search
menu
person

NEWS AND UDATES


Логистика работы на складах зарубежных стран с применением робототехники (2021)

Логистика работы на складах зарубежных стран с применением робототехники (2021)

В. Истанов,
доктор технических наук;

майор Ю. Сергеев

В США и других странах НАТО в интересах наращивания военного потенциала проводится комплекс мероприятий по повышению эффективности функционирования систем боевого и материально-технического обеспечения войск (сил). Важнейшую роль в достижении успеха в современных операциях и боевых действиях играют планирование и организация своевременного и бесперебойного обеспечения формирований, группировок войск оружием, боеприпасами, техникой и другим имуществом.

Военные специалисты ведущих стран НАТО уделяют внимание возможности применения дистанционно управляемой техники для решения тыловых, в частности транспортных, задач при ведении боевых действий, поисковых и спасательных операций.

Анализ опыта военных операций показывает, что для их успешного проведения требуется заблаговременная подготовка, включающая составление заявки и получение необходимого оружия, боеприпасов, специального оборудования и технических средств для укомплектования войск. Резкое изменение обстановки на поле боя обусловливает необходимость оперативной доставки различных грузов в районы сосредоточения войск (сил), на аэродромы, в порты или на корабли со складов и баз материально-технического обеспечения. Важным при этом является организация эффективного функционирования системы "заявка – склад – транспорт – потребитель". Актуальной становится задача повышения интенсивности использования робототехнических средств, обеспечивающих не только транспортные функции, но, главное, выполняющих задачи оптимального распределения по времени доставки грузов.

Повысить эффективность и ускорить процессы снабжения потребителей можно не только путем применения высокоскоростных транспортных и погрузочно-разгрузочных машин, но и за счет повышения степени автоматизации складского оборудования. По оценкам специалистов, совершенствование программно-аппаратного комплекса может способствовать оптимизации средств и способов подготовки и загрузки грузов на складах, что ведет к сокращению времени на решение задач материально-технического обеспечения. Важными вопросами являются: какие данные необходимы для автоматизации работы склада, где они должны храниться и как циркулировать в организационно-технической системе? Принципы и возможности применения современного складского оборудования и средств робототизации рассмотрим на примерах организации работы и выполнения логистических операций на крупных складах США.

По данным ассоциации промышленного транспорта США, в стране используется более 855 тыс. складских вилочных погрузчиков, работа на которых приводит к более 100 тыс. несчастных случаев в год, производится свыше 94 тыс. страховых выплат. Более 80% инцидентов приходится на персонал складов. Внедрение на складах (безэкипажных) машин-перевозчиков позволит сократить количество несчастных случаев.

Анализ информации о современных системах автоматизации складов (хранилищ) США показал, что демонстратором работы складского оборудования является система управления складом "Вмс" (WMS – Warehouse Management System). На базе специального программного обеспечения обрабатываются данные, которые содержатся в штрихкодах и радиочастотных метках, расположенных на упаковках товаров (грузов).

Примером более высокого уровня автоматизации работы склада является система управления "Вкс" (WCS – Warehouse Control Systems). В ее состав входят не только устройства нанесения штрихкодов на хранящиеся материальные средства, но и навигационные датчики на подвижных (транспортных) средствах, а также меток местоположения на складском оборудовании. База данных системы "Вкс" включает:
– перечень всех шрихкодов и связанную с ними информацию об изделиях (товарах);
– данные о размещении меток на складском оборудовании;
– номенклатуру подвижных средств, оборудованных навигационными датчиками;
– сведения о размещении и основные параметры средств контроля (отображения информации).

Основная функция системы "Вкс" заключается в автоматической координации работы всего оборудования склада.

Система обеспечивает согласованную работу отдельных участков складского комплекса в соответствии с назначением склада (долгосрочными задачами) и текущими заданиями, выполняемыми в данный период (час, день, сутки).

Некоторые склады США и других западных стран оснащены автоматизированными системами управления (и контроля) состоянием склада "Бас" (BAS – Building Automation Systems). Такие системы с помощью специальных датчиков могут отслеживать и управлять температурным режимом, освещением, вентиляцией, а также обеспечивать работу подсистем безопасности и доступа на склад.

В состав оборудования автоматизированных систем типа "Вмс", "Вкс" и "Бас" входят терминалы – устройства ввода-вывода, позволяющие операторам контролировать функционирование системы и вносить коррективы в их работу. Системы такого типа могут входить в единый комплекс управления, позволяющий выполнять автономно практически все мероприятия, необходимые для решения задач склада. Например, если необходимо для хранения продукции поддерживать специальный температурный режим, то система "Бас" может отслеживать изменения температуры на определенном складском участке посредством контроля и обработки показаний температурных датчиков. При достижении критических значений аппаратура "Бас" подает сигнал в систему "Вмс", и та, в свою очередь, информирует работников склада о сложившейся ситуации либо самостоятельно приводит температурный режим в норму, добиваясь необходимых значений с использованием системы кондиционирования.

