Wyzwania dla automatyki magazynowej

Sięgaj poza horyzont

 

Skoro mówimy o przyszłości, to jaki konkretnie horyzont czasowy mamy na myśli? Planowanie strategiczne to proces, w którym organizacja określa miejsce, jakie chce zajmować w przyszłości oraz sposoby, jakie wykorzysta, by w nim się znaleźć. Horyzont czasowy to z reguły 3–5 lat. W ramach planowania strategicznego inicjowane są często inwestycje niezbędne dla osiągnięcia celów strategicznych. Tutaj horyzont czasowy jest sumą kilku komponentów. W przypadku obiektu logistycznego sam proces projektowania i realizacji inwestycji obejmuje okres 2–3 lat. Do tego należy doliczyć czas, w którym obiekt będzie w stanie obsłużyć zakładany strumień materiałów. W zależności od biznesu, ryzyka i możliwości etapowania inwestycji to kolejne 3–5 lat. Kolejny komponent to możliwość dalszej ekspansji – rozbudowy o założony w projekcie procent dalszego wzrostu strumienia materiałów, co oznacza na przykład kolejne 2–5 lat. Po zsumowaniu wszystkich komponentów dostajemy łączny horyzont projektu obejmujący od 5 do nawet ponad 10 lat. Jeżeli inwestujemy w rozwiązania zautomatyzowane, które mają nam przynieść oszczędności kosztów operacyjnych, to stopa zwrotu z inwestycji powinna zamknąć się maksimum w tym czasie. Ale nie tylko zwrot z inwestycji się tutaj liczy. Zastosowane rozwiązanie powinno funkcjonować w otoczeniu technologicznym, biznesowym i socjalnym za wspomnianych 5 do 10 lat – czyli mieć sens w świecie, w którym projekt zostanie ukończony, jako rzekł pan Kurzweil.

 

Trendy społeczne

 

Oznacza to, że w procesie projektowania obok zbudowania bazy danych, uwzględnienia prognoz wzrostu i strategicznych planów rozwoju należy brać pod uwagę również długofalowe trendy mogące wpływać na nasze procesy biznesowe i ich krwiobieg, czyli logistykę. Nie chodzi tu o okresowe wahania koniunktury czy cykle wzrostu i stagnacji gospodarczej, lecz długofalowe kierunki zmian, których symptomy widać już dziś, a których skutki odczujemy na większą skalę być może za 10 lub 20 lat. Ponad pięć lat temu przeprowadziliśmy w Miebach Consulting warsztaty, podczas których analizowaliśmy takie długofalowe trendy i ich wpływ na procesy logistyczne oraz kształt przyszłych projektów. Dzisiaj możemy pokusić się o sprawdzenie, na ile zidentyfikowane wtedy trendy faktycznie mają miejsce i w jaki sposób kształtują one technologie stosowane w intralogistyce.

 

Trendy, o których mowa, zakwalifikowaliśmy do trzech głównych grup: społeczne, gospodarcze i technologiczne. Jest jeszcze grupa czwarta – trendy w łańcuchu dostaw, które po części są następstwem zmian społecznych i gospodarczych, a po części zmian zachodzących w samej logistyce i strukturach łańcuchów dostaw. Przypomnijmy sobie zatem pokrótce, o jakie trendy chodzi i na ile już dzisiaj widać symptomy zasygnalizowane pięć lat temu.

 

Trendy społeczne, których rozwój obserwujemy już dzisiaj, to:

• ageing – starzenie się społeczeństwa i związany z nim odpływ siły roboczej z rynku,
• pluralizacja – w kontekście płci (rosnący udział kobiet w grupie czynnej zawodowo) oraz w kontekście zróżnicowania kulturowego i językowego na skutek migracji.

