Первую в Японии автоматизированную складскую систему компания Daifuku создала в 1966 году. Для разработки этой системы были поставлены цели по сокращению рабочей нагрузки и расходов за счёт (1) эффективного использования земли, (2) повышения эффективности складского размещения, (3) сокращения оплаты труда и трудозатрат на складе и (4) повышения уровня управления. В то время стандартным видом складов были одноэтажные склады. Логистические мощности были не настолько передовыми, как сегодня, поскольку все погрузочно-разгрузочные работы и хранение проводились вручную, а учет товаров проводился при помощи журналов и накладных. Появившийся в таких условиях автоматизированный склад произвел революцию в логистических технологиях, перевернув традиционную концепцию складского управления.

Спустя 40 лет после рождения этой технологии автоматизированные склады стали более мощными и производительными благодаря расширению внедряемых моделей, включая стеллажные краны-штабелёры и периферийное оборудование. Кроме того, расширились и цели, отрасли применения и виды деятельности, в которых применяются автоматизированные склады. На этой странице мы представим наш рынок автоматизированных складов, развитие технологии, а также тенденции на будущее.

События на рынке

1970-е гг.: распространение систем вследствие расширения применения компьютерных технологий

Как следует из названия автоматизированные складские системы, то есть автоматизированные системы хранения и извлечения (на английском языке - automated storage and retrieval systems (AS/RS)) – это системы, позволяющие перевести складской учет в трехмерное пространство с автоматизацией всех процессов. До начала 1970-х годов автоматизированные складские системы использовались в основном производственными предприятиями для хранения готовой продукции и сырья. Кроме того, учитывая тот факт, что на тот момент автоматизированные склады далеко не всегда были дешёвыми, а уровень безубыточности был высоким, среди заказчиков были в основном крупные компании.

В 1966 году по заказу Matsushita Electric Industry мы установили в Отделе электродвигателей первую систему Rackbuil System (стеллажное здание с автоматизированной складской системой), управляемую в автономном режиме. Это был первый автоматизированный склад в Японии (фото 1). Кроме того, мы запустили в роботу стеллажный кран-штабелёр, получивший название «Rack Master» (RM), который работал без присутствия персонала. Этот штабелёр позволил осуществлять управление складскими местами автоматизированного склада по координатам X, Y и Z и мог эксплуатироваться с использованием компьютера. В 1969 году мы поставили на завод японской компании Asahi Chemical Industry Co., Ltd. в городе Нобеока первую полностью автоматизированную стеллажную систему Rackbuil System с компьютерным управлением.

Результатом компьютерного управления автоматизированным складом стало повышенная точность инвентарного учета, поскольку теперь можно было вести учет складских запасов параллельно с размещением на хранение и извлечением продукции. Все преимущества вызвали неожиданное расширение сфер применения этих систем. Например, одни из крупнейших в мире автоматизированных складских систем были поставлены на завод Toyota Motor Corporation в городе Касуга и в центр запасных деталей Nissan Motor Co., Ltd. В городе Сагамихара, оба из которых являются автосервисными центрами, ведущими учет десятков тысяч единиц товаров. Кроме того, автоматизированные склады начали устанавливать и фармацевтические компании. Основной их мотивацией было повышение точности инвентарного учета и управление складированием и извлечением продукции.

С середины 1970-х годов начали признавать эффективность автоматизированных складов, что вызвало увеличение спроса на них. С этого периода автоматизированные складские системы стали более экономичными и менее дорогостоящими по сравнению с системами в стиле отдельных зданий. В ответ на возникший спрос мы разработали и выпустили в продажу автоматизированную складскую систему для единичных грузов и супербыструю автоматизированную складскую систему для минигрузов, соответствующие всем техническим стандартам.

  • Фото 1: Первый автоматизированный склад в Японии

    Фото 1: Первый автоматизированный склад в Японии

  • Фото 2: Один из крупнейших в мире (на тот момент) автоматизированных складов для автомобильных запасных деталей

    Фото 2: Один из крупнейших в мире (на тот момент) автоматизированных складов для автомобильных запасных деталей

  • Фото 3: Передовой (на тот момент) в мире завод по производству машинного оборудования промышленной автоматизации

    Фото 3: Передовой (на тот момент) в мире завод по производству машинного оборудования промышленной автоматизации

