Taka sytuacja skłania z kolei do spojrzenia na kompletację jako newralgiczny element całego magazynowania, którego optymalizacja prowadzić może do poprawy efektywności tego procesu - co osiągnąć można zarówno w ujęciu procesowym jak i infrastrukturalnym. Drugi z wymienionych aspektów odnosi się przede wszystkim do technicznej strony zagadnienia i wprowadzania wysokich zautomatyzowanych technologii wykonywania czynności kompletacyjnych. Automatyzacja kompletacji jest charakterystyczna zwłaszcza dla tzw. wariantu dynamicznego, kiedy składowane asortymenty przemieszczane są ze strefy składowania (najczęściej za pomocą zautomatyzowanego układu wózków, układnic, przenośników i/lub regałów) do specjalnych stanowisk kompletacyjnych, gdzie obsługa pobiera go i umieszcza na zamówionej jednostce ładunkowej. W zależności od sposobu składowania, asortymenty dostarczane są do stanowisk w pojedynczych opakowaniach lub całych jednostkach ładunkowych, w których są składowane. W drugim z wymienionych rozwiązań, jednostka ładunkowa wraca na miejsce składowania po pobraniu z niej potrzebnej ilości towaru; Ze względu na sposób pobierania towaru jest to tzw. kompletacja według zasady „towar do człowieka”.
Zastosowana technologia kompletacji dynamicznej wynika oczywiście tego, jakiego typu asortymenty są w danym przypadku obsługiwane. Dalsza część artykułu poświęcona zostanie wybranym rozwiązaniom automatycznym dla współczesnej kompletacji.
Jedną z ciekawszych propozycji przeznaczonych do kompletacji drobnych asortymentów lub asortymentów umieszczonych w pojemnikach jest zastosowanie karuzelowych regałów obrotowych. Regały obrotowe charakteryzuje się jako regały, które umożliwiają zmianę położenia jego gniazd i kolumn przez obrót wokół jednej lub więcej osi pionowych. Regały te stosowane są z reguły w dwóch postaciach: ręcznej - przeznaczonej do składowania drobnych towarów i wprawianych w ruch ręcznie oraz tzw. regałów karuzelowych - wykorzystywanych do składowania różnych jednostek ładunkowych, w których przemieszczanie ma najczęściej zmechanizowaną lub zautomatyzowaną postać.
Budowę regału obrotowego typu karuzelowego przyrównać można do zestawu kilkunastu bądź kilkudziesięciu wąskich i płytkich kolumn regałów ramowych, które połączone są z modułowymi elementami nośnymi, przemieszczającymi je po torze o kształcie owalnej, zamkniętej pętli. Elementy nośne poruszają się zgodnie z regułami pracy przenośników podwieszonych jednotorowych wyposażonych w cięgnowy układ napędowy, przy czym jako cięgno stosuje się najczęściej łańcuch lub rzadziej stalową linę. Zasadniczą częścią elementów nośnych, które bezpośrednio odpowiadają za przemieszczanie kolumny wraz ze składowanym asortymentem jest tutaj wózek, czyli zespół kołowy (lub rolkowy) poruszający się po przygotowanym torze pętlowym. Uruchomienie układu napędowego wywołuje ruch wózków elementów nośnych i transport żądanych kolumn regałowych na czoło urządzenia, gdzie znajdują się stanowisko napełniania i opróżniania. Regały karuzelowe są obecnie sterowane niemal wyłącznie za pomocą systemów WMS, które umożliwiają dodatkowo nadzór nad ilością i rozmieszczeniem poszczególnych towarów w regale. Dzięki temu, zamówione partie towaru segregowane są na podstawie lokalizacji wewnątrz regału, co pozwala zminimalizować czas obrotu regału, a także ilość zatrzymań poszczególnych kolumn regałowych na stanowisku obsługowym.
Regały obrotowe typu karuzelowego mogą być wykorzystywane jako pojedyncze (konstrukcja składa się wtedy tylko z jednej pętli) lub wyposażone w kilka pętli, które zestawiane są równolegle do siebie (a to zapewnia bardzo dobre wykorzystanie powierzchni strefy składowania). Zestawienia takie określa się mianem „podów” (od ang. nazwy układu), w których skład wchodzi zazwyczaj od dwóch do czterech pętli zarządzanych co najmniej jednym komputerem przez co najmniej jednego operatora. „Pody”, będące swoistego rodzaju centrum zarządzania asortymentami, mogą być dodatkowo wyposażone w szereg urządzeń, pomocniczych, takich jak: skanery kodów kreskowych, drukarki etykiet z kodami kreskowymi, drukarki wykazu asortymentów, stoły kompletacyjne, przenośniki wałkowe lub taśmowe doprowadzające i odprowadzające ładunki, platformy ładunkowe itp. „Pody”, jako centra zarządzające, mogą być dodatkowo wyposażone w regały przepływowe lub klasyczne półkowe regały ramowe, przeznaczone do obsługi asortymentów o odmiennej charakterystyce zapotrzebowania (którą może być ich wartość, rozmiar, częstotliwość występowania itp.).
