Daifuku đã phát triển hệ thống lưu trữ và truy tìm tự động (AS/RS) đầu tiên ở Nhật vào năm 1966. Mục tiêu của việc phát triển hệ thống này là giảm lượng công việc và tiết kiệm chi phí thông qua (1) việc sử dụng đất có hiệu quả, (2) cải thiện hiệu quả lưu trữ, (3) tiết kiệm nhân công và lao động trong công việc nhà kho, và (4) cải thiện các cấp quản lý. Trước đây nhà kho một tầng là loại nhà kho tiêu chuẩn. Năng lực hậu cần không được nâng cao như mức hiện tại vì việc chất tải, dỡ tải và lưu trữ phần lớn được thực hiện bằng thủ công, và hàng hóa được lưu trữ được quản lý bằng sổ cái và liên giấy. Nhà kho tự động được kết hợp trong những trường hợp này là cải thiện công nghệ hậu cần mang tính cách mạng lật đổ khái niệm nhà kho thông thường.

Khoảng bốn mươi năm kể từ ngày khai sinh công nghệ này, nhà kho tự động giờ đây có công suất cao hơn và hiệu quả hoạt động cao hơn thông qua việc mở rộng các mô hình, bao gồm cần trục xếp chồng và thiết bị ngoại vi, trong khi mục đích và các ngành nghề kinh doanh phát triển nhanh chóng. Sau đây chúng tôi sẽ giới thiệu thị trường nhà kho tự động và phát triển công nghệ, cũng như xu hướng tương lai.

Phát triển thị trường

những năm 1970: Việc phát triển các hệ thống được đẩy mạng bằng cách tăng cường việc áp dụng công nghệ máy vi tính

Như tên gọi của nó, hệ thống lưu trữ và truy tìm tự động (AS/RS) là hệ thống cho phép nhà kho trở thành ba chiều và tự động, chúng chủ yếu được sử dụng để lưu trữ thành phẩm và nguyên vật liệu của nhà sản xuất cho đến đầu những năm 1970. Hơn nữa, do nhà kho tự động không nhất thiết phải là giá rẻ vào lúc đó và mức độ hòa vốn cao, khách hàng chủ yếu bao gồm những công ty lớn.

Vào năm 1966, chúng tôi cung cấp Hệ thống Rackbuil (cấu trúc được hỗ trợ bằng giá đỡ với AS/RS, sau đây gọi là "RB"), được vận hành ở nước ngoài, cho Phòng Động Cơ Điện của Matsushita Electric Industry (lúc bấy giờ) như là nhà kho tự động đầu tiên ở Nhật Bản (hình 1). Ngoài ra, chúng tôi bắt đầu các hoạt động cần trục xếp chồng không người điều khiển được gọi là Rack Master (RM), cho phép các vị trí lưu trữ trong nhà kho tự động được quản lý dựa trên tọa độ X, Y, và Z và có thể được vận hành dễ dàng bằng máy vi tính. Vào năm 1969, chúng tôi cung cấp RB tự động hoàn toàn đầu tiên điều khiển bằng máy vi tính tại Nhật Bản cho Nhà máy Nobeoka của Công ty TNHH Công Nghiệp Hóa Học Asahi.

Kết quả của việc quản lý nhà kho tự động bằng máy vi tính là tính chính xác trong việc quản lý hàng tồn kho được cải thiện, do việc quản lý hàng tồn kho có thể được thực hiện đồng thời với việc truy tìm và lưu trữ vật liệu. Do đó, bắt đầu càng có nhiều ngành nghề ứng dụng các hệ thống này. Ví dụ như một số nhà kho tự động lớn nhất trên thế giới được cung cấp cho Nhà máy Kasuga của Tập Đoàn Động Cơ Toyota và Trung Tâm Bộ Phận Sagamihara của Công ty TNHH Nissan Motor, cả hai đều là trung tâm bộ phận phục vụ xe ô tô, quản lý hàng chục ngàn sản phẩm. Ngoài ra, nhà kho tự động cũng được ứng dụng trong các công ty dược, chủ yếu là để củng cố tính chính xác trong quản lý hàng tồn kho và lưu trữ cũng như truy tìm.

Từ giữa những năm 1970, hiệu quả của các nhà kho tự động bắt đầu được ghi nhận trên thị trường và nhu cầu về nhà kho tự động kinh tế hơn và giá thành thấp hơn hệ thống kiểu cấu trúc ngày càng phát triển. Đáp lại những nhu cầu này, chúng tôi đã phát triển và bắt đầu kinh doanh AS/RS tải trọng riêng tuân theo tiêu chuẩn kỹ thuật và AS/RS tải nhỏ cực nhanh.

