Robotyzacja procesu kompletacji

Siedząc na swoim wózku do kompletacji, pobiera pierwszą pustą paletę i bez znudzenia na twarzy rozpoczyna proces kompletacji. Podąża przez alejki regałowe, wzdłuż produktów znajdujących się na paletach najniższego poziomu, obok kartonów w zintegrowanych z regałem kanałach przepływowych oraz wzdłuż półek. Dojeżdża do pierwszego miejsca kompletacji, pobiera wymaganą ilość kartonów, odkładając je na paletę i od razu jedzie do następnego miejsca. Tym razem najpierw otwiera karton, po czym pobiera i odkłada wymaganą ilość opakowań. Podążając od miejsca do miejsca, bez zmęczenia i bólu pleców, sięga po tylne kartony zarówno z miejsc tuż przy podłodze, jak i tych na najwyższych paletach prawie 2,5 m nad podłogą. Na kolejnym przystanku wyciąga pojemnik, który utkwił w kanale przepływowym i pobiera z niego ostatnie opakowania, po czym potwierdza opróżnienie pojemnika i odkłada go na odpowiedni kanał odprowadzający. Dziś kolejny dzień z rzędu idealny Pan Pikrob pracuje bez oporów przez dwie długie zmiany bez żadnej przerwy.

Czy to utopia? Wizja? A może w bliskiej przyszłości właśnie w taki sposób będą obsługiwane nasze magazyny? Postęp technologii w ostatnich latach jest tak ogromny, że nietrudno wyobrazić sobie taki scenariusz. Branża logistyczna starannie szuka możliwości, by wykonywać coraz więcej kroków operacyjnych poprzez rozwiązania automatyczne.

Trend wzrostu zapotrzebowania na takie instalacje w magazynach rośnie wraz ze zmniejszaniem się populacji osób zdolnych do pracy. Wpływają na to zmiany demograficzne, takie jak spadek przyrostu naturalnego, starzenie się społeczeństwa, ale również inne czynniki, jak m.in. dostępność i bliskość unijnego rynku pracy oraz krajowy wzrost gospodarczy, czy też wzrastające wymagania dotyczące ergonomii stanowisk pracy. Wszystko to skutkuje brakiem ludzi chętnych do podejmowania pracy wymagającej powtarzania monotonnych i często męczących czynności. Potwierdzeniem powyższej tezy jest zwiększająca się liczba zapytań klientów naszej firmy – Miebach Consulting – o automatyzowanie coraz większego zakresu operacji. Istniejące rozwiązania dotyczące paletyzacji i depaletyzacji czy elastycznego transportu jednostek ładunkowych (np. systemy goods to man) już nie wystarczają.

Rośnie zainteresowanie automatyzacją w kompletacji zamówień, czyli bardzo pracochłonnym obszarze. Filmy reklamowe obiecują nam nowoczesne roboty o wysoko rozwiniętej inteligencji, które automatycznie mogą wykonywać najbardziej złożone czynności związane z kompletowaniem zamówień.

Umiejętności i ograniczenia

Czy znamy już dziś Pana Pikroba? Czy naprawdę potrafi to wszystko? Jakie są jego ograniczenia w procesie kompletacji? Podstawową czynnością w procesie kompletacji jest pobranie towaru z miejsca składowania i odłożenie go na zdefiniowane miejsce. Może to być paleta lub pojemnik. Istnieje wiele możliwości, by przeprowadzić ten łatwy proces w automatyczny sposób, jednak kilka wymagań musi zostać spełnionych, by zautomatyzować tą prostą czynność w warunkach rzeczywistych. Duża różnorodność artykułów wciąż stanowi największą przeszkodę we wprowadzaniu automatycznych rozwiązań. Dobrym przykładem jest handel detaliczny sprzętu elektronicznego i akcesoriów, który osiąga coraz większe obroty, głównie poprzez sprzedaż internetową. W takim przypadku mamy w kompletacji do czynienia z kartonami, woreczkami oraz towarem luźnym, a co więcej, dodatkowo wszystkie rodzaje opakowań występują w różnych barwach, rozmiarach i strukturze. Tysiące różnych artykułów, które muszą zostać automatycznie rozpoznane i bezpiecznie pobrane, oznacza nie lada wyzwanie dla stosowanych obecnie czujników optycznych i manipulatorów. Sensory te nie są na tyle inteligentne, by samodzielnie rozpoznać przewrócony lub przesunięty artykuł w kartonie, tym bardziej gdy asortyment regularnie się zmienia. Najmniejsze zmiany w opakowaniu artykułu (np. nowy model telefonu) mogą prowadzić do zakłócenia procesu. Rozpoznawanie wykonywane jest przez sensory optyczne. Kamery robią zdjęcia, a komputer analizuje i porównuje je z informacjami zapisanymi w swojej bazie danych. Najmniejsze zakłócenia, takie jak inne warunki oświetleniowe, refleks lub delikatnie zmienione barwy mogą powodować, że system nie rozpozna artykułu i zatrzyma się, aż do ponownego uruchomienia przez serwisanta.

