Автоматизация складов с помощью роботов

Автоматизация и роботизация складов активно развивается во всех странах. Тренд, заданный гигантом сетевых продаж Amazon, внедряется на участках погрузочно-разгрузочных работ и формирования заказов крупнейших онлайн-ритейлеров.

Источник: omron-ap.com

Читайте статью, чтобы узнать, почему техника вытесняет рабочую силу со складов, и какие решения для роботизации складов доступны на рынке сегодня.

Содержание

Почему Amazon начал роботизацию складов

Источник: blog.aboutamazon.com

Короткий ответ на вопрос «Почему Amazon заменяет грузчиков роботами» простой. Во-первых, потому что разработаны технологии, которые позволили сделать работу роботов на складах эффективной. Идея заменить низкоквалифицированный труд сборщиков заказов участием роботов, что называется, носилась в воздухе и напрашивалась на реализацию давно, но воплощена была именно тогда, когда это стало технически возможно.

Во-вторых, потому что использование мобильных роботов на складе выгодно.

Разберем оба пункта на примере Amazon, а затем проследим, как новая технология внедряется в других компаниях.

Изобретение роботов для склада

В 2003 году предприниматель Mick Mountz создал стартап Kiva Systems. Целью компании из Массачусетса стало проектирование роботов для склада. Идея возникла не на пустом месте — с 2001 года Mick Mountz изучал причины банкротства американского онлайн-ритейлера Webvan. Как оказалось, основной причиной краха стала высокая стоимость формирования заказов. Именно снижение операционных расходов на складах и стало целью новой разработки.

К концу 2000-х Kiva Systems разработала две модели мобильных роботов: с грузоподъемностью в 400 кг и в 1,2 т. Автоматическое движение роботов в пределах склада осуществлялось по нанесенным на полу стикерам со штрих-кодами. На изобретение обратили внимание в Amazon, и в марте 2012 году онлайн-гигант приобрел стартап за $777 миллионов. В 2015-м компания из Массачусетса получила новое имя — Amazon Robotics. По состоянию на июнь 2019 онлайн-ритейлер Amazon использовал на своих складах более 200 000 роботов собственного производства.

Чем выгодно внедрение роботов на складе?

Эксплуатация в логистических центрах роботов-грузчиков вместо людей выгодна в перспективе. Следует признать, что такая модернизация склада — процесс дорогостоящий. Экономия, в долгосрочной перспективе, достигается за счет увеличения производительности и эффективности логистических цепочек, а также за счет снижения ФОТ на оплату труда и связанных с использованием сотрудников рисков.

По словам регионального операционного директора Colliers International Светланы Прониной, роботизация рентабельна лишь при большом количестве заказов – более 50 тысяч в день.

Соответственно — чем крупнее склад, тем выгоднее автоматизация. Еще несколько лет назад, когда Amazon располагал парком из 45 000 роботов, расходы корпорации на содержание складов снизились на 20%. Было подсчитано, что полностью укомплектованный роботами склад экономит корпорации $22 миллиона в год.

Как было заявлено, на выполнение одинаковых задач робот тратил в четыре раза меньше времени, чем человек. Робот Kiva за 15 минут находит, собирает и упаковывает заказ, в то время как у грузчиков на это уходит в среднем 60–75 минут. Склады с роботами Kiva могут содержать на 50% больше товаров, потому что маленькие аппараты занимают меньше места. Наконец, грузоподъемность роботов гораздо выше, чем у человека.

Вторая выгода от автоматизации склада — снижение ошибок, аварий и травм сотрудников. Например, по данным Министерства труда, безопасности и гигиены труда США (OSHA), 11% вилочных погрузчиков, которыми управляли люди, попали в аварию.

На автоматизированном складе людей почти не остается, снижаются риски прогулов, больничных, получения травм и сопутствующего вреда здоровью, на компенсацию которых ранее уходили внушительные суммы.

Развитие технологии мобильных роботов

Источник: springer.com

Первые складские роботы были введены в эксплуатацию еще в 1960-х годах. В то время возможности аппаратов были крайне ограничены. Принимая во внимание уровень компьютеризации, большим достижением являлась разработка автоматических машин, которые передвигались по складу, ориентируясь по проложенным на полу магнитным лентам. Слабая автономность (читай — отсутствие современных вычислительных возможностей) была источником одной существенной проблемы — недостаточным обеспечением безопасности. На приведенном выше снимке видно, что автоматический транспортировщик оснащен впереди подобием метельника, но тут это устройство предназначено не для сбрасывания коров с путей, а для прекращения движения при контакте с препятствием.

