Современные предприятия, логистические центры, склады стремятся к автоматизации процессов и снижению потерь. Это в первую очередь связано с тем, что для этих бизнесов очень сложно “создавать” новых клиентов. Рынок ограничен существующим количеством компаний. Оптимизация затрат – это основной инструмент повышения прибыльности логистического бизнеса. Складские роботы играют важнейшую роль в этом процессе. Эти автоматические или полуавтоматические машины способны выполнять различные задачи и оптимизировать производственные и логистические процессы. Плюсы складских роботов по сравнению с человеком очевидны - робот не устает, всегда находится в хорошем настроении и работает при любых условиях. На производстве робот существенно экономит время человека и служит ему помощником. По нашим подсчетам, наш робот, о котором мы расскажем далее в этой статье, экономит более 8 человека-часов в месяц работника на производстве, а это целый рабочий день.
Складские роботы в современной логистике
На предприятиях, которые используют систему бережливого производства, складские роботы позволяют реализовать систему “точно-вовремя” без использования конвейера. С помощью роботов, систему строят таким образом, чтобы на каждый последующий этап производства приходило точное количество деталей, которые успеют обработать до поступления следующего такого же количества деталей. Это система позволяет не накапливать запасов на определенных итерациях, тем самым снижаются издержки на хранения деталей на складах, их транспортировку со склада до производственного этапа.
В логистических центрах складские роботы становятся неотъемлемой частью процесса. Роботы быстрее и точнее людей справляются с повторяющимися монотонными задачами, такими как сбор, сортировка, упаковка и транспортировка товаров. Автоматизация и оптимизация этих задач позволяет быстрее доставлять товары конечному потребителю и снизить риск человеческого фактора до минимума.
Одним из ведущих производителей складских роботов является компания ABB. Максимальная грузоподъемность их роботов составляет 1500 кг. Роботы могут двигаться со скоростью от 0.05 м/с до 2.2 м/с. Роботы ABB имеют надежную архитектуру безопасности. Она обеспечивает непрерывную работу роботов даже в условиях интенсивного движения. Робот оснащен ПЛК и двумя лазерными датчиками, которые обеспечивают защиту на 360 градусов. Роботы могут быть настроены для транспортировки разнообразных грузов - паллетов, стеллажей, контейнеров.
Факторы, которые необходимо учитывать при выборе складского робота
К моменту прочтения данной статьи, вы, скорее всего, уже посмотрели десятки роликов про роботов, которые помогают в решении складских задач, прочитали ни одну статью компаний производителей и интеграторов данных систем, но ни в одной из них не было сказано, как подобрать робота под свое производство и на что следует обратить внимание.
Вы сможете оптимизировать свои инвестиции в автоматизацию и добиться экономии средств в долгосрочной перспективе, выбрав робота, который технически подходит для вашего склада. Маленький и медленный робот может не справиться со спросом на вашем складе, а большой и быстрый привести к завышенным расходам.
Мы рассмотрим важные технические аспекты и некоторые из наиболее важных характеристик, на которые следует обратить внимание при выборе складского робота.
Назначение робота
В первую очередь нужно определиться - зачем вам складской робот? И ответ “чтобы оптимизировать процессы и снизить затраты” здесь не подойдет. Вам нужно определить, какую работу будет выполнять робот. Будет ли робот только перемещать изделия или упаковывать? Будет ли робот загружаться самостоятельно или нагружать робота будет человек на погрузчике. Какой формы изделия будет перемещать робот, потребуется ли их дополнительно закреплять? Чтобы выбрать идеальных для вас роботов, нужно задать себе эти вопросы и описать операции, которые должен выполнять робот. Важно учесть габаритные характеристики роботов и замерить величины проездов для роботов. Возможно, вам понадобятся роботы с поликолесами, поскольку расстояние между полок в системе хранений настолько мало, что робот не сможет развернуться.
Грузоподъемность
Одним из наиболее важных факторов, которые необходимо учитывать при выборе складского робота, является его грузоподъемность. Под этим подразумевается максимальный вес, который может перевозить робот. Важно выбрать робота с грузоподъемностью, подходящей для типов товаров, которые будут храниться на вашем складе. В спецификации к роботу указывается его максимальная грузоподъемность и тип перемещаемого объекта (паллеты, стеллажи и т.д.).
Также, важно учитывать полезную площадь, на которую можно расположить груз на роботе. Форма и размер пятна контакта с грузом будет отличаться в зависимости от модели робота. Эти параметры будут сильно сказываться на долговечности работы робота. К примеру, в характеристиках робота указана грузоподъемность 100 кг. Вы можете поместить на робота груз весом 95 кг, но, из-за особенностей формы груза, основная нагрузка будет прилагаться не в центр робота, а по краям или над колесом. В этом случае может произойти проскальзывание колеса или перегруженная в этом месте подвеска быстро выйдет из строя.
