Многостепенни совалкови системи (MLS) и многостепенни совалкови решения с многопътна функционалност (MAL) спрямо 2D/3D совалкови системи

Разработване на високопроизводителни лагери: Стратегически решения между MLS, многопътни и 3D технологии

Интралогистиката претърпява фундаментална трансформация. Водена от експоненциалния растеж на електронната търговия, острия недостиг на квалифицирани работници и търсенето на максимална пространствена ефективност, традиционните складови концепции все повече достигат своите физически и икономически граници. Докато в продължение на десетилетия машината за съхранение и извличане (SRM) беше безспорният стандарт за автоматизирани складове с високи стелажи, високодинамичните совалкови системи сега се утвърждават като отговор на сложните изисквания на съвременните дистрибуторски центрове. Изборът на „совалката“ обаче вече не е просто решение – той изисква нюансирано проучване на нарастващото разнообразие от технологични архитектури.

Днес конкуренцията между технологиите се върти предимно около многостепенни совалкови системи (MLS), решения с многопътна функционалност (MAL) и високогъвкави 2D или 3D варианти. Тези системи се различават не само по своята кинематика и дизайн, но и следват напълно различна инвестиционна и оперативна логика. Докато класическите стакерни кранове се отличават с ниски разходи за придобиване в стандартизирани процеси, фокусът при совалковите решения се измества към производителност, мащабируемост и резервиране. С пикова производителност от над 1000 до 3000 двойни цикъла на пътека на час, тези системи предефинират възможностите в складовата логистика.

Тук разглеждаме стратегическото препозициониране на тези технологии. Анализираме защо, въпреки по-високите първоначални инвестиции (CAPEX), общата цена на притежание (TCO) на совалковите системи често е по-ниска поради енергийната ефективност и намалените разходи за поддръжка. Освен това, изследваме архитектурните разлики между системите, базирани на коридори, и 3D системите и изясняваме коя технология предлага решаващото конкурентно предимство за всеки сценарий на приложение – от фармацевтични продукти до дълбоко замразяване. В крайна сметка, изборът на система за съхранение не е чисто технически въпрос, а икономическо решение относно бъдещата жизнеспособност на веригата за доставки.

Когато производителността определя инвестиционните решения

Интралогистиката претърпява фундаментална промяна в парадигмата. Докато класическите машини за съхранение и извличане са стандартното решение за автоматизирани складове с високи стелажи в продължение на десетилетия, многоетажните совалкови системи и свързаните с тях совалкови технологии печелят все по-голям пазарен дял. Тази промяна в никакъв случай не е обусловена от технологиите, а по-скоро следва точна икономическа логика, произтичаща от променящите се изисквания на съвременните дистрибуторски центрове. Изборът между различни решения за автоматизация е сложен и изисква задълбочено разбиране на техническите, икономическите и оперативните параметри.

Технологични основи и архитектурни различия

Многостепенните совалкови системи (MLS) представляват отделна категория автоматизирани решения за съхранение, коренно различни от двуизмерните и триизмерните варианти на совалките. MLS системата се състои от компактни, леки совалкови превозни средства с интегрирани повдигащи възможности, които могат автономно да обслужват множество нива за съхранение. Тези превозни средства достигат скорости до четири метра в секунда и обработват максимални полезни товари между тридесет и петдесет килограма. Използването на пространството е изключително ефективно, с плътност до тридесет и шест контейнера на квадратен метър площ.

За разлика от тях, двуизмерните совалкови системи работят изключително хоризонтално на определено складово ниво. Всяко ниво има специално совалково превозно средство, докато вертикалният транспорт се обработва от отделни асансьорни системи. Това архитектурно разделяне на хоризонталното и вертикалното движение позволява прецизно мащабиране на производителността, тъй като совалките и асансьорите могат да се оразмеряват независимо. Производителността на пътеките на типичните двуизмерни системи варира от 500 до 1000 двойни цикъла на час.