  • Hình 1: Nhà kho tự động (RB) đầu tiên ở Nhật

    Hình 1: Nhà kho tự động (RB) đầu tiên ở Nhật

  • Hình 2: Một trong những nhà kho tự động lớn nhất thế giới (vào lúc đó) để quản lý các bộ phận xe hơi

    Hình 2: Một trong những nhà kho tự động lớn nhất thế giới (vào lúc đó) để quản lý các bộ phận xe hơi

  • Hình 3: Điều được gọi là nhà máy FA công cụ hàng đầu nhất thế giới (vào lúc bấy giờ)

    Hình 3: Điều được gọi là nhà máy FA công cụ hàng đầu nhất thế giới (vào lúc bấy giờ)

Những năm 1980: Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực

Vào những năm 1980, các khoản đầu tư vốn vào ngành sản xuất rất tích cực khi tính cạnh tranh của các sản phẩm công nghiệp Nhật Bản bắt đầu vượt xa những sản phẩm từ Châu Âu và Bắc Mỹ. Việc ứng dụng AS/RS cũng mở rộng từ việc trước đây đặt trọng tâm vào việc lưu trữ thành phẩm để bao gồm các cơ sở sản xuất, bao gồm sản xuất điện, điện tử, và máy móc chính xác, Những nhà kho này được sử dụng như là thiết bị cho phép cài đặt ban đầu giữa các ngăn và bên trong ngăn, phân loại việc lưu trữ các bộ phận và khả năng cung cấp, và khả năng đệm, cho phép hoạt động 24 giờ một ngày. Trái với sự bố trí này, nhà kho tự động giữa các ngăn và bên trong ngăn và thiết bị hướng dẫn tự động (AGV) được phát triển, cùng với hệ thống sản xuất được tích hợp đến các cơ sở sản xuất với máy vi tính. Chúng tôi cung cấp hệ thống tự động hóa phân xưởng hiện đại cho nhiều công ty hàng đầu bao gồm Tập đoàn Fanuc, Công ty TNHH Fujitsu, và Công ty TNHH Máy Phay Makino (Hình 3). Nhu cầu về các hệ thống sản xuất linh hoạt cho trung tâm cơ giới được phát triển trong giai đoạn này tiếp tục ngày càng tăng cao cho đến ngày nay.

Trong lúc đó, hệ thống lưu trữ thành phẩm được yêu cầu để đáp ứng chức năng của trung tâm phân phối. Nhiều trung tâm được xây dựng với mức độ tự động hóa cao hơn thông qua sự kết hợp AS/RS và nhiều thiết bị ngoại vi khác nhau được hệ thống hóa. Chúng tôi cung cấp các hệ thống trung tâm phân phối hiện đại cho nhiều công ty bao gồm Công ty TNHH Toppan Forms, Công ty TNHH Sangetsu, và Công ty TNHH Dược Yamanouchi. Tại những trung tâm phân phối này, hệ thống thông tin HQ và hệ thống trung tâm hậu cần được kết nối bởi một dây chuyền chuyên dụng với nỗ lực cố gắng giảm thời gian giao hàng, tính chính xác trong giao hàng, và tính chính xác trong quản lý hàng tồn kho. Ngoài ra, vào khoảng thời gian này, chúng tôi bắt đầu xuất khẩu AS/RS ra nước ngoài, cùng với việc mở rộng toàn cầu ngành sản xuất Nhật Bản và tiếp tục cho đến ngày nay.

Cùng với sự kết hợp môi trường kinh tế và thiếu nhân lực từ giữa những năm 1980, AS/RS, mà chủ yếu được cung cấp cho các tập đoạn lớn, cũng trở nên thích hợp với các nhà sản xuất có quy mô nhỏ và vừa, và kết quả là thị trường mở rộng nhanh chóng. Sự phát triển của máy tính cá nhân bắt đầu theo kịp với những phát triển này, và bắt đầu có thể phát triển các hệ thống quản lý hàng tồn kho khá rẻ sử dụng máy tính cá nhân và gói phần mềm. Với những phát triển này, AS/RS quy mô nhỏ thường thực hiện việc quản lý hàng tồn kho đồng bộ với việc lưu trữ và truy tìm hàng hóa thông qua việc điều khiển máy vi tính.

