ラック保管 – 保管およびラックシステム – 自動保管および取り出しシステム

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自動倉庫システム（AS/RS）は、製造、流通、小売、卸売、および公共機関の環境における部品や物品の自動保管と取り出しを目的として設計されています。1960年代に開発されたこのシステムは、当初は重いパレット積載物の取り扱いに重点を置いていましたが、技術の進歩に伴い、取り扱い可能な積載物はより小型化しました。これらのシステムはコンピュータ制御で、保管品の在庫を管理します。品目は、品目の種類と数量を指定して取り出せます。コンピュータは保管エリア内の取り出し場所を決定し、取り出しプロセスを計画します。適切なAS/RSを品目の場所に誘導し、指定された取り出しポイントに品目を置くようシステムに指示します。コンベアや無人搬送車（AGV）のシステムがAS/RSと統合されている場合もあります。これらは、積載物を保管エリア内外に出し入れし、生産レベルまたは荷積みドックまで搬送します。商品を保管するには、パレットまたはトレイをシステムの入力ステーションに置き、在庫情報をコンピュータ端末に入力します。すると、倉庫保管機械が荷物を保管エリアに移動し、適切な保管場所を決定して保管します。商品が棚に収納されたり、棚から取り出されたりすると、コンピュータはそれに応じて在庫を更新します。.

保管・出庫機械の利点には、倉庫への物品の輸送にかかる労力の削減、在庫レベルの削減、在庫追跡の精度向上、そして省スペース化などが挙げられます。手作業で物品を保管・出庫するシステムに比べて、物品の保管密度が高くなる場合が多くあります。.

倉庫内では、物品はトレイに載せたり、チェーンや駆動装置に接続されたポールに吊り下げて上下に移動させたりすることができます。SRM（Storage and Retrieval Machine：収納・検索機械）は、資材の迅速な保管と取り出しのための設備の一部です。SRMは荷物を垂直または水平に移動させるだけでなく、横方向にも移動させて適切な保管場所に物品を配置します。.

ジャストインタイム生産の傾向により、サブパレット レベルでの生産リソースの利用が求められることが多くなり、保管および検索マシンは、生産ラインの隣にある小さなアイテムの保管を整理するためのはるかに高速な方法です。.

マテリアルハンドリング業界の非営利業界団体である米国マテリアルハンドリング協会 (MHIA) とその会員は、AS/RS を 2 つの主要セグメントに分類しています。

• 固定通路（通路側）と
• カルーセル/リフト

どちらの技術も部品やアイテムの自動保管と取り出しを可能にしますが、それぞれ異なる技術を採用しています。それぞれの技術には長所と短所があります。固定通路システムは一般的に大規模なシステムであるのに対し、カルーセルと垂直リフトモジュールは個別またはグループで使用され、小規模から中規模のアプリケーションで使用されます。.

固定通路型保管・回収機には、主に次の 2 つのバージョンがあります。

• 単マストまたは
• 2本マスト

ほとんどのシステムはレールと天井に設置され、上部はガイドレールまたはチャネルによってガイドされ、正確な垂直方向の位置合わせが確保されます。ただし、天井から吊り下げられるシステムもあります。システムを構成するシャトルは、固定された保管ラック間を移動し、要求された荷物（図書館システムの1冊の本から、倉庫システムの数トンの商品のパレットまで）を保管または取り出します。ユニット全体が通路内を水平に移動し、シャトルは荷物に到達するのに必要な高さまで自動的に上昇し、ラック内の複数の奥にある荷物を保管または取り出すために伸縮します。既存のラックシステム内で専用のシャトルのみを使用することで、半自動システムを実現できます。.

もう一つの保管・検索機械技術は、いわゆるシャトル技術です。この技術では、水平方向の移動はラックの異なる階層で動作する独立したシャトルによって行われ、垂直方向の移動はラック内の固定位置にあるリフトによって行われます。この2つの軸にそれぞれ独立した機械を使用することで、シャトル技術は従来の保管・検索機械よりも高いスループットを実現できます。.

