Soluções de contêiner de armazenamento de alto armazenamento de contêineres: desde o armazém de buffer de contêineres inteligente até o sistema nervoso logístico

Armazenamento alto de contêineres: Análise de uma revolução tecnológica em porto e intralogística

O que queremos dizer com mudança de uma zona de tampão puro para um sistema nervoso logístico?

A transformação de um campo de contêineres de uma zona de tampão simples em um sistema nervoso logístico descreve uma mudança de paradigma fundamental no funcionamento e importância estratégica dos terminais de contêineres. Para entender essa mudança, você primeiro deve esclarecer o papel tradicional de um campo de contêineres. Historicamente, o pátio de contêineres, ou seja, a área de armazenamento no porto, era principalmente uma zona de tampão passiva. Sua principal tarefa era preencher a lacuna temporal e operacional entre as várias empresas de transporte – navio, ferrovia e caminhão – Os contêineres estavam estacionados aqui para esperar pelo transporte adicional. Os processos foram amplamente reativos. Um recipiente foi movido quando um caminhão chegou para a coleta ou um navio estava pronto para o carregamento. Essa natureza reativa inevitavelmente levou a ineficiências, longos tempos de espera e baixa previsibilidade. O armazém em sua essência era um gargalo, um mal necessário, os custos causados e diminuíram o fluxo de mercadorias.

O conceito do sistema nervoso logístico, que é incorporado pelo contêiner automatizado de alto armazém (HRL), vira essa abordagem de cabeça para baixo. Em vez de um buffer passivo, o HRL atua como um elemento de controle ativo, inteligente e central de todo o terminal. Atua como o sistema nervoso central de um organismo. Ele recebe continuamente fluxos de dados de todos os sistemas conectados: os tempos de chegada dos navios (ETA), as janelas de tempo reservadas dos caminhões, os horários dos trens e os requisitos específicos de cada unidade de carregamento individual. Essas informações não são apenas coletadas, mas processadas em tempo real para otimizar proativamente todo o fluxo de contêiner. O HRL não apenas armazena recipientes, como orquestra seus movimentos. Ele antecipa as necessidades e posições futuras, visando para a frente, para que estejam disponíveis no momento certo, com o mínimo de esforço para a próxima etapa de transporte.

Essa mudança tem uma conseqüência econômica profunda: a metamorfose de um centro de custo puro para um valor de valor. Um pátio tradicional de contêineres é inegavelmente um motorista de custo. Ele consome imensas áreas de base muitas vezes caras, porque a cidade e a água, lateral, porto. Requer um alto nível de gasto de pessoal e energia para a operação de caminhões industriais movidos a diesel e gera custos adicionais por meio de ineficiências, como um ambiente múltiplo e improdutivo (re-manipulação) e possíveis penalidades contratuais (desmembradas) para entregar tardio.

No entanto, apesar de seus altos custos iniciais de investimento (CAPEX), um armazém de alto compartimento de contêineres foi projetado para gerar um valor ativamente. O aumento drástico na velocidade do envelope e a garantia de alta confiabilidade e previsibilidade do processo permitem um tempo de manuseio de navios significativamente mais rápido e um relógio de alta eficiência da reversão de caminhões e trens. Esse desempenho aumentado é um serviço comercializável. Uma porta com uma HRL pode oferecer às empresas de navegação garantidas, mais rápidas e mais confiáveis, assim atrair mais cargas e navios maiores. O armazém é feito por uma área passiva que causa custos, a ativos estratégicos que contribuem diretamente para as vendas e competitividade do porto. Isso reside o núcleo da analogia do sistema nervoso: melhora ativamente o desempenho e a "saúde" de todo o organismo, porto e garante sua viabilidade futura em um ambiente competitivo globalizado.

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Por que o armazenamento tradicional de contêineres atingiu seus limites?

O modelo tradicional de armazenamento de contêineres, que se baseia no empilhamento extenso de contêineres em áreas grandes e abertas, atingiu os limites de seu desempenho a partir de uma combinação de razões físicas, operacionais, operacionais, econômicas e ecológicas. Esses limites são a força motriz por trás do desenvolvimento de alternativas como o armazém alto.

Em primeiro lugar, está a ineficiência da área. O armazenamento convencional é extremamente intenso. Os contêineres são normalmente empilhados com o Stackern de alcance ou o portal hubwagen (RTGs) em blocos até uma altura de quatro a seis unidades. Isso requer enormes áreas básicas. No entanto, as áreas portuárias são um recurso finito e extremamente valioso. Muitos dos portos mais importantes do mundo estão localizados nas imediações de grandes metrópoles, onde a expansão é fisicamente impossível ou financeiramente proibitiva. A pressão para dominar mais envelope no mesmo ou mesmo em uma área menor é imensa e não pode mais ser dominada com o método tradicional.

O segundo ponto crítico é a ineficiência operacional, que se manifesta mais claramente na chamada área de “embaralhamento” ou circundante. Em uma pilha convencional, apenas o recipiente superior só pode ser acessado diretamente. Se um contêiner for removido de uma posição mais baixa, todos os recipientes acima deverão ser removidos e armazenados em outros lugares. Esse processo de ambiente improdutivo é uma enorme perda de tempo, energia e capacidade da máquina. Estima -se que, em um quintal convencional mal organizado, até 60% de todos os movimentos de guindaste ou veículo possa ser improdutivo em ambiente. Isso leva a tempos de espera imprevisíveis e muitas vezes longos para caminhões e atrasa o carregamento de navios.

Terceiro, a alta dependência do pessoal e os riscos de segurança associados devem ser mencionados. Os terminais tradicionais dependem de um grande número de motoristas para o empilhador de alcance, tratores terminais e outros dispositivos. Isso não apenas leva a altos custos de salário, mas também representa um potencial considerável para erros humanos. A mistura de tráfego de máquinas pesadas e funcionários no local do terminal representa um risco de segurança permanente e significativo. Acidentes que levam a lesões ou até mortes são uma realidade triste nesse ambiente.

Um quarto ponto fraco está nas lacunas de dados e transparência. A posição exata e o status de milhares de recipientes em um pátio espaçoso e em constante mudança em tempo real são um grande desafio. Embora o suporte aos sistemas operacionais terminais (TOS) aqui, sempre há desvios entre o material digital e o físico. Isso pode levar a pesquisas que consomem tempo, descarregamento incorreto e uma falta geral de transparência para os atores envolvidos na cadeia de suprimentos.

