Багаторівневі човникові системи (MLS) та багаторівневі човникові рішення з функцією багатопрохідного руху (MAL) у порівнянні з 2D/3D човниковими системами

Розробка високопродуктивних підшипників: стратегічні рішення між MLS, багатопрохідними та 3D-технологіями

Інтралогістика переживає фундаментальну трансформацію. Зумовлені експоненціальним зростанням електронної комерції, гострою нестачею кваліфікованих працівників та попитом на максимальну ефективність використання простору, традиційні концепції складського господарства все більше досягають своїх фізичних та економічних меж. Там, де протягом десятиліть беззаперечним стандартом для автоматизованих висотних складів була складська система зберігання та вилучення (SRM), високодинамічні човникові системи зараз утверджуються як відповідь на складні вимоги сучасних розподільчих центрів. Однак вибір «човника» вже не є простим рішенням – він вимагає детального вивчення зростаючої різноманітності технологічних архітектур.

Сьогодні конкуренція між технологіями в основному обертається навколо багаторівневих човникових систем (MLS), рішень з багатопрохідною функціональністю (MAL) та високогнучких 2D або 3D варіантів. Ці системи відрізняються не лише своєю кінематикою та конструкцією, але й дотримуються зовсім іншої інвестиційної та операційної логіки. У той час як класичні штабелювальні крани вирізняються низькими витратами на придбання у стандартизованих процесах, акцент у човникових рішеннях зміщується на пропускну здатність, масштабованість та резервування. З піковою продуктивністю від 1000 до 3000 подвійних циклів на прохід на годину, ці системи переосмислюють можливості складської логістики.

Тут ми розглядаємо стратегічне перепозиціонування цих технологій. Ми аналізуємо, чому, незважаючи на вищі початкові інвестиції (CAPEX), загальна вартість володіння (TCO) човниковими системами часто нижча завдяки енергоефективності та зниженню витрат на обслуговування. Крім того, ми досліджуємо архітектурні відмінності між системами на основі проходів та 3D-системами та з'ясовуємо, яка технологія пропонує вирішальну конкурентну перевагу для кожного сценарію застосування – від фармацевтики до морозильних камер. Зрештою, вибір системи зберігання – це не суто технічне питання, а економічне рішення щодо майбутньої життєздатності ланцюга поставок.

Коли пропускна здатність визначає інвестиційні рішення

Інтралогістика переживає фундаментальну зміну парадигми. У той час як класичні системи зберігання та вилучення вантажів протягом десятиліть були стандартним рішенням для автоматизованих висотних складів, багаторівневі човникові системи та пов'язані з ними човникові технології все більше завойовують частку ринку. Цей зсув аж ніяк не обумовлений технологіями, а радше відповідає точній економічній логіці, що виникає зі змінних вимог сучасних розподільчих центрів. Вибір між різними рішеннями для автоматизації є складним і вимагає глибокого розуміння технічних, економічних та експлуатаційних параметрів.

Технологічні основи та архітектурні відмінності

Багаторівневі човникові системи (MLS) являють собою окрему категорію автоматизованих складських рішень, що принципово відрізняються від двовимірних та тривимірних варіантів човників. Система MLS складається з компактних, легких човникових транспортних засобів з інтегрованими підйомними можливостями, які можуть автономно обслуговувати кілька рівнів зберігання. Ці транспортні засоби досягають швидкості до чотирьох метрів на секунду та обробляють максимальне корисне навантаження від тридцяти до п'ятдесяти кілограмів. Використання простору є надзвичайно ефективним, з щільністю до тридцяти шести контейнерів на квадратний метр площі підлоги.

На відміну від цього, двовимірні човникові системи працюють виключно горизонтально на визначеному рівні зберігання. Кожен рівень має окремий човниковий транспортний засіб, тоді як вертикальне транспортування здійснюється окремими підйомними системами. Таке архітектурне розділення горизонтального та вертикального руху дозволяє точно масштабувати пропускну здатність, оскільки човники та підйомники можна розмірити незалежно. Продуктивність проходу типових двовимірних систем коливається від 500 до 1000 подвійних циклів на годину.