Триизмерните совалкови системи представляват най-технологично напредналия вариант. Тези автономни превозни средства се движат в три измерения и могат да превключват между нивата без отделна асансьорна технология. Тази пълна свобода на движение води до максимална гъвкавост, но изисква сложна технология за управление и навигация, както и съответно разработена инфраструктура.

Разликата в сравнение с конвенционалните машини за съхранение и извличане е значителна. Докато типичната машина за съхранение и извличане постига от 80 до 120 двойни цикъла на час, високопроизводителните шатъл системи обработват от 500 до над 1000 двойни цикъла за същото време. Специализирани конфигурации, като например Multi Access Warehouse от psb intralogistics, постигат дори до 3000 двойни цикъла на пътека на час.

Икономически анализ и инвестиционна структура

Инвестиционните разходи за автоматизирани складови системи показват значителни структурни разлики. Шатъл системите обикновено изискват по-високи първоначални инвестиции на място за съхранение, отколкото конвенционалните стаферни кранове. Тази разлика в цената е резултат от множеството активни компоненти: Функционалният шатъл склад изисква множество шатъл превозни средства на пътека, отделни вертикални повдигачи, сложни системи за управление и усъвършенствана стелажна технология с интегрирани направляващи релси. Традиционните стаферни кранове често са по-евтини за закупуване поради десетилетия стандартизация и се възползват от установените производствени процеси.

Структурата на оперативните разходи обаче обръща тази връзка. Системите за совалки са по-енергийно ефективни на цикъл на съхранение и извличане, тъй като леката им конструкция и разделянето на хоризонталното и вертикалното движение консумират значително по-малко енергия. Системата MLS консумира приблизително шестдесет процента по-малко енергия от сравнима RBG на работен цикъл. Съвременните совалки използват технология със суперкондензатори за захранване и връщат спирачната енергия обратно в системата. Усъвършенстваните системи разполагат с интелигентни режими за пестене на енергия, като например функции за дълбок сън, които минимизират консумацията на енергия в режим на готовност.

Разходите за поддръжка също са по-ниски при шатъл системите. Докато стелажните кранове, като сложни отделни машини, изключват целия коридор в случай на технически проблеми, шатъл системите, благодарение на модулната си архитектура, могат да заменят отделни дефектни превозни средства по време на работа. Въпреки че технологията на стелажите при шатъл решенията е по-сложна, поддръжката може да се извършва по време на работа, защото коридорите остават достъпни, а множеството шатъли компенсират престоите.

Изчисленията за възвръщаемост на инвестициите за автоматизирани складови системи се основават на стандартизирани периоди на амортизация. Успешните проекти за автоматизация се стремят към периоди на възвръщаемост на инвестициите под пет години, като амортизацията често се постига в рамките на две до три години. Изборът между различни технологии изисква диференциран анализ на първоначалната инвестиция, текущите оперативни разходи, потреблението на енергия и разходите за поддръжка през целия жизнен цикъл.

Пропускателна способност и мащабируемост като критерии за решение

Производителността е ключовият диференциращ фактор между различните решения за автоматизация. В зависимост от дизайна си, конвенционалните машини за съхранение и извличане постигат от 80 до 120 двойни цикъла на час. Тази производителност е достатъчна за складове с нисък до среден оборот и пропускателна способност на коридорите под 150 двойни цикъла на час. Шатъл системите, от друга страна, отговарят на средни до високи изисквания за производителност и обикновено обработват от 500 до 1000 двойни цикъла на час и коридор.

Високопроизводителните конфигурации значително надвишават тези стойности. Evo Shuttle на KNAPP, в своята двуизмерна версия, постига над хиляда двойни цикъла на пътека на час. Многофункционалният склад на psb intralogistics е проектиран за до три хиляди двойни цикъла на пътека. Такива нива на производителност се постигат чрез интегрирането на множество контейнерни повдигачи на пътека, които могат да бъдат позиционирани на всяко място в складовата структура.