Finalmente, a pegada ecológica é um fator cada vez mais intolerável. A operação de uma grande frota de empilhadores de alcance e tratores terminais movidos a diesel leva a alto consumo de combustível e associados a consideráveis emissões de dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrogênio (NOx) e pó fino. Em um momento em que os portos fazem parte da infraestrutura crítica, para melhorar seu equilíbrio ambiental e proteger a qualidade do ar nas áreas urbanas vizinhas, esse modelo operacional não é mais à prova de futuro.

Noções básicas e funcionalidade do rolamento de alto contêiner (HRL)

O que exatamente é um armazém de alta baia de contêineres e como difere de um terminal convencional de contêineres?

Um armazém de alta baia de contêineres, geralmente abreviado como HRL, é um sistema de armazém e buffer totalmente automático e altamente selado, projetado especialmente para o manuseio de contêineres ISO. A arquitetura básica difere radicalmente da de um terminal convencional de contêineres. Em vez de empilhar os recipientes planos no chão, eles são armazenados em uma construção de prateleira de aço sólida e multiestore. É melhor imaginar o sistema como um sistema gigantesco de gabinete de arquivos automatizado para recipientes do mar.

A diferença decisiva está na transição de uma lógica horizontal baseada em superfície para um armazenamento vertical, baseado em prateleira. Essa mudança estrutural é a chave para resolver o problema fundamental do armazenamento tradicional: a necessidade de empilhamento. Em um HRL, cada recipiente é colocado em uma prateleira atribuída individualmente. A construção da prateleira carrega todo o peso para que os recipientes não carreguem mais um no outro.

Isso resulta na diferença funcional mais importante: o acesso direto a cada contêiner individual a qualquer momento. Enquanto estiver em uma pilha convencional de acordo com o princípio de "Carregar-in, First-Out" (LIFO) e o acesso ao recipiente inferior, o HRL permite um "acesso aleatório" real. Independentemente de onde um recipiente é armazenado na prateleira – seja na parte superior ou inferior, no meio ou na borda do beco – ele pode ser alcançado e terceirizado pelos dispositivos de operação de prateleira automatizados sem o movimento de um único outro contêiner. Essa mudança de paradigma de um acesso seqüencial para direto é a base tecnológica para o imenso aumento da eficiência, velocidade e previsibilidade, que caracteriza um HRL. Não é apenas uma maneira diferente de armazenar, mas uma maneira completamente nova de controlar o fluxo de contêineres.

Quais componentes principais formam um contêiner automatizado-RLL?

Um armazém de alta pista de contêineres automatizado é um sistema sociotécnico complexo que consiste em vários componentes principais intimamente interligados. Eles podem ser limitados em quatro áreas essenciais: a estrutura física, a mecânica automatizada, o software de controle e as interfaces no mundo exterior.

A prateleira: este é o esqueleto físico do armazém. É uma estrutura de aço enorme e auto -sustentável, que geralmente pode atingir uma altura de mais de 50 metros e consiste em milhares de toneladas de aço. O andaime é dividido em várias ruas longas e forma uma matriz de espaços ou sujeitos de armazenamento definidos com precisão. Esses sujeitos são dimensionados de forma que possam assumir os tamanhos de contêiner comuns (por exemplo, 20 pés, 40 pés, 45 pés). Toda a estrutura foi projetada para a máxima estabilidade e durabilidade para suportar as enormes cargas estáticas e dinâmicas.

As unidades de controle da prateleira (RBG): elas são os cavalos de trabalho mecânico do sistema. Pelo menos um RBG está em todo beco da prateleira. Estes são guindastes totalmente automáticos, que podem se mover horizontalmente ao longo do beco e ao mesmo tempo verticalmente ao longo do mastro de elevação. No mastro de elevação, um registro de carga é instalado, normalmente um espalhador que agarra o contêiner, levanta, levanta e o inseriu no compartimento da prateleira ou removido a partir daí. Os RBGs são projetados na velocidade e precisão mais alta e contornados com o mínimo de intervenção humana.

O nível do software: é o cérebro de todo o sistema e decide sobre seu desempenho. Este nível é normalmente estruturado hierarquicamente:

O Sistema de Gerenciamento de Warehouse (WMS) ou o Sistema Operacional de Terminais (TOS): essa é uma inteligência estratégica. Este sistema gerencia todo o inventário. Ele conhece a identidade, o peso, o destino, o tempo de partida e a prioridade de cada contêiner individual. Com base nesses dados e nas ordens transmitidas de companhias de navegação e encaminhadores de frete, eles tomam as decisões gerais que o contêiner devem ser armazenadas quando e onde ou ou forneceram mais transporte.

O sistema de controle do armazém (banheiro) ou o controlador de fluxo de material (MFC): este é o nível tático. O banheiro atua como um tradutor entre o WMS/TOS e a máquina física. Ele recebe as instruções estratégicas (por exemplo, “Lagere Container XYZ Out”) e as leva a ordens de direção concreta e otimizadas para as unidades de controle de prateleira individuais e a tecnologia de transportadores. Ele controla os movimentos em tempo real e garante um fluxo de material suave e sem colisão dentro do armazém.

As áreas de transferência: essas são as interfaces críticas nas quais o HRL interage com o mundo exterior e entrega os contêineres ao subsequente ou pelas correntes de transporte anteriores. Dependendo do conceito de terminal, essas áreas podem ser projetadas de maneira diferente. Freqüentemente, existem estações de transferência especiais em que os contêineres do RBGs para outros sistemas automatizados, como sistemas de transporte sem motorista (veículos guiados automatizados – AGVs) ou guindastes portal ligados a ferrovias (guindastes de pórtula montados em ferrovias – RMGs) são entregues, que assumem o transporte para o Kaikante ou para os terminais ferroviários. Existem baías de carregamento de caminhões dedicadas e geralmente automatizadas pelo tráfego de caminhões, nas quais os contêineres são colocados diretamente no chassi dos caminhões.

Como o processo de depósito e terceirização de um contêiner funciona nesse sistema?

O ciclo de vida de um contêiner dentro de um armazém alto pode ser dividido em três processos principais: o armazenamento, o rearranjo e a terceirização. Cada um desses processos é controlado com precisão pela interação do software e dos componentes mecânicos.