Автоматизация при обеспечении работы склада может принимать разнообразные формы, начиная от непосредственно подключаемых устройств (навигационных датчиков, меток местоположения, транспортных и погрузочно-разгрузочных средств), заканчивая способами проведения инвентаризации. Взаимодействие складского оборудования и элементов системы управления обеспечивают беспроводные средства передачи данных, объединяющие весь состав устройств в единую систему.

Компания "Свисслог" (Swisslog) предлагает структуру "Смартлифт" (Smart-LIFT), в которой объединены штрихкоды на товарах и метки на стеллажах. Каждая метка содержит данные о ее местоположении на складе. Датчики на грузоподъемниках сканируют пространство, и по обнаруженным меткам определяется их местоположение.

Данные о расположении транспортных средств на складе и сведения о местоположении товара передаются в оперативную память робототизированной системы управления, благодаря чему сокращается время на выполнение задания операторов-водителей погрузчиков. Данное решение внедрено на складах зарубежных компаний, поэтому объем обработки грузов на паллетах увеличен на 30% и исключены сбои при выполнении задач.

В американских сетях оптово-розничной торговли предусматривается использование внутри складов и складских комплексов беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) массой 1–3 кг. Они осуществляют облет складского помещения, делая 30 фотокадров в секунду.
Далее эта информация используется для инвентаризации склада. Если у людей на такой процесс ушло бы около месяца, то с помощью аппарата инвентаризировать огромный склад можно за один день.

Особенно выгодно применение БПЛА на складе с высокими стеллажами.

Анализ развития складского оборудования в США свидетельствует о том, что количество устройств, входящих в состав комплекса управления работой склада, будет увеличиваться. Основными функциональными областями решаемых на складах задач являются:
– учет хранимого на складе имущества;
– своевременная погрузка и разгрузка;
– поддержание температурного режима;
– контроль за персоналом склада и охрана помещений.

Способствовать этому будет снижение стоимости датчиков на различных физических принципах. По оценкам экспертов аналитических компаний, рынок средств современного складского оборудования оценивался в объеме 5,05 млрд долларов в 2015 году и 20,46 млрд долларов в 2020 году, а среднегодовой темп роста составил 32,3%

На современных складах с применением робототехнических комплексов, как минимум, должен обеспечиваться начальный уровень логистики, то есть обязательным условием для функционирования склада является наличие системы управления типа "Bмc". Одним из направлений развития складского оборудования является совершенствование приборов и аппаратно-программных комплексов с искусственным интеллектом, обеспечивающих самостоятельное принятие управленческих и функциональных решений.

В настоящее время в Германии в эксплуатации находится единственная автоматизированная система управления складом, в которой принятие решений осуществляется с использованием искусственного интеллекта на основе нейросетей. Аппаратно-программный комплекс обеспечивает определение оптимальных маршрутов для работников склада. В результате стал использоваться более рационально труд работников, и повысилась его общая производительность.

Биотелеметрия – комплекс средств, функционирующих на базе браслетов, подобных тем, что используются в спортивно-оздоровительных комплексах (бассейнах, спортзалах и пр.). Биодатчики на браслетах позволяют распределять нагрузки на работников склада равномерно, в зависимости от состояния здоровья и самочувствия человека. Постепенно повышая нагрузки (как и в занятиях спортом), работник начинает выполнять больше действий, соответственно повышается производительность. Определено, что даже на небольшом складе с 20 работниками экономия при внедрении средств биотелеметрии может достигать 1 млн рублей в год.

Складские робототехнические (автоматизированные) средства – это устройства и комплексы, предназначенные для выполнения операций на складах. Существует несколько их разновидностей, например, промышленные манипуляторы, автоматизированные тележки, паллетоукладчики, автоматизированные ленты-транспортеры. К простым дистанционно управляемым средствам относят ставшие атрибутами автоматизированного склада специальные устройства и механизмы: краны-штабелеры, лифтовые стеллажи, "карусели", техника и системы с числовым программным управлением и др. Обычно они являются стационарными комплексами и обеспечивают логистику выполнения отдельных операций, которые человеку физически сложно и долго выполнять.