Мащабируемостта е фундаментална разлика между совалковите системи и машините за съхранение и извличане, базирани на коридори. Докато производителността на машината за съхранение и извличане е ограничена от отделната машина, совалковите складове могат да бъдат разширени чрез добавяне на повече превозни средства по време на работа. Броят на совалките е мащабируем независимо от броя на местата за съхранение. Ако изискванията за производителност се увеличат, се интегрират допълнителни совалки; ако капацитетът за съхранение се увеличи, коридорите се удължават или разширяват. Това разделяне на производителността и капацитета позволява поетапна инвестиционна стратегия, ограничаваща първоначалните разходи и позволяваща по-късни увеличения, ако е необходимо.

Многофункционалният склад е пример за тази гъвкавост. Променливият брой контейнерни асансьори и до два совалки на ниво позволяват прецизно адаптиране на производителността на системата към изискванията. Конвейерната технология може да бъде интегрирана на всяко складово ниво, предлагайки максимална гъвкавост при планирането на разположението. Отделни асансьори, конвейерни секции и зони за комплектоване могат да бъдат деактивирани извън пиковите часове, като същевременно се поддържат достатъчни резерви от капацитет за пиковите часове.

LTW предлага на своите клиенти не отделни компоненти, а интегрирани цялостни решения. Консултации, планиране, механични и електротехнически компоненти, технология за управление и автоматизация, както и софтуер и сервиз – всичко е свързано в мрежа и прецизно координирано.

Вътрешното производство на ключови компоненти е особено предимство. Това позволява оптимален контрол на качеството, веригите за доставки и интерфейсите.

LTW е символ на надеждност, прозрачност и съвместно партньорство. Лоялността и честността са здраво залегнали във философията на компанията – ръкостискането все още означава нещо тук.

Свързано с това:

• LTW решения

Резервиране и наличност на системата

Наличието на автоматизирани системи за съхранение е критичен фактор за успех, особено в приложения с критично значение за времето, като електронната търговия или фармацевтичната логистика. Совалковите системи предлагат присъща резервираност поради своята архитектура. Повредата на едно-единствено совалково превозно средство води само до незначително намаляване на производителността, тъй като останалите превозни средства продължават да работят. За разлика от това, повреда на автоматизирана система за съхранение и извличане (AS/RS) води до пълно спиране на засегнатия коридор.

Многоетажният склад реализира резервиране на множество нива. Множество контейнерни асансьори и конвейерни системи за свързаност на склада значително увеличават наличността. Всяко устройство за обработка на товари може да бъде прехвърлено от няколко совалки към различни асансьори и транспортирано извън склада чрез различни конвейерни връзки. Дори по време на достъп за поддръжка, когато отделни нива или асансьори са временно деактивирани, складовата пътека остава функционална.

Техническото проектиране на високодостъпните системи следва установените принципи за резервиране. Пълното едно-към-едно резервиране на критични компоненти, конфигурациите „master-slave“ на системите за управление и устройствата за наблюдение на резервираните сървъри за процеси са индустриални стандарти. Системите тип „шатъл“ се възползват от своята разпределена архитектура, тъй като техническото или организационно разделяне на компонентите на инсталацията увеличава общата наличност.

Области на приложение и случаи на употреба

Подходящостта на различните решения за автоматизация варира значително в зависимост от контекста на приложението. Изпълнението на поръчки в електронната търговия поставя най-високи изисквания към производителността и гъвкавостта. Шатъл системите доминират в този сегмент поради способността им да се справят с пикови поръчки и да позволяват паралелни процеси в тесни коридори. Бързата обработка на поръчките и възможността за управление на сезонните колебания чрез гъвкаво разполагане на шатъл системи са ключови предимства.

Фармацевтичната индустрия използва технологията на совалките за приложения, които изискват както максимална производителност, така и точност на инвентара. Автоматизираното управление на инвентара и възможността за прецизно подреждане на поръчките отговарят на строгите изисквания за съответствие в този сектор.

В производствени среди, совалковите системи се използват предимно като буферно съхранение и за захранване на производствени линии. Процесите „точно навреме“ и „точно в последователност“ се възползват от бързата наличност на артикулите и възможността за автоматизирано подреждане. Интеграцията с палетизиращи роботи позволява ефективни концепции за потока на материалите.

