Daifuku desarrolló el primer sistema de almacenamiento y recogida automatizado (AS/RS) en Japón en 1966. Los objetivos para desarrollar este sistema incluían alcanzar reducciones en la carga de trabajo y ahorros en costos mediante (1) el uso efectivo de la tierra, (2) las mejoras en la eficacia del almacenaje, (3) ahorro en costos de personal y de mano de obra en el trabajo en almacén y (4) mejoras en los niveles de gestión. En el momento, los depósitos de un solo piso eran el tipo de almacén estándar. Las capacidades de logística no eran tan avanzadas como los niveles actuales porque los trabajos de carga, descarga y almacenamiento consistían en su mayoría de trabajo manual, y las mercancías almacenadas se gestionaban a través de los registros de almacén y los comprobantes. El almacén automatizado que surgió a partir de estas circunstancias fue una innovación revolucionaria en la tecnología de la logística que cambió el concepto tradicional del almacenamiento.
A unos cuarenta años del nacimiento de esta tecnología, los almacenes automatizados ahora tienen más capacidad y alto rendimiento gracias a la expansión de los modelos, que incluyen grúas apiladoras y equipo periférico, mientras que los propósitos, las industrias y los negocios a los que realizan entregas han crecido rápidamente. Aquí, presentaremos nuestro mercado de almacén automatizado y los desarrollos tecnológicos, además de las tendencias futuras.
Desarrollos del mercado
Década de 1970: Esparcimiento de sistemas potenciados mediante la adopción creciente de tecnologías informáticas.
Como lo sugiere su nombre, los sistemas de almacenamiento y recolección automatizados (AS/RS) son sistemas que permiten que los almacenes aprovechen las tres dimensiones y se automaticen, y, hasta el comienzo de la década de 1970, los fabricantes utilizaban los almacenes para almacenar productos terminados y materias primas. Además, debido a que los almacenes automatizados no eran necesariamente económicos en el momento, y el umbral de rentabilidad era alto, los clientes eran mayormente grandes empresas.
En 1966, desarrollamos el sistema Rackbuil System (edificación sostenida por estanterías, con un AS/RS, en lo sucesivo "RB"), cuya operación se realizaba a bordo, para el Departamento de Motores Eléctricos de Matsushita Electric Industry (en ese momento) como el primer almacén automatizado de Japón (foto 1). Además, comenzamos con las operaciones sin operarios de una grúa apiladora llamada Rack Master (RM), que permitía la gestión de ubicaciones de almacenamiento en almacenes automáticos en base a coordenadas X, Y Z, y que podía operarse fácilmente con una computadora. En 1969, entregamos el primer RB totalmente automatizado utilizando el control computarizado en Japón para la planta de Nobeoka de Asahi Chemical Industry Co., Ltd.
Como resultado de la posibilidad de controlar almacenes automatizados por computadora, la precisión de la gestión del inventario se mejoró, ya que la gestión de inventario se podía realizar simultáneamente con la recuperación y el almacenamiento de materiales. Como resultado, comenzó una súbita expansión de las industrias que adoptaron estos sistemas. Por ejemplo, algunos de los almacenes automatizados más grandes del mundo se entregaron a la planta de Kasuga de Toyota Motor Corporation y el Centro de Piezas de Sagamihara de Nissan Motor Co., Ltd., siendo ambos centros de piezas de repuesto para automóviles que gestionan decenas de miles de artículos. Además, los almacenes automatizados también fueron adoptados por las empresas farmacéuticas, principalmente por el propósito de fortalecer la precisión de la gestión del inventario y de la gestión del almacenamiento y la recuperación.
Desde mediados de 1970, la efectividad de los almacenes automatizados comenzó a obtener reconocimiento en el mercado, y creció la demanda de los almacenes automatizados que eran más económicos y que tenían precios más bajos que los sistemas con estructuras de tipo edificio. Como respuesta a estas necesidades, desarrollamos y comenzamos las ventas del AS/RS para carga de unidades que cumple con los estándares técnicos y el AS/RS superrápido para minicargas.