Takich przykładów znajdzie się bardzo dużo w różnych branżach. W branży motoryzacyjnej wysoki poziom robotyzacji istnieje już dzisiaj. W spawalni karoserii roboty przejęły niemal cały zakres pracy. Pracownicy wykonują tylko bardzo skomplikowane procesy łączenia elementów karoserii lub dostarczają maszynom materiał do pracy. Roboty w pełni automatycznie pobierają blachy, przykładają je w odpowiednej pozycji, po czym zgrzewają, spawają lub kleją je razem do gotowych podzespołów. Następnie przekazują je kolejnym robotom do wykonania kolejnych kroków w łańcuchu procesów. Zastosowanie tak wysokiego poziomu automatyzacji jest możliwe, ponieważ mamy do czynienia ze stosunkowo małą różnorodnością, ogromną liczbą powtórzeń oraz trudnym dla pracowników dostępem do złożonych podzespołów. Każdy robot wykonuje tylko kilka zadań. Pobiera precyzyjnie wykonaną część, która została mu przygotowana w zdefiniowanym miejscu, i wykonuje spawy w tych samych, ściśle określonych pozycjach.

Wyraźnie widać tu różnicę pomiędzy niemal idealnym stanem w fabryce samochodów, a naszymi magazynami. Często nie mamy wpływu na to, w jaki sposób i jak przygotowany wcześniej towar otrzymamy. Wymagamy od automatyzacji dużo większej elastyczności i umiejętności reagowania na różne możliwe sytuacje. Te tak zwane umiejętności poznawcze nie są na tyle rozwinięte, by mogły być zastosowane powszechnie. Jeszcze nie! Właśnie nad tym wyzwaniem pracują obecnie inżynierowie i informatycy. Coraz „mądrzejsze” i dokładniejsze sensory wychwytują bardzo szczegółowe informacje z otoczenia. Duża ilość danych błyskawicznie przekazywana jest do sterowników, a komputery, z coraz szybszymi procesorami, potrafią przeliczyć tę masę danych w czasie rzeczywistym oraz podjąć odpowiednie decyzje. W przyszłości decyzje te będą opierać się na zapamiętanych wcześniejszych sytuacjach i doświadczeniu, czyli na sztucznej inteligencji. Tendencja ta jest przedstawiona na Rycinie 1 z częstotliwością powtórzeń na osi Y oraz poznawczością (analiza i umiejętność podejmowania decyzji) na osi X.

Nowe zadania

Roboty z pewnością nigdy całkowicie nie zastąpią człowieka, ale na pewno będą w stanie wykonywać dużą część jego zadań. Jak bardzo skomplikowana dla robota może być sama czynność pobierania artykułów, która dla nas wydaję się banalna, zostało już wyjaśnione. Proces kompletacji zawiera dodatkowo dalsze poboczne czynności, na które nie ma na dzień dzisiejszy automatycznych rozwiązań, a przynajmniej nie są one na tyle rozwinięte i niezawodne, by mogły być zastosowane w środowisku operacyjnym.

Rycina 2 przedstawia czynności, które standardowo występują w trakcie procesu kompletacji towaru z często spotykanych lokalizacji takich jak paleta, półka lub kanał przepływowy i pokazuje, dla których z tych czynności istnieją automatyczne, już dziś powszechne w zastosowaniu rozwiązania.

Jeżeli mówimy o procesie kompletacji wykonywanym przez roboty, to będą musiały one pewnie i szybko realizować także wszystkie pomocnicze kroki i zadania. Ręczna interwencja przy każdym najmniejszym zakłóceniu nie jest akceptowalna. Nasze magazyny nie są idealnym środowiskiem laboratoryjnym i nigdy nie będą. Dokładnie na tym koncentruje się praca badawcza. Gdy jednak weźmiemy pod uwagę postęp technologiczny ostatnich lat, to nie zadajemy sobie pytania czy ta technologia będzie kiedyś na tyle dojrzała, by móc zostać szeroko wdrożona w naszych magazynach i centrach dystrybucji, tylko kiedy to się stanie. Jakie warunki muszą zatem zostać spełnione, abyśmy mogli poznać Pana Pikroba?

