Strona główna > O firmie, publikacje naszych specjalistów > Automatyczny magazyn
Automatyczny magazyn
Marek Wierzbicki
Artykuł oryginalnie opublikowany w magazynie "Transport wewnętrzny i magazynowanie" 1/2012 [ISSN 2084-350X].
Obniżenie kosztów obsługi zapasów jest jednym z ważniejszych czynników efektywności finansowej w logistyce. Redukcję kosztów można uzyskać poprzez optymalizację poziomu zapasów, właściwą ich klasyfikację oraz optymalizacją procesów związanych z obsługą zapasów. Kiedy jednak okazuje się, że działania te nie przynoszą znaczących efektów, należy rozważyć użycie tak zwanej brutalnej siły, czyli zastanowić się nad inwestycją w automatyczny magazyn.
Naturalnym odruchem osób, które zaczynają interesować się możliwościami automatyzacji swojego magazynu jest oczekiwanie, że automatyka wyeliminuje znaczącą liczbę pracowników, zwiększy wydajność i pojemność magazynu, windując firmę na niebotyczny poziom efektywności pracy. Rzeczywiście takie przypadki czasem się zdarzają, jednak najczęściej efekt obejmuje tylko niektóre z obszarów działania, a im więcej problemów rozwiązuje wdrożenie automatyki, tym większe koszty inwestycji niesie za sobą.
Co to jest automatyczny magazyn
Automatyzację magazynu lub szerzej podnoszenie jego wydajności i jakości pracy wraz ze wzrostem szybkości działania można rozpatrywać w obszarze dwóch kręgów działania. Pierwszy, to proces kompletacji, który poruszam w drugim swoim artykule w tym wydaniu Transportu Wewnętrznego i Magazynowania. Drugi to obszar magazynowania, sortowania i przygotowania do wysyłki, czyli obszary przechowywania i przygotowywania do kompletacji, ewentualnie proces automatycznego sortowania w wielostopniowych metodach kompletacyjnych, który występuje po ręcznym przygotowaniu wsadów oraz strefa buforowa łączenia wysyłek. Tym obszarem automatyzacji zajmę się w niniejszym artykule. W praktyce automatyczny magazyn to taki magazyn, w którym eliminuje się prace manualne na rzecz prac wykonywanych bez udziału człowieka, zgodnie z wytycznymi zawartymi w programie magazynowym.
Automatyczny regał paletowy
Magazyn paletowy to taki magazyn, w którym przechowuje się wyłącznie całe palety. Towar wydawany jest dokładnie w takiej postaci w jakiej został przyjęty, to znaczy paleta nie jest w żaden sposób przepakowywana przed wydaniem z magazynu. W standardowym rozwiązaniu działanie typu paleta in - paleta out polega na wstawianiu i wyciąganiu palet za pomocą odpowiednich wózków widłowych. W magazynie automatycznym praca wózków jest całkowicie eliminowana. W zależności od producenta nazwy automatycznych magazynów (czy regałów) paletowych mogą się znacząco różnić. Jednak idea pracy takiego magazynu jest zawsze jednakowa. Automatyczny podajnik palet (winda) jeździ między regałami po przymocowanych na stałe do podłogi szynach wstawiając i wyjmując z regałów palety, zgodnie z kolejnością określoną przez system obsługi zajętości magazynu. Jako że w każdym korytarzu między regałami znajduje się osobne urządzenie obsługujące palety jednocześnie może być obsługiwane tyle poleceń wstawiania bądź wyciągania palet, ile korytarzy między regałami jest w danym magazynie. Niektórzy producenci potrafią zaoferować podwojenie liczby jednoczesnych działań poprzez zastosowanie dwóch wind paletowych w każdym korytarzu. Windy wywożą palety na przenośniki paletowe, które z jednej strony przywożą palety z doków dostaw, a z drugiej strony odwożą je do doków wydań towaru. Jedyną pracą jaką z reguły wykonuje się przy powierzonej palecie w ramach przechowywania w automatycznym magazynie paletowym jest oznakowanie jej zgodnie z wymogami posiadanego systemu automatyki magazynowej. Najczęściej polega to na naklejeniu na paletę kodu paskowego w taki sposób i w takim miejscu, by automatyczne czytniki tych kodów były go w stanie odczytać i zdalnie posterować drogą palety w magazynie godnie ze zleceniem z WMS. Część producentów bądź integratorów automatyki magazynowej oferuje budowę magazynów samonośnych. Są to konstrukcje regałowe na których przechowywany jest towar, które są jednocześnie konstrukcją nośną magazynu. Jednym z najnowszych takich magazynów w Polsce jest magazyn firmy Rossman w Łodzi.