O processo de armazenamento começa quando um contêiner chega ao terminal, por exemplo, por caminhão. O caminhão dirige para uma estação de transferência designada na borda do HRL. O número de identificação do contêiner (por exemplo, via portões OCR ou tags RFID) é registrado automaticamente lá e comparado com os dados do pedido armazenados no sistema operacional terminal (TOS). Assim que o contêiner for identificado e liberado, o motorista do caminhão (ou um sistema automático) entrega o contêiner na interface do HRL. Naquele momento, o sistema de gerenciamento de armazém (WMS) assume o controle. Com base em uma variedade de parâmetros – como o peso do recipiente (para distribuição ideal de carga na prateleira), sua porta alvo, o horário de partida planejado do navio e a ocupação atual do armazém – o WMS cobra a área de armazenamento ideal. Esta decisão será repassada ao sistema de controle de armazém (banheiro), que fornece a unidade de controle de prateleira disponível e disponível mais próxima (RBG) com a ordem de transporte. O RBG dirige autonomamente para a estação de transferência, absorve o recipiente, o transporta para a prateleira atribuída e a armazenou precisamente lá. Todo o processo é reservado em tempo real no WMS.

A recuperação é um processo que melhor demonstra a inteligência e o caráter proativo da HRL. É um "traslado inteligente" que, em contraste com as pilhas reativas ao redor, está em campos convencionais. O sistema trabalha com uma maneira prospectiva em períodos, por exemplo, à noite ou entre as chegadas de grandes navios. O WMS/TOS analisa o próximo manuseio de navio e caminhão pelas próximas horas ou até dias. Ele identifica recipientes que em breve serão necessários, mas atualmente ainda são armazenados em lugares desfavoráveis, porque longe das estações de transferência. O sistema gera ordens de inventário interno. O RBGS move sistematicamente esses contêineres para áreas de armazenamento mais próximas dos pontos de terceirização correspondentes. Um contêiner destinado a um navio que ocorre às 9h é trazido para uma “posição inicial” ideal para a terceirização rápida às 4 da manhã. Esse processo maximiza a eficiência durante os tempos de carregamento superior e é um fator decisivo para garantir tempos de curta duração.

A terceirização é acionada quando uma necessidade externa é registrada, seja chegando a um caminhão para pegar ou o início do carregamento de um navio. O pedido é registrado nos TOs, que por sua vez mostra o WMS para fornecer o contêiner específico. O WMS conhece a posição exata do recipiente e encaminha a ordem de terceirização para o banheiro. O banheiro instrui o RBG responsável a tirar o contêiner de seu compartimento e transportá -lo para a estação de transferência predefinida. Lá ele é carregado diretamente em um chassi de caminhão ou entregue a um AGV que o leva ao Kaikan. Como o contêiner é frequentemente posicionado de maneira ideal, graças ao embaralhamento inteligente e nenhum outro contêiner está no caminho, esse processo pode ser concluído em alguns minutos e com uma precisão temporal extremamente alta.

Qual o papel do nível de software, especialmente a interação do WMS, WCS e TOS?

O nível de software é inegavelmente o componente mais crítico para o desempenho de um armazém de alto compartimento de contêineres; É o verdadeiro sistema nervoso. Sem uma arquitetura de software altamente desenvolvida e perfeitamente integrada, a impressionante construção de aço e máquinas seria apenas um investimento ineficiente e inutilizável. A interação das várias camadas de software – Sistema Operacional de Terminais (TOS), Sistema de Gerenciamento de Warehouse (WMS) e Sistema de Controle de Warehouse (banheiro) – a eficiência, a inteligência e, finalmente, o sucesso econômico de todo o sistema.

O sistema operacional terminal (TOS) atua como o cérebro abrangente de todo o terminal da porta. É a plataforma central de planejamento e administração que mantém a visão geral geral. Os TOs se comunicam com atores externos, como companhias de navegação, transportadores, autoridades aduaneiras e operadores ferroviários. Ele gerencia as corridas do navio, as janelas do horário do caminhão, as alocações e os movimentos associados de contêineres em todo o local do terminal – dos cais ao armazém até o portão. No que diz respeito à HRL, o TOS especifica a estrutura estratégica: “Quais contêineres chegam quando?”, “Quais contêineres precisam estar disponíveis para qual navio até quando?”.

O Sistema de Gerenciamento de Warehouse (WMS), que geralmente é projetado como um módulo especializado dentro dos TOs ou como um subsistema intimamente conectado, é o planejador diretor, especialmente para o armazém de alto baio. O WMS não apenas decide que um contêiner precisa ser armazenado, mas também onde exatamente. Ele usa algoritmos complexos para encontrar o espaço de armazenamento ideal para cada contêiner individual. Leva em consideração dezenas de variáveis: as dimensões e o peso do recipiente, classificações de bens perigosos, o tempo planejado da entrega, a ocupação dos becos e até a eficiência energética das viagens de RBG. O WMS também é responsável pelo planejamento das realocações proativas durante os horários laterais para maximizar o desempenho nos horários de pico.

O sistema de controle do armazém (banheiro), também chamado de controlador de fluxo de material (MFC), forma o nível executivo mais baixo da hierarquia de software. É o condutor da Orquestra de Máquina. The toilet receives the concrete warehouse and transport orders from the WMS (e.g. moving container A from place X to Platz y ”) and brings them into precise, sequenced movement commands for the individual hardware components- – the shelf control units, conveyor belts and other mechanical elements. It controls the engines, sensors and actors in real time, monitors the position and speed of each device and ensure that all movements are carried out safely, Colisão -livre e com eficiência.