Porównując wykorzystanie do procesu kompletacji centrów typu „pod” w stosunku do tradycyjnych regałów półkowych należy zauważyć, że „pod” umożliwia wykonanie od 200 do 1200 zamówień na godzinę, podczas gdy statyczne regały półkowe od ok. 10 do 30 zamówień. To w jaki sposób skonfigurowana jest stacja „pod” (czyli z ilu składa się regałów karuzelowych, jak duże są ich kolumny, jak szybko przemieszczają się wzdłuż toru itp.) zależy od szeregu czynników, z których najważniejsze to: liczba realizowany zamówień, liczba rodzajów składowanych asortymentów, inne oprócz przemieszczania, równolegle realizowane zadania (jak ważenie i pakowanie), poziom utrzymywanych zapasów itd.
Procedura kompletacji rozpoczyna się wtedy, gdy określona partia zamówień dociera do komputera zarządzającego pracą „poda”. Kiedy operator rozpoczyna kompletowanie zamówienia regały obracają się tak, aby przemieścić do stanowiska odbiorczego najbliższy element nośny, w którym znajduje się przemieszczany towar z obsługiwanych zamówień. Praca „poda” może zostać skonfigurowana w taki sposób, żeby do stanowiska odbiorczego podawana była porcja towaru, która wymagana jest nie tylko do realizacji pojedynczego zamówienia, ale od razu dla całej partii zamówień, która przyjął system komputerowy. Dzięki temu, możliwa jest kompletacja kilku, a nawet kilkunastu jednostek wysyłkowych jednocześnie. Ponadto, jeżeli „pod” złożony jest z trzech lub czterech regałów, ich pracę układa się następująco: gdy operator wyciąga towar z któregoś z nich, pozostałe obracają się i ustawiają na stanowiskach odbiorczych te kolumny, w których znajdują się kolejne pozycje z zamówienia. W ten sposób operator nigdy nie czeka na przemieszczenie określonego towaru na stanowisko odbiorcze, ponieważ ta czynność realizowana jest wtedy, gdy obsługuje on któryś z sąsiednich regałów.
Współczesne regały obrotowe typu karuzelowego charakteryzują się najczęściej długością od ok. 4 do 32 m i wysokości od ok. 1,8 do 8 m. Oczywiście zastosowanie wysokości wyższych niż 1,8 m wymaga zastosowania dodatkowego wyposażenia do obsługi wyżej położonych gniazd regałów. W przypadku obsługi ręcznej są to różnego rodzaju drabiny i platformy podnoszące, natomiast w przypadku prac zmechanizowanych lub zautomatyzowanych - manipulatory lub roboty. W praktyce, raczej rzadko stosuje się długości większe niż podane 32 m, a co wynika z tego, że wraz ze wzrostem długości regału wydłuża się średni czas potrzebny na przemieszczenie towaru do stanowiska odbiorczego.
Kolejnym przykładem realizacji kompletacji dynamicznej jest wykorzystanie zautomatyzowanych systemów AS/RS (od ang. automated storage/retrieval system). Systemy takie składają się z urządzeń do składowania w postaci regałów ramowych lub wspornikowych z podporami obsługiwanych przez układnice słupowe lub ramowe. Układnice poruszają się w korytarzach roboczych umiejscowionych pomiędzy dwoma kolejnymi rzędami regałowymi. Dodatkowo regały mogą być wykonane w taki sposób, aby ich gniazda charakteryzowały się podwójną głębokością - dzięki czemu wzrasta efektywność wykorzystania powierzchni strefy składowania. W zależności od rodzaju przemieszczanego towaru układy AS/RS podzielić można na systemy do obsługi paletowych jednostek ładunkowych (jest to tzw. „unit load system”) lub do obsługi asortymentów w pojemnikach lub skrzynkach (tzw. „mini load system”). Pierwszy z wymienionych systemów charakteryzuje się zwykle udźwigami rzędu 450¸500 kg i większymi, a ich wysokość to najczęściej nie więcej niż 10¸15 m (wykonywane są także instalacje o większej wysokości). Natomiast systemy „mini load” odznaczają się mniejszymi udźwigami, które zwykle nie przekraczają 450 kg.
Procedura kompletacyjna jest tutaj zbliżona do tej, którą omówiono przy okazji regałów obrotowych - tak więc odpowiedzialny za realizacje zamówienia, poprzez system zarządzania magazynem, wysyła układnicę po paletę lub pojemnik zawierające żądany asortyment. Układnica pobiera go z odpowiedniego gniazda regałowego i przemieszcza na czoło instalacji regałowej, gdzie odkłada go na bieżni przenośnika wałkowego. Przenośnik transportuje następnie asortyment do stanowiska kompletacyjnego, z którego został zamówiony, gdzie pobrana jego odpowiednia ilość.