Những năm 1990: Sự nổi bật của các hệ thống công suất cao khác nhau

Từ cuối những năm 1980 và đầu những năm 1990, các ngành bên ngoài sản xuất bắt đầu ứng dụng nhà kho tự động, bao gồm các ngành nông nghiệp, bán sỉ và bán lẻ, nhà kho, ngân hàng, bảo hiểm, và các cơ quan công cộng. Những ngành này trước đây không có nhiều kinh nghiệm với tự động hóa hậu cần, điều này giúp mở rộng hơn nữa phạm vi thị trường. Ví dụ như trong lĩnh vực nông nghiệp, nhà kho tự động được sử dụng như là kho chứa thóc chưa chà, làm lạnh trái cây, làm lạnh rau trước khi giao, và trồng nấm cũng như thiết bị phân loại và vận chuyển tại các cơ sở phân loại trái cây và rau củ.

Vào nửa cuối những năm 1990, hệ thống bắt đầu được ứng dụng ở những giai đoạn phân phối gần với người dùng cuối hơn. Trong ngành nhà kho, bán sẻ và bán lẻ, nhà kho tự động được sử dụng như là các cơ sở nhập khẩu hàng tiêu dùng, ngày càng tăng cao với sự kiềm chế lạm phát, và trong trung tâm hậu cần để đáp ứng công tác quản lý dây chuyền cung cấp (SCM). Tại các trung tâm phân phối này, AS/RS tải nhỏ có thể xử lý hàng hóa ở nhiều hình dạng và kích thước khác nhau cũng được ứng dụng để phản đối với các chức năng lưu trữ thông thường, như việc liên kết trước khi giao hàng có công suất cao hoặc như là bước lắp đặt ban đầu để lấy hàng. Tại Daifuku chúng tôi đã phát triển AS/RS tải nhỏ có công suất cao hơn và mở rộng nhiều biến thể khác nhau của thiết bị truyền tải để đáp ứng những nhu cầu này. Hơn nữa, vào năm 2002, chúng tôi đã phát triển Hệ THống Phân Loại Kỳ Diệu (MIII) AS/RS tải trọng nhỏ có công suất cao giúp giảm thời gian chu trình xuống khoảng một nửa so với AS/RS trước đây, giúp AS/RS tải trọng nhỏ có thể hỗ trợ tốc độ xếp dỡ của các trung tâm phân phối dạng chuyển tiếp.

Bằng cách này, cần phải đáp ứng nhu cầu chức năng phù hợp với những thay đổi đáng kể trong môi trường hậu cần. Ngoài ra, với quá trình lão hóa liên tục xảy ra đối với thiết bị tự động được xây dựng vào những năm 1970 đến những năm 1980, thiết bị cần thay mới.

Nhà kho tự động cho môi trường đặc biệt

Mặc dù AS/RS lưu trữ làm lạnh ban đầu được xây dựng trong thời gian ngắn vào những năm 1970, việc xây dựng bị tạm ngưng do tính lợi nhuận không cao. Tuy nhiên, tính lợi nhuận được cải thiện với sự phát triển của các công nghệ làm lạnh và những thay đổi trong môi trường xã hội và hậu cần, và kết quả là nhu cầu xây dựng nhà kho tự động cho các ngành phát triển, bao gồm ngành bán sỉ thực phẩm và chế biến thủy sản từ những năm 1990.

Đối với nhà kho lưu trữ hàng hóa nguy hiểm, việc xây dựng nhà kho tự động chính xức với diện tích tòa nhà lên đến 1,000 m2 và chiều cao lên đến 20m, trở nên khả thi với việc sửa đổi một phần và thực thi Luật Phòng Chống Hỏa Hoạn của Nhật năm 1990. Việc xây dựng AS/RS có cấu trúc được hỗ trợ bởi nhiều giá đỡ với trọng tâm ở năng lực lưu trữ trở nên khả thi, trong lĩnh vực mà AS/RS loại đơn vị có quy mô nhỏ (nhà kho giữa các ngăn) trở thành xu thế chủ đạo trước đây.

Trong lĩnh vực sản xuất chất bán dẫn, nhu cầu về độ sạch cao trong quy trình sản xuất phát triển với mức độ tích hợp tăng cao. Do nhân lực là nguồn bụi lớn nhất trong phòng sạch, nên cần phải ứng dụng các hoạt động không người điều khiển cho việc vận chuyển giữa các ngăn và bộ đệm giữa các ngăn. Phòng sạch AS/RS Thiết bị chất chồng sạch (CLS) được phát triển như là một cơ sở đệm giữa các ngăn. Hiện nay, nhiều CLS đã được ứng dụng tại nhiều cơ sở ở nhiều quốc gia trên thế giới, bao gồm những quốc gia có nhà sản xuất chất bán dẫn lớn. Ngoài ra, những công nghệ này được sử dụng trong các dây chuyền sản xuất LCD và PDP.