Долговечность
На складе роботы подвергаются воздействию различных неблагоприятных условий. Основные вредные факторы – это пыль, влага и перепады температуры. Для корпуса мы рекомендуем использовать показатель минимум IP45.Робот должен выдерживать механические нагрузки, возможные во время эксплуатации, например падение какого-либо инструмента на рабочую поверхность. Важно, чтобы рабочие поверхности робота были выполнены из износостойких и негорючих материалов, чтобы исключить вероятность аварий по вине робота. Диапазон рабочих температур робота должны совпадать с диапазоном температур на вашем складе, чтобы электронные компоненты не вышли из строя.
Складские роботы могут значительно повысить эффективность работы вашего склада за счет сокращения времени и трудозатрат на перемещение изделий, но от них не будет толку, если робот будет постоянно выходить из строя и находится в ремонте.
Вышедший из строя робот может привести к катастрофе на складе. В 2018 году, складской робот на складе Amazon вскрыл банку с репеллентом от медведей, в результате чего 24 работника отравились токсичными парами и были госпитализированы. Подробнее об этом инциденте можно прочитать по ссылке.
Навигационная система
Еще один важный фактор, который необходимо учитывать - навигационная система робота. Для эффективной работы на складе робот должен уметь безопасно и эффективно ориентироваться в окружающей обстановке. Для этого необходимо сочетание датчиков, камер и картографических технологий, которые помогают роботу избегать препятствий и ориентироваться на складе. Подбирайте робота с навигационной системой соответствующей препятствиям на вашем складе. Основное, что должно присутствовать в каждом роботе - способность обнаруживать и избегать препятствия в режиме реального времени.
По нашему мнению, рабочий набор датчиков для робота должен содержать:
- Лидар - сканирующий в оптическом диапазоне дальномер, который формирует двумерную картину окружающего пространства.
- Инерционный измерительный модуль - определяет положение складского робота в пространстве и его ускорение при движении.
- Ультразвуковой датчик приближения - определяет расстояние до окружающих предметов, чтобы исключить столкновения.
- Цифровая камера - позволяет отслеживать метки в цеху. Метки образуют координатную сетку, по которой движется робот.
- Программируемый блок управления - обеспечивает машинный интерфейс и позволяет роботам синхронизировать свои действия.
Возможность внедрения робота в ваши процессы и масштабируемость
Каждый склад имеет свои уникальные требования и задачи, поэтому важно выбрать робота, которого можно настроить в соответствии с вашими конкретными потребностями. Робот должен легко интегрироваться с существующими системами управления складом и предлагать возможности настройки, например, возможность добавлять или удалять функции по мере необходимости или связывать его работу с другими роботами.
По мере роста вашего бизнеса, ваш склад или логистический центр будет масштабироваться и адаптироваться к будущим изменениям спроса. Складской робот который подходит для решения ваших текущих задач, в идеале, должен иметь возможность перенастраиваться на новые сценарии использования. Это позволит вашим складским операциям оставаться эффективными в течении долгого времени без дополнительных инвестиций в новых роботов.
Риски, возникающие при выборе неподходящего робота
При выборе неподходящего складского робота, вы безусловно столкнетесь с рядом негативных последствий. Неправильная настройка или недостаточный функционал робота может негативно сказаться на репутации компании и прибыльности вашего бизнеса. Неэффективная работа склада приведет к задержкам в выполнении заказов и снижению удовлетворенности ваших клиентов. В случае производства, эффективность может снизиться на порядок. Слишком медленный, слишком маленький или слишком слабый робот не сможет своевременно поставлять детали на требуемый производственный этап. При выборе робота “с запасом”, вырастут эксплуатационные расходы. Робот будет потреблять больше энергии, будет дороже по стоимости содержания и обслуживания в сравнении с идеально подходящим роботом под ваш процесс.
Неправильный выбор робота повышает риск возникновения ЧП. Не подходящий именно под ваш склад робот может представлять опасность для работников и другого оборудования. Из-за своей скорости или габаритов, недостаточного количества датчиков, робот может столкнуться с людьми или оборудованием, что приведет к травмам и порче имущества.
Если ваши складские операции меняются или расширяются, робот, не соответствующий вашим текущим потребностям, может оказаться неприспособленным к новым задачам и предъявляемым к нему новым требованиям. Это приведет к необходимости приобретения нового складского робота или изменения конфигурации склада, что может быть дорогостоящим и отнимать много времени.
При выборе неправильного робота велик шанс переплатить крупную сумму. Небольшие роботы с базовыми навигационными возможностями и грузоподъемностью до 500-600 кг обойдутся вам в 10.000 - 20.000$ за шт. При этом они не смогут в режиме реального времени строить 3D карты, предотвращать столкновения с движущимися, возникнувшими внезапно препятствиями. Продвинутые модели роботов, могут иметь грузоподъемность до 3000 кг, их набор датчиков позволяет учитывать любые внезапные препятствия и контролировать ситуацию в режиме реального времени. Стоимость на такие роботы начинается от 30.000 - 40.000$ за шт.