 

Niedobór siły roboczej już dzisiaj jest faktem. W ciągu ostatnich kilku lat znacznie wzrosła w Polsce liczba wdrożeń rozwiązań zautomatyzowanych w intralogistyce, a stopa zwrotu nie jest już jedynym kryterium motywującym do inwestowania w automatykę. Niedobór ten dodatkowo przyczynił się do pluralizacji – Polska znalazła się w czołówce krajów EU pod względem liczby wydawanych pozwoleń na pracę dla obcokrajowców. Agresja Rosji na Ukrainę jednocześnie zaburzyła i wzmocniła wyżej wspomniane trendy – na polski rynek pracy napływa znaczna liczba ukraińskich kobiet.

 

Konsekwencją wspomnianych wyżej trendów społecznych są następujące kryteria doboru rozwiązań technologicznych w automatyce:

• ergonomia i intuicyjność procesu pozwalające na szybkie wdrożenie się i osiągnięcie wysokiej wydajności w krótkim czasie,
• przyjazność i wielojęzyczność interfejsów użytkownika systemów zarządzania magazynem pozwalające na efektywną pracę osobom ze słabą znajomością języka polskiego,
• eliminowanie lub ułatwianie manualnego handlingu ciężkich towarów umożliwiające pracę również kobietom.

 

Opisywane trendy są obecne nie tylko na rynku polskim. W uruchomionym niedawno centrum dystrybucyjnym sieci drogerii Nahdi w Arabii Saudyjskiej, projektowanym z udziałem polskich ekspertów Miebach, wdrożono rozwiązania umożliwiające pracę żeńskiego personelu w zgodzie z lokalnymi wymogami religijnymi i kulturowymi. Strefa kompletacji, w której pracują kobiety, jest fizycznie oddzielona od części strefy, gdzie odbywa się uzupełnianie lokalizacji kompletacyjnych, w której pracują mężczyźni. Posiada również niezależne wejście do osobnej strefy socjalnej z szatnią, stołówką i pokojem modlitw.

 

Trendy gospodarcze i łańcuchy dostaw

 

Ze względu na silną współzależność potraktujmy te dwie grupy trendów wspólnie. Przyjrzyjmy się najważniejszym z nich:

1. Globalizacja. Ten trend został zapoczątkowany jeszcze w XX wieku i w dalszym ciągu się rozwija. Gospodarka światowa bazuje na eksporcie i imporcie, a produkcja chętnie lokowana jest w krajach o niskich kosztach personelu. Na skutek pandemii COVID–19 trend ten uległ spowolnieniu, nadal jednak nie możemy mówić tu o jego zatrzymaniu lub odwrocie. Dla logistyki oznacza to z jednej strony presję na koszty transportu, a z drugiej rosnące znaczenie jego szybkości i niezawodności przy jak najlepszej przejrzystości łańcuchów dostaw, czyli bieżącym dostępie do informacji na temat statusu realizacji zleceń.
2. Regionalizacja. Tendencja ta oznacza rosnącą rolę produktów regionalnych w sprzedaży dóbr konsumpcyjnych. Większość konsumentów preferuje lokalny produkt, jeżeli mają wybór – nawet gdy muszą zapłacić za niego więcej. Jest to podyktowanie zarówno modą, jak i rosnącą świadomością zakupową nabywców. Trend ten bardzo dobrze widać na rynku piwa w Polsce. Grono 4 czy 5 silnych i dominujących marek, produkowanych przez największe browary, stopniowo ustępuje miejsca na półkach markom piwa oferowanym przez mniejsze lokalne browary oraz browary rzemieślnicze.
3. Rozwój e–commerce. Wspomniany trend został znacznie wzmocniony na skutek pandemii. Mówimy tu nie tylko o bardziej agresywnych wzrostach obrotów handlu online, ale też o rozszerzaniu jego zakresu na branże, w których jego udział dotychczas był znikomy (np. produkty żywnościowe, materiały budowlane)
4. Bycie eko. Kurczenie się zasobów paliw i zauważalne zmiany klimatyczne stymulują rozwój technologii energooszczędnych, a rozwiązania proekologiczne stanowią element budowania wizerunku firm na rynku.