No entanto, a verdadeira engenhosidade do sistema não está nas funções individuais dessas camadas, mas em sua integração perfeita e simbiótica. Existe uma relação profunda e co-evolutiva entre o hardware (o armazém físico) e o software. Pode -se assumir superficialmente, o software apenas "controla" o hardware. Na verdade, eles se permitem. O design físico do HRL com seu acesso individual ao contêiner é o requisito básico de que os algoritmos de otimização do software possam se tornar eficazes. Tais algoritmos seriam inúteis em um rolamento tradicional de empilhamento. Por outro lado, a sofisticação do software – por exemplo, a capacidade de preparar a ocupação do armazém com análises preditivas com base nos cronogramas e dados de tráfego do navio – determina o retorno real do investimento dos milhões de hardware. Um sistema de controle primitivo tornaria o HRL mais avançado ineficiente. Esse relacionamento continua a se desenvolver. Os avanços nos sensores dos guindastes (hardware) fornecem dados mais ricos (por exemplo, medição precisa de peso, varreduras de condição do contêiner) para o WMS/TOS (software). Esses novos dados, por sua vez, permitem o desenvolvimento de algoritmos mais avançados, por exemplo, para uma distribuição de carga dinâmica na prateleira ou para manutenção com prospectiva (manutenção preditiva). O desenvolvimento futuro da HRL, impulsionado pela inteligência artificial, é a expressão final dessa simbiose, na qual o sistema aprende e se otimiza, com base no ciclo contínuo de feedback entre suas ações físicas e seu cérebro digital.

Aconselhamento, planejamento e implementação de soluções completas para armazém alto e sistemas de armazenamento automatizados – Imagem: xpert.digital

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Vantagens estratégicas e operacionais

Que vantagens quantitativas um HRL oferece em termos de eficiência espacial?

A vantagem quantificável mais destacada e mais fácil de um rolamento de alta base de contêiner é o aumento dramático da eficiência da área. Em um setor em que a terra é um dos recursos escassos e mais caros, esse fator é de importância estratégica crucial. A capacidade de aumentar drasticamente a capacidade de armazenamento por metro quadrado é frequentemente o gatilho principal para investir nessa tecnologia.

Os números falam uma linguagem clara. Um HRL moderno pode atingir uma capacidade de armazenamento de mais de 2.000 TEU (unidade equivalente de vinte e pés, a unidade padrão para um recipiente de 20 pés) em uma área de um hectare (corresponde a 10.000 metros quadrados). Alguns dos designs mais avançados visam valores de até 2.500 TEU por hectare.

Se você colocar esse valor no contexto dos métodos tradicionais de armazém, a extensão da compressão se tornará clara. Um bloco de armazém operava com guindastes portal de trem (RMGs), que já são considerados relativamente eficientes na superfície, geralmente atinge uma densidade de armazenamento de cerca de 700 a 1.000 TEU por hectare. O HRL já oferece uma duplicação para triplicar a capacidade. A comparação com o mais difundido, mas também o método menos eficiente – empilhamento com os alcançadores móveis – é ainda mais drástico. Um quintal, que é gerenciado com alcance, geralmente atinge apenas uma densidade de 200 a 350 TEU por hectare. Comparado a esse método, uma HRL pode aumentar a capacidade de armazenamento na mesma área em um fator de seis a dez.

Um exemplo prático proeminente é o sistema Boxbay desenvolvido pelo DP World e pelo SMS Group, cuja primeira instalação foi instalada em Jebel Ali em Dubai. Os operadores afirmam que esse sistema permite até 70% reduzir o requisito de espaço em comparação com um rolamento de empilhamento convencional. Isso significa que o mesmo número de contêineres pode ser armazenado em menos de um terço da área original.

Essa compressão maciça é mais do que apenas uma otimização operacional; Pode ser um catalisador para um planejamento urbano abrangente e uma economia portuária novo desenvolvimento. O benefício principal é a economia do espaço. O benefício secundário é a prevenção dos custos para a aquisição de terras novas e caras. No entanto, a importância estratégica mais profunda reside nas oportunidades que surgem da não compressão. A área que é liberada pela implementação de um HRL é frequentemente porto de primeira classe ou área urbana perto da água. Este país recuperado se torna um ativo estratégico para a autoridade portuária ou o operador do terminal. Pode ser rededicado para atividades de maior qualidade que contribuem diretamente para o aumento das vendas e fortalecem a posição competitiva. Por exemplo, a expansão das camadas kaianas para poder lidar com mais ou maiores navios ao mesmo tempo é concebível, o desenvolvimento de novos serviços de logística, como embalagens, consolidação ou centros de manuseio aduaneiro ou até mesmo aluguel ou venda das áreas para fins comerciais ou públicos. Isso pode melhorar a integração da porta no ambiente urbano e abrir fontes de renda completamente novas. O investimento em um HRL não é apenas uma decisão operacional de aumentar a eficiência, mas também uma decisão estratégica de longo alcance no campo do desenvolvimento imobiliário e urbano.

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Como a automação afeta a velocidade e a confiabilidade da cobertura?

A automação de um armazém de alto -BAY tem efeitos profundos e positivos em dois dos indicadores de desempenho mais importantes de um terminal: a velocidade do envelope e a confiabilidade dos processos. Essas melhorias afetam todas as interfaces do terminal, em particular o manuseio de caminhões e navios.

Uma vantagem central é a redução drástica nos tempos de manuseio de caminhões, geralmente chamados de "tempo de resposta do caminhão". Nos terminais convencionais, os tempos de espera de 30 a 90 minutos ou mais não são incomuns. Essa variabilidade e a não planejável representam um fator significativo de custo e frustração para os encaminhadores de frete. Um HRL pode reduzir esses tempos para menos de 20 minutos. Isso é possível por vários fatores: os drivers de caminhão interagem com uma interface altamente eficiente e automatizada. O contêiner solicitado está disponível em minutos, graças ao acesso direto e ao rearranjo proativo. A pesquisa que consome tempo e o ambiente improdutivo são completamente eliminados.

Essa velocidade anda de mãos dadas com confiabilidade e previsibilidade sem precedentes. O sistema pode oferecer tempos de implantação e coleta garantidas e curtas. Como cada contêiner pode ser alcançado individualmente a qualquer momento e o desempenho do sistema é determinado pelo software, a incerteza que caracteriza as operações tradicionais desaparece. Para uma empresa de navegação ou um encaminhador de carga, isso significa que você pode confiar na janela de tempo prometida pelo terminal. Essa confiabilidade é um argumento de vendas crucial e uma forte vantagem competitiva. Ele permite que os atores a jusante planejem seus próprios processos e recursos (logística just-in-time).

A base para essa velocidade e confiabilidade é a eliminação já mencionada do ambiente improdutivo. Em um HRL, quase todos os movimentos de uma unidade de controle de prateleira são um movimento de agregação de valor – um armazenamento, terceirização ou um rearranjo inteligente e planejado. O desperdício de recursos para movimentos de correção reativo é reduzido para fechar zero. Isso leva a uma taxa de transferência significativamente maior, com o mesmo número ou menor de máquinas usadas em comparação com uma frota convencional.