Источник: techinasia.com

Появление современных складских роботов стало возможным только в 1990-х, одновременно с развитием компьютеров. На автоматическую складскую технику, для навигации на местности, начали устанавливать радары. В 2006 году появились первые полностью автоматические роботы, которые выполняют действия в соответствии с заданными программами. Отличительной особенностью роботов, на современном этапе развития, стало свободное перемещение на заданной рабочей площади, фактически с нулевой вероятностью столкновения с человеком или другим объектом.

Типы мобильных роботов для склада

Конкуренция в онлайн-ритейле вынудила корпорации по всему миру устанавливать роботов в логистических центрах. С повышением спроса увеличивалось и предложение. В настоящее время на рынке представлено несколько типов автоматизированных систем. Существует две основные группы устройств, которые используются на складах для перемещения грузов:

Автоматически управляемое транспортное средство (Automated Guided Vehicles, AGV);
Автономные мобильные роботы (Automated Mobile Robots, AMR).

Источник: logiwa.com

Принципиальное различие между AGV и AMR заключается в способе ориентироваться на местности. AGV-робот использует простые датчики, чтобы избежать столкновения с препятствиями, которые появляются на его пути. Однако программное обеспечение робота не позволяет ему объезжать непредвиденные препятствия. Это обусловлено особенностями программного обеспечения: роботы подчиняются заданным командам. В не предусмотренной программой ситуации робот просто остановится и будет ждать вмешательства человека или исчезновения препятствия. Кроме того, при необходимости расширить зону действия робота, следует проводить ресурсоемкие работы. В частности, усовершенствовать складскую инфраструктуру для робота.

Источник: drive.tech

AMR-роботы — более совершенные устройства. Они оснащены многочисленными датчиками и мощными бортовыми компьютерами, которые помогают в реальном времени оценивать изменения окружающей среды. AMR может динамически менять маршрут, используя бортовую карту. Соответственно, робот планирует собственный путь, учитывая наиболее эффективные маршруты. AMR распознают людей, автомобили, складскую технику. Они безопасно выполняют свою работу независимо от того, насколько загружена окружающая среда, и могут выполнять специфические операции, например — следовать за указанным человеком.

Системы навигации складских роботов

Для навигации роботов на складе используются различные технологии, которые отличаются по сложности внедрения и стоимости. Основные технологии для навигации роботов:

Использование лидаров;
Навигация по магнитной ленте;
Навигация по проложенному проводу;
Оптическая навигация по линии;
Автономная навигация с использованием методов искусственного интеллекта.

Источник: heizerrenderom.wordpress.com

Уровни автоматизации склада

В зависимости от доли участия роботизированного оборудования различают три уровня автоматизации складской логистики:

Полная автономность, полная автоматизация — операции производятся автоматически;
Cobotics: роботы ассистируют человеку;
Co-biotics: несколько типов роботов взаимодействуют между собой, человек обеспечивает надзор и техобслуживание.

Автоматизация складов в мире и в России

По данным исследования, проведенного Markets and Markets research в 2017 году, ожидается, что рынок складской робототехники будет расти на 12% ежегодно, и к 2022 году достигнет объема $4,44 миллиарда. Такой стремительный рост обусловлен переходом крупных компаний, в первую очередь — онлайн-ритейла, на роботизированную организацию складов.

Источник: roboticsbusinessreview.com

Компания Zebra Technologies опубликовала исследование Warehousing Vision 2024, согласно которому автоматизация станет ключевым направлением в логистике в ближайшие годы. К 2024 году зарубежные менеджеры в сфере логистики ожидают, что использование роботов в обработке исходящих грузов достигнет уровня в 22%, а для приемки грузов – 20%. 46% респондентов назвали ускорение доставки главной причиной автоматизации складов.

Источник: ehstoday.com

Рассмотрим внедренные примеры автоматизации в разных странах. На складе компании Aviator в Герстхофене (ФРГ) роботы выполняют все действия: взвешивание товаров, автоматический замер, складирование и подготовка к отправке. Специалисты на складе производят только сервисное обслуживание роботов.

Источник: therobotreport.com

Крупные проекты реализуются и в России.

Компания Декатлон реализует проект перехода на склады по полторы тысячи квадратных метров с внедрением автоматизации. Предполагается применение устройств типа «шаттл» — это движущиеся по меткам роботы, перемещающие по складу небольшие стеллажи с товаром.

В «Домодедово», на складе временного хранения багажа, тестируется работа складских роботов Vanderlande. Роботы двигаются по складу по рельсам, скорость движения — 14 км/ч, снабженный RFID-метками багаж захватывается манипуляторами роботов и перемещается на отдельной платформе, это уменьшает вероятность повреждения или утери багажа.

