Вкалывают роботы, а не человек! Сборка заказов по технологии Goods-to-person
Технологию Goods-to-person (GTP) для сборки заказов в российской логистике применяют уже давно, но до настоящего момента мало кто внедрял GTP с напольными роботами. Совсем недавно компания Wildberries запустила самый масштабный в России проект на 50 тыс. м2 склада и 450 роботов. Технология позволяет использовать до 80% меньше персонала и имеет короткие сроки окупаемости. Поговорим подробнее об ее особенностях, возможностях и рисках.
История напольных роботов – довольно новое явление даже в мировом масштабе. Массовое применение технологии началось около 10 лет назад в 2013-2014 гг. В 2015 г. компания Amazon приобрела Kiva Robotics за 775 млн долл. и позже переименовала в Amazon Robotics. Спустя несколько лет на складах Amazon работали уже сотни тысяч мобильных роботов, а на текущий момент – более 1 млн.
За последние 10 лет мировой рынок напольных роботов вырос в тысячи раз и продолжает расти, но количество складов, применяющих роботов на практике, все еще ничтожно мало. Это означает, что пик напольной роботизации в складской логистике еще не наступил, и эта технология будет набирать обороты в перспективе ближайших 10-15 лет.
Организация процесса сборки заказов по технологии «товары к человеку» с помощью напольных мобильных роботов имеет ряд особенностей, которые существенно влияют на производительность операций. Для понимания этих особенностей рассмотрим технологию более подробно.
Для реализации GTP, или технологии «товары к человеку», используются скрытые мобильные роботы (Latent Mobile Robot, LMR). Такой робот представляет собой диск под стеллажом – плоскую мобильную тележку на колесах с подъемной платформой сверху. Он заезжает под стеллаж с товаром, приподнимает его над полом и перемещается с грузом до станции отбора, где человек находит нужный товар (ы) и перемещает со стеллажа в тару отбора. Подъемная платформа может поворачиваться на 90-180º, разворачивая стеллаж с товаром к человеку нужной стороной.
Навигация роботов по складу может осуществляться разными способами, наиболее распространенными из которых являются:
• Точечная навигация по QR-ко-дам (меткам) на полу – в QR-метку записаны адреса точек, которые привязаны к карте в системе управления роботами. Такая система навигации характерна для роботов AGV (Automated Guided Vehicle – автоматически управляемое транспортное средство). AGV не может отклоняться от заданного маршрута. В случае обнаружения препятствий AGV останавливается и ожидает пока препятствие не будет устранено.
• SLAM-навигация (Simultaneous Localization And Mapping – единовременная локализация и сверка карты). Технология используется для построения карты в неизвестном пространстве или для изменения карты в уже известном с одновременным контролем местоположения и маршрута. SLAM базируется на принципе позиционирования робота по его локации на виртуальной карте. Обнаружение роботом стационарных препятствий производится путем сканирования пространства с обновлением карты в режиме реального времени и построением маршрута для объезда. Роботы, оснащенные системой SLAM-навигации, называют AMR (Autonomous Mobile Robot).
При навигации по QR-кодам робот оснащен нижней камерой, направленной в пол. По центру подъемной платформы также встроена камера для позиционирования относительно стеллажа, а на ответную часть стеллажа наносится QR-код. У робота предусмотрен порт для станции подзарядки. В среднем он заряжается примерно 1,5 ч каждые 7-8 ч работы. Показатели времени зарядки могут отличаться в зависимости от производителя.
Станция сборки представляет собой стационарное рабочее место, где размещены: тара для сборки; экран / планшет или ТСД для вывода информации; лесенка или иное приспособление для доступа к верхним полкам стеллажей; расходные материалы. Рабочие станции размещаются таким образом, чтобы доступ сотрудников к станциям был с обратной стороны от линии контакта с роботами. Пересечение потоков людей и роботов необходимо исключить или свести к минимуму в целях безопасности и предотвращения остановок роботов по маршруту движения.
Логика и приоритетность сборки являются критически важными для обеспечения максимальной производительности. Необходимо учитывать следующие параметры, существенно влияющие на процесс: приоритет на максимальное количество отборов с одного стеллажа; расположение стеллажа на карте склада и приоритет ближайшим по распложению стеллажам. Заказы, имеющие ограничение или конкретные отсечки по времени сборки, необходимо выводить в работу с учетом времени отсечки (cut off time).
Роботы подвозят стеллажи с товарами к определенным станциям по маршруту движения. Сотрудник выполняет поиск и комплектацию товара из стеллажа, подвезенного роботом, в указанную тару путем сканирования штрихкода товара. Использование технологии pick-to-light будет дополнительным преимуществом для ускорения поиска нужной тары и роста производительности сотрудника на станции. После окончания сборки робот перемещает стеллаж обратно в зону хранения.
Станции пополнения стока могут быть выделенными или универсальными (для отбора и пополнения). Возможно производить пополнение с палет или из коробов, в которых товар поступил от поставщика, не прибегая к дополнительным перемещениям в промежуточную тару. Это зависит от технологии работы с входящим потоком на конкретном складе.
Для старта процесса пополнения роботам формируются задания на перемещение к конкретной станции обработки входящего потока. Распределение заданий также производится в порядке приоритетности, с учетом заполненности стеллажей: первыми на пополнение едут стеллажи с максимальным свободным местом по объему и количеству артикулов.