Тривимірні човникові системи є найтехнологічнішим варіантом. Ці автономні транспортні засоби рухаються у трьох вимірах і можуть перемикатися між рівнями без окремої підйомної технології. Ця повна свобода руху забезпечує максимальну гнучкість, але вимагає складних технологій керування та навігації, а також відповідно розвиненої інфраструктури.

Різниця порівняно зі звичайними складськими та видобутковими машинами є суттєвою. У той час як типова складська та видобуткова машина виконує від 80 до 120 подвійних циклів на годину, високопродуктивні човникові системи обробляють від 500 до понад 1000 подвійних циклів за той самий час. Спеціалізовані конфігурації, такі як багатофункціональний склад від psb intralogistics, досягають навіть до 3000 подвійних циклів на прохід на годину.

Економічний аналіз та структура інвестицій

Інвестиційні витрати на автоматизовані системи зберігання демонструють значні структурні відмінності. Системи човникового транспорту зазвичай вимагають більших початкових інвестицій на кожне місце зберігання, ніж звичайні штабелювальні крани. Ця різниця у вартості зумовлена ​​​​множинністю активних компонентів: функціональний човниковий склад вимагає кількох човникових транспортних засобів на прохід, окремих вертикальних підйомників, складних систем керування та сучасної стелажної технології з інтегрованими напрямними рейками. Традиційні системи штабелювальних кранів часто дешевші у придбанні завдяки десятиліттям стандартизації та перевагам усталених виробничих процесів.

Однак, структура експлуатаційних витрат змінює цей зв'язок. Системи човників є більш енергоефективними на один цикл зберігання та вилучення, оскільки їхня легка конструкція та розділення горизонтального та вертикального руху споживають значно менше енергії. Система MLS споживає приблизно на шістдесят відсотків менше енергії, ніж порівнянна RBG за робочий цикл. Сучасні човникові транспортні засоби використовують технологію суперконденсаторів для живлення та подачі енергії гальмування назад у систему. Передові системи мають інтелектуальні режими енергозбереження, такі як функції глибокого сну, які мінімізують споживання енергії в режимі очікування.

Витрати на технічне обслуговування також нижчі для човникових систем. У той час як штабелювальні крани, як складні окремі машини, зупиняють весь прохід у разі технічних проблем, човникові системи, завдяки своїй модульній архітектурі, можуть замінювати окремі несправні транспортні засоби під час роботи. Хоча технологія стелажів у човникових рішеннях є складнішою, роботи з технічного обслуговування можна виконувати під час роботи, оскільки проходи залишаються доступними, а кілька човників компенсують час простою.

Розрахунки окупності інвестицій для автоматизованих складських систем базуються на стандартизованих термінах амортизації. Успішні проекти автоматизації прагнуть отримати періоди окупності інвестицій менше п'яти років, при цьому амортизація часто досягається протягом двох-трьох років. Вибір між різними технологіями вимагає диференційованого аналізу початкових інвестицій, поточних експлуатаційних витрат, споживання енергії та витрат на обслуговування протягом усього життєвого циклу.

Пропускна здатність та масштабованість як критерії прийняття рішень

Пропускна здатність є ключовим фактором, що відрізняє різні рішення для автоматизації. Залежно від їхньої конструкції, звичайні складські та пошукові машини досягають від 80 до 120 подвійних циклів на годину. Цієї продуктивності достатньо для складів з низьким та середнім оборотом та пропускною здатністю проходів менше 150 подвійних циклів на годину. З іншого боку, човникові системи відповідають вимогам середньої та високої пропускної здатності та зазвичай обробляють від 500 до 1000 подвійних циклів на годину та прохід.

Високопродуктивні конфігурації значно перевищують ці значення. Evo Shuttle від KNAPP у своїй двовимірній версії виконує понад тисячу подвійних циклів на прохід за годину. Багатофункціональний склад від psb intralogistics розрахований на до трьох тисяч подвійних циклів на прохід. Такий рівень продуктивності досягається завдяки інтеграції кількох контейнерних підйомників на прохід, які можна розташувати в будь-якому місці складської конструкції.