Начал работу полностью автоматизированный дистрибьюторский центр IKEA в Есипово.Общая логистическая высота хранения – 45 метров. Склад предназначен для размещения 210 000 паллето-мест. Для перемещения грузов используются автоматические краны-штабелеры с двойной глубиной хранения.

Использование логистических роботов в буквальном смысле вышло за пределы складских помещений. Китайский онлайн-гигант JD.соm создал роботизированную курьерскую станцию. На складе площадью 600 кв. м функционирует 20 курьеров-роботов, которые доставляют заказы в радиусе 5 км от центра комплектации.

Примеры мобильных роботов для производства и склада

Роботы для перемещения грузов Omron

Линейка японских автономных мобильных роботов состоит из нескольких моделей, которые отличаются грузоподъемностью. Самая мощная версия, HD-1500, выдерживает нагрузку до 1,5 т.

Для безопасной эксплуатации роботы оснащены лидарами и сонарами.

Самый компактный робот в линейке, OMRON LD-60/90, имеет грузоподъемность в 60/90 кг соответственно.

Этот аппарат оптимизирован для перемещения складских тележек. В техническом плане он обладает всеми достоинствами старших моделей. Для навигации на местности робот использует несколько датчиков. Высокий уровень обеспечения безопасности позволяет использовать аппарат даже в помещении, где находится много рабочих. Реализация такого примера показана в видео на примере собственного завода компании OMRON (Ayabe Factory):

В конце 2019 года компания OMRON презентовала мобильных роботов повышенной грузоподъемности: LD-250.

По словам представителей компании:

«Впервые в отрасли фирменное программное обеспечение Fleet Manager позволяет управлять сотней мобильных роботов с разной полезной нагрузкой через одну систему. Новая роботизированная система будет способствовать реализации более гибкой и оптимизированной автоматизации транспортировки материалов».

Мобильного робота LD-250, с грузоподъемностью 250 кг, можно использовать для транспортировки крупных автомобильных компонентов, таких как блоки трансмиссии и объемные упаковочные материалы — вещей, которые обычно перемещают люди на тележках. Это уникальная особенность, принимая во внимание компактные габариты устройства.

Роботы для перемещения грузов MiR

Фото: mobile-industrial-robots.com

Мобильные роботы MiR - это AMR для оптимизации производительности в логистике и производственных операциях на производствах и складах.

MiR AMR повышают эффективность сотрудников, позволяя им сосредоточиться на более сложных видах деятельности, уменьшая время сборки заказов, риск возникновения узких мест, оптимизируя безопасность.

MiR1000 разработан для внутренней транспортировки тяжелых грузов весом до 1000 кг, это самый грузоподъемный робот MiR.

Разновидности моделей

Также производятся мобильные роботы MiR500, MiR250, MiR200 и MiR100, оличающиеся в основном грузоподъемностью: в 500, 250, 200 и 100 килограмм, соответственно числовому обозначению в названии.

Модели MiR200 с захватным устройством и MiR100 с захватным устройством, как можно понять из их названия, снабжены “хваталкой” для перемещения грузов, имеющих свои колеса — тележек и стеллажей на колесиках, например (в видео выше).

Примеры применения

Роботы MiR200 увеличивают производительность заводов бытовой техники Whirlpool.

Роботы MiR1000 оптимизируют логистику складов компании ICM.

Роботы MiR помогают автопроизводителю FORD на заводе в 300 000 квадратных метров.

Роботы MiR на заводе автокомпонентов Visteon в Словакии.

Роботы MiR на заводе кондиционеров Johnson Controls-HITACHI в Испании.

Итог

Мобильные роботы для склада — это передовая технология, которая внедряется в крупных логистических центрах по всему миру. Компании, которые хотят сэкономить на операционных расходах, создают с нуля новые склады, которые зачастую на 100% оснащены роботами. Это означает, что техника ответственна за прием грузов, размещение их на складе, а также за сборку и отправку заказов. Автоматизация и роботизация складов помогает не только сократить операционные расходы, но и, закономерно, снижает уровень аварий с участием людей.

Мобильные роботы освобождают руководство от многих текущих задач, делая проще масштабирование склада, а также внесение изменений в его работу в зависимости от изменения нагрузки. При увеличении размеров склада, в любое время достаточно лишь приобрести дополнительные аппараты и легко увеличить обслуживаемую площадь, без необходимости поиска и найма нового персонала и связанных с этим трат времени и средств. А при снижении загрузки (например, для многих магазинов — в январе) часть техники можно припарковать до следующих пиковых нагрузок, ничего не теряя.