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Foto 1: El primer almacén automatizado (RB) en Japón
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Foto 2: Uno de los almacenes automatizados más grandes del mundo (en ese momento) para la gestión de autopartes
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Foto 3: La planta de máquinas herramientas de FA más avanzada del mundo (en ese momento).
Década de 1980: Adopción del sistema en una amplia variedad de campos
En 1980, las inversiones de capital en la industria manufacturera estaban activas, a medida que la competitividad de los productos industriales japoneses comenzó a sobrepasar a la de los productos de Europa y Norteamérica. Las aplicaciones del AS/RS también se expandieron a partir del enfoque de almacenamiento de productos terminados utilizado en el pasado para incluir sitios de producción, incluidos los relacionados con la electricidad, la electrónica y la fabricación de maquinaria de precisión. Estos almacenes se utilizaban como equipos que permitían la configuración inicial entre los estantes y en el interior de estos, el ordenamiento con capacidades de almacenamiento y suministro de piezas, y capacidades de regulación que permitían el funcionamiento durante las 24 horas. En este contexto, se desarrollaron almacenes automáticos con funciones de transporte entre los estantes y dentro de los estantes, y vehículos automáticos guiados (AGV), junto con sistemas de producción integrados completamente con las instalaciones de producción con computadoras. Entregamos nuestros sistemas avanzados de automatización de fábricas a muchas empresas líderes, entre las que se incluyen Fanuc Corporation, Fujitsu Limited y Makino Milling Machine Co., Ltd. (foto 3). La alta demanda de sistemas de fabricación flexibles para centros de maquinado desarrollados durante este período ha continuado hasta la actualidad.
Mientras tanto, se solicitó que los sistemas de almacenamiento de productos terminados funcionen como centros de distribución. Muchos centros se construyeron con niveles de automatización más altos mediante combinaciones de AS/RS y varios equipos periféricos que se habían sistematizado. Entregamos sistemas de centros de distribución avanzados a muchas empresas, incluidas Toppan Forms Co., Ltd., Sangetsu Co., Ltd. y Yamanouchi Pharmaceutical Co., Ltd. En estos centros de distribución, el sistema de información HQ y los sistemas del centro de logística están conectados a través de una línea dedicada, en un esfuerzo para lograr reducciones en los plazos de entrega, le precisión de las entregas y de la gestión del inventario. Además, fue aproximadamente en esta época que comenzamos a exportar AS/RS al extranjero, acompañando la expansión global de la industria manufacturera japonesa, que continúa hasta estos días.
Como consecuencia de la combinación del ambiente económico y la ausencia de mano de obra de mediados de la década de 1980. Los AS/RS, que hasta el momento se había entregado principalmente a las grandes corporaciones también fueron adoptados por pequeños y medianos fabricantes, y, como resultado de esto, el mercado se expandió rápidamente. La expansión de las computadoras personales comenzó a seguir el ritmo de estos desarrollos, y se hizo posible el desarrollo de sistemas de gestión de inventario relativamente económicos utilizando computadoras personales y paquetes de software. Con estos desarrollos, los AS/RS de pequeña escala realizaban comúnmente la gestión de inventario en sincronía con el almacenamiento de la carga y la recuperación mediante control computarizado.
Década de 1990: Surgimiento de varios sistemas de alta capacidad
Desde finales de los ochenta y principios de los noventa, las industrias fuera de la manufactura comenzaron a adoptar almacenes automatizados, incluidas las industrias de agricultura, venta mayorista y minorista, almacenes, bancos, seguros y agencias públicas. Estas industrias no tenían experiencia previa con la automatización de logística, lo que tuvo como resultado una expansión adicional en el alcance del mercado. Por ejemplo, en el campo de la agricultura, los almacenes automatizados se utilizaron como depósitos para arroz integral, refrigeración de frutas, refrigeración en frío de vegetales antes del envío y cultivo de hongos, además de utilizarse como un equipo de ordenamiento y envío en las instalaciones de clasificación para las frutas y los vegetales.
