Robotyzacja łańcucha dostaw

Handel przenosi się do świata wirtualnego. Coraz chętniej i częściej kupujemy w sieci, ponieważ tak jest szybciej, taniej i wygodniej. Jednocześnie wciąż rosną nasze wymagania. Nikogo już nie zadowala kilkudniowa realizacja zamówienia. Oczekujemy, że zakupy zostaną nam dostarczone na drugi dzień. Mało tego, nietrafione chętnie zwracamy, niechętnie czekając na pieniądze dłużej niż na przesyłkę. Nie mniej ważna jest wszechobecna redukcja kosztów, ciągłe poszukiwania oszczędności, co oczywiście nie sprzyja rosnącym potrzebom coraz bardziej rozpieszczonych konsumentów. Nic dziwnego, że największe firmy na świecie zaczynają zatrudniać pracowników mechanicznych – roboty, które nie odczuwają zmęczenia, znużenia, nie chodzą na urlopy, nie chorują, a pomyłki popełniają rzadko. Na razie jest ich niewiele, ale w niedalekiej przyszłości zdominują poszczególne ogniwa łańcucha dostaw.

Od taśmy montażowej do smartfona

Roboty towarzyszą nam od wielu lat. Pierwszy – przemysłowy – pojawił się w fabryce General Motors w roku 1961! Od tamtej pory zdominowały produkcję, czyniąc ją szybszą, wydajniejszą i tańszą. Ta jest dla większości z nas zupełnie obca, w przeciwieństwie do robotów, które w nieco innej formie towarzyszą nam zdecydowanie częściej, choć w wielu przypadkach nawet nie zdajemy sobie z tego sprawy. Przykładów nie trzeba szukać daleko. Po dywanach i podłogach – ku uciesze kotów – śmigają niezwykle zaawansowane roboty sprzątające, które są w stanie zmapować pomieszczenie, wytyczać optymalne ścieżki, omijać przeszkody czy wrócić do stacji dokującej, zanim skończą im się zapasy energii. Inne maszyny o humanoidalnych kształtach towarzyszą dzieciom, uczą w szkołach, witają hotelowych gości. Znajdziemy je również w szpitalach, przy czym w zależności od powierzonych im zadań mogą być autonomiczne i opiekować się pacjentami lub pełnić rolę potężnego narzędzia chirurgicznego w rękach lekarza. Nie znaczy to, że automaty zostały stworzone wyłączne do wysokich celów, bowiem można je znaleźć w galeriach handlowych i sklepach spożywczych, gdzie informują klientów o lokalizacji towarów. Na roboty natkniemy się również w sklepach internetowych. Tam pełnią rolę konsultantów informując o dostępności produktów, ich podstawowych parametrach czy szczegółach dotyczących realizacji zamówień. Namiastkę sztucznej inteligencji znajdziemy w naszych smartfonach pod postacią asystentów głosowych Siri, Cortany oraz Google Now. Można im zlecać odszukanie dowolnych informacji w sieci lub smartfonie, zapisanie przypomnienia w kalendarzu, a nawet zamówienie taksówki. Pomimo tak ogromnego rozproszenia, wciąż wiele sfer życia, przemysłu i handlu czeka w kolejce do robotyzacji. Jednym z nich jest łańcuch dostaw.

W odpowiedzi na rosnący rynek e-commerce

Nieprawdziwe byłoby sformułowanie, że poszczególne etapy łańcucha dostaw są całkowicie wolne od mechanicznych pracowników. Kolejne duże firmy, szczególnie kurierskie oraz z segmentu e-commerce, inwestują w roboty, aby zwiększyć wydajność pracy, ponieważ w sieci kupujemy coraz częściej i coraz więcej. Z badania Forrester Research wynika, że europejski rynek e-commerce będzie notował rok do roku wzrost na poziomie 10 proc. Problem polega na tym, że zakup wirtualny jest ogromną wygodą dla kupującego, ale też nie lada wyzwaniem dla sklepu, bowiem każda pojedyncza transakcja, zanim zostanie sfinalizowana, musi przejść skomplikowany i kosztowny proces. Proces, który dodatkowo komplikują np. zwroty oraz wyścig na jak najszybszą realizację zamówień. Wszystko to wymaga odpowiedniej liczby pracowników, o których jest w dzisiejszych czasach coraz trudniej. Można śmiało powiedzieć, że roboty są w tym temacie ostatnią deską ratunku. Jak na razie radzą sobie znakomicie, ale początki nie były łatwe.

