Как понять, нужен ли складу робот-погрузчик

В предыдущем материале про робота-тягача мы разбирали складскую роботизацию на примере внутренних перевозок. Там главный вопрос звучал просто — какие повторяющиеся маршруты стоит передать автономной технике. Но палетная логистика устроена сложнее. Груз недостаточно довезти из одной зоны в другую. К палете нужно точно подъехать, определить ее положение, завести вилы, поднять, перевезти и установить в заданной точке.

Эту цепочку способен выполнять робот погрузчик. В рассматриваемой системе РОБО-ТС заявлены грузоподъемность 1400 кг, навигация по лидарам и одометрии, автоматический и ручной режимы, работа с палетами и интеграция с WMS и ERP через API.

Для директора склада или финансового директора интереснее другое. Не умеет ли робот поднять палету, а в каком процессе эта возможность даст измеримый экономический результат.

Водитель погрузчика замечает небольшие отклонения почти автоматически. Палета стоит на десять сантиметров левее, развернута относительно прохода, рядом появился другой груз — человек корректирует траекторию и продолжает работу.

Автономной машине требуется сначала распознать положение груза и понять, допустим ли захват. Для штабелера РОБО-ТС заявлена точность позиционирования 30 мм. Допустимое отклонение палеты перед захватом составляет ±200 мм и ±15°. Система определяет положение груза и может отказаться от операции, если не удается подтвердить корректность захвата. Производитель указывает возможность работы с деревянными, пластиковыми и металлическими палетами. Это важнее максимальной скорости движения. На реальном складе палеты редко появляются в математически идеальной точке. Чем лучше техника умеет работать с допустимыми отклонениями, тем меньше сотрудников вынуждены постоянно поправлять груз перед ее приездом.

Автоматизация становится полезной не тогда, когда робот справляется с идеальной палетой, а когда он способен устойчиво работать с допустимыми отклонениями реального процесса.

При этом автономность не означает свободу действий без ограничений. Если груз расположен неправильно, палета повреждена или зона захвата занята, безопасное решение может состоять именно в отказе от операции и передаче ситуации оператору.

Хороший кандидат — стабильный поток между известными точками. На складе это может быть перевозка палет из приемки в буферную зону, доставка между хранением и комплектованием, подача на конвейер или забор с него. На производстве — снабжение линии сырьем и комплектующими, вывоз готовой продукции, возврат тары.

Роботизированный штабелер может работать не только с перевозкой по полу. Для рассматриваемой модели заявлены захват и установка палет на конвейеры и разные уровни стеллажных систем.

Но техническая возможность еще не означает экономической целесообразности. Если одна палета перевозится пять раз за смену, а техника большую часть времени будет стоять, проект выглядит слабым кандидатом на инвестиции. Совсем другая картина возникает на маршруте, который обслуживается непрерывно в две или три смены. Поэтому начинать расчет стоит не с площади склада и не с количества действующих погрузчиков. Нужны данные о самих операциях.

Работа начинается раньше, чем техника приходит в движение. Возникает задание. Погрузчик едет к точке загрузки. Иногда ждет освобождения проезда или подготовки палеты. Затем выполняет захват, транспортировку, размещение и освобождает рабочую зону. После этого может последовать порожний пробег.

Если измерить только время движения, экономика получится искаженной. До запуска пилота полезно собрать хотя бы следующие данные:

• число завершенных палетных циклов за смену;

• время от выдачи задания до размещения груза;

• длительность ожиданий;

• долю порожних поездок;

• загрузку техники в течение смены;

• количество смен;

• повторяемость маршрутов;

• число операций, где водитель вынужден принимать нестандартное решение.

Последний показатель часто недооценивают. Если водитель почти в каждом рейсе выясняет новое место назначения, ищет свободную точку разгрузки или исправляет ошибку предыдущего участка, роботизация столкнется прежде всего с плохо описанным процессом.

Автоматизировать проще не частую перевозку вообще, а частую перевозку с понятными правилами начала, выполнения и завершения.

Попытка заменить парк техники один к одному редко дает хороший расчет. Обычный погрузчик может выполнять совершенно разные задачи в течение смены. С утра участвовать в приемке, затем перевозить палеты между зонами, позже обслуживать комплектацию, а между этими операциями выполнять разовые поручения.

Автономной технике проще поручить четко определенный поток. Поэтому работу имеющихся машин полезно разложить по операциям. Может оказаться, что из восьми часов лишь три действительно заняты стабильными перевозками, которые можно формализовать. Остальное требует участия человека.

Тогда меняется сама постановка задачи. Компания не ищет «робота вместо водителя», а выделяет повторяемый поток из смешанной работы. Количество машин рассчитывают уже по требуемой пропускной способности этого потока, с учетом фактического времени цикла, зарядки, ожиданий и ограничений маршрута.