Масштабованість є фундаментальною відмінністю між човниковими системами та проходовими складськими системами. Хоча продуктивність складської системи обмежена окремою машиною, човникові склади можна розширювати, додаючи більше транспортних засобів під час роботи. Кількість човників масштабується незалежно від кількості місць зберігання. Якщо вимоги до пропускної здатності зростають, інтегруються додаткові човники; якщо зростає місткість зберігання, проходи подовжуються або розширюються. Таке розмежування продуктивності та місткості дозволяє реалізувати поетапну інвестиційну стратегію, обмежуючи початкові витрати та дозволяючи подальше збільшення за потреби.

Багаторівневий склад є прикладом такої гнучкості. Змінна кількість контейнерних підйомників та до двох човників на рівень дозволяють точно адаптувати продуктивність системи до потреб. Конвеєрну технологію можна інтегрувати на будь-якому рівні зберігання, що забезпечує максимальну гнучкість у плануванні розташування. Окремі підйомники, конвеєрні секції та зони комплектування можна деактивувати в години поза піковою навантаженням, одночасно зберігаючи достатні резерви потужності для годин пікової навантаження.

LTW пропонує своїм клієнтам не окремі компоненти, а комплексні рішення. Консалтинг, планування, механічні та електротехнічні компоненти, технології керування та автоматизації, а також програмне забезпечення та сервіс – все об'єднано в мережу та точно скоординовано.

Власне виробництво ключових компонентів є особливо вигідним. Це дозволяє оптимально контролювати якість, ланцюги поставок та інтерфейси.

LTW символізує надійність, прозорість та партнерську співпрацю. Лояльність та чесність міцно закріплені у філософії компанії – рукостискання тут все ще має значення.

Пов'язано з цим:

• Рішення LTW

Резервування та доступність системи

Наявність автоматизованих систем зберігання є критичним фактором успіху, особливо в таких сферах, де терміни роботи критичні, як електронна комерція або фармацевтична логістика. Системи човникового транспорту пропонують невід'ємну резервування завдяки своїй архітектурі. Вихід з ладу одного човникового транспортного засобу призводить лише до незначного зниження продуктивності, оскільки решта транспортних засобів продовжують роботу. Натомість, вихід з ладу автоматизованої системи зберігання та вилучення (AS/RS) призводить до повного зупинення відповідного проходу.

Багаторівневий склад реалізує резервування на кількох рівнях. Кілька контейнерних підйомників та конвеєрні системи для зв'язку між складами значно підвищують доступність. Кожен вантажозахоплювальний пристрій може бути переміщений з кількох човників на різні підйомники та вивезений зі складу за допомогою різних конвеєрних з'єднань. Навіть під час технічного доступу, коли окремі рівні або підйомники тимчасово деактивовані, складський прохід залишається функціональним.

Технічне проектування високодоступних систем відповідає встановленим принципам резервування. Повне резервування критичних компонентів "один до одного", конфігурації "головний-підлеглий" систем керування та сторожові пристрої для моніторингу резервних серверів процесів є галузевими стандартами. Системи човників отримують вигоду від своєї розподіленої архітектури, оскільки технічне або організаційне розв'язання компонентів заводу підвищує загальну доступність.

Галузі застосування та варіанти використання

Придатність різних рішень для автоматизації значно варіюється залежно від контексту застосування. Виконання замовлень електронної комерції ставить найвищі вимоги до пропускної здатності та гнучкості. Шатл-системи домінують у цьому сегменті завдяки своїй здатності обробляти пікові навантаження на великі замовлення та забезпечувати паралельні процеси у вузьких проходах. Швидка обробка замовлень та здатність керувати сезонними коливаннями завдяки гнучкому розгортанню шатл-систем є ключовими перевагами.

Фармацевтична промисловість використовує технологію човникового транспорту для застосувань, що вимагають як максимальної продуктивності, так і точності управління запасами. Автоматизоване управління запасами та можливість точного упорядкування замовлень відповідають суворим вимогам цього сектору.

У виробничих середовищах човникові системи в основному використовуються як буферне сховище та для постачання виробничих ліній. Процеси «точно вчасно» та «точно в послідовність» виграють від швидкої доступності товарів та можливості автоматизованого упорядкування. Інтеграція з роботами для палетування забезпечує ефективні концепції потоку матеріалів.