Phát triển công nghệ

RM: Các biến thể đa dạng về thuật ngữ ứng dụng và chức năng

Do thiết bị dẫn động RM ban đầu bao gồm một tổ hợp động cơ đổi cực và mối nối trượt, nên tốc độ của nó bị giới hạn ở tốc độ chuyển động ngang là 90m một phút và 20m một phút đối với tốc độ theo chiều dọc, với công suất xử lý từ 20 đến 30 pallet một giờ. Việc chuyển sang động cơ DC được bắt đầu vào cuối những năm 1970 và điều khiển bộ biến đổi vào những năm 1980, nhằm đạt được tốc độ cao hơn. Hiện nay, tốc độ chuyển động ngang đã được cải thiện lên 200m một phút, tốc độ theo chiều dọc được cải thiện lên 100m một phút, và công suất xử lý được cải thiện lên 60 pallet một giờ.

Các biến thể RM được mở rộng theo mục đích sử dụng và chức năng. Hiện nay, có nhiều loại khác nhau bao gồm hệ thống loại chuyển động ngang sử dụng RM đơn cho nhiều hành trình, hệ thống loại cao gấp đôi lưu trữ hai trên giá đỡ, là loại chạc hai tần và chạc đôi kiểu con thoi vận chuyển hai tải trọng. Đối với thiết bị vận chuyển RM tải trọng nhỏ, các kiểu máy khác nhau được phát triển, bao gồm kiểu kẹp dạng chạc và kiểu dẫn vào sử dụng các dây đai một bên, cho phép xử lý trực tiếp nhiều thùng bìa cứng có kích thước khác nhau, cùng với việc mở rộng khách hàng bao gồm nhiều ngành dịch vụ.

Các cách thức vận hành RM bao gồm vận hành bằng ván, bàn phím số hoặc thẻ số vị trí, và điều khiển máy vi tính. Hiện nay việc điều khiển máy vi tính đã được ứng dụng cho hầu hết các AS/RS. Tuy nhiên, trong trường hợp các sản phẩm được cất giữ bị hạn chế, như với khuôn đúc, số lượng sản phẩm ít, và công việc vận hành được thực hiện trong địa điểm cố định, các hoạt động vẫn được thực hiện bằng bàn phím số hoặc thẻ số vị trí cài đặt để dễ sử dụng. Hơn nữa, việc vận hàng bằng ván chỉ được sử dụng cho các hệ thống rất giới hạn ở Nhật Bản.

Điều khiển nâng cao hơn qua máy vi tính lắp sẵn

Mặc dù mạch rờ le được sử dụng ở giai đoạn phát triển ban đầu, các bảng điều khiển sớm bắt đầu sử dụng điện trở sau này, và chuyển sang sử dụng các bảng điều khiển với máy vi tính được lắp sẵn vào cuối những năm 1970. Mặc dù các dây cáp chuyển động ban đầu được sử dụng để truyền tín hiệu giữa thiết bị RM và mặt đất, vô tuyến cảm ứng được ứng dụng tử nửa cuối những năm 1970 và sau đó được chuyển sang hệ thống truyền quang trong những năm 1980.

Vào những năm 1980, hiệu quả hoạt động của máy vi tính được cải thiện và chi phí được giảm, góp phần đáng kể vào hiệu quả hoạt động của RM cao hơn. Ví dụ như đối với cách thức điều khiển vị trí dừng RM, để thay thế các tấm phát hiện, điều khiển vị trí theo đường cong (bằng phát minh được cấp cho Daifuku) được phát triển trong đó vị trí thực tế của giá đỡ được phát hiện để tự động xác định vị trí dừng cho từng giá đỡ. Công nghệ này đã cải thiện độ tin cậy của nhà kho tự động và giảm thời gian điều chỉnh tại chỗ. Từ cuối những năm 1980, gói mạch điều khiển được ứng dụng để điều khiển hệ thống nhà kho tự động kèm theo việc chuyển sang điều khiển phân quyền từ việc điều khiển tập trung bao gồm thiết bị ngoại vi. Điều này giúp cải thiện chất lượng và dễ dàng bảo trì, cũng như giảm thời gian chờ hàng.