Паспортных габаритов робота недостаточно, чтобы понять, сможет ли он работать на конкретной площадке. Для штабелера указана минимальная ширина проезда 1800 мм и 2900 мм для разворота. На объекте требуется проверить полный рабочий маневр.

Значение имеют ширина прохода, длина и положение палеты, радиус разворота, соседние стеллажи, дверные проемы, места пересечения с другой техникой, состояние пола и пространство перед точкой захвата. Отдельно стоит посмотреть на реальную дисциплину хранения. Если часть проезда постоянно используется как временная площадка для товара, формально достаточная ширина мало что даст.

Работать полностью в изолированной зоне получается далеко не на каждом объекте. Автономная и управляемая человеком техника могут пользоваться общими маршрутами.

Для рассматриваемого штабелера заявлены программируемые лидары, 3D-камеры, датчик безопасности под вилами, контроль палеты при перевозке, аварийные кнопки, световая и звуковая сигнализация. Система способна распознавать людей, другую складскую технику, роботов, палеты и препятствия.

Но оснащение датчиками не отменяет проектирования движения. Следует заранее определить места пересечения потоков, правила приоритета, зоны с плохой обзорностью и участки, где робот может оказаться в конфликте с обычным погрузчиком.

Для нескольких автономных машин требуется координация. Сервер управления распределяет задания между роботами, резервирует рабочие и узкие зоны и регулирует доступ к общим участкам. Это имеет прямое отношение к производительности. Если пять машин постоянно ждут освобождения одного проезда, шестая не увеличит количество обработанных палет.

Руководителю полезно искать самое медленное звено всей операции. Предположим, робот способен выполнять больше рейсов, чем действующий погрузчик. Но конвейер принимает лишь определенное число палет в час. Или зона комплектации не успевает готовить груз. Или перед воротами постоянно возникает очередь.

Тогда увеличение парка почти не изменит общую производительность. По этой причине показатель «палет в час у робота» нельзя рассматривать отдельно от склада. Нужна производительность полного процесса от возникновения задания до освобождения конечной точки. Такая логика защищает от дорогостоящей ошибки — покупки оборудования для участка, который вообще не является ограничением системы.

Роботу недостаточно знать маршрут. Кто-то должен определить, какую палету и куда перевозить. В простой схеме задания может создавать оператор через веб-интерфейс. Для регулярных операций возможны циклические сценарии. При более глубокой интеграции транспортная задача возникает непосредственно из события в WMS или ERP.

Например, система фиксирует завершение приемки палеты и необходимость отправить ее в буферную зону. Задание передается в систему управления роботами, распределяется между машинами, а после выполнения статус операции возвращается в информационный контур. В такой модели уменьшается количество ручных действий между складским событием и физическим перемещением груза.

Ценность интеграции появляется не в самом наличии API, а в момент, когда палете больше не требуется телефонный звонок или команда по рации, чтобы начать следующий этап движения.

Это уже изменение организации процесса, а не просто внедрение новой машины.

Сравнение стоимости робота с годовой зарплатой водителя почти всегда слишком грубое. Для решения об инвестициях полезнее сопоставлять полную стоимость двух моделей за одинаковый период.

В ручной схеме учитываются зарплаты и связанные с ними начисления, эксплуатация действующих погрузчиков, обслуживание, энергия или топливо, аренда техники в пиковые периоды, сверхурочная работа и другие расходы, которые действительно связаны с выбранным процессом.

В роботизированной схеме появляются вложения в оборудование, внедрение, программное обеспечение, интеграцию, зарядную инфраструктуру и возможную подготовку площадки. После запуска остаются сервис, электроэнергия, лицензии или другие регулярные платежи, если они предусмотрены проектом.

Сравнивать удобнее либо годовые расходы двух вариантов, либо стоимость одного обработанного палетного цикла при сопоставимой нагрузке. При этом все виды экономического эффекта следует разделять.

Прямая экономия возникает, если компания действительно сокращает расходы — например, уменьшается количество оплачиваемых смен или отпадает необходимость в арендованной технике.

• Отказ от будущих расходов появляется, если растущий объем удается обслужить без дополнительного найма сотрудников или покупки обычных погрузчиков.

• Высвобождение рабочего времени означает, что персонал остается в компании, но переключается на другую работу.

• Рост пропускной способности может дать финансовый эффект за пределами транспортного участка, если из-за более стабильного снабжения меньше простаивает производство или быстрее проходит отгрузка.

Высвобожденные человеко-часы нельзя автоматически записывать в сокращение расходов. Если сотрудники остаются в штате, фонд оплаты труда не уменьшается.

