Что нужно учесть при выборе складского робота

Вадим Мяделец рассказывает о ключевых факторах при выборе складского робота, а также делится своим опытом разработки робототехники для склада

Современные предприятия, логистические центры и склады активно стремятся к автоматизации процессов. Это связано с тем, что привлечение новых клиентов для таких бизнесов весьма затруднительно из-за ограниченного рынка. Основной инструмент увеличения прибыли в логистике — это оптимизация затрат. В этом процессе значительную роль играют складские роботы. Эти автоматические или полуавтоматические устройства могут выполнять разнообразные задачи и повышать эффективность производственных и логистических операций. Преимущества складских роботов по сравнению с человеческим трудом очевидны: роботы не устают, всегда работают стабильно и, если и зависят от условий окружающей среды, то минимально. На производстве робот значительно экономит время, упрощая человеческий труд. По нашим расчетам, наш робот, о котором будет подробно рассказано далее, экономит более 8 человеко-часов в месяц, что эквивалентно полноценному рабочему дню.

Складские роботы в логистике

В компаниях, которые внедрили систему бережливого производства, складские роботы позволяют реализовать концепцию «точно-вовремя» без использования конвейерных линий. С помощью роботов система организуется так, чтобы на каждый следующий этап производства поступало ровно столько деталей, сколько можно обработать до прибытия следующей партии. Это позволяет избежать накопления запасов на определенных этапах, что снижает расходы на хранение и транспортировку деталей.

В логистических центрах складские роботы становятся неотъемлемой частью рабочего процесса. Они выполняют повторяющиеся монотонные задачи, такие как сбор, сортировка, упаковка и транспортировка товаров, быстрее и точнее людей. Автоматизация этих процессов ускоряет доставку товаров конечному потребителю и минимизирует риски, связанные с человеческим фактором.

Одним из лидеров в производстве складских роботов является компания ABB. Их роботы способны поднимать груз массой до 1500 кг и могут передвигаться со скоростью от 0.05 м/с до 2.2 м/с. Роботы ABB обладают надежной системой безопасности, обеспечивающей их бесперебойную работу даже при интенсивном движении. Они оснащены программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) и двумя лазерными датчиками, обеспечивающими защиту на 360 градусов. Эти роботы могут быть настроены для транспортировки различных типов грузов: паллет, стеллажей и контейнеров.

Факторы, которые необходимо учитывать при выборе складского робота

К моменту прочтения этой статьи вы, вероятно, уже просмотрели множество видео о роботах, помогающих в складских задачах, и прочитали множество статей от производителей и интеграторов этих систем. Тем не менее, часто упускается из виду то, как правильно выбрать робота для производства и на какие факторы следует обратить внимание.

Чтобы оптимизировать свои инвестиции в автоматизацию и сэкономить средства в долгосрочной перспективе, необходимо выбрать робота, который технически подходит для вашего склада. Маленький и медленный робот может не справиться с нагрузкой, а слишком большой и быстрый приведет к избыточным расходам.

Рассмотрим важные технические аспекты и ключевые характеристики, на которые следует обратить внимание при выборе складского робота.

Назначение робота

Прежде всего нужно определить цель использования складского робота. Ответ «для оптимизации процессов и снижения затрат» здесь недостаточен. Необходимо конкретизировать, какую работу будет выполнять робот. Будет ли он только перемещать изделия или также упаковывать их? Будет ли он загружаться самостоятельно или его будет загружать оператор на погрузчике? Какой формы и размеров изделия будет перемещать робот, потребуется ли их дополнительное закрепление? Чтобы выбрать наиболее подходящего робота, задайте себе эти вопросы и подробно опишите операции, которые он должен выполнять. Важно учесть габариты роботов и измерить ширину проходов для них. Возможно, вам потребуются роботы с многонаправленными колесами, если расстояние между стеллажами настолько мало, что робот не сможет развернуться.

Грузоподъемность

Одним из важнейших факторов при выборе складского робота является его грузоподъемность. Это максимальный вес, который робот может перевозить. Важно выбрать робота с грузоподъемностью, соответствующей типам товаров, которые будут храниться на вашем складе. В спецификациях робота указывается его максимальная грузоподъемность и тип перемещаемого объекта (паллеты, стеллажи и т.д.).

