Zautomatyzowane regały: rodzaje, zalety i rozwiązania do przechowywania przemysłowego

Czym są zautomatyzowane systemy regałów i dlaczego są ważne

Przejdź się po konwencjonalnym magazynie przemysłowym, a zobaczysz powtarzający się ten sam schemat: pracownicy poruszający się między szerokimi korytarzami, wózki widłowe poruszające się wokół siebie, pracownicy spędzający dużo czasu na znajdowaniu odpowiedniego materiału, zanim będzie można rozpocząć faktyczną pracę związaną z jego wydobyciem. Model ten służy produkcji od dziesięcioleci, ale jego nieefektywność stała się trudniejsza do zniesienia w miarę wzrostu kosztów pracy, wzrostu kosztów powierzchni użytkowej i harmonogramów produkcji wymagających szybszej realizacji materiałów.

Zautomatyzowane regały — bardziej formalnie zwane automatycznymi systemami przechowywania i wyszukiwania (AS/RS) — zastępują ten ręczny wzór mechanizmami sterowanymi komputerowo, które przechowują i pobierają materiały precyzyjnie, szybko i bez konieczności fizycznego poruszania się po obszarach przechowywania. System sterowania rejestruje lokalizację każdego artykułu w momencie przyjęcia, na żądanie kieruje mechanizm pobierania do właściwej pozycji i dostarcza materiał operatorowi w ergonomicznie poprawnym punkcie dostępu. Operator nigdy nie wchodzi do strefy przechowywania.

Przejście w kierunku regałów automatycznych przeniosło się z zastosowań niszowych do głównego nurtu strategii przemysłowej. Według ustaleń z Grupa branżowa zautomatyzowanych systemów przechowywania i wyszukiwania firmy MHI wdrażanie tego rozwiązania przyspiesza w produkcji i logistyce, pod wpływem zbiegających się czynników: chronicznych niedoborów siły roboczej, coraz większej dostępności powierzchni oraz konieczności szybszego przemieszczania materiałów przy mniejszej liczbie błędów w zakresie konkurencji. W szczególności w przypadku produkcji metali, obróbki blach i operacji na materiałach konstrukcyjnych argumenty za automatyzacją nigdy nie były tak jasne.

Podstawowe typy zautomatyzowanych regałów w warunkach przemysłowych

Zautomatyzowane regały to nie pojedyncza technologia — to rodzina systemów, z których każdy został zaprojektowany z myślą o różnych typach materiałów, wymaganiach dotyczących przepustowości i ograniczeniach obiektu. Zrozumienie tych różnic jest punktem wyjścia do podjęcia każdej znaczącej decyzji dotyczącej zamówienia.

Pionowe moduły podnośnikowe (VLM) użyj dwóch kolumn tac — po jednej z każdej strony centralnej jednostki ekstrakcyjnej — które poruszają się pionowo, aby dostarczyć żądaną tacę do stałego otworu dostępowego z przodu urządzenia. VLM są najbardziej oszczędnym rozwiązaniem dla obiektów o dostępnej wysokości sufitu, ponieważ zastępują rozległe regały poziome kompaktowymi pionowymi powierzchniami, które mogą sięgać 15–30 metrów wysokości. Pasują do przedmiotów średniej wagi przechowywanych na tacach lub pojemnikach i są szeroko stosowane w magazynach części, magazynach narzędzi i sklepach z częściami zamiennymi.

Poziome karuzele obracać serię pojemników lub nośników wokół poziomego owalnego toru, doprowadzając żądany nośnik do stanowiska operatora. Są szybkie w przypadku kompletacji małych i średnich przedmiotów z dużą częstotliwością, ale wymagają znacznej powierzchni i najlepiej nadają się do środowisk, w których głównym miernikiem jest prędkość pobierania na sztukę.

Automatyczne systemy regałów typu szufladowego są specjalnie zaprojektowane do płaskich, ciężkich materiałów – przede wszystkim blachy. Zamiast obracać lub podnosić tace, systemy te wykorzystują zmotoryzowane mechanizmy szuflad, które wysuwają poszczególne kasety do operatora na wysokość podłogi lub roboczą, eliminując potrzebę stosowania wózków widłowych lub suwnic w punkcie dostępu. Każda szuflada jest niezależnie adresowana przez system sterowania.