Инвентаризацию также возможно производить с использованием мобильных роботов. Для этого станции сборки достаточно переключить в режим инвентаризации с назначением данного типа задания. Инвентаризация оптимально заполняет периоды низкой загрузки склада в течение суток, поэтому ее следует запускать при снижении количества операций сборки и пополнения относительно среднесуточного.
Стеллажи для работы с роботами имеют ряд отличий от обычных. Основное заключается в том, что мобильные стеллажи должны иметь усиленное нижнее основание / полку. Усиленное основание должно выдерживать вес самого стеллажа и товаров, поскольку при подъеме роботом вся нагрузка приходится именно на него. Кроме того, стеллажи должны выдерживать динамические нагрузки и иметь максимально жесткую геометрию.
В силу перечисленных особенностей стоимость мобильных стеллажей значительно выше стандартных. Зачастую они являются второй или даже первой статьей расходов в проекте.
Эффективность технологии. В зависимости от весогабаритных характеристик и количества товаров, исходного процесса на складе производительность человека повышается в 2-4 раза по сравнению с обычным подбором с полочного стеллажа за счет исключения времени пробегов по складу. Среднее количество единиц при штучном отборе составляет порядка 200-250 ед. в час, при коробочном отборе или большом количестве единиц в строке отбора может достигать 700-800 ед. в час.
При таких высоких показателях производительности требуется значительно меньше персонала для выполнения соспоставимого количества операций сборки, поэтому расходы на персонал сокращаются на 50-80% в зависимости от специфики конкретного склада. Высокий экономический эффект способствует достижению окупаемости инвестиций в достаточно короткие сроки. По различным подсчетам, в среднем они варьируются в диапазоне 1-3 лет.
Итак, преимуществами напольной роботизации являются:
- Масштабируемость – мобильных роботов возможно внедрять поэтапно, расширяя зону работы и подключая новые участки склада, а также разные процессы.
- Универсальность – роботы применимы для любого масштаба операций, от небольшого участка до огромного склада, технология легко адаптируется под разные товарные группы с различными весогабаритными характеристиками.
- Утилизация складских площадей – мобильные роботы могут перевозить стеллажи, расположенные вплотную друг к другу, что позволяет сократить количество проездов и повысить вместимость склада до 20%.
- Отказоустойчивость – в случае выхода из строя одного из роботов он заменяется другим. В случае глобального сбоя всегда есть возможность вернуться к ручной сборке, поскольку при внедрении роботизации топология склада может быть полностью сохранена.
- Стоимость внедрения – стоимость входа в мобильную роботизацию абсолютно доступна компании любого размера, поскольку закупку и масштабирование можно проводить последовательно небольшими партиями.
- Экономическая эффективность – по разным оценкам, технология позволяет сократить затраты на персонал от 50 до 80% и дает высокий экономический эффект со сроком окупаемости в течение 1-3 лет.
- Безопасность – мобильные роботы оснащены системами безопасности – Lidar-датчиками для обнаружения препятствия в зоне работы для своевременной остановки и датчиками удара.
Однако у технологии существуют определенные риски и ограничения, которые необходимо учитывать при внедрении:
- Качество пола – для работы роботов требуется ровный пол без существенных перепадов высоты и неровностей. При плохом качестве пола возможны аварии и падение стеллажей в процессе транспортировки.
- Многоуровневое использование – для максимальной утилизации емкости склада оптимальным решением является многоуровневое использование роботов. Для этого требуется возведение многоуровневых конструкций, что не всегда возможно реализовать в существующих складах. Для строящихся складских площадей такие конструкции возможно спроектировать заранее.
- Wi-Fi сеть – для стабильной работы мобильных роботов требуется высокое качество и бесшовное покрытие Wi-Fi-сети. Оно достигается, как правило, с помощью применения Mesh-технологии.
- RMS- и WMоS-системы – парком роботов необходимо управлять на уровне системы RMS (Robot Management System), где задаются алгоритмы и маршруты движения внутри карты склада. Наличие стандартных настроек в системах, поставляемых производителями, зачастую недостаточно для обеспечения требуемой логики и производительности процесса сборки. В таких случаях требуется кастомизация готовых решений или разработка собственного продукта. WMS, как правило, также нуждается в серьезных доработках для обеспечения процесса роботизированной сборки. Технология «товары к человеку» требует совершенно другой логики процессов в сравнении с классической сборкой людьми. Кроме того, требуется интеграция этих систем для обеспечения связанности и корректной логики процессов.
- Отсутствие опыта на рынке – технология является новой для рынка России, этим обусловлен недостаток опыта и экспертизы, квалифицированных специалистов, что может приводить к увеличению сроков внедрения из-за потерь времени на отработку проб и ошибок.
- Зависимость от импорта – на текущий момент производство мобильных роботов в России представлено слабо, и единственной доступной альтернативой является китайское оборудование.
Подводя итог, можно сказать, что технология «товары к человеку» является очень перспективной и применимой для различных по масштабам компаний. В ближайшие годы она будет активно развиваться. При этом важно оценивать и учитывать риски, тщательно проводить подготовку к внедрению. Также необходимо понимать, что данная технология не может быть панацеей, в некоторых случаях она экономически нецелесообразна по причине малого количества операций или других ограничений, поэтому внедрение роботизации нужно начинать с наиболее массовых и дорогих операций, где люди тратят максимальное количество времени.