Oczy, skóra, mózg i dłonie

Roboty przemysłowe, pomimo swojej złożoności, precyzji i technologicznego zaawansowania, pod pewnymi względami ustępują maszynom wykorzystywanym w logistyce. Zazwyczaj są bowiem „ślepe”, „głuche”, zaprogramowane do powtarzania jednej konkretnej czynności i przytwierdzone do podłoża na stałe. W ich sąsiedztwie nie ma ludzi, więc nikt nie przeszkadza im w pracy. To one nieco bardziej zasługują na miano maszyn niż robotów, ponieważ od tych drugich, jakoś podświadomie, wymagamy czegoś więcej. I słusznie. Największa różnica tkwi właśnie w specyfice pracy oraz jej warunkach. Robot z magazynu lub sortowni musi „wiedzieć”, jak bezpiecznie operować w towarzystwie ludzi, musi być również elastyczny i nie mniej precyzyjny od maszyn przemysłowych. Ma nie tylko wykonywać polecenia, ale również reagować w odpowiedni sposób na zmieniającą się sytuację – np. brak odpowiedniego przedmiotu w uprzednio wskazanym miejscu. Co więcej, taki robot powinien doskonale rozróżniać kształty i rozmiary, pewnie chwycić daną rzecz i odłożyć ją w odpowiednie miejsce. Każdy z tych elementów jest odrębnym i poważnym wyzwaniem dla konstruktorów. Tym bardziej, że wymaga podejścia interdyscyplinarnego, połączenia zagadnień ze świata mechaniki, informatyki, psychologii oraz biologii. Trudno sobie wyobrazić, jak ogromnym wyzwaniem jest wprowadzenie do pracy w magazynie najprostszego robota.

Konstruktorzy radzą sobie z nimi na wiele różnych sposobów, naśladując naturę lub korzystając z rozwiązań gotowych, które ktoś inny wymyślił wcześniej, czasami w zupełnie innym celu. Doskonałym przykładem są cyfrowe aparaty fotograficzne oraz popularny kontroler konsoli Xbox o nazwie Kinect. Okazuje się, że dla automatów mogą być one narządem wzroku. Szczególnie Kinect, który nie tylko pozwala operować ramieniem robota z dokładnością do 1 cm, ale również rozpoznawać tekstury przedmiotów. Hiszpańskiej firmie Agrobot udało się zaprogramować automat, który z kosza dojrzałych oraz niedojrzałych truskawek jest w stanie wybrać tylko te drugie. Co więcej, nie uszkadza przy tym delikatnych owoców. Przykład dobitnie pokazuje, że hardware jest gotowy, więc wyzwaniem pozostaje jedynie odpowiedni software, który dostosuje maszynę do pracy w ściśle określonych warunkach.

Zmysł wzroku jest ważny, ale to zaledwie jeden z elementów skomplikowanej układanki. Nie mniej istotne jest przystosowanie do pracy w towarzystwie człowieka – w zasadzie mówimy o współpracy ramię w ramię, bowiem w sortowni czy magazynie robot zwyczajnie wykonuje część pracy, którą dotychczas wykonywali ludzie. Musi wiedzieć, czy w jego bezpośrednim towarzystwie znajduje się człowiek, a jeśli tak, to w jaki sposób powinien się zachować. Będzie to szczególnie ważne w kontekście maszyn wyposażonych w ruchome ramię, które może wyrządzić człowiekowi krzywdę. Aby się przed tym ustrzec, firmy wyspecjalizowane w produkcji robotów poszukują materiałów, które będą informowały maszynę, że w ich sąsiedztwie znajduje się człowiek. Takim materiałem może być np. wyposażona w liczne czujniki sztuczna skóra, nad którą pracują m.in. naukowcy z Monachium. Wysyłane przez nią sygnały mogą spowodować natychmiastowe wstrzymanie pracy robota. Wiadomo jednak, że niezwykle trudno jest się zabezpieczyć przed wszystkimi niechcianymi zdarzeniami, dlatego ABB Robotics wyposażyło automat o nazwie YuMi (od You and Me) w miękki plastikowy korpus.