Современные управляемые транспортные средства – это различного вида и класса роботизированные автокары, погрузчики и тележки. Безэкипажные погрузчики по сигналам, формируемым системой управления, перемещают паллеты по территории склада. Некоторые из них способны самостоятельно передвигаться к стеллажам, снимать нужные изделия (товары) с полки и перемещать их в контейнеры или на паллеты, а также наоборот, – раскладывать по полкам. Использование таких роботизированных средств требует некоторой подготовки помещения склада – разметки на полу или установки специальных меток, беспроводных или отражательных маяков на стенах и полках.

За последние годы все большее распространение получают подвижные машины и комплексы, не требующие наличия разметки и специальных маяков в помещении склада. Они ориентируются с помощью системы датчиков, распознающих образы, и специального программного обеспечения. Например, комплекс "Тору" (TORU) разработки фирмы "Магазино" (Magazino). Существует так же конфигурация транспортного средства с манипулятором, позволяющая автоматизировать не только процесс перемещения грузов по складу или по технологической линии упаковки изделий, но и снимать грузы со стеллажей, загружать их в сортировочный бункер, ставить на конвейер.

Машины-паллетайзеры представляют собой промышленные манипуляторы, приводимые в движение серводвигателями. Они предназначены для автоматического захвата и укладки продукции на паллеты.

Машины-сортировщики предназначены для отбора и упаковки изделий (товаров), например, в системах онлайн-торговли.

В идеале они должны уметь справляться с задачей разбора предметов "из кучи" с их точной идентификацией. Это обеспечивается за счет создания и применения цифровой системы трехмерных изображений всех предметов, с которыми работает машина-сортировщик.

Одним из путей развития логистики работы на военных и гражданских складах в ведущих зарубежных странах является разработка, создание и опытная эксплуатация групп безэкипажных машин.

Например, одна такая техника снимает с полок товары, другие перевозят их к точке выдачи. Складская безэкипажная машина "Чак" (Chuck) компании "Ривер Системз" (River Systems), США, – это машина, работающая в паре с человеком.

Для использования машин "Чак" не требуется специальная подготовка помещения склада. На машине установлен 11-дюймовый (28-см) сенсорный экран, на который для оператора выводится информация: к какому стеллажу прибыть, какую вещь нужно взять со стеллажа или положить на него. Габаритные размеры дистанционно управляемой машины: длина 1 м, ширина 0,6 м, высота 1,1 м, грузоподъемность 70 кг.

Складская безэкипажная машина "Делфт" (Delft) компании "Делфт роботикс" (Delft Robotics), Нидерланды имеет аппаратуру и программный комплекс, обеспечивающие автономное принятие решений.

Машина "Делфт" предназначена для размещения по стеллажам изделий, извлекаемых из контейнера, а также для складывания в контейнер предметов, снимаемых со стеллажей.

Комплекс складских безэкипажных машин "Фетч и Фрейт" (Fetch & Freight) компании "Фетч роботикс" (Fetch Robotics), США состоит из машин "Фетч" (слева) и "Фрейт" (в центре и справа).

Машина "Фетч" обеспечивает перемещение груза со стеллажей, машины "Фрейт" осуществляют его перевозку к пункту формирования заказа.

Безэкипажная складская машина "Хендл" (Handle) компании "Бостон дайнэмикс" (Boston Dynamics, Япония, работает быстрее традиционных вилочных погрузчиков и может быть использована при разборке содержимого паллет, например, для перекладывания вещей на полки или с полок на конвейер.

Машина "Хендл" оснащена двухколесным шасси, снабжена манипулятором и вакуумным захватом, имеет систему датчиков, которые обеспечивают навигацию и ориентацию в помещении, а также поиск необходимых предметов. На рисунке показана машина "Хендл" с коробками массой около 5 кг, грузоподъемность колесного робота – до 15 кг. Машина может работать с паллетами глубиной до 1,2 м и высотой 1,7 м. Компания-производитель не сообщает, могут ли эти машины работать с человеком или для их функционирования надо создавать отгороженное пространство.

Группа безэкипажных машин "Кива" (Kiva) компании "Амазон Роботикс" (Amazon Robotics), США предназначена для перевозки легких складских стеллажей. Работнику склада остается взять нужный товар с полки и, просканировав, положить на конвейер.

Устойчивость стеллажа обеспечена за счет перемещения центра тяжести.

Вещи не падают с них при легкой раскачке конструкции. Часть стеллажей обтянута эластичными лентами по периметру. В функциональной схеме машины "Кива" используется беспроводная сеть для передачи заказа конкретному роботу и управления им. На большинство современных складских зон, обслуживаемых такими машинами, персонал не допускается. Иначе, потребовались бы сложные методы защиты от столкновений с людьми, и был бы сильно уменьшен ресурс службы нанесенной на пол разметки.