1980-е гг.: широкий спектр сфер применения

В 1980-х годах активно инвестировались капитальные средства в производственную промышленость, а конкурентоспособность японских промышленных товаров начала превосходить конкурентоспособность товаров из Европы и Северной Америки. Началось расширение сфер применения автоматизированных складских систем от простого хранения готовой продукции до производственных цехов в отрасли электрики, электроники и высокоточного машинного оборудования. Такие склады использовались как оборудование, позволяющее осуществлять межсекционную и внутрисекционную настройку, сортировку с хранением деталей и ресурсами для поставки и буфера, создавая тем самым платформу для круглосуточной работы. На этом фоне были разработаны межсекционные и внутрисекционные автоматизированные склады и автоматически управляемые транспортные средства, а также специальные производственные системы, повсеместно интегрируемые в производственные мощности с использованием компьютерных систем. Нами были поставлены передовые системы промышленной автоматизации на многие ведущие компании, среди которых Fanuc Corporation, Fujitsu Limited и Makino Milling Machine Co., Ltd. (Фото 3). На сегодняшний день сохраняется большой спрос на гибкие производственные системы для обрабатывающих центров, которые были разработаны в этот период.

А тем временем появилось новое требование к системам складирования готовой продукции, которые теперь должны были выполнять функции дистрибьюторского центра. Было сооружено большое количество центров с высоким уровнем автоматизации с комбинированием автоматизированных складских систем и различного систематизированного периферийного оборудования. Нашей компанией были установлены передовые системы для дистрибьюторских центров для многих заказчиков, среди которых Toppan Forms Co., Ltd., Sangetsu Co., Ltd. и Yamanouchi Pharmaceutical Co., Ltd. В этих дистрибьюторских центрах к информационной системе головного офиса через выделенную линию были подключены системы логистических центров для сокращения сроков поставки, повышения точности поставок и инвентарного учета. Кроме того, в этот период мы начали экспортировать автоматизированные складские системы за рубеж, содействуя глобальному расширению производственной промышленности Японии, которая продолжается и по сей день.

В результате таких факторов, как экономические условия и недостаток в людских ресурсах, начиная с 1980-х годов, автоматизированные складские системы, которые ранее устанавливались в основном в крупных корпорациях, стали устанавливаться и небольшими и средними производителям. Это привело к быстрому расширению рынка. Не отстало от разработок систем и распространение персональных компьютеров. Это позволило разработать относительно недорогие системы инвентарного учета с использованием персональных компьютеров и программного обеспечения. С этими разработками небольшие автоматизированные складские системы осуществляли главным образом инвентарный учет с синхронизацией хранения и извлечения грузов с использованием компьютерного управления.

1990-е гг.: Появление на рынке новых мощных систем

Начиная с конца 1980-х годов – начала 1990-х, автоматизированные склады начали использоваться в тех отраслях промышленности, которые не относятся к производству, например, агропромышленный комплекс, оптовая и розничная торговля, складская логистика, банковский сектор, страхование и государственные учреждения. В этих отраслях не было опыта автоматизации логистики, поэтому складские системы получали дальнейшее развитие на рынке. Например, в сельскохозяйственной промышленности автоматизированные склады использовались в качестве хранилищ для неочищенного риса, хранения фруктов в холодильниках, хранения овощей при низких температурах перед отправкой, культивирования грибов, а также в качестве установок для сортировки и отгрузки на базах сортировки фруктов и овощей.

Во второй половине 1990-х годов автоматизированные системы начали устанавливать и на тех этапах дистрибуции, которые максимально приближены к конечному потребителю. В сфере складской логистики, оптовой и розничной торговли автоматизированные склады использовались в качестве базы для импорта потребительских товаров, объем которых рос на фоне снижения потребительских цен. В логистических центрах они использовались для управления цепочкой поставок. В этих дистрибьюторских центрах устанавливали автоматизированные складские системы для минигрузов, способные обрабатывать грузы различных размеров и форм. Установка этих систем предполагала выполнение задач, которые отличались от традиционных функций хранения, например, центрирование грузов перед отгрузкой или начальная установка перед комплектацией. Компанией Daifuku были разработаны мощные автоматизированные складские системы для минигрузов и расширения для транспортировочного оборудования для удовлетворения спроса на рынке. Более того, в 2002 году нами была разработана мощная автоматизированная складская система для минигрузов Magic Sorting System (MIII), которая позволила сократить время цикла приблизительно на 50% по сравнению с предыдущими моделями автоматизированных складских систем. Таким образом, автоматизированные складские системы для минигрузов теперь могут поддерживать высокую скорость обработки грузов в дистрибьюторских центрах транзитного типа.

Так появился спрос на функции, которые соответствуют существенным изменениям в логистике. Кроме того, с устареванием автоматизированного оборудования 1970-1980-х годов, появился спрос и на модернизованное оборудование.

Автоматизированные склады для специальных сред

Производство начальных автоматизированных складских систем для холодильного хранения, изготовляемых в 1970-х годах, было временно приостановлено из-за низкой их рентабельности. Однако, с развитием холодильных технологий и изменениями в социальной и логистической средах удалось повысить рентабельность, поэтому, начиная с 1990-х годов, вырос спрос на автоматизированные склады для различных отраслей, в том числе в сфере оптовой торговли продуктами питания и обработки морепродуктов.