Firmy wyspecjalizowane w produkcji robotów poszukują materiałów, które będą informowały maszynę, że w ich sąsiedztwie znajduje się człowiek.

Maszynie wyposażonej w zmysł wzroku oraz przygotowanej na bezpośredni kontakt z człowiekiem brakuje tylko narzędzi do wykonywania pracy. Zazwyczaj są nimi mechaniczne dłonie z dwoma mechanicznymi palcami – przystosowane do operowania konkretnym przedmiotem, więc każda zmiana zadania wymaga przeprogramowania lub przezbrojenia robota. O ile jest to wystarczające do wykonywania obowiązków w zakładzie produkcyjnym, tak okaże się dyskwalifikujące w magazynach, sortowniach czy dostawie. Tam liczy się wszechstronność, zdolność do operowania całą gamą przedmiotów o różnych kształtach. Niemiecka firma Schunk chce to osiągnąć z pomocą mechanicznej i pięciopalczastej dłoni, przypominającej ludzką.

Kolejnym i być może największym wyzwaniem jest połączenie opisanych wcześniej elementów w jedną spójną całość. U nas robi to mózg, natomiast u robota – odpowiednio wydajny układ, który będzie w stanie gromadzić informacje pochodzące z całej gamy czujników i w oparciu o nie działać – w pełni autonomicznie. Takim cybernetycznym mózgiem może okazać się opracowany przez IBM układ SyNapse, wyposażony w 5,4 mld tranzystorów naśladujących pracę ludzkich połączeń nerwowych. Zdaniem producenta ma on lepiej radzić sobie z przetwarzaniem sygnałów wideo niż tradycyjne komputery i okazać się znakomitym rozwiązaniem dla robotów przeznaczonych do pracy w logistyce. Równie skuteczna może być chmura. Wszystkie roboty zostałyby połączone z jednym potężnym komputerem i korzystałyby z jego mocy obliczeniowej tylko w określonych sytuacjach, czyli podczas wykonywania bardziej skomplikowanych operacji – np. analizy rejestrowanego obrazu.

Trudności związane z opracowywaniem i wdrażaniem robotów nie wynikają wyłącznie z zagadnień technicznych oraz prawnych. Często tym najważniejszym i jednocześnie najbardziej prozaicznym pozostają pieniądze. Opracowanie robota od podstaw wiąże się z potężnymi wydatkami, na które nie mogą sobie pozwolić nawet najzdolniejsze zespoły. Dlatego najpopularniejszą formą działalności są startupy. Te najskuteczniejsze i najbardziej obiecujące są szybko wchłaniane przez światowych gigantów branży. Przykładów nie trzeba daleko szukać. W 2013 roku firma Amazon kupiła obiecujący startup Kiva, zaangażowany w rozwój robotów do pracy w logistyce magazynowej. Teraz amerykański potentat chwali się, że w jego magazynach pracuje w sumie 30 tys. automatów. Ale Kiva to nie jedyny robot, który zdążył na dobre zadomowić się w logistyce.

Na każdym etapie łańcucha dostaw

Z raportu sporządzonego przez DHL wynika, że 80 proc. magazynów jest całkowicie manualnych. 15 proc. jest zmechanizowanych, podczas gdy zaledwie 5 proc. można określić mianem automatycznych. Nas nie interesują jednak obiekty manualne ani nawet zmechanizowane. Nas interesuje automatyka, roboty które z biegiem lat – czy tego chcemy, czy też nie – całkowicie zmienią oblicze łańcucha dostaw, a motorem napędowym tych zmian będziemy my i nasze stale rosnące potrzeby. Jak bowiem sprostać coraz większej liczbie zamówień, a co za tym idzie coraz większej liczbie kontenerów czy też milionom paczek w sortowniach i magazynach?