Также важно учитывать полезную площадь, на которой можно разместить груз на роботе. Форма и размер контактной площадки с грузом будут различаться в зависимости от модели устройства. Эти параметры сильно влияют на долговечность его работы . Например, если в характеристиках робота указана грузоподъемность 100 кг, и вы разместите на него груз весом 95 кг, но из-за особенностей формы груза основная нагрузка будет приходиться не на центр робота, а на края или над колесом, это может привести к проскальзыванию колеса или быстрой поломке подвески в этом месте.

Долговечность

Складские роботы подвержены воздействию различных неблагоприятных условий. Основные вредные факторы включают пыль, влагу и перепады температуры. Для корпуса рекомендуется использовать показатель защиты минимум IP45. Робот должен выдерживать механические нагрузки, возможные во время эксплуатации, например, падение инструмента на рабочую поверхность. Важно, чтобы рабочие поверхности робота были изготовлены из износостойких и негорючих материалов, что исключит вероятность аварий, вызванных неисправностью робота. Диапазон рабочих температур робота должен соответствовать условиям на вашем складе, чтобы электронные компоненты не выходили из строя.

Навигационная система

Еще один важный фактор, который необходимо учитывать — навигационная система робота. Для эффективной работы на складе робот должен уметь безопасно и эффективно ориентироваться в окружающей обстановке. Для этого необходимо сочетание датчиков, камер и картографических технологий, которые помогают роботу избегать препятствий и ориентироваться на складе. Подбирайте робота с навигационной системой, соответствующей препятствиям на вашем складе. Основное, что должно присутствовать в каждом роботе, — способность обнаруживать и избегать препятствия в режиме реального времени.

По нашему мнению, рабочий набор датчиков для робота должен содержать:

• Лидар — сканирующий в оптическом диапазоне дальномер, который формирует двумерную картину окружающего пространства.
• Инерционный измерительный модуль — определяет положение складского робота в пространстве и его ускорение при движении.
• Ультразвуковой датчик приближения — определяет расстояние до окружающих предметов, чтобы исключить столкновения.
• Цифровая камера — позволяет отслеживать метки в цеху. Метки образуют координатную сетку, по которой движется робот.
• Программируемый блок управления — обеспечивает машинный интерфейс и позволяет роботам синхронизировать свои действия.

Возможность внедрения робота в ваши процессы и масштабируемость

Каждый склад имеет свои требования и задачи, поэтому важно выбрать робота, которого можно настроить в соответствии с вашими потребностями. Робот должен легко интегрироваться с существующими системами управления складом и предлагать возможности настройки, например, возможность добавлять или удалять функции по мере необходимости или связывать его работу с другими роботами.

По мере роста вашего бизнеса склад или логистический центр будет масштабироваться и адаптироваться к будущим изменениям спроса. Складской робот, который подходит для решения текущих задач, в идеале должен иметь возможность перенастраиваться на новые сценарии использования. Это позволит складским операциям оставаться эффективными в течение долгого времени без необходимости дополнительных инвестиций в новые роботизированные установки.

Риски, связанные с выбором неподходящего робота

Выбор неподходящего складского робота может привести к ряду негативных последствий, которые окажут влияние на репутацию компании и прибыльность бизнеса. Неэффективная работа склада приведет к задержкам в выполнении заказов и снижению удовлетворенности клиентов. В производственной сфере это может значительно снизить общую производительность. Слишком медленный, маленький или слабый робот не сможет своевременно доставлять детали на нужные производственные этапы. С другой стороны, выбор устройства с избыточными характеристиками приведет к повышению эксплуатационных расходов из-за большего потребления энергии и высокой стоимости содержания и обслуживания.

Если складские операции изменяются или расширяются, робот, не соответствующий текущим потребностям, может оказаться неприспособленным к новым задачам и требованиям. Это приведет к необходимости приобретения нового складского робота или изменения конфигурации склада, что может быть дорогостоящим и отнимать много времени.