Существуют два вида машин – с размерами примерно 60 × 60 см и высотой 30 см, весом 100 кг с грузоподъемностью до 317 кг и с грузоподъемностью более 1 т. Подъем и опускание стеллажа осуществляется с помощью винтового подъемника, причем так, чтобы стеллаж не крутился при подъеме (платформа машины может вращаться). Скорость перемещения машин около 4 км/ч. Они приводятся в действие от аккумуляторов, заряда которых хватает на 1 ч; полная зарядка батарей занимает 5 мин. Система управления запоминает товары, которые требуются чаще, и обеспечивает их установку ближе к упаковщикам. Также она может подсвечивать лазерным указателем нужную полку на стеллажах для робота-упаковщика. Производительность работ в такой системе возрастает примерно в 2 раза за счет исключения необходимости перемещаться по складу.

Безэкипажная машина "Отто" (OTTO), США, в отличие от других складских аппаратов, не нуждается в нанесенных штрихкодах или полосах на полу помещения, как складские машины "Кива".

Машина "Отто" не требует лазерной подсветки, маяков на стенах, радиочастотных меток и других навигационных устройств.

Спереди и сзади машина "Отто" оснащена лидарами, способными измерять расстояния до объектов на дистанции до 20 м (есть опция до 50 м). Бортовой компьютер способен установить местоположение машины на плане помещения с точностью до 2 см.

Машина-робот своевременно реагирует на изменения в расстановке объектов на территории и способна двигаться, не сталкиваясь с различными объектами, включая движущихся людей. Масса машины 500 кг, максимальная скорость до 2 м/с. Масса полезной нагрузки составляет 2 т.

Схема работы системы планирования работы склада

Центральное место при организации функционирования как гражданских, так и военных складов занимает система планирования и организации работы.

Автоматизированная система планирования и управления работой военного склада может обеспечить уменьшение потребностей в складских площадях до 50%, более эффективное их использование за счет сокращения количества и размеров проходов между рядами стеллажей, которые требуются для безэкипажных машин, в сравнении с размерами для вилочных погрузчиков.

Механизация, автоматизация и роботизация на складских объектах зарубежных стран направлены на совершенствование логистики работы и повышение эффективности планирования и выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Совершенствование систем управления работой на военных складах предусматривает реализацию следующих процессов:
– инвентаризация – информация с датчиков передается в базу данных системы управления, это позволяет в режиме реального времени следить за тем, что именно хранится на складе и в каком количестве, а также исправлять ошибки, допущенные при сортировке и хранении изделий;
– контроль целостности вещей и других материальных средств, активов;
– работа складского оборудования, начиная от погрузчиков и заканчивая лентами транспортеров с датчиками, обеспечивающими определение оптимальной пропускной способности и скоростного режима;
– контроль работы сотрудников склада и соблюдения ими мер безопасности;
– применение автоматизированного документооборота, начиная с операций получения и передачи заданий на формирование необходимого набора (комплекта) предметов, заканчивая погрузкой их на транспортные средства.

Анализ развития средств обеспечения функционирования крупных складов в зарубежных странах позволяет сделать вывод о том, что существенный прирост эффективности их работы зависит от уровня роботизации складского оборудования.

Реализуются программы по разработке комплексов с использованием безэкипажной техники.

Таким образом, внедрение систем управления с автономными или дистанционно управляемыми роботами на крупных складах (базах снабжения) позволит повысить качество и безопасность работы персонала, а также эффективность решения задач планирования, выбора и загрузки изделий на транспортные средства. Наиболее приемлемыми средствами и процессами, обеспечивающими оптимизацию работы на военных складах (базах) зарубежных стран могут служить используемые на практике системы типа "Вмс", "Вкс", "Бас" и "Смартлифт". Для построения и развития систем управления складскими процессами следует ожидать использование безэкипажных машин с возможностью самостоятельно принимать решения и выполнять необходимые операции.

Повышение эффективности функционирования военных складов, систем материально-технического обеспечения войск (сил) и достижение высокой степени автономности мобильных транспортных средств может позволить повысить оперативность доставки военного имущества на поле боя с уменьшением общих затрат и снижением потерь среди военнослужащих.

Зарубежное военное обозрение. - 2021. - №7. - С. 34-40

Смотрите также
Категория: Общевойсковые вопросы | Добавил: pentagonus (26.07.2021) | Автор: В. Истанов
Просмотров: 286 | Теги: В. Истанов, тыл, робот, складирование, логистика | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar