Автоматизированные роботы для складских работ

Люди вынуждены трудиться на складах крупных компаний на низкоквалифицированной и физически тяжелой работе. Увеличение грузопотоков остро ставит проблему автоматизации складских и логистических операций. Робот-погрузчик поможет решить эту проблему, высвобождая человека для более важных задач.

• Почему Amazon заменил грузчиков на роботы: о роботизации складов
• История изобретения роботов для склада
• Чем выгодна роботизация склада?
• Развитие технологии мобильных роботов
• Типы мобильных роботов для склада
• Системы навигации складских роботов и уровни автоматизации склада
• Автоматизация складов в мире и в России
• Примеры мобильных роботов для производства и склада
  • Роботы для перемещения грузов Omron
  • Роботы для перемещения грузов MiR
• Преимущества и перспективы развития

Почему Amazon заменил грузчиков на роботы: о роботизации складов

Яркий пример подхода к внедрению роботов на складе показала всемирно известная корпорация Amazon. У компании большое количество складов, на которых товар постоянно находится в движении. Она вынуждена была держать огромный штат обслуживающего персонала и нанимать сотни тысяч временных рабочих в особо напряженные периоды — предрождественские распродажи, «черные пятницы», «киберпонедельники» и т. п. В результате значительные средства уходили на зарплату. С внедрением складских роботов начиная с 2018 года стала заметно снижаться потребность в рабочей силе. Автоматы эффективно заменили ручной труд, обеспечив существенные дополнительные прибыли.

Толчком к активному внедрению автоматических устройств на складах стало освоение новых технологий, позволивших создать эффективных и надежных помощников. Использование складских роботов стало экономически выгодным. Ведь им не надо платить зарплату, а работают они круглосуточно без устали. Нет у них и своих профсоюзов.

История изобретения роботов для склада

История изобретения специализированных складских роботов связана с деятельностью компании Kiva Systems (Массачусет, США), созданной предпринимателем М. Mountz в 2003 году. Изучая причины банкротства американского гиганта Webvan, он выявил, что виной стали непомерные складские расходы. Mountz поставил задачу спроектировать робота для автоматизации складских работ.

В 2010 году были сконструированы две действующие мобильные модели, способные работать с грузом 400 и 1200 кг. Для их самостоятельного движения внутри склада наносилась разметка со штрихкодами. Разработками заинтересовалась компания Amazon, выкупившая Kiva Systems в 2012 году. Работы по совершенствованию аппаратов резко ускорились, что привело к началу серийного выпуска роботов. С 2015 года компания называется Amazon Robotics, а уже в средине 2019 года на складах онлайн-ритейлера трудилось более 200 тыс. автоматизированных устройств.

Чем выгодна роботизация склада?

Основные преимущества автоматизированных погрузчиков:

1. Повышение производительности. Робот справляется с любой складской операцией в среднем в 3,5–4 раза быстрее человека.
2. Робот поднимает и переносит тяжелый груз, с которым человек не может справиться без подъемных механизмов.
3. Миниатюрные складские погрузчики не требуют больших проходов, что позволяет экономить полезную площадь.
4. Исключение человеческого фактора. Это приводит к устранению ошибок в сортировке грузов и травмирования людей. Существенно снижается риск случайной порчи товара. Исключение травм у работников сокращает расходы на компенсации причиненного ущерба здоровью.
5. Робот способен работать без отдыха и в длительном режиме.

 Важно!  Экономическую целесообразность использования складских роботов необходимо просчитывать для каждой конкретной компании. Автоматизация обходится достаточно дорого, поэтому необходимо определять срок окупаемости.

Выгода заключается в экономии фонда оплаты труда и издержек на обслуживающий персонал, а также повышении производительности складских операций и оптимизации логистических схем. Использование роботов экономически оправдано только при значительном товарообороте на складе. Эксперты считают, что компания может приступать к роботизации, когда количество заказов превышает 45–50 тыс. в сутки. По товарообороту определяется и необходимое количество аппаратов. Например, компания Amazon 2 года назад с парком из 50 тыс. роботов достигала дополнительной прибыли более $20 млн в год.