Outro aspecto, muitas vezes subestimado, é 100 % de precisão e transparência dos dados. No momento em que um recipiente é verificado no sistema, sua posição no espaço tridimensional do armazém no centímetro é bem conhecida e é mapeada em tempo real no WMS/TOS. Os recipientes “perdidos” que exigem pesquisas que consomem tempo são uma coisa do passado. Todo jogador autorizado da cadeia de suprimentos pode chamar o status exato e a disponibilidade planejada de um contêiner a qualquer momento. Essa integridade completa de dados elimina fontes de erro, reduz o esforço administrativo e cria um nível de confiança e transparência que é inacessível nos sistemas manuais.

Até que ponto um HRL melhora a segurança ocupacional e as condições de trabalho?

A introdução de um contêiner com alto teor de base leva a uma melhoria fundamental na segurança ocupacional e a uma mudança sustentável nas condições de trabalho no terminal. O ganho de segurança é uma das vantagens mais significativas, embora nem sempre monetárias, dessa tecnologia.

A melhoria da segurança primária resulta da separação física consistente de humanos e máquinas na área de armazenamento central. Toda a área dentro da liberdade de prateleira em que as operações de prateleira pesadas e em rápida mudança operam é uma zona inacessível para os seres humanos. Por outro lado, um pátio tradicional de contêineres é escalonado por uma mistura perigosa de até 70 toneladas de alcance, tratores terminais, caminhões externos e a pé (inspetores introdutórios). Essa constelação carrega um alto risco de acidentes graves e fatais de colisões, iniciando pessoas ou queda de cargas. A automação e a criação de “áreas de não ir” para o pessoal é praticamente eliminada. A interação humana ocorre apenas nas interfaces claramente definidas e garantidas na borda do HRL.

Além disso, a tecnologia muda a natureza do próprio trabalho. As condições climáticas exaustivas, fisicamente estressantes e frequentemente sob condições climáticas adversas são eliminadas pelos motoristas dos caminhões industriais. Os novos perfis de emprego novos, mais sofisticados e seguros tomam seu lugar. Os funcionários não trabalham mais nos arredores altos e perigosos do quintal, mas em salas de controle condicionadas e projetadas ergonomicamente. Sua tarefa muda do controle manual de uma única máquina para monitorar todo o sistema automatizado. Eles atuam como operadores do sistema que buscam o fluxo de material nas telas, intervêm em caso de interrupções e analisam o desempenho do sistema.

Outras novas funções são criadas na área de manutenção e manutenção. A mecânica altamente complexa e a eletrônica das operações de prateleira e a tecnologia de transportadores requer mecatrônicos altamente qualificados e especialistas em TI. Esses trabalhos são baseados em conhecimento, tecnologicamente exigentes e oferecem perspectivas de desenvolvimento a longo prazo. A automação leva a um declínio nos trabalhos tradicionais de motorista, mas ao mesmo tempo cria empregos seguros de alta, alta qualidade e, acima de tudo. Essa mudança ajuda a aumentar a atratividade do trabalho portuário como um todo e a neutralizar a escassez de trabalhadores qualificados no setor de logística.

Até que ponto um HRL melhora a segurança ocupacional e as condições de trabalho? – Imagem: xpert.digital

A comparação entre um acampamento tradicional com alcance e um armazém automatizado de alta ebra (HRL) mostra vantagens significativas para a segurança ocupacional e as condições de trabalho. Embora os sistemas de armazenamento tradicionais sejam caracterizados por altos requisitos e riscos de pessoal no tráfego misto, a HRL oferece um nível muito alto de segurança com zonas de tráfego separadas. O pessoal precisa cair de vários drivers e referências ao mínimo, o que inclui principalmente tarefas de monitoramento e manutenção.

As melhorias de segurança resultam de vários fatores: acesso direto a qualquer contêiner, intervenções manuais minimizadas, áreas de trabalho separadas e controle totalmente automático. Além disso, a proporção de derrames improdutivos é reduzida de 40-60% para menos de 1%. Os tempos de terminação para caminhões podem ser reduzidos de 30 a 90 minutos para menos de 20 minutos.

Além da segurança ocupacional, um HRL também melhora as condições totais de trabalho através da disponibilidade de dados em tempo real, emissões de CO2 mais baixas através de unidades elétricas e uma densidade de armazenamento significativamente maior de mais de 2.000 TEU por hectare em comparação com 200-350 TEU no sistema tradicional.

Implementação e desafios tecnológicos

Quais são os maiores desafios no planejamento e implementação de um contêiner-HRL?

A implementação de um rolamento de alta base de contêiner é um projeto importante altamente complexo, associado a desafios e riscos consideráveis. Eles se estendem do financiamento à integração técnica à fase de construção e requerem um planejamento extremamente cuidadoso e longo a longo prazo.

O primeiro e muitas vezes maior obstáculo são os enormes custos de investimento (despesas de capital – Capex). São projetos cujos custos podem se mover na área de alto dígito para três dígitos de um milhão de euros. Garantir um financiamento tão extenso exige um caso de negócios muito robusto e a confiança dos investidores na lucratividade a longo prazo do projeto.

Outro desafio central é a complexidade da integração de TI. O coração do HRL, o nível de software de WMs e WCs, deve se comunicar de maneira perfeita e sem falhas com o sistema operacional terminal (TOS) da porta, bem como com outros sistemas circundantes, como o sistema de portão de caminhões, o sistema aduaneiro ou a disposição ferroviária. Essa integração é um grande projeto exigente. As interfaces precisam ser definidas, os formatos de dados precisam ser comparados e processos testados de ponta a ponta. Todos os erros de comunicação entre os sistemas podem levar a grandes distúrbios operacionais. A seleção do parceiro de software correto e do gerenciamento de projetos profissionais são de importância crucial aqui.

A fase de construção e comissionamento também é um grande desafio. A engenharia civil para as fundações que precisam usar o imenso peso da construção de prateleiras e os recipientes requer a maior precisão. A montagem da prateleira de aço de quilômetro e a instalação das unidades de controle das prateleiras são obras -primas logísticas, que geralmente ocorrem sob o espaço apertado. Após a instalação mecânica e elétrica, segue -se uma fase intensiva do comissionamento e o foco. Nesta fase, a interação de todos os componentes é testada em condições realistas, o software é bom e o sistema é aumentado gradualmente. Esse processo é consumidor de tempo e crítico para garantir o serviço e a confiabilidade contratualmente acordados.