Для финансовой модели это принципиальное различие. Иначе срок окупаемости можно искусственно улучшить за счет денег, которые компания продолжит тратить.

Сам робот — только часть проекта. На площадке может потребоваться улучшение Wi-Fi, установка зарядной станции, изменение разметки, перенос зон временного хранения или доработка мест передачи палет. Иногда выясняется, что используемые поддоны или тележки слишком неоднородны для стабильного автоматического процесса.

Интеграция тоже имеет собственную стоимость. Нужно определить, кто формирует задания, какие статусы передаются обратно, как система обрабатывает ошибки и что происходит при потере связи или невозможности выполнить операцию.

Эти работы не обязательно окажутся дорогими, но исключать их из первоначального расчета нельзя. Финансовому директору полезнее видеть проект целиком, чем получать низкую стоимость техники и список дополнительных затрат уже после согласования бюджета.

Иногда лучший результат обследования — решение ничего не покупать. Если рейсов мало, робот большую часть смены будет простаивать. Если маршруты меняются каждый час, а место назначения определяет сотрудник непосредственно во время перевозки, сначала требуется упорядочить управление заданиями.

Если проезды регулярно заставлены, автоматизация не исправит организацию хранения. Она лишь сделает нарушение правил заметнее.

Есть еще более простой вариант — изменить планировку. Если палеты ежедневно перемещаются через половину здания только потому, что связанные зоны исторически расположены далеко друг от друга, перенос одной из них может сократить расходы сильнее, чем роботизация существующего маршрута.

Перед инвестициями стоит проверить три возможности:

• Можно ли вообще убрать часть перевозок.

• Можно ли сделать маршрут короче.

• Можно ли объединить несколько рейсов или изменить порядок операций.

Автоматизировать имеет смысл тот объем работы, который останется после такой проверки.

Ручная логистика обладает большой адаптивностью. Водитель увидел палету в проходе — объехал. Узнал по рации, что место занято, — отвез груз в другую точку. Комплектовщик не успел подготовить заказ — погрузчик занялся соседней задачей.

За счет таких решений склад продолжает работать, но часть проблем остается невидимой для руководителя.

Автономная система требует более определенных правил. Должно быть понятно, где разрешено оставлять палеты, когда возникает транспортное задание, какая зона считается свободной, что делать при невозможности захвата и кто разбирает исключение.

Поэтому подготовка к роботизации часто полезна сама по себе. Разбор процесса обнаруживает лишние перемещения, неопределенные зоны хранения, неравномерную загрузку и операции, которые существуют лишь потому, что сотрудники привыкли компенсировать их вручную.

Хороший тест не нужен для доказательства того, что робот умеет ездить по складу. Это можно проверить намного раньше. Задача пилота — получить данные для инвестиционного решения.

До запуска фиксируют число палетных циклов, их продолжительность, простои, вмешательства сотрудников и стоимость ручной операции. Затем те же показатели измеряют в автоматизированном сценарии.

После проверки возможны три нормальных исхода:

• Масштабировать проект. Производительность подтверждена, количество вмешательств приемлемо, экономика совпадает с расчетной или лучше нее.

• Доработать процесс и повторить проверку. Робот технически справляется, но результат портят планировка, организация загрузки, интеграция или другое ограничение, которое можно устранить.

• Отказаться от автоматизации участка. Фактическая загрузка недостаточна, исключений слишком много или стоимость процесса не дает приемлемой экономики.

Третий вариант нельзя считать провалом. Пилот как раз и нужен для того, чтобы недорого проверить гипотезу до масштабного вложения.

Большой склад не обязательно нуждается в роботах. Маленький склад не обязательно обходится без них. Число работников и количество погрузчиков тоже мало говорят сами по себе. Гораздо полезнее знать стоимость конкретного палетного цикла.

Сколько времени проходит от задания до размещения груза. Сколько таких операций выполняется за смену. Что техника делает между рейсами. Где возникают ожидания. Как часто нужен человек. Как изменится процесс, если выполнение задания станет автономным.

Ответы позволяют сравнить два способа организации работы на одинаковой основе.

В предыдущей статье о складских роботах мы пришли к тому, что автоматизировать следует конкретный грузопоток, а не склад целиком. Для роботизированного погрузчика этот принцип еще строже. Захват палеты связан с планировкой, состоянием груза, WMS, рабочими зонами и соседними операциями.

Поэтому решение о внедрении начинается не с коммерческого предложения на несколько машин. Оно начинается с одного измеренного палетного цикла, для которого понятны нагрузка, ограничения и деньги. Если такой цикл найден и пилот подтверждает расчет, масштабирование превращается из технологического эксперимента в обычное управленческое решение.