Хладилните складове представляват специализирано приложение, където совалковите системи предлагат значителни предимства. Намаляването на ръчния труд в условия на дълбоко замразяване намалява разходите за персонал и подобрява условията на труд. Съвременните совалкови превозни средства са проектирани за работни температури до минус тридесет градуса по Целзий.

Практически примери и реализирани приложения

Практическото внедряване на многоетажни совалкови системи демонстрира тяхната ефективност. ETRA Oy във Финландия управлява контейнерен склад с четири коридора и 49 500 места за съхранение, комбинирайки десет многоетажни совалкови системи GEBHARDT и два конвенционални стагерни крана. Това хибридно решение оптимално използва силните страни на двете технологии.

Базираният във Великобритания онлайн търговец на дребно Skygate, предлагащ множество марки, разчита на системата KNAPP Evo Shuttle за шест милиона артикула на склад. Интегрирането на 500 000 специално проектирани контейнера Evo Stacknest е увеличило ефективността на склада с 25 процента. Решението позволява изпълнение на поръчките само за 30 минути.

Arvato управлява най-голямото в света двуизмерно шатъл решение в козметичния сектор за търговец на дребно за красота и лайфстайл. Системата съхранява и извлича 12 500 контейнера на час от двойно дълбоко складиране. Гъвкавостта на системата се справя със значителни вариации в обемите на поръчките и изглажда пиковите натоварвания.

EssilorLuxottica използва 450 совалки в конфигурация Evo Shuttle 1D за 500 000 места за съхранение. Системата обработва 33 000 пакета дневно, което съответства на производителност от 250 000 артикула на смяна от седем часа и половина.

HEAD Sportartikel внедри автоматизиран склад за малки части (AS/RS) на Jungheinrich с 36 000 палетни позиции, способен да обработва 500 контейнера на час. Този централноевропейски склад, работещ от юни 2022 г., демонстрира успешната автоматизация на средно голям дистрибуторски център.

Ефективност на пространството и оптимизация на капацитета

Използването на пространството при автоматизираните складови системи далеч надхвърля това на ръчните решения. Многоетажните совалкови системи постигат плътност от тридесет и шест контейнера на квадратен метър подова площ. Високостелажните складове с десет хиляди палетни места изискват само две до три хиляди квадратни метра подова площ.

Количествено сравнение на различни стелажни системи с идентични размери на склада илюстрира разликите в ефективността. В хале с размери 100 на 100 метра и височина 9 метра, стандартен палетен стелаж побира 20 000 палета. Палетният стелаж с поточен поток увеличава капацитета до 36 000 палета. Системата за палетен шатъл постига 46 000 палета в същото хале, което представлява увеличение от 130 процента в сравнение със стандартното решение.

Повишената пространствена ефективност е резултат от няколко технически фактора. Премахването на широките пътеки за комплектоване, складирането на много места и оптималното вертикално използване на пространството допринасят за увеличен капацитет. Динамичното управление на складовите местоположения позволява съхранението на контейнери с различни размери на едно и също ниво, което увеличава гъвкавостта и минимизира загубата на пространство.

Матрица на решенията и избор на система

Изборът на оптимална технология за съхранение включва структурирана оценка на количествени и качествени критерии. Системите за съхранение и извличане са подходящи за приложения с ниска производителност, ниски нива на оборот, тежки товари с тегло над петдесет килограма и нестандартни размери, които не могат да бъдат поети от стандартни контейнери. Тази утвърдена технология предлага висока експлоатационна надеждност и управляеми интервали за поддръжка.

Шатъл решенията са за предпочитане при средни до високи изисквания за производителност между сто и петдесет и хиляда двойни цикъла на час, висока оборотност на складовите места, необходимост от ръчен достъп до всяко складово място в стелажа, съществуващи сгради, които не позволяват класически склад с високи стелажи, и предвидими увеличения на производителността на системата.