Pierwsze wyzwanie pojawia się już na samym początku drogi, jaką ma przed sobą produkt – chodzi o zdjęcie go z kontenera, segregację i odłożenie na paletę. Dwie pierwsze ze wspomnianych czynności z powodzeniem wykonuje robot opracowany przy współudziale firmy DHL. Składa się on m.in. z ramienia do wyjmowania paczek z kontenerów, taśmociągu oraz laserowego skanera. Zintegrowany komputer analizuje gabaryty paczek i na ich podstawie ustala optymalną kolejność rozładowywania kontenera. Maszyna jest w stanie odkładać na taśmę nawet 500 paczek na godzinę.

W kontekście robotyzacji magazynów nie bez przyczyny najczęściej przywołuje się przykład Amazona, czyli największego sklepu internetowego na świecie. Oszacowano, że w czasie tylko jednej zmiany jego pracownik przemierza dystans od 11 do nawet 24 km, co jest nie tylko męczące, ale również czasochłonne. Nic dziwnego, że firma postanowiła uporać się z tą kwestią właśnie przy pomocy wspomnianych wcześniej robotów firmy Kiva. Są to niewielkie i bardzo mobilne maszyny, które dowożą osobom zaangażowanym w kompletowanie zamówień całe półki z konkretnym asortymentem. Po pobraniu przez człowieka towaru, robot odstawia półkę na właściwe miejsce i od razu jedzie po kolejną. Dzięki takiemu rozwiązaniu operatorzy mogą skupić się wyłącznie na kompletowaniu zamówień, przez co praca staje się nieporównywalnie bardziej wydajna. Taka automatyzacja nie rozwiązuje jednak problemu samej kompletacji zamówień, czyli umieszczania właściwych przedmiotów we właściwych pojemnikach. Tu z pomocą przychodzą firmy SSI Schaefer ze swoim stacjonarnym Robo-Pick czy Knapp oraz Viastore. Wszystkim udało się przystosować maszyny do pracy w charakterze tzw. kompletatorów.

Po pobraniu przez człowieka towaru, robot odstawia półkę na właściwe miejsce i od razu jedzie po kolejną. Dzięki takiemu rozwiązaniu operatorzy mogą skupić się wyłącznie na kompletowaniu zamówień, przez co praca staje się nieporównywalnie bardziej wydajna.

Nieco trudniejsza wydaje się kompletacja typu człowiek (a właściwie robot) do towaru, ponieważ wiąże się z wykonaniem większej liczby precyzyjnych czynności. Na szczęście i z nią udało się uporać. Niewielki startup IAM Robotics z USA opracował robota wyposażonego w ramię i kamerę, który przemierza alejki pomiędzy regałami i samodzielnie kompletuje zamówienia – z uwzględnieniem towarów, których nie „widział” wcześniej. W niedalekiej przyszłości maszyna zostanie podłączona do systemu WMS. Nieco inaczej do tematu podeszła firma Fetch Robotics, która na magazyn wysyła aż dwa automaty – większy Fetch podnosi przedmioty z regałów i odkłada na mniejszego i bardziej mobilnego Freight. Ciekawe, że z pomocy Freight mogą korzystać również ludzie, bowiem producent sprzedaje swoje maszyny także osobno.

Skompletowane zamówienie, zanim zostanie wysłane do odbiorcy, trzeba zapakować. Firma DHL oddała tę czynność w mechaniczne ręce robota o nazwie Baxter, który został zaprojektowany i wykonany przez Rethink Robotics. W przeciwieństwie do mobilnych Fetch oraz Freight, Baxter jest robotem stacjonarnym. Warto jednak wspomnieć, że maszyna nie tylko doskonale wywiązuje się ze swoich zadań, ale potrafi się uczyć – niejako naśladując ruchy człowieka. Niejako, bowiem to jego ludzki towarzysz ze stanowiska pracy musi chwycić jego mechaniczne dłonie i wykonać odpowiednią czynność. Kolejne maszyna powtórzy już samodzielnie.

Ostatnia mila

Każdy element łańcucha dostaw stanowi ogromne wyzwanie, ale najtrudniejsza może okazać się tzw. ostatnia mila, czyli proces doręczania przesyłki do rąk odbiorcy. Stanie się tak ze względu na ciągłe skracanie czasów dostaw, postępującą urbanizację (szczególnie na rynkach wschodzących) oraz ciągły wzrost liczby mieszkańców największych miast. Wyzwaniom przyszłości najprawdopodobniej nie będą w stanie sprostać ludzie, dlatego już teraz trwają prace nad zastąpieniem ich robotami. Nie będą to jednak superzaawansowane maszyny, a doskonale znane nam wszystkim drony.