保管および回収機械は、特定のステーションで荷物をピックアップするか、サポートしている輸送システムの残りの部分に荷物を転送します。そこでは、入ってくる荷物と出ていく荷物が正確に配置され、適切に処理されます。.

さらに、自動化された保管・回収システムにはさまざまな種類があり、

• ユニットロード収納・回収機械、ミッドロード収納・回収機械
• ミニロードスタッカークレーン、垂直バッファシステム/モジュール
• 垂直リフトモジュール（VLM）
• 垂直カルーセル、自動カルーセル保管システム、またはパターノスターリフト
• 水平カルーセル

これらのシステムはピック・トゥ・ライトシステムと呼ばれ、スタンドアロンユニットとして、またはポッドやシステムと呼ばれる統合ワークステーションとして使用されます。これらのユニットは通常、様々なタイプのピック・トゥ・ライトシステムと統合されており、基本操作にはマイクロプロセッサコントローラ、または在庫管理ソフトウェアを使用します。.

これらのシステムは、システム構成に応じて、スペース使用率を最大 90%、生産性を 90%、精度を 99.9% 以上、スループットをオペレーターあたり 1 時間あたり最大 750 行以上に向上させるのに最適です。.

産業界における大量生産の到来に伴い、社内の材料フロー、ひいては保管技術への要求も高まりました。より狭いスペースにより多くの物を保管する必要性から、1950年代にはブロック保管システムが開発されました。これらのブロック保管システムはスタッカークレーンによって稼働し、通路に必要なスペースが大幅に削減され、フォークリフトやリーチトラックでは到達できない高さまで到達することが可能になりました。.

最初の自動倉庫システム（AS/RS）は1960年代に開発されました。スタッカークレーンとは異なり、通路に沿って設置されていたため、倉庫全体を移動するためのポータルは不要でした。これにより、スペース利用率の向上による保管容量の増加だけでなく、通路ごとに独立したAS/RSを設置できるようになり、パフォーマンスも向上しました。当初、AS/RSは倉庫の天井に沿って小型のガントリークレーンのように動作し、床面をガイドしていました。しかし、すぐに技術はラックや倉庫の天井ではなく、倉庫の床面を通して力を加える方式に移行しました。これは、機械的な制御がはるかに容易だったためです。単線式の床置き型AS/RSは、ますます高速な移動速度を実現できるようになりました。.

スタッカークレーンは以前は運転手によって手動で操作されていましたが、1980 年代の情報技術の発達により、スタッカークレーンの大幅な自動化が可能になりました。.

これにより、1990年代以降、業界は力強い成長を遂げました。その後数年間、ソフトウェア（LSR（倉庫制御コンピュータ）およびLVR（倉庫管理コンピュータ、高床式倉庫を参照）の開発がますます重要になりました。機械面では、スタッカークレーンはますます高まる性能要求に応えてきましたが、基本的なコンセプトは今日まで変わっていません。.

倉庫保管機械は、フォークリフトと昇降装置を組み合わせたものではなく、上部と下部のガイドによって、走行方向（X軸）に昇降装置が移動し、昇降台車が昇降方向（Y軸）に移動する典型的な昇降装置です。倉庫保管機械は単独で動作することはなく、常に荷役装置と連動して動作します。荷役装置は、荷物を直接操作するか、または荷台を（Z方向に）操作します。.

通常、各通路に収納・出庫機（SRM）が設置されます。通路を変更するには、設計が大幅に複雑化し、保管場所へのアクセス時間が大幅に長くなります。しかしながら、このような機械は製造されており、通常は「カーブ走行型」SRMと呼ばれます。保管と出庫が両側で分離されている場合は、各通路にSRMを2台ずつ設置することも理にかなっています。ソリューションの選択は、必要な稼働時間だけでなく、積載量、建物の高さ、保管戦略などによって決まります。.