Afinal, faz uma diferença significativa se o HRL é construído em um "prado verde" (Greenfield) ou em um terminal de corrida existente (campo marrom). Um projeto Greenfield é comparativamente mais fácil porque pode ser construído em uma área vazia, independentemente dos processos existentes. A implementação em um ambiente brownfield é muito mais complexa. A construção geralmente tem que ocorrer em várias fases para perturbar a operação do terminal em andamento o mínimo possível. Isso requer logística sofisticada do canteiro de obras, passeios temporários de trânsito e coordenação precisa entre a equipe de construção e a equipe operacional do terminal. O desafio de realizar um transplante de coração tecnológico ao ar livre e batendo no porto é imenso.

Que riscos estão conectados à operação de sistemas de alto nível e como eles podem ser gerenciados?

O alto grau de automação que compõe a força de um HRL também abriga riscos específicos da empresa que precisam ser cuidadosamente gerenciados para garantir a disponibilidade e a segurança do sistema.

O risco mais proeminente é o de um "ponto único de falha". Como o HRL é um sistema altamente integrado, a falha de um componente central pode potencialmente paralisar toda a operação. Uma falha de energia em grande escala, uma falha total do cluster do servidor central no qual o WMS/TOS é executado ou um defeito mecânico catastrófico em um RBG que bloqueia um beco inteiro são cenários graves. O gerenciamento de riscos atende a esse perigo por meio de redundância consistente. Os sistemas críticos são interpretados duas vezes ou várias vezes. Isso inclui fonte de alimentação sem interrupção (UPS) e unidade de energia de emergência, servidores espelhados em seções de incêndio separadas e a possibilidade de compensar as tarefas de um RBG incomum, pelo menos parcialmente por outro dispositivo no beco (se disponível) ou pelas ruas vizinhas. Além disso, os procedimentos robustos de emergência e reinicialização são essenciais para poder reagir de maneira rápida e ordenada no caso de uma falha.

Outro risco está na área de manutenção e manutenção. A complexa mecatrônica do sistema requer uma equipe de manutenção altamente especializada com profundo conhecimento de mecânica, eletricidade e TI. A falta de tais funcionários especializados pode levar a tempos de inatividade prolongados. Para combater esse risco, os operadores modernos de HRL dependem de uma estratégia de manutenção proativa e baseada em dados. Em vez de aguardar uma falha (manutenção reativa), os dados do sensor são analisados continuamente pelas máquinas para identificar padrões de desgaste e prever manutenção (manutenção preditiva). Os componentes podem ser substituídos antes de falharem, idealmente durante as janelas de manutenção planejadas sem afetar a empresa.

Um risco cada vez mais importante é a segurança cibernética. Como um sistema controlado por software em rede, um HRL é uma meta potencial para ataques cibernéticos, como arquivos de ransomware ou sabotagem. Um ataque bem -sucedido poderia não apenas parar de operar, mas também comprometer dados sensíveis ou até causar danos físicos. A proteção da infraestrutura de TI, portanto, não é negociável. Isso requer um conceito de segurança de várias camadas que varia de firewalls e sistemas de detecção de intrusões a rigoroso controle de acesso ao treinamento regular dos funcionários. A segurança cibernética deve ser entendida como parte integrante de todo o design do sistema e operação contínua.

Considerações econômicas e retorno do investimento (ROI)

Quais custos de investimento (CAPEX) devem ser esperados para um contêiner-HEN?

Os custos de investimento (despesa de capital – Capex) para a construção de um armazém de alta distância de contêineres são significativos e representam um dos maiores obstáculos para a realização de tais projetos. Uma indicação de taxa fixa dos custos é difícil porque eles dependem de vários fatores, incluindo a capacidade de armazenamento planejada, a quantidade da prateleira, o grau de automação das interfaces e as condições geológicas e estruturais específicas da localização.

Em geral, os custos do projeto na área de alto dígito a três dígitos estão se movendo. Esta soma é composta de vários grandes blocos de custo. Uma proporção significativa não se aplica aos trabalhos profundos e de construção (obras civis). Isso inclui a preparação do terreno do edifício, a criação das enormes fundações de concreto e a construção da instalação ou cobertura do armazém.

O maior item individual é geralmente a própria construção de aço e máquina. Isso inclui a entrega e a montagem das prateleiras pesadas completas, bem como a compra de toda a máquina automatizada, ou seja, os dispositivos de operação de prateleira (RBGs), a tecnologia de transportadores nas interfaces e possivelmente outros veículos automatizados, como AGVs, para mais eletricidade.

Outro fator de custo essencial é o software inteiro e o pacote de TI. Isso inclui as licenças para o sistema de gerenciamento de armazém (WMS) e o Sistema de Controle de Warehouse (WCS), os custos para a integração desses sistemas no sistema operacional terminal existente (TOS) e a compra do hardware do servidor necessário, tecnologia de rede e sensores. A complexidade dessas soluções de software e o esforço de desenvolvimento e adaptação associados tornam esse item parte do investimento geral que não deve ser subestimado. Os custos específicos são determinados pela concurso e prêmio a contratados gerais especializados ou integradores de sistemas que oferecem esses sistemas projetentes.

Adequado para:

• Container High Warehouse: prateleiras com acesso individual direto em vez de circundar

Como os custos operacionais (OPEX) se sentam e como eles se comportam em comparação com os campos tradicionais?

Embora os custos de investimento (CAPEX) de um HRL sejam muito altos, em troca, é caracterizado por custos operacionais contínuos significativamente mais baixos (Despesas operacionais – Opex) em comparação com um pátio convencional de contêineres. Essas economias do Opex são a alavanca crucial para a economia de longo prazo do sistema.

O maior efeito de poupança resulta nos custos de pessoal. Um quintal tradicional precisa de um grande número de motoristas para os tratores de alcance e terminais que geralmente trabalham em operação de três mudanças. Um HRL reduz drasticamente esse requisito de pessoal. O trabalho físico é assumido por sistemas automatizados. Os requisitos do pessoal são limitados a uma equipe pequena e altamente qualificada para monitorar na sala de controle e para manutenção especializada.

