Adam Tempka, Senior Konsultant
Daria Lein-Pluta, Senior Konsultant
Od nośnika do techniki
Na początku zadajmy sobie pytanie: do czego służą nam w magazynie nośniki towaru? Towar w magazynie podlega licznym procesom logistycznym, od przyjęcia po kompletację i wysyłkę. Podczas tych procesów towar jest składowany lub przemieszczany. Aby to składowanie i przemieszczanie następowało w sposób efektywny, stosujemy właśnie nośniki towaru. Umożliwiają one transport (zarówno wewnętrzny jak i w łańcuchu dostaw) i magazynowanie towaru w zagregowanych ilościach, co daje nam wspomnianą efektywność. W zależności od specyfiki towaru i procesu oraz skali strumienia materiału ilości te mogą być małe lub duże, co narzuca wielkość i pojemność nośników towaru. W związku z tym możemy podzielić nośniki towaru na dwie główne grupy:
- duże: o pojemności rzędu kilkuset litrów
- małe: o pojemności kilkunastu do kilkudziesięciu litrów
Najpopularniejszym dużym nośnikiem towaru jest paleta. Jej konstrukcja umożliwia przemieszczanie zarówno za pomocą urządzeń wyposażonych w widły (wózki lub układnice), jak i przenośników rolkowych lub łańcuchowych. Mamy do czynienia z szeroką gamą typów palet, zastosowanego materiału oraz standaryzowanych wymiarów (w tym najpopularniejszy w Europie rozmiar Euro 80×120 cm). Wymiary innych dużych nośników, jak np. półpalety, skrzyniopalety, zbiorniki IBT, itp. z reguły nawiązują swymi wymiarami do standardów palet, pomijając oczywiście nośniki specjalne, np. do towarów ponadgabarytowych (palety 100×200 cm, korlety, itp.)
Małe nośniki towaru to wszelkiego rodzaju pojemniki i kartony. Tutaj gama rozmiarów, typów i zastosowanych materiałów jest bardzo szeroka.
Obydwie kategorie nośników znajdziemy w prawie każdym magazynie. Nośniki o dużej pojemności stosowane są przede wszystkim do przemieszczania i składowania dużych ilości towaru – jako główny zapas rezerwowy oraz zapas w lokalizacjach kompletacyjnych towaru o wysokiej rotacji. Małe nośniki stosujemy głównie do przechowywania zapasu pod kompletację sztukową oraz do przemieszczania i buforowania małych porcji towaru. Ich znaczenie w logistyce rośnie obecnie ze względu na rozwój e-commerce, w którym mamy do czynienia z dużymi ilościami zleceń o niskim wolumenie.
Jeżeli rozważamy automatyzację procesów magazynowych, z opisanych powyżej cech i zakresów zastosowań nośników towaru wynikają typy i parametry technologii automatycznego składowania i transportu.
Magazyn automatyczny High Bay
W przypadku dużych nośników kluczowe znaczenie ma gęstość składowania przy jednocześnie relatywnie niskiej częstotliwości ruchu nośników (co jest konsekwencją ich wysokiej pojemności). Takie wymagania spełnia automatyczny magazyn wysokiego składowania (High Bay Warehouse). Dzięki znacznej wysokości instalacji regałowej (od 20 do nawet ponad 40m) osiągana jest znaczna gęstość składowania (nawet ponad 8 palet/m2 – kilkakrotnie więcej, niż typowe regały paletowe z szerokimi korytarzami). Gęstość składowania może być jeszcze zwiększona, gdy zastosujemy składowanie o podwójnej głębokości i układnice z widłami teleskopowymi – o ile specyfika towaru (ilość SKU i rotacja towaru) na to pozwala. W magazynie typu High Bay pracują automatyczne układnice, które zatowarowują i wytowarowują nośniki. Ilość układnic zależy od wymaganej wydajności (ilości wydawanych i przyjmowanych palet na godzinę), ale również od wymaganej pojemności magazynu i możliwych rozmiarów wynikających z wielkości działki i warunków zabudowy (maksymalna wysokość). Magazyn taki może pracować praktycznie bezobsługowo, samojezdne układnice dostarczają i odbierają palety z towarem do/z współpracujących z nimi przenośników. Rola magazynu High Bay sprowadza się do prostej funkcji przyjmowania, składowania i wydawania palet, pozostałe operacje (np. kompletacja) odbywają się we współpracujących z nim obszarach funkcyjnych (manualnych lub zautomatyzowanych). Konstrukcja magazynu High Bay pozwala na etapową rozbudowę i dołożenie dodatkowych alejek w miarę rosnących potrzeb wynikających ze wzrostu obrotów. Podczas projektowania takiego magazynu należy zwrócić uwagę na kilka ważnych aspektów:
- Wspomniana już dozwolona wysokość zabudowy – ze względu na zatwierdzony plan zagospodarowania terenu nie w każdym miejscu istnieje możliwość wybudowania tak wysokiego budynku, a jego opłacalność maleje wraz z wysokością.