Stosowane w systemach AS/RS - do przemieszczania asortymentów - są urządzeniami kosztownymi, znacząco wpływającymi na wielkość nakładów potrzebnych do uruchomienia takiej instalacji. Pewną alternatywą - szczególnie dla tych instalacji, które nie wymagają bardzo dużych prędkości transportu ładunków - może być zastosowanie bezobsługowych wózków podnośnikowych. Do takiego rozwiązania stosowane są zwykle nawigowane podczerwienią wózki LGV (od ang. Laser Guided Vehicle). Nawigacja wózka tego typu nie wymaga umieszczania żadnych elementów w podłodze magazynu, a nawigacja odbywa się poprzez ustalenie współrzędnych wózka za pomocą emisji wiązki laserowej. Wiązka ta emitowana jest przez skaner umiejscowiony w górnej części wózka i omiata obiekt, w którym pracuje wózek od kilku do kilkunastu razy na sekundę. W strategicznych miejscach obiektu (np. ścianach lub kolumnach regału) rozmieszczone są specjalne odbłyśniki, od których odbija się wiązka laserowa i wraca do układu nawigacji wózka. Tym sposobem następuje zorientowanie wózka w przestrzeni roboczej. Taki rodzaj nawigacji odznacza się wieloma zaletami, w tym m. in. odpornością na warunki atmosferyczne, przez co możliwa jest praca zarówno wewnątrz jak i na zewnątrz budynku. Ponadto charakteryzuje się dużą dokładnością (rzędu ± 1÷2 mm) i nie wymaga wielu zabiegów przy modyfikacji.
W tradycyjnym ujęciu kompletacji „towar do człowieka”, początek i koniec realizacji zamówienia związana jest z pracą operatora systemu, który zamawia żądany asortyment, a następnie odbiera na swoim stanowisku gdzie kompletuje jednostkę wysyłkową. Współcześnie także i ten ostatni element cyklu kompletacyjnego można zautomatyzować - stosując sprzężonego z systemem AS/RS lub AS/RV robota paletyzującego. Rozwiązanie takie, na przykładzie systemu SCP firmy SSI Schäfer pokazano na fot. 3.
Asortymenty wprowadzane są do systemu SCP na paletach, które rozformowywane są całymi warstwami i dalej przemieszczane do przygotowanych stanowisk buforowych. Pomimo tego, że buforowanie odbywa się całymi warstwami to pojedynczymi elementami systemu są opakowania zbiorcze o prostopadłościennej strukturze (dlatego są to przede wszystkim pudła lub zgrzewki zestawiające większą ilość asortymentów jednostkowych). Podstawowymi informacjami jakie zapamiętuje system są dane dotyczące elementów do niego wprowadzanych - czyli waga, wymiary, kształt itp. Do realizacji zamówień wykorzystywany jest układ optyczny, który sprawdza gabaryty identyfikowanego elementu, a następnie w oparciu o konfrontację z wcześniej wprowadzonymi danymi rozpoznaje go. Zastosowana tutaj identyfikacja optyczna eliminuje praktycznie konieczność stosowania typowych rozwiązań automatycznej identyfikacji, czyli kodów kreskowych lub tagów RFID. System posiadając te informacje formuje wirtualną jednostkę ładunkową, której poszczególne warstwy składają się z elementów o maksymalnie zbliżonych wymiarach. Na podstawie stworzonej wirtualnie paletowej jednostki ładunkowej, robot stanowiący końcowy element systemu formuje rzeczywistą jednostkę paletową.
Przedstawione rozwiązania są przykładami zautomatyzowanych systemów kompletacji dynamicznej - nie wyczerpują jednak zagadnienia w całości. Alternatywą dla centrów zarządzania asortymentami w postaci układów regałów karuzelowych mogą być chociażby regały okrężne lub urządzenia typu „vertical lift”. Automatyzacja wkracza także coraz odważniej do rozwiązań kompletacji tradycyjnej - „człowiek do towaru”. Nie są to jednak rozwiązania stosowane na taką skalę jak w przypadku kompletacji „towar do człowieka”. Przykładem może być tutaj m. in. wykorzystanie wózków AGV jako nośników robotów, które pobierają asortymenty z gniazd regałowych. Innym, nieco mniej rewolucyjnym, ale bardzo praktycznym może być technologia „Pick-n-go” firmy Danaher Motion.
dr inż. Łukasz Wojciechowski
Instytut Maszyn Roboczych i Pojazdów Samochodowych, Politechnika Poznańska