Морозильні склади є спеціалізованим застосуванням, де човникові системи пропонують значні переваги. Зменшення ручної праці в умовах глибокого заморожування знижує витрати на персонал і покращує умови праці. Сучасні човникові транспортні засоби розроблені для роботи за температур до мінус тридцяти градусів Цельсія.

Практичні приклади та реалізовані програми

Практичне впровадження багаторівневих човникових систем демонструє їхню ефективність. Компанія ETRA Oy у Фінляндії експлуатує контейнерний склад із чотирма проходами та 49 500 місцями зберігання, що поєднує десять багаторівневих човників GEBHARDT та два звичайні штабелювальні крани. Це гібридне рішення оптимально використовує переваги обох технологій.

Британський мультибрендовий інтернет-ритейлер Skygate використовує систему KNAPP Evo Shuttle для зберігання шести мільйонів товарів. Інтеграція 500 000 спеціально розроблених контейнерів Evo Stacknest підвищила ефективність роботи складу на 25 відсотків. Це рішення дозволяє виконувати замовлення всього за 30 хвилин.

Arvato керує найбільшим у світі двовимірним човниковим рішенням у секторі косметики для роздрібного продавця косметичних товарів та товарів для способу життя. Система зберігає та витягує 12 500 контейнерів на годину зі сховища подвійної глибини. Гнучкість системи дозволяє справлятися зі значними коливаннями обсягів замовлень та згладжувати пікові навантаження.

EssilorLuxottica використовує 450 човників у конфігурації Evo Shuttle 1D для 500 000 місць зберігання. Система обробляє 33 000 упаковок щодня, що відповідає продуктивності 250 000 одиниць за сім з половиною годинну зміну.

Компанія HEAD Sportartikel впровадила автоматизований склад дрібних деталей (AS/RS) Jungheinrich на 36 000 палетних позицій, здатний обробляти 500 контейнерів на годину. Цей центральноєвропейський склад, що працює з червня 2022 року, демонструє успішну автоматизацію розподільчого центру середнього розміру.

Ефективність використання простору та оптимізація потужностей

Використання простору автоматизованих систем зберігання значно перевищує використання ручних рішень. Багаторівневі човникові системи досягають щільності тридцяти шести контейнерів на квадратний метр площі. Висотні склади з десятьма тисячами палетних місць потребують лише двох-трьох тисяч квадратних метрів площі.

Кількісне порівняння різних стелажних систем з однаковими розмірами складу ілюструє різницю в ефективності. У залі розміром 100 на 100 метрів та висотою 9 метрів стандартний палетний стелаж вміщує 20 000 палет. Палетний стелаж збільшує місткість до 36 000 палет. Система палетного човникового зберігання вміщує 46 000 палет в тому ж залі, що на 130 відсотків більше, ніж стандартне рішення.

Підвищена ефективність використання простору є результатом кількох технічних факторів. Відмова від широких проходів для комплектування, багаторівневе зберігання та оптимальне вертикальне використання простору сприяють збільшенню місткості. Динамічне управління місцем зберігання дозволяє зберігати контейнери різних розмірів на одному рівні, що підвищує гнучкість та мінімізує втрачений простір.

Матриця рішень та вибір системи

Вибір оптимальної технології зберігання передбачає структуровану оцінку кількісних та якісних критеріїв. Системи зберігання та вилучення підходять для застосувань з низькою пропускною здатністю, низьким рівнем оборотності, важкими вантажами вагою понад п'ятдесят кілограмів та нестандартними розмірами, які не можуть бути розміщені у стандартних контейнерах. Ця усталена технологія пропонує високу експлуатаційну надійність та керовані інтервали технічного обслуговування.

Човникові рішення є кращими для середніх та високих вимог до пропускної здатності від ста п'ятдесяти до тисячі подвійних циклів на годину, високої оборотності місць зберігання, необхідності ручного доступу до кожного місця зберігання на стелажі, існуючих будівель, які не дозволяють створювати класичний висотний склад, та передбачуваного підвищення продуктивності системи.