- Jakość gruntu na działce – płyta fundamentowa tak wysokiej budowli przenosi znaczne obciążenia. Magazyn High Bay jest często wykonywany jako samonośna budowla, gdzie konstrukcja regałowa stanowi jednocześnie konstrukcję nośną dla ścian i dachu magazynu. Konstrukcja ta przenosi na płytę fundamentową nie tylko obciążenia statyczne od regałów z towarem i obciążenia dynamiczne od układnic, ale również napór wiatru i obciążenie śniegiem.
- Jakość nośników towaru – muszą one spełniać ściśle określone parametry jakościowe, aby nie generowały sytuacji awaryjnych przy operowaniu układnicą lub w transporcie przenośnikami. Z tego względu trzeba zaplanować odpowiednie punkty kontroli jakości, które będą zapobiegać możliwości zamagazynowania palety, która jest uszkodzona lub zbyt duża, aby zmieścić się w regale magazynu.
- Holistyczne podejście projektowe – właściwe zaprojektowanie wszystkich procesów współpracujących z magazynem High Bay, aby jak najlepiej wykorzystać jego potencjał, ale przede wszystkim, aby nie przekroczyć jego możliwej maksymalnej przepustowości.
Magazyn Miniload
Odpowiednikiem magazynu High Bay dla małych jednostek ładunkowych jest automatyczny magazyn typu Miniload. Można się pokusić o stwierdzenie, że jest to pomniejszona wersja magazynu HighBay, dostosowana do magazynowania pojemników lub kartonów zamiast palet. Zasada pracy jest praktycznie identyczna – automatyczne układnice za- i wymagazynowują pełne jednostki ładunkowe, poruszając się w alejkach regału i przekazując nośniki towaru z lub na przenośniki. Odpowiednio mniejsze są zarówno układnice, jak i instalacja regałowa – tutaj opłacalne są już regały o wysokości 12m, które można zainstalować wewnątrz typowego budynku magazynowego. Główną zaletą takiego rozwiązania, podobnie jak w przypadku High Bay’a, jest możliwość magazynowania dużej ilości towaru na stosunkowo małej powierzchni. Rozmiary i mały ciężar nośników pozwalają na stosowanie nie tylko regałów o podwójnej, ale nawet o potrójnej głębokości. Układnice mogą być dostosowane do standardowych jednakowych pojemników, ale również mogą być zaprojektowane do obsługi kartonów o różnorodnych rozmiarach. Mniejsze rozmiary regałów oraz mniejsza waga nośników i samych układnic powoduje, że ilość cykli na godzinę jest około 2-3 razy większa w porównaniu do dużych i ciężkich układnic dla palet. Jest do dodatkowe ważne kryterium przy projektowaniu systemów dla małych nośników, gdyż wymagane są tu dużo wyższe częstotliwości pobrań i wydań. Magazyn automatyczny dla małych nośników to z reguły zaplecze dla wysokowydajnego systemu kompletacji sztukowej, gdzie z nośników pobierane są pojedyncze sztuki towaru, a nośniki z resztówkami wracają do magazynu. Dlatego też miniload stanowi bardzo dobre rozwiązanie dla artykułów średnio i wolno rotujących. Wraz z rosnącą rotacją towaru układnice stają się wąskim gardłem.
Rozwiązaniem na to wąskie gardło jest magazyn typu Shuttle.
Magazyn typu Shuttle
Gęstość składowania jest porównywalna z magazynem Miniload, jednak dzięki zastosowanej technologii wydajność jest zdecydowanie wyższa. W miejsce układnic alejki magazynu wyposażone są w automatyczne wózki samojezdne (shuttle), dopasowane do szerokości alejki i obsługujące indywidualnie każdy poziom składowania, współpracujące z wysokowydajnymi windami połączonymi z układem przenośników. Przepustowość pojedynczej alejki magazynu Shuttle może być od kilku do kilkunastu razy wyższa w porównaniu z układnicą miniload. Zastosowane regały muszą być dodatkowo wyposażone w odpowiednie szyny na każdym poziomie, jak również w listwy zasilające wózki. Wąskim gardłem w tego typu rozwiązaniach są windy. Ich liczba i indywidualna wydajność wpływają bezpośrednio na możliwości wydajnościowe całego systemu Shuttle. Dodatkową zaletą opisywanego rozwiązania jest niższa wrażliwość na zakłócenia w pracy. Awaria pojedynczego wózka shuttle nie wyłącza z ruchu całej alejki, jak to ma miejsce w przypadku awarii układnicy. Mały i lekki wózek może być szybko usunięty, zamieniony lub serwisowany na dedykowanych do tego celu poziomach serwisowania. Dzięki takiemu rozwiązaniu nie ma potrzeby wyłączania całej ścieżki składowania. Analogicznie do magazynów High Bay i Miniload, Shuttle jest skalowalny, pozwalając na sprawną i szybką rozbudowę w sytuacji dynamicznego wzrostu biznesu. Wysoka wydajność magazynu Shuttle pozwala na jego szersze zastosowanie, również dla artykułów o wysokiej częstotliwości pobrań. Taki magazyn dobrze współpracuje ze stacjami kompletacji Goods-to-Person (G2P), gdzie każde pobranie (linia zamówieniowa) generuje ruch pojemnika z i do magazynu. Kluczem do sukcesu jest tutaj właściwe zaprojektowanie całego systemu włącznie z aranżacją stacji G2P do kompletowania równolegle wielu zleceń. Zaprojektowanie oznacza tu nie tylko dymensjonowanie całej instalacji, ale również opracowanie odpowiednich strategii zarządzania zleceniami i ruchem nośników w systemie zarządzania magazynem.