シャーシ

単線シャーシは、2つの走行輪をマストまたはフレームに接続します。走行輪はレール上でガイドされ、曲線走行用RBGの場合はスイベルベアリングに取り付けられます。レールの種類（U型プロファイル、I型プロファイル、鉄道軌道などの熱間圧延プロファイル）と輪荷重に応じて、鋼製、プラスチック製、またはVulkollan製車輪（鋳込みエラストマートレッドを備えた鋼製ハブ）が、単輪または複輪のホイールハウジングに取り付けられます。動力要件に応じて、片輪または両輪が駆動されます。.

マスト

マスト（柱）はシャーシをヘッドフレームに接続します。用途に応じて、シングルマストバージョンまたはダブルマストバージョン（フレームユニット）が可能です。昇降台車はマストに沿って移動します。マストには、ロープまたはチェーン駆動による昇降機構、メイン制御盤、個人用保護具（PPE）を備えたプラットフォームとアクセスラダー、そして導体レールまたはケーブルチェーンを介してメイン制御盤と昇降台車に供給される電源などのコンポーネントも含まれています。.

昇降台車

昇降台車は主に輸送する荷物を運び、荷物の上げ下げを行う装置、いわゆる荷役装置を備えています。.

自動スタッカークレーンは通常、吊り上げ台車に緊急制御盤（トラブルシューティング用）を備えています。手動スタッカークレーンには、キャビンが設置されていることが多く、キャビンには様々なレベルの機器（個人用保護具、座席、棚、PC、スキャナー、消火器など）が備え付けられています。避難経路の設計も重要な考慮事項です。.

昇降動作はロープ、ベルト、またはチェーン駆動によって行われます。昇降台車が機械的に動かなくなった場合に自動的に昇降動作を停止させるため、サスペンションにはロープの緩みや過負荷を検知する安全スイッチが設置されています。昇降台車には、ロープやチェーンの破損時に落下を防止する装置が装備されています。この安全装置は、無人搬送車（AGV）に人が搭乗する場合に特に重要です。.

ヘッドトラバース

ヘッドビームには上部トロリーが収納されており、必要に応じて2本のマストを連結します。上部トロリーは、ラックヨーク（ラック列の上部連結構造）上のレール上を走行するガイドローラーで構成されています。曲線を走行できないシングルマストユニットの場合、ヘッドビームは省略されることもあります。.

複数の曲線RBG（レール搭載型鉄道車両）が線路システム内に存在する場合、ヘッドビームは特に重要です。この場合、衝突を防止する必要があります。衝突防止装置はヘッドビームに組み込まれており、バッファとしても機能します。.

ドライブと電源要件

現在、駆動機構と昇降機構は主に速度制御式電動モーターで、駆動性能は継続的に向上しており、アクセス時間の短縮とシステム効率の向上を図っています。特に輸送品への汚染リスクが高いため、油圧駆動はほとんど使用されなくなりました。.

手動制御

手動制御では、すべての動作軸は、車両に搭乗したオペレーターがジョイスティックまたは押しボタンを使用して制御します。このタイプの制御では、通常動作中に論理的および電気的インターロックを設定し、いかなる動作も不可能にならないようにする必要があります。自動化のレベルが着実に向上しているため、手動操作のスタッカークレーンはもはや重要な役割を担っていません。しかしながら、特にオーダーピッキングにおいては、手動操作の機械が依然として使用されています。.

半自動制御

このタイプの制御では、特定の動作シーケンスが自動化されます。例えば、いわゆるフォークサイクルは非常に便利です。オペレーターは該当するコンパートメントに移動し、ボタンを押すだけで次のサイクルを開始します。

伸縮フォークを伸ばす → 伸縮フォークを上げる → 伸縮フォークを縮める

自動制御

自動制御では、スタッカークレーンのすべての動作がクレーン自体で自律的に制御・監視されます。動作は倉庫管理システムからの注文データによって調整されます。機能ユニット間のデータ伝送は、ケーブル、赤外線（光リンク）、無線などを介して行われます。.