Складские роботы разработанные в EnCata
Мы не понаслышке знаем каким должен быть складской робот. В нашем портфолио есть проекты, в которых мы разработали робота конкретно под нужды заказчика. Разработка робота конкретно под ваши потребности - лучший способ удостоверится в том, что складской робот точно подойдет именно на ваш склад, логистический центр или производство. Мы расскажем о некоторых кейсах в нашем портфолио, в которых мы разработали складских роботов под определенные потребности.
Складской робот
В EnCata обратился стартап, который занимается внедрением промышленных роботов в экосистему предприятий. Стартап пришел к нам с TRL-4 прототипом Складского робота с запросом доработать устройство до TRL-7 и подготовить его к мелкосерийному производству. Перед нами стоял ряд задач, а именно:
1) Разработка промышленного дизайна устройства;
2) Оптимизация электронных компонентов и подготовка их к массовому производству;
3) Внедрение подходов DFM.
Мы начали работу над проектом с уточнения концепции и компьютерного моделирования подвески робота, чтобы убедиться в ее стабильности и эффективности в различных ситуациях.
Мы провели множество различных кинематических симуляций в различных примеров использования. Инженеры EnCata приступили к доработке конструкции робота, а наши промышленные дизайнеры придали роботу эстетический внешний вид.
Робот получил корпус защищенный по стандарту IP 45. Грузоподъемность робота составила 50 кг, а скорость перемещения достигала до 2 м/с.
Мы постарались отойти от типичных для промышленных роботов громоздких прямых линий и предложили обтекаемую форму робота, не забывая при этом о DFM. Таким образом, на этапе промышленного дизайна заказчик получил дизайн ошибвки, изготовленной технологией вакуумной формовки. Это позволило снизить стоимость производства.
Мы тесно сотрудничали с командой стартапа по электронной части, оптимизировали спецификации и закупку компонентов.
На этапе прототипирования, мы собрали робота как “скелетное” шасси. Электронику и проводку мы добавили позже. Параллельно изготовили пресс-формы для вакуумной формовки.
В результате наш Заказчик, совершил скачок от опытного прототипа до уровня готовности к производству (TRL-8).
Работа с EnCata позволила стартапу сосредоточиться на том, что у него получается лучше всего: встроенные роботизированные системы и интеграция программного обеспечения на уровне склада/предприятия. Стартап запустил мелкосерийное производство и поставляет робота в различные логистические центры и склады.
Робот LeanKey
LeanKey представляет собой программно-аппаратный комплекс для обеспечения контроля и управления технологическими цепочками на предприятиях с единичным или мелкосерийным производством. Глобально ПАК LeanKey решает проблему неэффективного использования производственных ресурсов организации. ПАК LeanKey предназначен для использования в условиях мелкосерийного или единичного производства, где технологический процесс быстро меняется.
ПАК LeanKey как комплексное решение включает в себя программные и аппаратные инструменты, которые объединены в единую систему для организации технологического процесса на производстве.
Робот LeanKey - устройство в виде мобильной робо-платформы. Изделие централизованно управляется интеллектуальной системой автоматизации, благодаря которой робот работает автономно, без оператора. В работу системы включен клиент-серверный модуль для централизованного управления задачами робота и мониторинга состояния. Также предусмотрена интеграция с внешними IT-системами.
Робот служит для автоматизации перемещения типовых напольных грузов на производстве. Робот способен перемещать груз массой до 200 кг, который укладывается на стандартные паллеты 1200х800 мм. Робот способен перемещаться в любом направлении не изменяя положение корпуса. Заряд аккумулятора осуществляется на специальной зарядной станции. Полного заряда хватает на 8 часов непрерывной работы в штатном режиме.
На робота установлены необходимые для автономной работы датчики. Датчики позволяют роботу сканировать пространство вокруг себя, формировать картинку окружающего пространства в системе машинного зрения, определять свое местоположение и, в зависимости от выполняемой задачи, изменять скорость передвижения.
Проект LeanKey инициирован внутренней потребностью EnCata. Производство EnCata использует методологию Lean manufacturing, таким образом мы стремимся к оптимизации материальных и нематериальных ресурсов, устранению потерь и минимизации процессов не приносящих ценности нашим заказчикам.
Вывод
В заключение отметим, что выбор подходящего складского робота для ваших операций - это решение, которое требует тщательной проработки ваших бизнес-целей и технических факторов. Потратив время на оценку своих потребностей и особенностей различных роботов, вы сможете найти робота, который лучше всего подходит для ваших складских и производственных задач. Если в ходе проработки вы выяснили, что представленные на рынке решения не смогут закрыть все ваши задачи, в этом случае лучшим решением станет разработка Складского робота идеально подходящего под ваши задачи.