Outro ponto essencial são os custos de energia. Uma frota de empilhadores de alcance alimentados a diesel tem enorme consumo de combustível. As unidades de controle de prateleira elétrica de um HRL são muito mais eficientes aqui. Uma vantagem decisiva é sua capacidade de se recuperar: ao frear e diminuir as cargas, a energia cinética e potencial é convertida em corrente elétrica e voltada para o sistema. Isso pode reduzir o consumo líquido de energia por movimento do contêiner em até 40% e leva a uma economia de custos considerável no caso de fornecimento de eletricidade.

Os custos de manutenção e manutenção, considerados por contêiner movido, também tendem a ser mais baixos. Embora a tecnologia HRL exija manutenção especializada, a manutenção de uma grande frota de veículos individuais com motores de combustão interna, sistemas orientados e hidráulicos, que são muito intensivos em manutenção. A tecnologia centralizada e padronizada do HRL permite processos de manutenção mais eficientes.

Além disso, vários custos adicionais diminuem. Os prêmios de seguro podem ser mais baixos devido ao risco de acidente em massa reduzida. Os custos incorridos por danos a recipientes ou carregamento no caso de manuseio inadequado são praticamente eliminados. Também existem potenciais multas contratuais ou taxas de empresas de navegação que ocorrem por atrasos no processamento de navios, uma vez que a HRL garante provisão pontual e rápida dos contêineres. Em suma, essas economias significam que o OPEX de um contêiner manuseado do HRL Pro está significativamente abaixo da de um terminal tradicional.

Quais fatores são cruciais para o cálculo do retorno do investimento (ROI) e sobre que período é normalmente alcançado?

O cálculo do retorno do investimento (ROI) para um armazém de alta classe de contêineres é uma análise complexa que vai muito além de uma simples comparação da economia de Capex e Opex. Para entender a verdadeira lucratividade, vários fatores de valor direto, indireto e estratégico devem ser levados em consideração.

Os fatores quantitativos cruciais no lado de Haves são:

• A economia direta do Opex, principalmente através de custos reduzidos de pessoal e energia.
• O valor da área salva. Esse fator é particularmente importante na escassez de terras, locais portuários caros, como Cingapura, Hamburgo ou Los Angeles. O valor pode ser definido como custos evitados para a aquisição de pouso ou como um rendimento de oportunidade do uso alternativo da área vaga.
• A renda do aumento da capacidade do envelope. Um HRL permite que o terminal trocasse mais contêineres por ano, o que leva diretamente a prolongamentos de vendas mais altos. Além disso, a capacidade de preparar navios maiores mais rápido pode atrair novos serviços de linha lucrativa.
• Os custos evitados através da eliminação de ineficiências, como danos aos contêineres, descarregamento incorreto e pagamentos de penalidade por atrasos.

O período de amortização típico para um HRL é geralmente entre 7 e 15 anos. No entanto, esse intervalo depende muito das condições da estrutura local. Em portos com custos de propriedade e salário muito altos, o ROI pode ser alcançado mais rapidamente do que em locais onde esses fatores desempenham um papel mais baixo.

No entanto, uma visão puramente financeira do ROI fica aquém. A dimensão estratégica do investimento geralmente é igualmente importante. Isso mostra um paradoxo aparente: os altos custos de investimento, que geralmente são considerados o maior risco, servem para reduzir riscos estratégicos muito maiores e de longo prazo. O investimento em um HRL é uma proteção estratégica contra várias ameaças crescentes que são inerentes ao modelo operacional tradicional. Reduz o risco de futuras escassez de mão -de -obra e inflação de custos salariais no setor comercial. Reduz o risco financeiro e respeitável de acidentes de trabalho graves.

O mais importante, no entanto, é que ele reduz o risco de mercado de perder clientes – ou seja, as empresas de navegação globais – para portas de concorrência mais eficientes, mais rápidas e confiáveis. Em um mercado global altamente competitivo, no qual as companhias de navegação selecionam suas portas de contato de acordo com os critérios de eficiência, o risco de não investimento e o exterior tecnológico resultante podem ser muito maiores que o risco financeiro de investir. Uma porta que é incapaz de lidar com eficiência dos maiores navios de contêiner. O cálculo do ROI deve, portanto, também levar em consideração esse "valor de redução de risco". O investimento é, portanto, menos uma opção do que uma necessidade estratégica de garantir a viabilidade futura do local.

Perspectivas futuras e integração no ecossistema de logística

Quais desenvolvimentos tecnológicos futuros moldarão o contêiner de armazém de alta baia?

A tecnologia do armazém de alta baia de contêineres não fica parada, mas se desenvolverá nos próximos anos através de vários avanços tecnológicos. A tendência é claramente para uma autonomia ainda maior, inteligência e networking.

Um foco central está no aumento do uso da inteligência artificial (IA) e do aprendizado de máquina. Os sistemas de hoje já estão trabalhando com algoritmos complexos, mas ainda são fortemente baseados na lógica inevitável. Os sistemas futuros passarão deste controle baseado em regra para a autonomia real, aprendendo. Uma IA poderá otimizar a estratégia de armazém, não apenas com base em horários estáticos, mas em tempo real, incluindo uma variedade de feeds de dados dinâmicos. Isso inclui dados climáticos ao vivo que influenciam o tempo de chegada dos navios, as informações atuais de tráfego em estradas de acesso e até análises preditivas sobre os fluxos globais de mercadorias. Os mesmos sistemas de IA também elevarão a manutenção prospectiva (manutenção preditiva) a um novo nível, aprendendo anomalias dos dados do sensor das máquinas e podem prever falhas com alta precisão antes que elas ocorram. Além disso, a IA é usada para o controle dinâmico do consumo de energia para evitar dicas de carga e adaptar a solução de problemas de energia à disponibilidade de energias renováveis.

Outra tecnologia importante é o "gêmeo digital". Uma imagem completa e virtual 1: 1 da HRL física é criada em um ambiente de simulação. Este gêmeo digital é alimentado com dados reais de tempo do armazém físico e reflete exatamente sua condição. Os usos possíveis são diversos: novas atualizações de software ou algoritmos de otimização podem ser testados e validados no gêmeo digital sem riscos antes de serem implementados no sistema ao vivo. O gêmeo digital pode ser usado para simular diferentes cenários de operação para identificar gargalos e melhorar o desempenho do sistema. Ele também oferece um ambiente seguro para o treinamento da equipe de operação e manutenção.