Przed firmami kurierskimi stoi nie lada wyzwanie, dlatego przygotowania do prawdziwej rewolucji zaczęły się kilka lat temu. Odpowiedniego momentu do wejścia na rynek nie zamierza przegapić Flirtey, który przygotowuje drona właśnie z myślą o doręczaniu przesyłek. Ów robot poleci do klienta w odpowiedzi na wiadomość SMS zawierającą dokładne dane lokalizacji. Co więcej, w drodze powrotnej zabierze na pokład inne przesyłki, aby maksymalnie wykorzystać każdy fragment lotu. Taki schemat dotyczy dostaw mających początek bezpośrednio w hubie. AMP Electric widzi to nieco inaczej. Firma chce, aby drony startowały z przesyłkami bezpośrednio z wykonującego swoje standardowe czynności samochodu kurierskiego. Człowiek będzie tylko raz na jakiś czas wyposażał je w przesyłki i ruszał w dalszą trasę. Po wykonaniu zadania robot powróci do mobilnej bazy po kolejne zlecenie lub w celu naładowania baterii.

Firma chce, aby drony startowały z przesyłkami bezpośrednio z wykonującego swoje standardowe czynności samochodu kurierskiego. Człowiek będzie tylko raz na jakiś czas wyposażał je w przesyłki i ruszał w dalszą trasę.

Zaletą dronów będzie dostawa przesyłki w dowolne miejsce. Maszyna odnajdzie odbiorcę na podstawie danych GPS z jego smartfona, natomiast do weryfikacji tożsamości zostanie wykorzystana technologia NFC lub kod QR. W innych przypadkach robot może wylądować na balkonie należącym do adresata lub na dachu budynku. W ostateczności posłuży się punktem zbiorczym dla paczek, podobnym do popularnych paczkomatów. Opcji jest mnóstwo. Można je dowolnie mnożyć i tylko delikatnie modyfikować istniejące rozwiązania. Dotyczy to również samych maszyn, ponieważ zmechanizowani kurierzy będą nie tylko latać, ale także jeździć. W tym miejscu warto powrócić na chwilę do sortowni, albowiem również tam nie zabraknie autonomicznych robotów latających, które już teraz testują Prime Competence i Unmanned Life.

Takim futurystycznym wizjom towarzyszą oczywiście głosy sceptyczne. Od polskich konstruktorów profesjonalnych i bardzo zaawansowanych dronów z firmy Flytech UAV usłyszeliśmy, że latające roboty nieprędko zaczną nam dostarczać przesyłki, a jeśli nawet, to na pewno nie w obecnej formie. Na to jest jeszcze zdecydowanie za wcześnie, szczególnie w kwestii samego procesu odbioru, interakcji dron-człowiek. Z drugiej strony wyobraźmy sobie, co działoby się nad głowami przechodniów największych miast – setki a może nawet tysiące ciężkich i potencjalnie bardzo niebezpiecznych maszyn. Jedno jest pewne – przed konstruktorami stoi szereg poważnych wyzwań.

Ramię w ramię z robotem

Robotyzacja łańcucha dostaw stała się faktem. Skala tego zjawiska nie jest na razie duża, ale już teraz potrafimy oddać w ręce automatów wiele operacji – nawet tych skomplikowanych, jak realizacja ostatniej mili czy kompletowanie zamówień. Z czasem zautomatyzowany będzie każdy magazyn, hub i sortownia. Kawałek po kawałku, ogniwo po ogniwie, zrobotyzujemy cały łańcuch dostaw. Na zakupione w sieci przesyłki nie będziemy czekać 1 lub 2 dni, a 1 lub 2 godziny, bowiem paczka wyleci do nas natychmiast – na pokładzie wielowirnikowego drona. Ważne, aby mimo wszystko nie obawiać się tych zmian, ponieważ w logistyce miejsca wystarczy dla wszystkich, a ludzie bardzo chętnie przekażą maszynom najcięższe i najbardziej żmudne obowiązki.