En la última mitad de 1990, se comenzaron a adoptar estos sistemas en las etapas de distribución cercanas a los usuarios finales. En las industrias de almacenes y en la industria mayorista y minorista, se utilizaron almacenes automatizados como bases de importación de bienes de consumo, lo que estaba aumentando con la deflación, y dentro del centro de logística para cumplir con la gestión de la cadena de suministro (SCM). En estos centros de distribución, los AS/RS para minicargas, que son capaces de manipular cargas de una variedad de forma y tamaños, también se adoptaron para propósitos diferentes a los de las funciones de almacenaje tradicional, como una alineación de alta capacidad previa al envío o como una configuración inicial para la recolección. En Daifuku, hemos desarrollado AS/RS para minicargas de capacidad superior y una expansión de las variaciones en el equipo de transferencia para cumplir con esas necesidades. Además, en 2002, desarrollamos el sistema AS/RS Magic Sorting System (MIII) de alta capacidad, lo que redujo el tiempo de ciclo a la mitad, aproximadamente, haciendo una comparación aproximada con el AS/RS anterior, lo que posibilita que el AS/RS para minicargas AS/RS soporte la velocidad de manipulación de las cargas (centros de distribución según tipo de tránsito).
De este modo, se ha ido cumpliendo con las necesidades de funciones que coinciden con cambios importantes en el ambiente de la logística. Además, con el envejecimiento constante del equipo automatizado que se había construido entre la década de 1970 y la de 1980, ha habido una solicitud de renovación de los equipos.
Almacenes automatizados para entornos especiales
Si bien los AS/RS iniciales refrigerados se construyeron durante un breve período en la década de 1970, la construcción de estos equipos se suspendió debido al hecho de que la rentabilidad era baja. Sin embargo, la rentabilidad mejoró con el desarrollo de las tecnologías de refrigeración y los cambios en el entorno social y de logística y, como resultado, a partir de la década de 1990, creció la demanda de construcción de almacenes automatizados para industrias, incluidas la de venta de productos al por mayor y la de procesamiento de productos marinos.
Para los almacenes de mercancías peligrosas, la construcción de almacenes automatizados completos, con áreas de construcción de hasta 1000 m2 y alturas de hasta 20 m se hizo posible gracias a la revisión parcial y a la aplicación de la Ley de Defensa contra Incendios de Japón en 1990. Además, se hizo posible la construcción de muchos AS/RS sustentados por estanterías haciendo énfasis en las capacidades de almacenamiento, en este campo para el que los AS/RS de pequeña escala (almacenes con funciones de transporte entre los estantes) eran la principal tendencia en el pasado.
En la fabricación de semiconductores, creció la demanda de altos niveles de limpieza dentro del proceso de fabricación con el aumento del nivel de integración. Como los trabajadores eran la principal fuente de emisión de polvo dentro de las salas blancas, fue necesario implementar operaciones sin operarios para el transporte y las regulaciones entre los estantes. El repositor AS/RS (CLS) Clean Stocker (CLS) se desarrolló como una instalación de regulación entre los estantes. Actualmente, se han adoptado muchos CLS en lugares de trabajo de todo el mundo, incluidos aquellos de los fabricantes de semiconductores más importantes. Además, se han usado estas tecnologías en las líneas de producción para LCD y PDP
Desarrollos de tecnologías
RM: Diversas variaciones en términos de aplicaciones y funciones
Debido a que la unidad impulsora RM inicial consistía en una combinación de un motor de inversión de polos y una junta deslizante, su velocidad estaba limitada a una velocidad de desplazamiento horizontal de 90 m/min y de 20 m/min para el desplazamiento vertical, con una capacidad de procesamiento de 20 a 30 palés por hora. Se realizó una transición hacia los motores de CC al final de la década de 1970 y hacia el control del inversor en la década de 1980, en un intento para alcanzar una velocidad más alta. Actualmente, la velocidad de desplazamiento horizontal se ha mejorado a 200 m/min, la velocidad vertical se ha mejorado a 100 m/min y la capacidad de procesamiento se ha mejorado a 60 palés por hora.