 

Trendy technologiczne

 

Spośród mnóstwa trendów technologicznych zaznaczających się w wielu dziedzinach ludzkiej działalności skupimy się tutaj na tych, które bezpośrednio dotyczą logistyki. To przede wszystkim:

1. Rosnąca moc obliczeniowa układów scalonych. Ogłoszone w latach 60. XX wieku prawo Moore’a mówi o podwojeniu gęstości chipów co dwa lata. W 2019 r. dyrektor zarządzający firmy Nvidia, Jensen Huang, stwierdził, że „prawo Moore’a już nie obowiązuje”. Jest ono jednak nie tylko wytyczną dla producentów procesorów, lecz reprezentuje postęp innowacji w regularnych odstępach. Można więc zgodzić się z panem Huangiem, że dochodzimy do granic możliwości zagęszczania układów scalonych, jednak wydajności procesorów, pojemności pamięci i moce obliczeniowe komputerów w dalszym ciągu rosną.
2. Autonomiczność urządzeń i interfejsy Machine–2–Machine. Rozwój sprzętu i oprogramowania służącego pojazdom do samodzielnego rozpoznawania otoczenia i poruszania się w nim to nie tylko samochody autonomiczne. W logistyce i produkcji widzimy coraz więcej autonomicznych wózków i robotów współpracujących, funkcjonujących we wspólnej przestrzeni z pracownikami i wypierających stopniowo tradycyjne, prowadzone po linii wózki AGV.
3. Energooszczędność urządzeń i wzrost pojemności oraz żywotności baterii. Wraz ze wspomnianym wyżej trendem proekologicznym, a także rozwojem urządzeń autonomicznych postępuje rozwój technologii wspierających wspomniane trendy.
4. Rozwój inteligentnych algorytmów zastępujących pracę człowieka. To już nie tylko prosta identyfikacja artykułów po kodach kreskowych i przemieszczanie ich z miejsca na miejsce, lecz rozpoznawanie kształtów, budowanie miksowanych jednostek ładunkowych i zastępowanie człowieka w coraz bardziej złożonych operacjach, takich jak kompletacja czy układanie towaru w jednostce ładunkowej.
5. Sztuczna inteligencja. Uczenie maszynowe rozwija się dynamicznie (również dzięki pierwszemu z wymienionych wyżej trendów), znajduje więc również zastosowanie w intralogistyce, np. wspierając procesy zarządzania magazynem przez analizy predykcyjne.

 

Gdzie jesteś i dokąd zmierzasz, technologio?

 

Jak zatem przedstawia się rozwój technologii obsługujących procesy intralogistyczne? W wielu obszarach mamy do czynienia z dojrzałymi, sprawdzonymi i funkcjonującymi od lat technologiami, które wpisują się w opisane powyżej trendy. To na przykład:

• składowanie o sporej gęstości dużych i małych jednostek ładunkowych (hi-bay, miniload, shuttle, Autostore itp.),
• sortowanie różnymi sposobami (sortery typu shoe, cross-belt, bombay, matrix, grid, itp.),
• automatyczne transporty różnymi metodami (przenośniki, RGV, monorail, AGV, AIV),
• automatyczna paletyzacja jednostek jednakowych lub o małej różnorodności,
• zarządzanie procesami magazynowymi, integracja procesów manualnych i automatyki (kompletacje goods-2-person i pick&pass, voice picking, pick-by-light, systemy WMS, WCS, MFC, itp.),
• wsparcie analizy predykcyjnej (data lakes, BI, digital twin).

Wymienione powyżej technologie funkcjonują od lat w praktycznie niezmienionej formie, podlegając oczywiście udoskonaleniom. Są oferowane przez wielu dostawców i sprawdzone w licznych wdrożeniach, a ich funkcjonalności, wydajności, wady czy zalety zostały zweryfikowane w praktyce.