Skoro wiemy co, to pytanie jak?
Opisane w tym artykule trzy przykładowe technologie składowania mają pewną wspólną specyfikę. Kluczem do sukcesu (albo przyczyną porażki) jest w każdej z nich wydajność systemu. Składa się na nią techniczna wydajność urządzeń oraz zastosowane strategie zarządzania ruchem tych urządzeń. Dobór optymalnych miejsc składowania i pobierania towaru, minimalizacja pustych przebiegów, budowanie jak najkrótszych cykli ruchu, efektywna obsługa błędów i sytuacji wyjątkowych są elementami strategii zarządzania magazynem automatycznym przez system informatyczny. Ze względu na swoją specyfikę jest to często odrębny organizm, tzw. Warehouse Control System, zarządzający tylko automatyką magazynową i pracujący jako podwykonawca systemu WMS, zarządzającego całym magazynem, włącznie ze strefami manualnymi. Wysoka wydajność magazynów automatycznych jest połączona niestety z ich niską elastycznością. System nie zaoferuje więcej niż potrafi, nie pokryjemy tu nieoczekiwanego szczytu obrotów zatrudnieniem dodatkowych pracowników. Musimy też ściśle przestrzegać rygorów wymiarowych i jakościowych dla nośników towaru.
W zasadzie ta specyfika dotyczy również innych systemów automatycznego składowania i handlingu. Wynikają z niej bezpośrednio niezbędne czynniki sukcesu wdrożenia tego typu technologii. Są to:
- Przygotowanie solidnej bazy danych do projektowania, obejmującej przepływy materiałów, prognozy wzrostu, wartości średnie i szczytowe (włącznie z wartościami godzinowymi) oraz cechy charakterystyczne poszczególnych towarów (wymiary, waga, opakowania, przeliczniki na jednostki ładunkowe, itp. – słowem to wszystko, co powinny zawierać tzw. dane bazowe – Master Data – a czego w większości przypadków niestety nie zawierają).
- Holistyczne zaprojektowanie całych procesów end-to-end, których opisane technologie są jedynie komponentami.
- Właściwe zaplanowanie strategii systemu zarządzania automatyką – nie tylko algorytmów odpowiadających za pracę urządzeń, ale też szczegółów komunikacji z systemami nadrzędnymi i podrzędnymi oraz strategii obsługi błędów.
- Potwierdzenie kluczowych parametrów symulacją – zanim zainwestujemy niemałe pieniądze, warto aby cyfrowy bliźniak potwierdził nam, za co płacimy.
- I na koniec staranne przetestowanie systemu: od pojedynczych funkcji i procesów, przez integrację w górę i w dół z systemami współpracującymi, po wydajność i dyspozycyjność całej instalacji.
Trendy rynkowe pokazują nam spadającą dostępność zarówno personelu, jak i atrakcyjnych działek pod magazyny. Stąd technologie oferujące nam wysoką wydajność i gęstość składowania oraz częściowe zastąpienie pracy ludzkiej są coraz atrakcyjniejsze i oferują coraz lepszą stopę zwrotu w porównaniu do technik manualnych – również na naszym polskim rynku. Należy jednak mocno podkreślić fakt, że technologie automatyczne zawsze są szyte na miarę potrzeb klienta. W zasadzie każdy tego typu magazyn, pomimo zastosowania takich samych technologii, różni się diametralnie od innych analogicznych magazynów. Technologie magazynowe winny być dopasowane do każdego procesu indywidualnie – dzięki temu pozwalają na wydajną obsługę procesów logistycznych, począwszy od przyjęcia, poprzez kompletację, do wysyłki do klienta końcowego. Tylko spełnienie wszystkich opisanych powyżej czynników sukcesu gwarantuje sukces całej inwestycji.