Nowoczesne regały kanałowe
Regały kanałowe to specyficzne rozwiązanie znacząco zwiększające gęstość upakowania palet w magazynie. Regały te są skonstruowane w taki sposób, że wiele palet układane jest jedna za drugą w osobnych kanałach. W klasycznym rozwiązaniu praca wykonywana jest przez wózki widłowe, które od przodu wwożą towar wgłąb regałów. Poza znaczącym wzrostem upakowania rozwiązanie to ma wady związane z trudnością w dostępie do towaru. Część wad eliminuje rozwiązanie zwane (w zależności od firmy) satelitą bądź orbiterem. Jest to specjalny płaski wózek, który jeździ wewnątrz kanałów (na każdym ich piętrze) i wozi palety wstawiane przez klasyczne wózki widłowe na odpowiednie piętra magazynowe. Wspomniane orbitery są najczęściej dwuczęściowe, przy czym droższa część zawierająca zasilanie, napęd i automatykę jest odłączana od części czysto transportowej, dzięki czemu rozwiązanie to jest stosunkowo tanie. Zaletą, poza uwolnieniem wózków widłowych, jest zwiększenie możliwości dostępu do towaru. W klasycznym regale kanałowym cały pion musi być zajęty jednym indeksem magazynowym (jeśli chcemy wyeliminować dodatkowe kosztowne czasowo prace rotacyjne wewnątrz kanałów), a w magazynie satelitarnym każdy poziom może być przypisany do innego towaru. Dzięki temu, że wjazd do wnętrza kanału odbywa się niezależnie od działania wózka widłowego, który wstawia i zdejmuje palety z regałów poza wzrostem elastyczności uzyskuje się wzrost szybkości działania magazynu.
Miksowanie palet
Szybko zmieniające się warunki rynkowe doprowadziły do sytuacji, że magazyny typu paleta in - paleta out uzupełniają swoją ofertę o proces miksowania palet. Wynika to z wymagań sklepów wielko-powierzchniowych, które trafiając do coraz mniejszych miejscowości posiadają coraz mniejsze powierzchnie i generują coraz mniejsze obroty. Towar jest dostarczany do nich paletami, jednak znacznie częściej są to tak zwane zmiksowane palety (kilka, czasem nawet kilkanaście różnych indeksów towarowych na jednej palecie). Dotychczas takie miksowanie wymagało podstawienia kilku palet różnego towaru i ręczne przełożenie go na nowe palety. Obecnie w ofertach kilku firm pojawiły się już roboty, które potrafią miksować towar różnego rodzaju (na przykład puszki czy kartony z napojami). Dzięki takim robotom wydawana z magazynu paleta może nie być już jednorodna, a jej ułożenie nie wymaga pracy ludzkiej. Oczywiście koszt wydania zmiksowanej palety jest wyższy od wydania palety jednorodnej, natomiast w sklepach wzrasta szybkość rotacji dostarczonego towaru, a przez to spada koszt składowania palet na zapleczu. Przekłada się to na możliwość zmniejszenia powierzchni sklepu, co dalej przekłada się na redukcję kosztów. Oczywiście automatyczne miksowanie palet ma pewne ograniczenia. Do głównego należy konieczność operowania całościowymi paletami, to znaczy ilość pobranych z magazynu palet i wydanych do klienta musi być taka sama (nie ma możliwości zwrotu części towaru do magazynu), oraz charakter towaru na miksowanych paletach musi być podobny (możliwe jest na przykład miksowanie na jednej palecie zgrzewek różnych wód mineralnych, puszek piwa czy mąki i cukru, ale nie da się przygotować palety zawierającej jednocześnie cukier, napoje PET i piwo w puszkach).