Las variaciones de RM se expandieron según los propósitos y las funciones de uso. Actualmente, hay un rango diverso de tipos que incluyen sistemas de tipo transbordador, que usan un solo RM para múltiples pasajes; sistemas de doble profundidad que almacenan dos cargas en estanterías que tienen doble profundidad y horquillas de lanzaderas dobles con capacidad de transporte de dos cargas. Se desarrollaron varios modelos para el equipo RM para transferencia de minicargas, incluidos los modelos con sujeción de tipo horquilla y los modelos de entrada que utilizan cintas laterales para permitir la manipulación directa de varios tipos de cajas de cartón. Con esto, se acompaña la expansión de clientes para incluir a las industrias terciarias.
Los métodos de operación de RM incluyen la operación con tableros, teclados numéricos o tarjetas con números de ubicación y control computarizado. Actualmente, se ha adoptado el control computarizado para la mayoría de los AS/RS. Sin embargo, en los casos en los que los artículos almacenados son limitados, como en el caso de los moldes, donde el número de artículos es bajo y las operaciones se realizan dentro de una ubicación fija, las operaciones todavía se realizan utilizando teclados numéricos o tarjetas con números de ubicación debido a la facilidad de uso de estos métodos. Además, la operación mediante tableros solo se utiliza en una cantidad muy limitada de sistemas en Japón.
Control más avanzado mediante microcomputadoras incorporadas.
Si bien se utilizó un circuito de relés en la etapa inicial de desarrollo, los paneles comenzaron a usar transistores al poco tiempo, y se hizo un cambio en los paneles con microcomputadoras incorporadas a fines de la década de 1970. Si bien inicialmente se utilizaban cables móviles para transmitir señales entre la unidad RM y el piso, se adoptó la radiofrecuencia inductiva a partir de la segunda mitad de la década de 1970 y, luego, se cambió por la transmisión óptica en la década de 1980.
En la década de 1980, mejoró el rendimiento de las microcomputadoras y se redujeron los costos, con lo que se realizó una contribución importante para los RM de alto rendimiento. Por ejemplo, para el método de control de posición de detención del RM, a fin de reemplazar las placas de detención, se desarrolló el control de aprendizaje de posición (con patente propiedad de Daifuku), mediante el cual se detecta la posición actual de una estantería a fin de determinar automáticamente la posición de detención para cada estantería. Esta tecnología ha mejorado la confiabilidad de los almacenes automatizados y ha reducido los períodos de ajuste en el campo. A partir de 1980, se adoptaron paquetes de circuitos de control para el control de sistemas de almacenes automatizados, lo que acompañó al cambio hacia un control descentralizado desde un control concentrado, incluido el equipo periférico. Esto hizo que fuera posible lograr mejoras en la calidad y la facilidad de mantenimiento, además de reducciones de los plazos de entrega.
A medida que el mercado para los almacenes automatizados se expandió desde un enfoque en la industria manufacturera hasta la inclusión de las industrias primaria y terciaria, aumentó el número de empresas clientes sin personal de mantenimiento, lo que hizo que la detección y la recuperación tempranas de un problema se convirtieran en un asunto crucial. Como respuesta a estas necesidades, Daifuku desarrolló el modelo de control de entregas 9X Model en 1991, cuyo equipamiento estándar incluye un sistema de supervisión de visualización gráfica que utiliza menús, un sistema de gestión de registro de errores y un sistema de supervisión remota antes que otros competidores de la industria. Al mismo tiempo, se proporcionó un centro de soporte interno de sistemas (SSC) para brindar servicios en línea las 24 horas del día, los 365 días del año para asistir a los usuarios de los sistemas que entregamos.