Systemy układnic (jednostkowe AS/RS) rozmieścić mechanizm dźwigowy poruszający się po stałej szynie w wąskim przejściu pomiędzy wysokimi konstrukcjami regałów. Żuraw porusza się poziomo i pionowo, umieszczając i pobierając palety lub duże ładunki w dowolnym miejscu regału. Systemy te obsługują najcięższe ładunki i największą gęstość składowania i stanowią podstawę w pełni zautomatyzowanych magazynów wysokiego składowania w sektorach motoryzacyjnym, stalowym i dystrybucyjnym.

Zautomatyzowane regały do blachy: zastosowanie specjalistyczne

Magazynowanie blachy stwarza szereg wyzwań, z którymi standardowe regały – automatyczne lub ręczne – słabo sobie radzą. Surowe blachy i cięte półfabrykaty są ciężkie (pojedyncza blacha stalowa o wymiarach 3000×1500 mm może ważyć kilkaset kilogramów), mają duże wymiary, są podatne na uszkodzenia powierzchniowe w wyniku kontaktu i ścierania oraz trudne do wizualnej identyfikacji po ułożeniu w stos. W konwencjonalnym ręcznym składowaniu wyjęcie określonego arkusza ze stosu wymaga wózka widłowego, wykwalifikowanego operatora, a często także usunięcia i ponownego ułożenia wielu arkuszy leżących nad materiałem docelowym. Proces ten jest powolny, uszkadza powierzchnie i niesie ze sobą realne ryzyko obrażeń.

Zautomatyzowane systemy regałów blaszanych z szufladami rozwiązują wszystkie te problemy w ramach jednej architektury. Każdy arkusz lub partia arkuszy zajmuje własną niezależną kasetę lub szufladę, zarejestrowaną według rodzaju materiału, grubości, gatunku stopu i ilości w bazie danych systemu. Gdy maszyna do cięcia lub prasa wymaga określonego materiału, operator wprowadza żądanie na terminalu — lub system odbiera je automatycznie z podłączonego systemu MES lub ERP — a mechanizm silnikowy pobiera odpowiednią szufladę i przedstawia ją na stacji załadowczej. Żaden wózek widłowy nie pojawia się na zdjęciu. Żadne arkusze nie są niepotrzebnie przesuwane. Materiał dociera do operatora w stanie nieuszkodzonym i prawidłowo zidentyfikowanym.

Oszczędność miejsca wynikająca z tego podejścia jest znaczna. Blacha przechowywana w konwencjonalnych poziomych stosach z korytarzami dostępnymi dla wózków widłowych wymaga znacznej powierzchni podłogi na tonę materiału. Zautomatyzowany system szufladowy konsoliduje te same zapasy na ułamku zajmowanej powierzchni, eliminując przestrzeń w korytarzach i kompaktowo układając kasety w strukturze regału. Poznaj pełną gamę zautomatyzowane systemy regałów do przechowywania blachy dla warsztatów przemysłowych , w tym rozwiązania skalowane zarówno dla środowisk przetwarzania małych partii, jak i dużych ilości arkuszy. W przypadku obiektów wymagających pełnej automatyzacji przyjmowania i pobierania arkuszy, zautomatyzowane systemy magazynowania blachy z dostępem poprzez szufladę integruj się bezpośrednio z urządzeniami do przetwarzania poprzedzającymi i końcowymi, aby stworzyć ciągły, zautomatyzowany przepływ materiałów.