各 RBG の手動移動は緊急制御ステーションを介して可能であり、これにより倉庫管理システムへの接続をオーバーライドできます。.

自動倉庫システム（AS/RS）のコストは、自動化の程度、サイズ、数量、性能仕様によって大きく異なります。小型の自動AS/RSは約10万ユーロですが、上記の例のようなAS/RSには約30万ユーロの投資が必要です。.

効果的な自動保管・検索システムは、サプライ チェーン管理にいくつかの利点をもたらします。

• 効率的な保管・取り出しシステムは、倉庫内の不要な部品や製品の量を最小限に抑え、倉庫内の整理整頓を改善することで、企業のコスト削減に役立ちます。また、自動化プロセスは、高密度保管、通路幅の縮小など、様々な対策を通じて保管スペースの拡大にも貢献します。.
• 自動化により人件費が削減され、同時に人員の必要性が減り、安全性が向上します。.
• 物理的な倉庫設備（棚など）の論理的な表現をモデル化し、管理します。例えば、特定の商品が頻繁に一緒に販売される、または他の商品よりも人気がある場合、これらの商品をまとめて配送エリアの近くに配置することで、ピッキング、梱包、顧客への出荷プロセスを迅速化できます。.
• 注文処理と物流管理とのシームレスな統合を可能にし、工場からの製品のピックアップ、梱包、出荷を実現します。.
• 製品の保管場所、仕入先、保管期間を追跡します。これらのデータを分析することで、企業は在庫レベルを管理し、倉庫スペースの有効活用を最大化できます。さらに、特に繁忙期における市場の需給への対応も強化できます。AS/RSシステムによって生成されるレポートは、モデル化や分析に活用できる貴重なデータを収集する上でも役立ちます。.

水平カルーセルとは、楕円形のトラック上を回転する一連のコンテナです。各コンテナには調整可能なコンパートメントがあり、様々な標準用途やカスタム用途に合わせて構成できます。オペレーターはコンテナ番号、部品番号、またはセル位置を入力するだけで、カルーセルは最短経路に沿って回転します。ピッキング・トゥ・ライト技術と倉庫管理ソフトウェア（カルーセルポッド）を統合した複数の水平カルーセルは、注文処理に使用されます。.

注文数量はポッドに送られます。複数の注文を選択してバッチを作成します。オペレーターはライトに従い、カルーセルを選択し、その後ろにあるバッチステーションに商品を配置するだけです。各カルーセルは事前に配置されており、商品がピッキングされると回転します。「商品から人へ」という原則を採用しているため、オペレーターは注文の準備のために自分の位置を離れる必要がありません。.

バッチが完了すると、新しいバッチが投入され、このプロセスが繰り返されます。水平カルーセルは、床面積を最大75%節約し、生産性を3分の2向上させ、99.9%以上の精度を実現し、オペレーター1人あたり最大750ライン/時のスループットを実現します。.

水平カルーセルシステムは、一般的にロボットシステムよりもわずかなコストで優れた性能を発揮します。水平カルーセルは、最も費用対効果の高い保管・取り出し機械です。.

ロボットによるインフィード/アウトフィードシステムは、水平カルーセルにも使用できます。ロボットユニットは、床面レベルにある最大3台の水平カルーセルの前方または後方に配置されます。ロボットは注文に必要なコンテナをピックアップし、多くの場合同時にコンテナの補充も行うことで、スループットを向上させます。その後、コンテナはコンベアベルトに搬送され、ピッキングまたは補充のためにワークステーションへと搬送されます。1ユニットあたり1分間に最大8件のトランザクションを処理できます。1つのシステムで、最大36インチ×36インチ×36インチのコンテナを使用できます。.