В отношении складов для опасных товаров с частичным пересмотром и введением в действие Закона Японии 1990 года о пожарной безопасности стало возможным сооружать полнокомплектные автоматизированные склады с площадью застройки до 1000 м2 и высотой до 20 м. Кроме того, появилась возможность сооружать многостеллажные автоматизированные складские системы с акцентом на ёмкости хранилища, поскольку раньше в этой сфере главной тенденцией были малогабаритные автоматизированные складские системы (межсекционные склады).

В сфере производства полупроводников с ростом уровня интеграции вырос и спрос на высокий уровень чистоты производственного процесса. Учитывая, что основным источником пыли в чистых помещениях были люди, появилась необходимость организовывать проведение операций без участия персонала для межсекционной транспортировки и межсекционных буферов. В качестве межсекционной буферной установки был разработан чистый стеллаж Clean Stocker автоматизированной складской системы. На сегодняшний день установлено большое количество чистых стеллажей Clean Stocker в производственных цехах в различных странах мира, в том числе у крупных производителей полупроводников. Кроме того, эти технологии нашли применение в производстве LCD-дисплеев и плазменных дисплеев.

Технологические разработки

Стеллажный кран-штабелёр RM: разнообразные вариации сфер применения и функций

Поскольку начальным приводом стеллажного крана-штабелёра RM была комбинация двигателя с переключением полюсов со скользящим шарниром, скорость штабелёра была ограничена до 90 м/мин для транспортировки в горизонтальном направлении и до 20 м/мин для движения в вертикальном направлении с производительностью обработки до 20-30 поддонов/час. С конца 1970-х годов произошла смена на двигатели постоянного тока, а в 1980-х гг. – на инверторный контроль для увеличения скорости работы. На сегодняшний день уровень скорости в горизонтальном направлении составляет до 200 м/мин, в вертикальном – до 100 м/мин с производительностью обработки до 60 поддонов/час.

Были разработаны различные исполнения стеллажного крана-штабелёра RM с учетом цели использования и его функций. На сегодняшний день представлен широкий спектр видов, в том числе системы траверсного типа, в которых используется единственный штабелёр RM, двигающийся в разных направлениях, системы складирования с передней и тыльной стороны стеллажей и системы со сдвоенной вилочной платформой, которые перемещают по два груза. Для транспортировочного оборудования штабелёра RM для минигрузов были разработаны разные модели, в том числе модели с захватом вилочного типа и подводные модели с использованием ременной передачи, которые позволяют напрямую обрабатывать различные размеры картонных ящиков. Благодаря этим преимуществам увеличилось число пользователей среди компаний сферы услуг.

Способы управления стеллажным краном-штабелёром RM включают панель управления, использование цифровой клавиатуры или карточек с номерами позиций, а также компьютерное управление. На сегодняшний день в большинстве автоматизированных складских систем используется компьютерное управление. Однако в тех случаях, когда количество хранимой продукции ограничено, (например, пресс-формы), количество продукции небольшое, или же операции осуществляются в ограниченном пространстве, для управления до сих пор используются цифровые клавиатуры или карточки с номерами позиций из-за легкости применения. А панели управления используются для очень ограниченных систем в Японии.

Более усовершенствованное управление благодаря встроенным микрокомпьютерах

На начальном этапе разработок использовались релейные схемы, однако впоследствии в панелях управления начали использовать транзисторы, и уже в конце 1970-х годов произошла смена на панели со встроенными микрокомпьютерами. В начале разработки для передачи сигналов между штабелёром и напольными основанием использовались перемещающиеся кабели, однако во второй половине 1970-х годов произошел переход на индукционное радио, а уже в 1980-х годах – на оптико-волоконные технологии.

В 1980-х годах удалось усовершенствовать работу микрокомпьютеров со снижением их себестоимости, что способствовало усовершенствованию стеллажных штабелёров. Например, компанией Daifuku был разработан контроль по принципу «обучения положения» (патент принадлежит компании Daifuku) для управления положением остановки штабелёра. Этот принцип предполагает определение фактического положения стеллажа для автоматического определения положения остановки для каждого стеллажа. Эта технология позволила не только повысить надежность автоматизированных складов, но и сократить время настроек. Начиная с конца 1980-х годов, для управления системами автоматизированных складов начали использовать корпуса со схемой управления, что ознаменовало переход с централизованного управления на децентрализованное с использованием периферийного оборудования. Это позволило повысить качество систем и облегчить проведение технического обслуживания, а также сократить сроки выполнения.