Natomiast w dalszym ciągu przed technologią stoi szereg wyzwań w obszarach, gdzie rozwiązania nie są na tyle dojrzałe, by oferować parametry i wydajności zbliżone do manualnej pracy ludzkiej. Mamy tutaj na myśli m.in.:

• rozwiązania oferujące handling mocno zróżnicowanych względem siebie artykułów,
• automatyczną kompletację połączoną z jednoczesnym odkładaniem do docelowej jednostki wysyłkowej (np. paleta, karton, pojemnik),
• automatyczną identyfikację artykułów na podstawie wyglądu/kształtu,
• integrację procesów (transport + handling, autonomiczne transporty poziome i pionowe).

Jeśli chodzi o trzy pierwsze punkty, to są one ze sobą mocno powiązane i dotyczą w dużej mierze tego samego zagadnienia.

Wydajność i poziom inteligencji rozwiązań zrobotyzowanych nadal nie pozwala na ich bezproblemowe wdrożenie dla większości biznesów, a w rezultacie wymaga wielu kompromisów.

Należy rozróżnić w tym wypadku prosty handling identycznych opakowań i układanie z nich homogenicznej jednostki ładunkowej, np. na końcu linii produkcyjnej (co jest stosowane od lat), od skomplikowanego procesu układania zróżnicowanych względem siebie opakowań i tworzenie z nich jednostki ładunkowej typu paleta mix. Oba te zadania różnią się diametralnie pod względem złożoności procesu oraz mnogości związanych z nimi wyzwań.

Systemy wizyjne robotów nadal nie pracują na tyle szybko i sprawnie, by bezproblemowo, „z marszu” rozpoznawać artykuły oraz sposób, w jaki powinny się z nimi obchodzić. Innymi słowy, roboty nadal nie posiadają dużej swobody i autonomiczności w analizowaniu dynamicznych, złożonych sytuacji oraz podejmowaniu właściwych decyzji. Można powiedzieć, że potrafią tyle, ile zostały wcześniej nauczone przez człowieka. Wymaga to niestety ciągłego nadzoru oraz dużego nakładu pracy na zbieranie i uzupełnianie baz danych artykułów i wspomagania nimi systemu. Ten obszar zastosowań automatyki w magazynie cieszy się jednak dużym zainteresowaniem zarówno doświadczonych producentów, jak i startupów technologicznych. Ma on duży potencjał zastosowania, gdyż manualny handling, kompletacja i budowanie palet wysyłkowych mają znaczący udział w całkowitej pracochłonności procesów magazynowych, przez co angażują duże ilości personelu. Z pewnością możemy spodziewać się coraz większej ilości nowych rozwiązań wychodzących naprzeciw temu wyzwaniu.

Wśród nowości pojawiła się również grupa technologii integrujących w jeden proces kilka funkcji. Przykładami są tutaj roboty autonomiczne, które oprócz transportu poziomego oferują pobieranie i odkładanie jednostek ładunkowych na wysokich regałach lub wózki autonomiczne, które obsługując wiele punktów pobrania i odkładania, łaczą w jeden proces kompletację, transport oraz sortowanie. Osobny obszerny temat, niezwiązany bezpośrednio z fizycznym procesowaniem przepływu materiałów, to sfera zarządzania procesem i analizy masowych danych ze wsparciem sztucznej inteligencji. Z pewnością wrócimy do niego w osobnym artykule.

Podsumowując, możemy stwierdzić, że trendy zidentyfikowane przez nas ponad pięć lat temu rozwijają się w dalszym ciągu i wyznaczają kierunki ewolucji technologii intralogistycznych. Rozwój ten stanowi z kolei wyzwanie dla menedżerów logistyki. Po pierwsze, to rozsądny wybór spośród mnogości rozwiązań i zbudowanie efektywnego procesu end-to-end integrującego procesy manualne i zautomatyzowane oraz oferującego korzystną stopę zwrotu. Po drugie, to zbudowanie kompetencji, a także umiejętne zarządzanie złożonym systemem, aby zapewnić nie tylko jak najwyższą wydajność, ale również niezbędną elastyczność. Po trzecie, to zmiana profilu załogi – na znaczeniu zyskują wspomniane wyżej kompetencje techniczno-zarządcze i zrozumienie niuansów pracy złożonego konglomeratu procesów zautomatyzowanych i manualnych, a także ważna rola służb technicznych zapewniających utrzymanie ruchu oraz wysoką dyspozycyjność automatyki. Nawet w wysoko zautomatyzowanym magazynie w dalszym ciągu pracują ludzie. Zmienia się jednak profil kompetencyjny. Z jednej strony prosty i intuicyjny proces ze wsparciem automatyki oznacza oszczędność kosztów personelu operacyjnego, jednak wspomniane wyżej wymagania kompetencyjne generują dodatkowe koszty personelu zarządczego i technicznego.