簡単に言えば、水平カルーセルは「回転棚」としてよく使用されます。「取り出す」という簡単なコマンドで、アイテムがオペレーターの元に運ばれ、無駄なスペースをなくします。.

AS/RSの用途：SRM（保管・検索機械）技術の用途の多くは、倉庫管理や配送プロセスに関連しています。しかし、SRMは製造現場における原材料や仕掛品の保管にも使用できます。.

保管および検索機械には、次の 3 つの応用分野があります。

• 一般貨物の保管および取り扱い、
• 注文ピッキングと
• 仕掛品の保管。.

ユニットロード保管・取り出しシステムは、スタッカークレーンとディープアイルスタッカークレーンに代表されます。これらの用途は、通常、配送センターの完成品倉庫で使用され、製造業ではほとんど見られません。ディープアイルシステムは食品業界で使用されています。前述のように、オーダーピッキングでは、ユニットロード全体よりも少量の資材を取り出し、それを出荷します。この2つ目の用途では、ミニロードシステム、マンオンボードシステム、およびアイテム取り出しシステムが使用されています。.

自動保管技術の最近の応用例として、仕掛品（WIP）倉庫があります。仕掛品の量を最小限に抑えることは望ましいことですが、WIPは避けられず、効果的に管理する必要があります。自動保管システム（自動倉庫・回収システムまたはカルーセルシステム）は、特にバッチ生産やジョブショップ生産において、工程間の材料を効率的に保管する方法を提供します。量産製造においては、WIPは保管と搬送の両方の機能を備えたコンベアシステムを用いて、工程間で搬送されることがよくあります。.

仕掛品 - 現在の在庫

経営学において、仕掛品（WIP）とは、発注済のオーダーによって進行中の生産の様々な段階に滞留している在庫の量を指します。これには、加工中の材料だけでなく、キューやバッファにある材料も含まれます。英語の「work in process」から派生した「Ware-in-Arbeit」（仕掛品）という用語も、ドイツ語でますます定着しつつあります。.

生産計画・管理（PPC）における重要なタスクの一つは、仕掛品在庫を可能な限り少なくすることです。仕掛品在庫は流動性、資本、そしてスペースを拘束し、多くの場合追加の輸送を必要とし、すぐに使用されない限り、一般的に無駄（ムダ）とみなされます。仕掛品在庫とリードタイムの​​関係（リトルの法則）により、仕掛品在庫は柔軟性も制限します。.

現在の在庫に対応するのは流動資産です。.

VLMは、施設内の利用可能なスペースに合わせてかなり高く構築できます。複数のユニットを「ゴンドラ」に配置できるため、オペレーターは1つのユニットからアイテムを取り出し、他のユニットが移動している間に作業を行うことができます。幅、高さ、積載量、速度、制御システムなど、さまざまなバリエーションがあります。.

VLMは、回路基板制御の自動垂直リフトモジュールです。VLM内の在庫は、前後のトレイ位置またはレールに保管されます。内蔵コントロールパネルにトレイ番号を入力するか、ソフトウェアから部品をリクエストすることでトレイが要求されると、エクストラクターが2つのトレイ列の間を垂直に移動し、要求されたトレイを所定の位置から取り出し、アクセスポイントまで運びます。その後、オペレーターが在庫をピッキングまたは補充し、確認後、トレイは所定の位置に戻ります。.

VLMシステムは、様々な業界、物流、オフィス環境に適した多様な構成で販売されています。VLMシステムは、複数階にまたがる施設でも、利用可能な高さを最大限に活用できるようにカスタマイズできます。異なる階に複数のアクセスポイントを作成できるVLMシステムは、保管と取り出しのための革新的なソリューションを提供します。ピッキングユニットの高速移動と在庫管理ソフトウェアを組み合わせることで、ピッキング効率を飛躍的に向上させることができます。これは、複数のユニットでトレイを同時に取り出し、保管することで実現されます。倉庫や生産ラインの全面的な改修が必要となる大型スタッカークレーンとは異なり、垂直リフトモジュールはモジュール式であるため、既存のシステムに簡単に統合したり、段階的に導入したりすることができます。.