Mejora del servicio periférico, como STV y robots
Inicialmente, la mayor parte de los equipos periféricos para almacenes automatizados estaba compuesta por cintas transportadoras. Durante la década de 1980, se desarrollaron carros de lanzadera con mando externo y mecanismo de cambio de velocidad mecánico en un intento de mejorar la velocidad y la confiabilidad de la manipulación de cargas. Sin embargo, el rendimiento de la capacidad de procesamiento, la velocidad de desplazamiento horizontal, el ruido durante el funcionamiento y la facilidad de mantenimiento no cumplieron con las demandas del mercado. Para resolver estos problemas, en 1987, se desarrolló el vehículo de clasificación y de transferencia (STV) guiado de alta velocidad, alta capacidad y niveles de ruido sumamente bajos, que también tiene un control descentralizado autónomo. Esto permitió la estandarización del sistema y una confiabilidad mejorada, tiempo de entrega reducido y costo reducido. El STV actual es una pieza esencial del equipo periférico para AS/RS.
El trabajo de recogida de las unidades en caja en los centros de distribución es necesario para respaldar los envíos pequeños de productos almacenados en las unidades de palés. En el pasado, una parte importante del trabajo de recogida de cajas se realizaba manualmente. Como este trabajo de mano de obra intensiva también causaba dolor de espalda, hubo una necesidad aún mayor de automatizar los centros de distribución con recogida de cajas frecuente. En 1995, se desarrolló un sistema de recogida de cajas que combinó robots y ubicó el equipo de reconocimiento utilizando procesamiento de imágenes como respuesta a esas necesidades. Se estableció un sistema de alto rendimiento vinculado con el AS/RS y este se entregó a clientes, como fabricantes de bebidas, que tienen grandes volúmenes de procesamiento de cajas.
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Foto 4: AS/RS utilizando para el almacenamiento de productos electrónicos en Europa.
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Foto 5: Mercancías completadas para PC en China almacenadas en AS/RS
Tendencias futuras del mercado y de la tecnología
Los almacenes automatizados ya se han esparcido a todos los sectores de la industria de Japón, de modo que no esperamos el mismo nivel de crecimiento que el que experimentamos durante la etapa de desarrollo más alta. Sin embargo, los almacenes automatizados se han transformado en un elemento esencial no solo para el almacenamiento, el ordenamiento y la configuración inicial, sino también para instalaciones de producción, y se pueden esperar niveles similares de demandas para continuar avanzando.
En un nivel global, muchos almacenes automatizados han sido instalados en Japón y en Europa. En Japón, los almacenes automatizados se utilizan para varios propósitos en todos los sectores de la industria y, como resultado hay muchos proyectos que consisten en pequeños almacenes automatizados. Mientras tanto, en Europa, los depósitos automatizados de gran escala son implementados mayormente por grandes empresas, la mayoría de las cuales funcionan como centros de distribución (Foto 4). En Norteamérica, muchos centros de distribución están compuestos por estanterías, cintas transportadoras y montacargas, con un bajo índice de implementación de almacenes automatizados. En Asia Oriental, incluidos China, Corea del Sur y Taiwán, la demanda de almacenes automatizados ha crecido rápidamente recientemente en consonancia con el ritmo del crecimiento económico. En China, mientras que los almacenes automatizados eran utilizados mayoritariamente por las empresas extranjeras que se habían expandido a China en el pasado, las empresas pioneras locales, como las de la industria del tabaco, han comenzado a implementar depósitos automáticos, y se puede esperar un crecimiento futuro del mercado, similar al visto en Japón a principios de 1970 (foto 5).
Los almacenes automatizados tendrán rendimientos cada vez más altos, con más variaciones, de acuerdo con los propósitos de uso y las funciones. Actualmente, las funciones que generalmente son necesarias ya han sido desarrolladas en gran parte. Creemos que el enfoque futuro podría incluir el desarrollo de sistemas libres de mantenimiento que tengan en cuenta el mantenimiento preventivo, además de sistemas integrales más avanzados que utilicen simulaciones programadas.
Daifuku continuará escuchando atentamente a las demandas de los clientes, ya que hacemos nuestro máximo esfuerzo para establecer sistemas nuevos y más optimizados en junto a nuestros clientes.
De novedades de Daifuku N.º 169 (agosto de 2003)