Automatyczny magazyn pudełkowy i kartonowy
Kolejnym krokiem wymuszonym przez współczesny rynek jest proces kompletacji kartonowej bądź kompletacji jednej sztuki. W tradycyjnym magazynie wykorzystuje się do tego regały półkowe, najczęściej zasilając je towarem znajdującym się na paletach ponad regałami półkowymi. We w pełni zautomatyzowanym magazynie do przechowywania kartonów bądź pojemników zawierających pojedyncze sztuki towaru stosuje się tak zwane układnice. W zależności od producenta i techniki wykonania nazywa się je mini-load czy AKL lub na przykład vario-sprinter (to ostatnie rozwiązanie jest częściowo podobne do orbiterów paletowych). W praktyce urządzenia te przechowują kartony w regałach półkowych w sposób bardzo podobny do automatycznych magazynów paletowych (tylko wymiary i szybkość działania tych urządzeń są inne). Magazynowanie kartonów wygląda w ten sposób, że towar sprowadzany z zewnątrz na paletach jednorodnych rozpakowuje się ręcznie do poziomu opakowań zbiorczych i wysyła w półki kartonowymi transporterami (rolkowymi bądź pasowymi), z których odbierany jest przez układnice i wstawiany we właściwe miejsce w regałach. Często magazyn z układnicami pudełkowymi współpracuje z automatycznym magazynem paletowym, to znaczy jednorodny towar przyjeżdżający na wielu paletach wypakowuje się tylko częściowo, resztę towaru przechowując w automatycznych zasobowych magazynach paletach i w miarę zmniejszania się zapasu pojedynczych kartonów uzupełnia się go z własnego zapasu paletowego. Zespół układnic i przenośników pracuje w trybie goods to man, który polega na tym, że towar z magazynu przywożony jest bezpośrednio do stanowisk pracy. Jeśli magazyn oferuje kompletację kartonową, wtedy całe dostarczone opakowania są wystawiane na palety zgodnie z realizowanym zamówieniem. W procesie kompletacji jednej sztuki pojemniki z towarem zatrzymują się na specyficznych stacjach przeładunkowych, gdzie są przepakowywane z użyciem metod pick to light, pick to tote czy podobnych. Szczegółowo jest to opisane w artykule Nowoczesne metody kompletacji (oryginalnie w tym samym numerze tego wydania magazynu "Transport wewnętrzny i magazynowanie").
Sortowanie w kompletacji dwustopniowej
Idea kompletacji dwustopniowej polega na złączeniu wszystkich zamówień (bądź ich części, na podstawie algorytmów dedykowanych do danej architektury magazynu) we wsady kompletacyjne. Z magazynu pobiera się zagregowaną sumę zamówień w postaci większego zlecenia, a następnie rozsortowuje się je pomiędzy pojedyncze zamówienia źródłowe. Taki tryb pracy jest bardzo charakterystyczny np. dla odzieży bądź płyt CD, oraz inny towar podlegający trendom wynikający z akcji marketingowych czy podlegający modzie. Typ towaru powoduje, że niespodziewane zapotrzebowanie na jakiś sprzedawany indeks może pojawić się jednocześnie w wielu sklepach bądź u wielu klientów. Jako że koszt dotarcia w magazynie do miejsca położenia konkretnego indeksu jest jednym z większych kosztów czasowych, z magazynu zasobowego pobierane jest opakowanie zbiorcze, by potem rozsortować jego zawartość między wszystkie zamówienia w sposób automatyczny. Służy do tego sorter zrzutowy, krzesełkowy bądź taśmowy. Każdy z nich ma inne cechy, które trzeba dopasować do sortowanego towaru oraz charakteru zamówień.