Развитие технологии мобильных роботов

Первые попытки использования роботов-погрузчиков в далекие 60-е годы прошлого века нередко приводили к несчастным случаям и быстрому выходу техники из строя. Это было вызвано отсутствием надежной защиты от столкновения с человеком и различными препятствиями. Движение осуществлялось только по специальным полосам на полу, оснащенным магнитными лентами.

Современные прототипы начала 2000-х годов базировались на компьютерном управлении. Это позволило вводить управляющие программы, которые полностью избавили роботов от участия операторов и расширили свободу перемещений.

Первый полностью автономный аппарат появился в 2006 году. Дальнейшее совершенствование идет по пути расширения функциональных возможностей, повышения мобильности, грузоподъемности и универсализации.

Важное направление — обеспечение безопасности. Современные складские роботы приобрели свободу перемещения внутри помещения, а это требует исключения рисков столкновения с человеком и препятствиями. Они стали оснащаться навигационной системой и радарами. В настоящее время мобильные роботы обладают практически нулевой вероятностью наезда на человека и столкновения с каким-либо объектом.

Типы мобильных роботов для склада

В зависимости от функциональных способностей складские роботы подразделяются на такие разновидности:

1. Тележки. Они предназначены для перемещения грузов по складу. Способны снимать товары с конвейерной ленты, распределять по стеллажам и контейнерам, осуществлять погрузочно-разгрузочные работы.
2. Паллетайзеры, штабелеры. Это автоматические манипуляторы для складирования товаров в паллеты.
3. Сортировщики. Они особо популярны при онлайн-торговле, т. к. способны формировать заказ. Современные аппараты оснащены системой технического зрения.
4. Робокары или буксировщики. Они обеспечивают транспортировку грузов на значительные расстояния по заданной программе.
5. Дроны. Складские беспилотники, необходимые для обслуживания помещений с высокими потолками.

Классификация по степени автоматизации:

1. Транспортные средства с автоматическим управлением (AGV). В них используются простые системы датчиков. При выявлении препятствий они останавливаются, дальнейшие маневры осуществляются по команде оператора.
2. Полностью автоматические мобильные аппараты (AMR). Они оснащаются бортовыми компьютерами, способными самостоятельно анализировать сигналы многочисленных датчиков. Такие устройства передвигаются без участия человека, сами обходят препятствия и выбирают маршрут следования.

В настоящее время целый ряд компаний занимаются изготовлением складских роботов. Они имеют разные технические параметры и функциональные возможности.

Системы навигации складских роботов и уровни автоматизации склада

Для обеспечения передвижения роботов по складу используются разные навигационные технологии:

1. Магнитная лента. Соответствующая разметка наносится на пол.
2. Провод, проложенный на стенах или в полу.
3. Лидары (LIDAR). Это технология дистанционного зондирования с помощью лазерного импульса. Создается возможность формирования 3D-моделей и карт объектов.
4. Оптическая навигация. Специальные датчики обеспечивают техническое зрение для ориентации в помещении.
5. Искусственный интеллект. Применяются инновационные методы навигации, дающие возможность роботу принимать решения об изменении маршрута самостоятельно.

В зависимости от используемых роботов и наличия общей системы различается несколько уровней автоматизации складов:

1. Полная автоматизация. На таком складе все операции обеспечиваются без участия человека.
2. Cobotics. На складе работают роботы, но их действиями руководит оператор.
3. Co-biotics. Складская логистика обеспечивается несколькими роботами разного типа. Они способны взаимодействовать между собой автономно. Оператор осуществляет контроль работы автоматов и обеспечивает техническое обслуживание.