Zautomatyzowane magazynowanie długich materiałów: rur, profili i prętów

Długie materiały — rury stalowe, profile aluminiowe, profile konstrukcyjne, pręty okrągłe i płaskie — stwarzają inne wyzwania w zakresie przechowywania niż blacha, ale równie słabe wyniki w przypadku przechowywania ręcznego. Długie materiały, zwykle przechowywane na statycznych regałach wspornikowych lub w wiązkach podłogowych, wymagają dostępu do suwnicy lub wózka widłowego w celu ich wydobycia, zajmują duże powierzchnie podłogi ze względu na prześwit korytarza, jakiego wymaga ich długość, i stwarzają poważne zagrożenie dla bezpieczeństwa, gdy pracownicy ręcznie przenoszą długości, które mogą przekraczać 6 metrów i ważyć setki kilogramów.

Kolejnym utrzymującym się problemem jest zidentyfikowanie prawidłowego profilu w przypadku mieszanych zasobów reklamowych. Sekcje stali konstrukcyjnej o podobnym wyglądzie, ale różnym gatunku lub grubości ścianki są często mylone w środowiskach ręcznego przechowywania, co prowadzi do kosztownych błędów w błędnej identyfikacji materiału, które pojawiają się dopiero po cięciu lub wytworzeniu.

Zautomatyzowane systemy przechowywania długich materiałów rozwiązują te problemy dzięki napędzanym silnikiem kasetom lub teleskopowym mechanizmom wspornikowym, które pobierają materiały o określonej długości i dostarczają je do punktu dostępu operatora bez konieczności angażowania dźwigu lub wózka widłowego. Baza danych inwentarza systemu śledzi zawartość każdej kasety — rodzaj materiału, gatunek, długość, ilość — i automatycznie zarządza sekwencjonowaniem „pierwsze weszło, pierwsze wyszło”. The zautomatyzowane systemy magazynowania długich materiałów, w tym rur i profili służyć dokładnie tej potrzebie, łącząc kompaktową architekturę przechowywania z precyzyjną kontrolą pobierania zapasów rur, prętów i profili o dowolnej złożoności.

W przypadku obiektów, które wymagają możliwości automatycznego pobierania bez pełnej automatyzacji systemu, półki wspornikowe teleskopowe z napędem elektrycznym stanowią krok pośredni: ramiona wsporników wysuwają się automatycznie, aby dostarczyć żądany materiał na powierzchnię dostępową, eliminując konieczność stosowania dźwigu, zachowując jednocześnie znany format regałów wspornikowych, wokół którego ujednolicono operacje związane z długimi materiałami.

Kluczowe korzyści uzasadniające inwestycję

Zautomatyzowane systemy regałów wiążą się z wyższymi kosztami początkowymi niż konwencjonalne regały, a koszt ten jest często pierwszym zarzutem podnoszonym w dyskusjach o zatwierdzeniu kapitału. Jednak uzasadnienie biznesowe automatyzacji staje się przekonujące, gdy na stół zostanie wystawiony pełny koszt ręcznego przechowywania, a nie tylko cena zakupu w szafie.

Rekultywacja przestrzeni. Zautomatyzowane systemy eliminują szerokie korytarze wymagane do dostępu wózkiem widłowym. W typowym obiekcie przemysłowym przestrzeń korytarzy stanowi 30–50% całkowitej powierzchni przeznaczonej na magazynowanie. Zastąpienie konwencjonalnych regałów regałami automatycznymi na tej samej przestrzeni może podwoić lub potroić pojemność magazynu lub alternatywnie pozwolić na ponowne wykorzystanie części istniejącej powierzchni do produktywnego wykorzystania produkcyjnego. W przypadku obiektów działających blisko wydajności ta odzyskana przestrzeń często ma wartość, która sama w sobie uzasadnia inwestycję.

Dokładność inwentaryzacji. Ręczne systemy kompletacji wymagają uwagi człowieka w celu prawidłowego wybrania i zarejestrowania każdego pobrania. Szacunki branżowe wskazują, że wskaźniki błędnych kompletacji w magazynach ręcznych wynoszą stawki, które przekładają się na tysiące dolarów rocznie w postaci poprawek, odpisów i wpływu na klientów. Zautomatyzowane systemy osiągają współczynniki dokładności zapasów wynoszące 99,9% lub więcej , ponieważ system sterowania śledzi każdy ruch i zapobiega niejednoznacznościom powodującym błędy ręczne. W przypadku obróbki blachy i długich materiałów ta dokładność bezpośrednio zmniejsza straty materiału powstałe w wyniku niewłaściwej obróbki.