При выборе неподходящего робота существует риск значительных финансовых потерь. Небольшие, с базовыми навигационными возможностями и грузоподъемностью до 500-600 кг стоят около 10.000 — 20.000 долларов за единицу. Такие устройства не могут строить 3D-карты в реальном времени и предотвращать столкновения с внезапно появившимися препятствиями. Более продвинутые модели роботов с грузоподъемностью до 3000 кг, оснащенные набором датчиков для учета любых препятствий и контроля ситуации в реальном времени, стоят от 30.000 до 40.000 долларов за единицу.

Складские роботы, разработанные в EnCata

Мы хорошо понимаем, каким должен быть складской робот, так как имеем в своем портфолио проекты, где мы разрабатывали роботов под нужды заказчика. Мы поделимся некоторыми кейсами, где мы создавали складских роботов под определенные требования.

Складской робот

В ИнКата обратился стартап, специализирующийся на внедрении промышленных роботов в экосистему предприятий. Стартап пришел с прототипом складского робота на уровне TRL-4 и запросом доработать устройство до уровня TRL-7, а также подготовить его к мелкосерийному производству. Перед нами стояла серия задач:

Мы начали работу над проектом с проработки концепции и компьютерного моделирования подвески робота, чтобы убедиться в ее стабильности и эффективности в различных ситуациях.

В процессе работы мы провели множество кинематических симуляций для различных сценариев использования. Инженеры ИнКата приступили к доработке конструкции робота, а наши промышленные дизайнеры придали роботу эстетичный внешний вид.

Мы изготовили корпус робота со степенью защиты IP45. Грузоподъемность составила 50 кг, а скорость перемещения достигала 2 м/с.

Мы отошли от типичных для промышленных роботов громоздких прямых линий и предложили обтекаемую форму робота, не забывая при этом о DFM. Таким образом, на этапе промышленного дизайна заказчик получил дизайн обшивки, изготовленной технологией вакуумной формовки, что позволило снизить стоимость производства.

Мы тесно сотрудничали с командой стартапа по электронной части, оптимизировали спецификации и закупку компонентов. На этапе прототипирования мы собрали робота как «скелетное» шасси, к которому позже добавили электронику и проводку. Параллельно изготовили пресс-формы для вакуумной формовки.

В результате наш заказчик совершил скачок от опытного прототипа до уровня готовности к производству (TRL-8). Работа с EnCata позволила стартапу сосредоточиться на том, что у него получается лучше всего: встроенные роботизированные системы и интеграция программного обеспечения на уровне склада/предприятия. Стартап запустил мелкосерийное производство и поставляет робота в различные логистические центры и склады.

Робот LeanKey

LeanKey представляет собой программно-аппаратный комплекс (ПАК) для контроля и управления технологическими цепочками на предприятиях с единичным или мелкосерийным производством.

ПАК LeanKey включает программные и аппаратные инструменты, объединенные в единую систему для организации технологического процесса на производстве.

В систему входит клиент-серверный модуль для централизованного управления задачами робота и мониторинга его состояния. Также предусмотрена интеграция с внешними IT-системами.

Робот предназначен для автоматизации перемещения типовых напольных грузов на производстве. Он способен перемещать груз массой до 200 кг, укладываемый на стандартные паллеты размером 1200х800 мм. Зарядка аккумулятора осуществляется на специальной зарядной станции. Полного заряда хватает на 8 часов непрерывной работы в штатном режиме.

Датчики автономной работы позволяют сканировать пространство вокруг робота, формировать картину окружающего пространства в системе машинного зрения, определять собственное местоположение и изменять скорость передвижения в зависимости от выполняемой задачи.

Принятие решения о выборе подходящего складского робота требует тщательного анализа ваших бизнес-целей и технических факторов. Потратив время на оценку своих потребностей и особенностей различных роботов, вы сможете найти решение, которое наилучшим образом подходит для выполнения ваших складских и производственных задач.

Если в ходе анализа вы обнаружили, что доступные на рынке решения не смогут удовлетворить ваши требования, оптимальным решением станет разработка складского робота, идеально подходящего под ваши конкретные задачи.