 Важно!  Оснащенность складов роботами и степень автоматизации напрямую зависят от финансовых затрат. С повышением уровня роботизации расходы увеличиваются, поэтому требуется рациональный подход.

Автоматизация складов в мире и в России

Исследования, проведенные еще в 2017 году, показывают, что складская роботизация заметно ускоряется. Рост рынка робототехники по прогнозам составит порядка 12–13 % в год. Активизация процесса вызвана ускоренным внедрением автоматизированных устройств на складах крупных мировых онлайн-ритейлеров. К 2024 году за рубежом планируется достигнуть уровня роботизации порядка 20–22 %.

В РФ также наметилась тенденция к ускорению складской автоматизации в крупных компаниях. Серьезный проект разработан компанией «Декатлон», которая намечает обустройство огромных складов площадью 1500 м² с использованием роботов. На складах хранения багажа в аэропорту Домодедово уже внедряются роботы Vanderlande, которые осуществляют перемещение, поиск и сортировку грузов. Огромный центр с высоким уровнем автоматизации создает IKEA в городе Есипово.

Примеры мобильных роботов для производства и склада

Известные зарубежные и отечественные производители выпускают большое количество разнообразных мобильных роботов, которые с успехом используются для перемещения производственных грузов и проведения складских операций. Можно особо отметить некоторые надежные модели.

Роботы для перемещения грузов Omron

Японская компания Omron предлагает несколько моделей роботов для перемещения грузов. Они могут использоваться на складах и в производственных цехах для транспортировки материалов и готовой продукции. Наиболее мощной является модель Omron HD-1500 с грузоподъемностью до 1,5 т. Безопасность перемещения обеспечивают лидары.

Для складских помещений хорошо подходит небольшой, компактный, мобильный робот OMRON LD-60/90 грузоподъемностью 60 и 90 кг. Эффективность его доказал сам производитель, используя на собственном предприятии. Безопасное перемещение по складу обеспечивают специальные датчики, дающие возможность применения аппарата даже в помещениях, где находятся люди.

Одна из последних разработок компании — робот Omron LD-250 грузоподъемностью до 250 кг. Он способен справляться с достаточно тяжелыми грузами при небольших собственных габаритах. На это аппарат уже обратили внимание автомобильные производители. Важная особенность аппарата — универсальность.

Роботы для перемещения грузов MiR

Расширенный ассортимент AMR-роботов предлагает компания MiR. Разные модели имеют стандартную конструкцию, но отличаются грузоподъемностью и габаритами.

Выделяются следующие основные модели: MiR1000 (до 1 т), MiR500 (до 500 кг), MiR250 (до 250 кг), MiR200 (до 200 кг). Они помогают в оптимизации логистических схем, перемещении грузов на складах и при производстве. Оснащены удобными и надежными захватывающими устройствами.

Роботы уже внедрены в таких известных компаниях:

• завод бытовой техники Whirlpool;
• склады ICM;
• автогигант FORD;
• завод автокомпонентов Visteon (Словакия);
• завод кондиционеров Johnson -HITACHI (Испания).

Преимущества и перспективы развития

Автоматизация складов доказала свою эффективность и экономическую выгодность на крупных складах с активным движением товаров. Складские роботы позволяют высвободить большое количество рабочих, сократить потребность во временных работниках в напряженные периоды, значительно увеличить товарооборот за счет повышения скорости обработки заказов.

Роботизация складов становится неизбежной перспективой во всем мире, в т. ч. в РФ. Это связано с укрупнением компаний, переходом их на складские помещения с большими площадями, активным развитием онлайн-торговли. По прогнозам, к 2025 году более 20 % компаний в Европе и до 90 % в Америке внедрят роботов для упаковки, комплектации, транспортировки грузов, управления запасами и оптимизации логистических схем. В России прогнозы гораздо скромнее, но и здесь роботизация должна достигнуть 7–8 % в Московском регионе и 3–4 % в среднем по стране.