По мере расширения рынка сфер применения автоматизированных складов с охватом сырьевых отраслей и сферы услуг увеличилось число клиентов без персонала технического обслуживания, что обусловило критичность раннего диагностирования поломок и ремонта. В ответ на возникающие вопросы компания Daifuku в 1991 году первой среди конкурентов разработала модель ведения доставок 9X Model, которая в стандартном исполнении оснащена системой мониторинга с графическим дисплеем, системой ведения журнала ошибок и системой дистанционного мониторинга при помощи коммуникационных линий. В то же время для круглосуточного круглогодичного обслуживания пользователей, которым были доставлены системы, был открыт «Центр внутренней поддержки систем».

Расширение периферийного оборудования (сортировочные транспортные тележки, роботы)

На начальном этапе развития к периферийному оборудованию автоматизированных складов относились в основном конвейерные линии. В 1980-х годах для повышения скорости и надежности обработки грузов были разработаны шатловые тележки с внешним приводом, оснащенные механическим механизмом переключения скорости. Однако, параметры обработки, скорость перемещения в горизонтальном положении, шум во время работы и простота технического обслуживания не оправдали ожиданий рынка. Для решения всех этих задач в 1987 году была разработана высокоскоростная, мощная управляемая сортировочная транспортная тележка (STV), выделяющая необычайно низкий уровень шума. Это позволило стандартизировать системы с повышением их надежности и сократить сроки поставок и текущие расходы. Современные сортировочные транспортные тележки являются неотъемлемым компонентом периферийного оборудования автоматизированных складских систем.

В дистрибьюторских центрах для формирования небольших поставок продукции, хранимой на поддономестах, необходимо проводить комплектацию товаров, упакованных в коробы. В прошлом многие комплектовочные работы проводились вручную. В свете того, что эта трудоёмкая работа вызывала у работников боль в спине, появилась необходимость в автоматизации процессов в дистрибьюторских центрах, в которых проводятся частые комплектовочные работы. В 1995 году в ответ на эту проблему была разработана система комплектации коробов, которая объединила в себе роботы и оборудование распознавания положения при помощи обработки изображения. Таким клиентам, как производители напитков, которые проводят обработку больших объемов коробов, была поставлена высокопроизводительная система, подключенная к автоматизированной складской системе.

  • Фото 4: Автоматизированная складская система, используемая для хранения электронной продукции в Европе

    Фото 4: Автоматизированная складская система, используемая для хранения электронной продукции в Европе

  • Фото 5: Автоматизированная складская система для хранения готовой продукции для персональных компьютеров в Китае

    Фото 5: Автоматизированная складская система для хранения готовой продукции для персональных компьютеров в Китае

Будущее рынка и технологические тенденции

В Японии автоматизированные склады нашли свое применение уже во всех секторах промышленности, поэтому мы не прогнозируем такого же высокого уровня развития, как на этапе основных разработок. Однако, автоматизированные склады стали неотъемлемым компонентом не только для хранения, сортировки и начальной установки, но и для производств, поэтому не ожидается снижения уровня спроса на них.

На глобальном уровне большое количество автоматизированных складов установлено в Японии и Европе. В Японии они широко применяются для различных целей во всех секторах промышленности, поэтому реализовываются множество проектов, включающих малогабаритные автоматизированные склады. В Европе же автоматизированные склады устанавливаются в основном в крупных компаниях, большинство из которых функционируют в качестве дистрибьюторских центров (фото 4), и это в основном крупногабаритные автоматизированные склады. В Северной Америке многие дистрибьюторские центры состоят из стеллажей, конвейеров и вилочных погрузчиков с достаточно низким соотношением автоматизированных складов. В Восточной Азии, в том числе в Китае, Южной Корее и Тайване, в последнее время существенно растет спрос на автоматизированные склады на уровне темпов экономического роста. В Китае, где автоматизированные склады устанавливали в основном иностранные компании, которые в прошлом инвестировали в Китай, автоматизированные склады начали появляться в новообразованных локальных компаниях, например, в компаниях, работающих в сфере табачной промышленности. В свете этих факторов можно ожидать в будущем рост рынка на уровне не ниже «японского экономического чуда» в начале 1970-х годов (фото 5).

Продолжится повышение показателей производительности автоматизированных складов с внедрением различных вариантов с учетом целей применения и функций. На сегодняшний день разработаны в основном практически все необходимые функции. Считаем, что акцент будущих разработок может быть направлен на разработку систем, не требующих технического обслуживания, с учетом профилактического обслуживания, а также на разработку более усовершенствованных комплексных систем с применением плановых моделирований.

Компания Daifuku продолжит и дальше прислушиваться к требованиям клиентов и прикладывать все усилия для предоставления нашим клиентам новых и более оптимальных систем.

Из Выпуска новостей Daifuku № 169 (сентябрь 2003 г.)