一般的なアプリケーションには、MRO (保守、修理、運用)、注文ピッキング、統合、キッティング、部品処理、バッファリング、在庫保管、WIP、バッファ保管などがあります。.

VLM は、スペースの節約、労働生産性とピッキング精度の向上、従業員の人間工学の改善、プロセス制御を実現します。.

ほとんどの VLM は、スペースを最適化するためにトレイがデバイスに戻されるたびに測定される動的スペース ストレージを提供します。安全機能には、人間工学に基づいたアクセシビリティを向上させる傾斜トレイ シェルフや、各トレイから取り出す正確なアイテムを示すレーザー ポインターなどがあります。.

キッティング

キッティングとは、製品のすべての材料をあらかじめ集めてセットにまとめ、そこから組み立てラインで組み立てられるように準備することです。.

垂直リフトストレージモジュール（VLSM）

これらは垂直リフト式自動倉庫システム（VLS）とも呼ばれます。以下のタイプの倉庫・出庫機はすべて、水平方向の通路を中心に構築されています。荷物の出し入れには中央通路を使用するという原理は同じですが、通路が垂直に伸びている点が異なります。垂直リフト式保管モジュールは、高さが10メートルを超えるものもあり、工場の貴重な床面積を節約しながら、大量の在庫を保管することができます。.

一般貨物フォークリフト

パレットスタッカーは、パレットやその他の標準コンテナに保管された個々の物品を取り扱うために設計された、大型の自動化システムです。このシステムはコンピュータ制御されており、保管および取り出し機械は自動化されており、個々の物品を取り扱うように設計されています。.

RGBポータルロボット

これは倉庫や物流で使用される自動倉庫・回収システムの一種です。タイヤ業界では、タイヤ在庫の積み重ねによく使用されています。これらのシステムの多くは幅50～60フィート（約15～18メートル）、平均長さは200～300フィート（約60～90メートル）です。これらのシステムは、エンドエフェクタ（エンドオブアームツールとも呼ばれます）を使用して、コンベアベルトからタイヤの積み重ねをピックアップし、配置します。.

搭乗員システム

マンボードシステムは、手作業やフォークリフトによる作業に比べて大幅な省スペース化を実現できますが、作業工程が依然として手作業であるため、真の保管・検索システム（SRM）とは言えません。ピッキング担当者はプラットフォーム上に乗り、垂直または水平に移動しながら様々な保管場所に移動するため、保管システムの高さはピッキング担当者の手の届く範囲に制限されません。棚や保管キャビネットは、床面耐荷重、重量容量、処理能力、天井高などに応じて、最大限に積み重ねることができます。マンボードSRMは、ピッキング機器の中で最も高価ですが、全自動システムよりも安価です。通路型SRMは最大12メートルの高さまで到達可能で、約12万5千ドルかかります。したがって、投資を正当化するには、カートやビンを用いたピッキングに比べて十分な保管密度と生産性向上を実証する必要があります。垂直方向の移動は水平方向の移動に比べて遅いため、マンボードシステムの典型的なピッキング速度は、1人時あたり40～250ラインです。この幅広い範囲は、マン・アボード・システムの運用方法が多様であることに起因しています。マン・アボード・システムは、一般的に、スペースが比較的限られた低速で移動する物品に適しています。.

高床倉庫（HLR）

詳細については、こちらをご覧ください:

• 高床倉庫（HBW）

自動小型部品倉庫（AS/RS）

詳細については、こちらをご覧ください:

• 自動小型部品倉庫（AS/RS） - 自動ミニロードシステム - 垂直バッファシステム/モジュール

に適し：

• バッファストレージ：電子商取引、小売業、製造業向け