanie tych wózków jest uzasadnione w warunkach dużego natężenia przepływu wyrobów, rozmieszczonych na powierzchniach magazynowych o znacznych rozmiarach. Platforma transportowa umożliwia podnoszenie, opuszczanie, obracanie, kontrolę transportowanego przedmiotu. W każdym przypadku klucz do efektywności leży w zastosowanym systemie sterowania, a możliwość ingerencji w konfigurację ścieżki roboczej jest podstawowym czynnikiem powodującym rozpowszechnienie tych “robotów transportowych”. System sterowania może monitorować zarówno wszelkie informacje dotyczące położenia i stanu wózków, jak i zamówienia wysyłane przez system produkcyjny. Wózki typu AIV (Automated Intelligent Vehicle), w przeciwieństwie do maszyn AGV by mogły działać nie wymagają żadnych instalacji czy modyfikacji infrastruktury obiektu, po terenie którego się poruszają. Same się nawigują, omijają przeszkody i automatycznie wybierają optymalną drogę do wykonania zadania.

Ograniczona ilość miejsc magazynowych skłania do zainteresowania automatycznymi systemami gęstego składowania palet z satelitami, np. AutoSAT. To rozwiązanie do gęstego składowania dużej ilości palet o niskim zróżnicowaniu asortymentowym. 

Konstrukcję systemu tworzy blok regałowy, składający się z kanałów o pojemności od kilku do siedemdziesięciu palet. W pojedynczym kanale składowany jest z reguły jednorodny asortyment towaru. Do transportu palet wewnątrz kanałów służą sterowane radiowo satelity AutoSAT. Mogą one być przekładane pomiędzy kanałami za pomocą standardowego wózka widłowego – tłumaczy Zbigniew Śliwiński (SLS). 

AutoSAT może pracować w układzie FiFo lub LiFo w zależności od specyfiki procesu składowania. Najważniejsze z funkcji to: liczenie palet, programowanie odległości pomiędzy paletami w kanale, ciągły załadunek i rozładunek oraz Multipallet (umożliwia składowanie w jednym kanale palet o dwóch szerokościach, np. 800 i 1000 mm). Jest zasilany przez baterię litowo-jonową. Podobnie działa system iSAT, satelity po ustawieniu ich na płycie układnicy w danym kanale składowania, odbierają lub odkładają ładunek w oparciu o informacje otrzymane z systemu zarządzania magazynem. Maksymalna prędkość iSat (na pusto) to 1,2 m/s, z ładunkiem jest o połowę mniejsza. Czas ładowania akumulatora (litowo-polimerowy) wynosi dwie godziny. Systemy gęstego składowania z satelitami, przez niektórych nazywane regałowymi robotami to obecnie bodaj najbardziej rozpowszechnione z rozwiązań z zakresu magazynowej automatyzacji.

Fot. MJ