Икономическата жизнеспособност на автоматизираните складове за малки части обикновено започва от 3000 до 5000 места за съхранение на пътека при пълен капацитет. Когато се интегрират в съществуващи сградни конструкции, решения с по-малко от 1000 места могат да си заслужават. Ако обаче проектът изисква нова сграда, автоматизираните решения стават рентабилни само при значително по-големи обеми на контейнерите.

Анализът на общата цена на притежание (TCO) трябва да вземе предвид не само инвестиционните разходи, но и потреблението на енергия, разходите за поддръжка, разходите за персонал и разходите за земя през целия жизнен цикъл на системата. Мащабируемостта и разширяемостта на системата са дългосрочни фактори, които често се подценяват при първоначалното инвестиционно решение.

Многопътна функционалност и хъб системи

Многокоридорните концепции разширяват основната архитектура на совалковите системи, като позволяват достъп през коридорите. Многокоридорната система за подреждане и извозване Hubmaster позволява на машините за съхранение и извозване да превключват между множество коридори. Тази гъвкавост намалява броя на необходимите операторски станции, като същевременно повишава ефективността на системата.

Многофункционалният склад psb intralogistics реализира концепция за хъб, като интегрира контейнерни подемници на всяка желана позиция в рамките на складовите пътеки. Конвейерната технология може да бъде свързана на всяко складово ниво, което позволява максимална гъвкавост при планирането на разположението. Всяко товаро-разтоварно устройство се транспортира от совалки до подемници, които след това насочват стоките до определеното им работно място без никакъв кръстосан трафик.

Тази архитектура е особено ефективна в дълги, високи складове с голям капацитет, където осигурява огромни резерви от производителност. Възможността за модернизация на асансьори и конвейерна технология позволява производителността на совалковата система да се адаптира към увеличения капацитет.

Стратегически последици и бъдещи перспективи

Нарастващото разпространение на технологиите за совалков транспорт отразява фундаментални промени във вътрешнологистиката. Растежът на електронната търговия, недостигът на квалифицирани кадри и нарастващите разходи за пространство ускоряват автоматизацията. Многостепенните совалкови системи и свързаните с тях архитектури не са универсално решение, а са насочени към специфични сценарии на приложение с високи изисквания за производителност и нужда от гъвкавост.

Изборът на правилното решение за автоматизация изисква прецизен анализ на оперативните изисквания, икономическите условия и дългосрочната стратегическа насока. Шатъл системите предлагат предимства по отношение на производителност, мащабируемост и резервиране, но изискват по-високи първоначални инвестиции и по-сложна стелажна технология. Машините за съхранение и извличане остават предпочитаното решение за приложения с ясно дефиниран профил на производителност, висока експлоатационна надеждност и ниски изисквания за поддръжка за средна производителност.

Матрицата за вземане на решения, базирана на доказателства, трябва да интегрира технически параметри като производителност и енергийна ефективност, икономически фактори като инвестиционни разходи и период на възвръщаемост, както и оперативни аспекти като резервиране и лекота на поддръжка. Само цялостна оценка на тези измерения позволява избора на оптимална технология за съхранение за конкретното приложение.

Технологичната еволюция на автоматизираните складови системи продължава. Изкуственият интелект за оптимизиране на оперативните стратегии на склада, усъвършенстваната сензорна технология за прогнозна поддръжка и усъвършенстваните технологии за съхранение на енергия ще подобрят допълнително производителността и рентабилността. В този контекст стратегическото позициониране на многостепенните совалкови системи като високопроизводително решение за приложения с висока производителност ще бъде допълнително затвърдено.

С удоволствие бих служел като ваш личен съветник.

Можете да се свържете с мен на wolfenstein∂xpert.digital или

Просто ми се обадете на +49 7348 4088 965 .

LinkedIn
 

 

Повече информация тук:

• Консултации и планиране на складове с високи стелажи: Автоматизиран склад с високи стелажи – Оптимизиране на складирането на палети напълно автоматично – Оптимизация на склада