Bufor wyjściowy
Ostatnim miejscem, w którym często stosuje się automatykę jest bufor wyjściowy. Najczęściej wykorzystuje się go w przypadku firm wysyłających paczki kurierami do odbiorców, którzy składają w ciągu dnia kilka zamówień, ale wymagają dostawy wszystkich paczek jednocześnie. Aby zapobiec kumulowaniu się realizacji zamówień na ostatni moment, zamówienia realizuje się progresywnie w miarę ich pojawiania się. Zrealizowane zamówienia gromadzi się w specjalnym buforze wyjściowym. W zależności od sposobu pracy mogą to być częściowo zrealizowane zamówienia zeskładowane w pojemnikach i gotowe do zapakowania bądź już zapakowane paczki gotowe do wysyłki. Najczęściej jako bufor wyjściowy używa się układnicy bądź regału karuzelowego o specjalnie zmodyfikowanej konstrukcji, optymalizowanej pod typowe dla bufora wyjściowego obciążenie. To typowe obciążenie to bardzo powolne napełnianie bufora i możliwość bardzo szybkiego opróżnienia go. Typowymi modyfikacjami w stosunku do standardowych regałów automatycznych jest to, że podwaja się liczbę wyjść z takiej konstrukcji oraz stosuje specjalizowany algorytm optymalizujący miejsca położenia tak, by możliwe było ciągłe bezkonfliktowe korzystanie z oby wyjść. Dzięki temu można uzyskać szybkość wydawania paczek z takiej konstrukcji przynajmniej 3 razy wyższą, niż w analogicznej konstrukcji nie specjalizowanej pod kątem działania jako bufor wyjściowy.
Podsumowanie
W zaprezentowanym artykule starałem przedstawić się najpopularniejsze urządzenia automatyki magazynowej. Mam nadzieję, że przybliży to czytelnikom wiedzę na temat tego co mogliby zastosować w swojej firmie bądź w projektowanym magazynie. Szersze wyjaśnienie które elementy automatyki dopasować do jakich sytuacji biznesowych znajdujduje się w artykule Kiedy sorter, kiedy układnica. Należy jednak pamiętać, że w Polsce dostępne są urządzenia przynajmniej kilkunastu większych dostawców, z których każdy posiada w swojej ofercie przynajmniej kilkanaście urządzeń, często różniących się od urządzeń konkurencji (nawet jeśli realizuje podobne funkcje), czasem opatentowanych i dostępnych wyłącznie u niego. Poza tym wielu dostawców specjalizuje się w pojedynczych urządzeniach. To wszystko powoduje, że różnorodność dostępnych opcji jest bardzo wysoka. Komplikacje z wyborem wynikają choćby z tego, że koszty i wydajności podobnych urządzeń u różnych dostawców są inne i w praktyce mimo realizacji identycznych zadań nie wszystkie nadają się do zastosowania u każdego odbiorcy. Ponadto niemal zawsze w magazynach łączy się różne rozwiązania, aby doprowadzić do optymalnego działania stosunkowo najmniejszym kosztem. Decydując się na inwestycje w automatyczny magazyn należy więc właściwie zaplanować proces wyboru dostawcy, aby nie obniżyć oczekiwanych efektów już na tym etapie.
W kontekście opisanych rozwiązań warto pamiętać, że inwestycje tego typu włącznie z okresem uruchomienia trwają często ponad rok. Może to oznaczać konieczność przetrwania jeszcze dwóch sezonów zwiększonej sprzedaży w posiadanej obecnie infrastrukturze. Warto więc rozważyć optymalizację procesów logistycznych, która pozwoli przetrwać ten czas bez strat biznesowych i/lub wizerunkowych.