Економічна доцільність автоматизованих складів дрібних деталей зазвичай починається з 3000-5000 місць зберігання на прохід при повній потужності. При інтеграції в існуючі конструкції будівель рішення з кількістю місць менше 1000 можуть бути вигідними. Однак, якщо проект вимагає нової будівлі, автоматизовані рішення стають економічно ефективними лише за значно більших обсягів контейнерів.

Аналіз загальної вартості володіння (TCO) повинен враховувати не лише інвестиційні витрати, але й споживання енергії, витрати на обслуговування, витрати на персонал та вартість землі протягом життєвого циклу системи. Масштабованість та розширюваність системи – це довгострокові фактори, які часто недооцінюють під час початкового інвестиційного рішення.

Функціональність кількох проходів та системи вузлів

Багатопрохідні концепції розширюють базову архітектуру човникових систем, забезпечуючи доступ через проходи. Багатопрохідна штабелювальна кран-система Hubmaster дозволяє складам та вантажозахоплювальним машинам перемикатися між кількома проходами. Така гнучкість зменшує кількість необхідних операторських станцій, одночасно підвищуючи ефективність системи.

Багатофункціональний склад psb intralogistics реалізує концепцію вузла, інтегруючи контейнерні підйомники в будь-якому потрібному місці в складських проходах. Конвеєрну технологію можна підключити на будь-якому рівні зберігання, що забезпечує максимальну гнучкість у плануванні розташування. Кожен вантажозахоплювальний пристрій транспортується човниками до підйомників, які потім направляють товари до призначеного для них робочого місця без будь-якого перехресного руху.

Ця архітектура особливо ефективна в довгих, високих складах великої місткості, де вона забезпечує величезні резерви продуктивності. Можливість модернізації підйомників та конвеєрної технології дозволяє адаптувати продуктивність човникової системи до збільшеної місткості.

Стратегічні наслідки та майбутні перспективи

Зростаюча поширеність човникових технологій відображає фундаментальні зміни у внутрішньологістиці. Зростання електронної комерції, дефіцит кваліфікованих кадрів та зростання вартості простору прискорюють автоматизацію. Багаторівневі човникові системи та пов'язані з ними архітектури не є універсальним рішенням, а відповідають конкретним сценаріям застосування з високими вимогами до пропускної здатності та потребою в гнучкості.

Вибір правильного рішення для автоматизації вимагає точного аналізу експлуатаційних вимог, економічних умов та довгострокового стратегічного напрямку. Системи човникового транспорту пропонують переваги в пропускній здатності, масштабованості та резервуванні, але вимагають більших початкових інвестицій та складнішої технології стелажів. Машини для зберігання та вилучення залишаються кращим рішенням для застосувань з чітко визначеним профілем продуктивності, високою експлуатаційною надійністю та низькими вимогами до обслуговування для середньої пропускної здатності.

Матриця рішень, що базується на доказах, повинна враховувати технічні параметри, такі як пропускна здатність та енергоефективність, економічні фактори, такі як інвестиційні витрати та термін окупності, а також експлуатаційні аспекти, такі як резервування та простота обслуговування. Тільки цілісна оцінка цих вимірів дозволяє вибрати оптимальну технологію зберігання для конкретного застосування.

Технологічна еволюція автоматизованих складських систем продовжується. Штучний інтелект для оптимізації операційних стратегій складів, передові сенсорні технології для прогнозного обслуговування та передові технології накопичення енергії ще більше підвищать продуктивність та економічну ефективність. У цьому контексті стратегічне позиціонування багаторівневих човникових систем як високопродуктивного рішення для високопродуктивних застосувань ще більше зміцниться.

Я буду радий служити вашим особистим консультантом.

Ви можете зв'язатися зі мною за адресою wolfenstein∂xpert.digital або

Просто зателефонуйте мені за номером +49 7348 4088 965 .

LinkedIn
 

 

Більше інформації тут:

• Консультації та планування багатостелажних складів: Автоматизований багатостелажний склад – Оптимізація зберігання піддонів повністю автоматично – Оптимізація складу