Jako pierwszy punkt trzeba wymienić polepszenie umiejętności percepcyjnych robotów. Mówimy tu o postrzeganiu środowiska, interpretacji sytuacji i odpowiedniej reakcji. Jeżeli robot chce pobrać jeden artykuł, nie może go zmylić fakt, że artykuł ten jest przewrócony, przesunięty lub zabrudzony. Rozpoznawanie musi działać skutecznie również w różnych warunkach oświetleniowych, np. odbicia światła i cienie są zupełnie inne w ciągu dnia i w nocy.

Rozpoznawanie nowych artykułów lub radzenie sobie z zaklinowanymi kartonami musi być także możliwe do wykonania w sposób automatyczny. Uzyskanie takich umiejętności będzie prowadziło do zwiększenia wielofunkcyjności i elastyczności. Ten sam robot będzie w stanie przepracować duży obszar asortymentu, a w tym dużą część zamówień. Nawiązując do naszego przykładu z branży elektroniki, oznacza to, że większość pobrań zostanie wykonana automatycznie. Robot pobierze małe kartony z urządzeniami, akcesoria zapakowane w woreczkach, a nawet luźno leżące elementy. Rozpozna też, że karton zbiorczy jest pusty i usunie go w odpowiednim miejscu. Tylko nieliczne kroki pozostaną do wykonania przez człowieka, tak samo jak kompletacja niestandardowych części takich jak sprzęt wielkogabarytowy lub trudny w handlingu. Jeżeli osiągniemy stan, w którym roboty będą mogły przepracować większość otrzymywanych zamówień, np. ok. 50-70%, zmniejszy to w dużym stopniu koszty operacyjne, a wraz z tym czas amortyzacji tej technologii. Dopiero wtedy będzie można powszechnie stosować te rozwiązania i doprowadzić tym samym do redukcji ich cen.

Ale nie tylko polepszenie umiejętności robotów będzie potrzebne do ich masowego zastosowania. Klienci też będą musieli się dostosować i podjąć starania, aby umożliwić podniesienie stopnia automatyzacji. W naszych magazynach obecnie prowadzone są bardzo złożone i skomplikowane procesy, co utrudnia wdrożenie automatycznych rozwiązań. Rozbicie takich kompleksowych procesów na małe etapowe kroki ułatwi ich wykonanie przez roboty. Etapowe wprowadzanie wiąże się z mniejszym ryzykiem początkowym i przyśpiesza rozwój technologii poprzez zdobycie praktycznego doświadczenia w otoczeniu produkcyjnym.

Baza danych

Oczekujemy od robotów, że będą wstanie przetworzyć dużą ilość informacji i podejmować odpowiednie kroki, ale za samo dostarczenie informacji odpowiedzialny jest człowiek. Mówimy tu o dużej ilości dokładnych i wiarygodnych informacji na temat pobieranych produktów. Baza danych naszych artykułów musi być odpowiedniej jakości. Roboty będą polegać na dokładnych wymiarach, wagach lub informacjach o rodzaju materiału itp. Błędy w tych danych mogą doprowadzić do usterek i zakłóceń, niespowodowanych przez roboty. Z naszego doświadczenia wynika, że jakość tego rodzaju danych w wielu firmach, łagodnie mówiąc, nie należy do najlepszych. Postęp w dziedzinie automatyki i robotyzacji jest gigantyczny. Biorąc pod uwagę, jak bardzo rozwinęły się i nadal rozwijają inne nowoczesne technologie naszego codziennego życia, trudno jest wyobrazić sobie brak robotów w magazynach przyszłości.

Kamery w smartfonach są już tak wyrafinowane, że bez trudu rozróżniają twarz i uśmiech oraz podają wiek. Nawet samochody zaczynają samodzielnie jeździć po ulicach. Zrobienie trafnej prognozy jest bardzo trudne, a tym bardziej, jeżeli ma ona dotyczyć przyszłości, więc trudno stwierdzić czy spotkamy Pana Pikroba w naszych magazynach za pięć, czy za dziesięć lat. Jedno jest pewne – na pewno go spotkamy. Pozostaje nam jedynie wymyśleć mu lepszy przydomek.