Na área de hardware, os sistemas avançados de robótica e processamento de imagens desempenharão um papel maior. Robôs pequenos e autônomos que atravessam a prateleira e realizam inspeções automatizadas do estado de contêiner são concebíveis para documentar amassados, orifícios ou outros danos. Câmeras de alta resolução e reconhecimento de imagem apoiadas pela IA podem ler e verificar automaticamente rótulos de mercadorias perigosas ou até realizar trabalhos de manutenção menores nos próprios contêineres. Essas tecnologias melhorarão ainda mais a base de dados e fornecerão o grau de automação às últimas interfaces manuais.

Qual o papel dos aspectos da sustentabilidade, como a eficiência energética e a redução de CO2 no design de sistemas futuros?

A sustentabilidade não é mais um tópico de nicho, mas um motorista central na concepção e a operação da infraestrutura portuária moderna. O imperativo do "porto verde" molda significativamente o desenvolvimento de futuros sistemas de HRL, pelo qual as vantagens entram em jogo em vários níveis.

A HRL já é muito mais sustentável em seu conceito básico do que os estaleiros tradicionais de contêineres. O fator decisivo é a eletrificação completa das operações do armazém. A substituição de uma grande frota de alcance a diesel e tratores terminais por prateleiras elétricas elimina as emissões diretas de CO2, óxidos de nitrogênio e poeira fina no coração do terminal. Isso leva a uma melhoria drástica na qualidade do ar local, o que é particularmente importante para os portos nas áreas urbanas. A tecnologia de recuperação já mencionada, na qual a energia do freio é recuperada, aumenta significativamente a eficiência energética e reduz o requisito total de energia por recipiente.

Os conceitos futuros fortalecerão ainda mais esse foco de sustentabilidade. Na área da construção, é observada a construção leve e o uso de materiais reciclados ou mais sustentáveis para a prateleira. O software para controlar os RBGs é ainda mais otimizado para minimizar as estradas e reduzir os processos de aceleração e frenagem intensivos em energia. No entanto, o passo mais importante será a integração de fontes de energia renovável. As grandes áreas de telhado de um HRL interno oferecem condições ideais para a instalação de sistemas fotovoltaicos. O objetivo é produzir uma parte significativa da eletricidade necessária diretamente no local para gerar o CO2 neutro e, idealmente, tornar o HRL um componente de energia auto-suficiente ou até positivo de energia da porta.

No entanto, considerando a sustentabilidade vai além do próprio sistema e tem seu efeito em vários níveis.

O primeiro nível é o benefício operacional direto: o HRL em si é mais energia eficiente e menos emissão, o que reduz os custos operacionais e facilita a conformidade com os requisitos ambientais.

O segundo nível é o benefício no nível do terminal: a eliminação das emissões de diesel do armazém melhora todo o equilíbrio ambiental do porto e fortalece sua reputação entre as autoridades e na comunidade local.

O terceiro e estrategicamente o nível mais importante é o benefício para todo o ecossistema de logística. Ao diminuir drasticamente os tempos de manuseio para navios e caminhões, o HRL reduz os tempos ociosos de milhares de veículos e navios externos que, de outra forma, esperariam o manuseio com os motores de corrida. Um caminhão que passa 20 minutos no porto, em vez de 90 minutos, emite menos emissões. Um navio que pode deixar o porto um dia antes reduz seu consumo de combustível. O HRL, portanto, contribui para a descarbonização de toda a cadeia de suprimentos, não apenas a da porta. Esse benefício sistêmico é um forte argumento para investidores focados na ESG e para os clientes – em particular grandes companhias de navegação e remetentes – que estão sob pressão para tornar suas cadeias de suprimentos mais amigáveis ao clima. O HRL se torna um componente e pioneiro decisivo para um "corredor de logística verde" e, portanto, um importante diferenciador competitivo.

Como a função do contêiner-HRL se desenvolverá dentro da cadeia de suprimentos global?

A função do rolamento de alto compartimento do contêiner se desenvolverá a partir de uma solução pura, embora altamente eficiente e portuária, em um nó integrante e em rede no ecossistema de logística global. Seu papel crescerá além dos limites do terminal e a estrutura das cadeias de suprimentos mudará de forma sustentável. A visão é a de uma internet física na qual o HRL atua como um roteador inteligente e controlado por dados para fluxos de mercadorias.

Um grande desenvolvimento será a expansão do conceito de HRL no interior. Veremos como esses sistemas não são apenas construídos em portos marítimos, mas também em – estratégicos- em grandes centros de transporte de carga, em importantes corredores ferroviários e perto de grandes centros industriais e de consumo. Esses "portos domésticos" ou "portos secos" são usados como centros de tampão e classificação, os contêineres mais próximos de seus destinos finais. Isso permite a dissociação de transporte de longa distância (navio, trem) do transporte curto (caminhão), o que leva a uma melhor utilização dos modos de transporte e uma redução no tráfego rodoviário nas barragens.

Ao mesmo tempo, a HRL se tornará um hub de dados central. Devido à transparência de 100 % em relação a cada contêiner no sistema, ele oferecerá todos os envolvidos na cadeia de suprimentos um planejamento e visibilidade sem precedentes. Um carregador ou transportador não apenas saberá que seu contêiner chegou ao porto, mas também saberá com grande confiabilidade quando este contêiner estará disponível para coleta. Essa informação preditiva permite os seguintes processos de logística muito mais próximos e é a base para os conceitos de entrega justos ou justos reais.

Por fim, o rolamento de alta classe do contêiner é a manifestação física do conceito de "Logística 4.0". É um sistema ciber-físico que conecta perfeitamente o mundo digital e físico. É totalmente integrado, altamente automatizado, controlado por dados e aparado para obter a máxima eficiência. Os projetos já realizados ou em construção em portos de controle global, como Jebel Ali (Dubai), Tanger Med (Marrocos) ou os planos para o porto de Hamburgo, não são casos individuais isolados, mas a resistência a essa transformação de distribuição. Eles mostram que o HRL finalmente assume seu papel como um buffer passivo e se estabelece como o sistema nervoso verdadeiro e indispensável do futuro comércio global.

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Konrad Wolfenstein

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