Wydajność i bezpieczeństwo pracy. Zautomatyzowane regały dostarczają materiał do operatora, zamiast wysyłać go do strefy przechowywania. Eliminuje to obciążenie fizyczne, czas podróży i ryzyko obrażeń związane z ręcznym pobieraniem z wysokich regałów lub stosów ciężkich materiałów. Do obsługi materiałów potrzeba mniej personelu, a personel ten pracuje w bezpieczniejszych i bardziej kontrolowanych warunkach. Redukcja kosztów pracy jest zazwyczaj największym pojedynczym czynnikiem wpływającym na finansowe uzasadnienie automatyzacji.

Harmonogram zwrotu inwestycji. Pomimo znacznych kosztów początkowych systemy AS/RS w środowiskach produkcyjnych często osiągają zwrot z inwestycji w ciągu 6 do 18 miesięcy gdy uwzględni się oszczędności pracy, wartość przestrzeni, poprawę dokładności inwentaryzacji i zmniejszenie szkód materialnych. Okres zwrotu inwestycji ulega dalszemu skróceniu na rynkach o wysokich kosztach pracy oraz w przypadku operacji prowadzonych na wiele zmian, gdzie zdolność zautomatyzowanych systemów do działania 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, zapewnia przepustowość, której operacje ręczne nie są w stanie zapewnić bez proporcjonalnego zwiększenia zatrudnienia.

Integracja regałów automatycznych ze sprzętem manipulacyjnym i oprogramowaniem

Zautomatyzowany system regałów działający samodzielnie zapewnia znaczną wartość. System zintegrowany z szerszym przepływem materiałów w zakładzie produkcyjnym — połączony ze sprzętem do obsługi, planowaniem produkcji i oprogramowaniem dla przedsiębiorstw — zapewnia wartość transformacyjną.

Fizycznym punktem integracji jest interfejs załadunku i rozładunku. W całkowicie zautomatyzowanym przepływie materiałów arkusze lub długie materiały docierają do systemu magazynowego z logistyki przychodzącej, są automatycznie wprowadzane do magazynu za pomocą manipulatora załadowczego, a następnie pobierane i dostarczane do maszyny do cięcia lub obróbki bez ręcznej interwencji na dowolnym etapie. The inteligentne manipulatory załadunku i rozładunku do zautomatyzowanego transportu materiałów zakończyć tę pętlę — obsługując fizyczny transfer materiału pomiędzy systemem przechowywania a sprzętem produkcyjnym z precyzją, której nie można w sposób ciągły osiągnąć przy użyciu ręcznych wózków widłowych.

Po stronie oprogramowania system sterowania nowoczesnej instalacji zautomatyzowanych regałów zazwyczaj obsługuje integrację z systemami zarządzania magazynem (WMS), systemami realizacji produkcji (MES) i platformami ERP. Integracja ta umożliwia systemowi magazynowania automatyczne odbieranie wyzwalaczy uzupełniania materiałów, gdy zapasy spadną poniżej progu, zwalnianie materiałów do produkcji zgodnie z harmonogramem zgodnie z planem produkcji oraz aktualizację zapisów zapasów w czasie rzeczywistym bez konieczności ręcznego wprowadzania danych. Rezultatem jest funkcja przechowywania, która jest nie tylko szybsza i dokładniejsza, ale także rzeczywiście połączona z operacją produkcyjną, której służy.

W przypadku operacji poszukujących kompletnego rozwiązania, a nie poszczególnych komponentów, kompletne zautomatyzowane systemy magazynowania dla środowisk produkcyjnych łącz regały magazynowe, mechanizmy pobierania, sprzęt do obsługi i oprogramowanie sterujące w zintegrowane pakiety zaprojektowane z myślą o specyficznych wymaganiach warsztatów zajmujących się produkcją i obróbką metali — od warsztatów wytwarzających małe partie po linie produkcyjne o dużej wydajności ciągłej.