Autorzy: 

Jacek Olszewski, Senior Principal
Międzynarodowa Grupa Doradczo-Inżynierska Miebach Consulting

Kamil Kwaśnio, Senior Consultant
Międzynarodowa Grupa Doradczo-Inżynierska Miebach Consulting

---

EKSPERCI O CYFRYZACJI

Kiedy robotyzacja magazynu zaczyna mieć sens?
Chyba najlepszą odpowiedzią będzie tutaj ROI, czyli stopa zwrotu z inwestycji. Jeszcze kilka lat temu, jeżeli była ona na poziomie 7 lat, firmy decydowały się na inwestycję. Dziś, po wielu zmianach na rynku, wynosi ona 3–5 lat i myślę, ze jest to bardzo dobry wynik jak na polskie realia. Przy ROI krótszym niż trzy lata bez wątpienia, czas na inwestycję. W ROI zostały uwzględnione wszystkie składowe co do skali – powierzchnia, liczba pracowników itd.

Anna Wiśniewska
Managing Director Element Logic Poland

 

---

Jak wdrażanie automatycznych systemów pakowania i sortowania może wpłynąć na konstruowanie przepływów towaru w magazynie?

Systemy automatycznego pakowania i sortowania mają znaczący wpływ na przepływ towarów w magazynie i często projektowane są w pierwszej kolejności. W zależności od poziomu automatyzacji proces pakowania może zajmować nawet do 50% całego czasu obsługi zamówienia i determinuje procesy poprzedzające.

Proces pakowania należy zawsze postrzegać jako część zintegrowanych systemów obejmujących kompletację, sortowanie i wysyłkę. GXO realizuje tę usługę zarówno w formie manualnej, półautomatycznej jak i w sposób w pełni zautomatyzowany. O wyborze decydują takie kryteria, jak opłacalność, czas realizacji oraz elastyczność.

Automatyczne systemy pakowania są coraz częściej stosowane w kanale e-commerce, który korzysta z rozwiązań typu automatyczne kartoniarki, systemy zamykania kartonów, systemy autobagging.

Z kolei rozwiązania półmanualne z zastosowaniem wstępnie przygotowanych kartonów, a następnie ich automatyczne zamykanie i oklejanie znajdują zastosowanie przy kompletacji np. towarów cięższych, gdzie chcemy zminimalizować liczbę manipulacji towarem. W przypadku towarów lekkich, np. w branży fashion, preferowanym rozwiązaniem są systemy sortowania kieszeniowego typu pouch sorter, które dostarczają w pełni skompletowane zamówienia na stanowiska pakowania.

Automatyzacja przyspiesza proces pakowania, minimalizuje błędy, ma również pozytywny wpływ na obsługę zwrotów, których liczba nieustająco wzrasta. Ważny jest także aspekt środowiskowy, gdyż dzięki automatyzacji zmniejsza się ilość wykorzystywanych materiałów oraz możliwe jest stosowanie tych, które pochodzą z recyclingu.

Ciekawym rozwiązaniem jest stosowana przez GXO technologia 3D oraz automatyzacja w opakowaniach o niestandardowych rozmiarach Small Order Automated Packing dla kanału e-commerce firmy Amer Sports we Francji. Urządzenie może przetwarzać nawet do 700 paczek na godzinę.