Khi thị trường nhà kho tự động mở rộng từ việc đặt trọng tâm vào ngành sản xuất để bao gồm ngành cơ bản và ngành phục vụ, số lượng công ty khách hàng không có nhân viên bảo trì tăng cao, khiến việc sớm phát hiện và hồi phục càng thêm quan trọng. Để đáp ứng với những nhu cầu này, Daifuku đã phát triển kiểu điều khiển giao hàng 9X vào năm 1991, sớm được trang bị tiêu chuẩn với hệ thống theo dõi hiển thị đồ họa bằng các trình đơn, hệ thống quản lý ghi chép lỗi, và hệ thống theo dõi từ xa bằng đường truyền thông so với các đối thủ cạnh tranh khác trong ngành. Đồng thời, trung tâm hỗ trợ hệ thống nội bộ (SSC) được khai trương để cung cấp hệ thống phục vụ trực tuyến 24 giờ một ngày, 365 ngày một năm, để hỗ trợ người sử dụng được cung cấp hệ thống.

Nâng cao thiết bị ngoại vi như STV và người máy

Ban đầu, hầu hết các thiết bị ngoại vi cho nhà kho tự động bao gồm các dây chuyền băng chuyền. Trong những năm 1980, xe đẩy kiểu lắc dẫn động bên ngoài với cơ cấu thay đổi tốc độ cơ giới được phát triển nhằm cải thiện tốc độ và độ tin cậy trong xử lý xếp dỡ. Tuy nhiên, hiệu quả hoạt động xử lý, tốc độ chuyển động ngang, tiếng ồn trong khi hoạt động, và dễ dàng bảo trì không đáp ứng nhu cầu của thị trường. Để giải quyết những vấn đề này, vào năm 1987 Thiết Bị Vận Chuyển Phân Loại (STV) tốc độ cao, công suất cao, tiếng ồn cực kỳ thấp cũng có khả năng điều khiển phân quyền tự động được phát triển. Điều này cho phép tiêu chuẩn hóa hệ thống và cải thiện độ tin cậy, giảm thời gian giao hàng, và giảm chi phí. STV hiện tại là một phần thiết bị ngoại vi thiết yếu cho AS/RS.

Công việc lấy hàng của sản phẩm được đóng thùng tại các trung tâm phân phối rất cần thiết để hỗ trợ cho những đợt giao hàng nhỏ được cất giữ trong pallet. Trước đây, công việc lấy nhiều thùng được thực hiện một cách thủ công. Do công việc nặng tính lao động này cũng gây nên chứng đau lưng, nên nhu cầu tự động hóa tại các trung tâm phân phối với công tác lấy thùng thường xuyên rất lớn. Vào năm 1995, hệ thống lấy thùng kết hợp người máy và thiết bị xác định vị trí bằng cách xử lý hình ảnh được phát triển để đáp ứng nhu cầu này. Một hệ thống có hiệu quả cao liên kết với AS/RS được thiết lập và giao cho khách hàng như nhà sản xuất thức uống với khối lượng thùng xử lý cao.

  • Hình 4: AS/RS được sử dụng để lưu trữ các sản phẩm điện tử tại Châu Âu

    Hình 4: AS/RS được sử dụng để lưu trữ các sản phẩm điện tử tại Châu Âu

  • Hình 5: AS/RS lưu trữ các sản phẩm hoàn chỉnh cho máy vi tính tại Trung Quốc

    Hình 5: AS/RS lưu trữ các sản phẩm hoàn chỉnh cho máy vi tính tại Trung Quốc

Thị trường tương lai và xu hướng công nghệ

Nhà kho tự động đã phát triển trong từng phân khu công nghiệp tại Nhật Bản, vì vậy chúng tôi không mong đợi mức độ phát triển như nhau như trong giai đoạn phát triển cao nhất. Tuy nhiên, nhà kho tự động đã trở thành một yếu tố quan trọng không chỉ đối với lĩnh vực lưu trữ, phân loại và cài đặt ban đầu, mà còn đối với các cơ sở sản xuất, và mức độ nhu cầu tương tự có thể được dự kiến tiếp tục tiến xa.

Ở mức độ toàn cầu, nhiều nhà kho tự động đã được lắp đặt tại Nhật Bản và Châu Âu. Tại Nhật Bản, nhà kho tự động được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích khác nhau trong tất cả các phân khu công nghiệp, và kết quả là có nhiều dự án liên quan đến nhà kho tự động nhỏ. Trong lúc đó, ở Châu Âu, nhà kho tự động quy mô lớn chủ yếu được thực hiện bởi các công ty lớn, phần lớn có chức năng là trung tâm phân phối (Hình 4). Ở Bắc Mỹ, nhiều trung tâm phân phối được kết hợp các giá đỡ, băng chuyền và xe nâng với tỷ lệ ứng dụng nhà kho tự động thấp. Ở Đông Á, bao gồm Trung Quốc, Hàn Quốc và Đài Loan, nhu cầu nhà kho tự động gần đây phát triển nhanh chóng phù hợp với nhịp độ phát triển kinh tế. Ở Trung Quốc, mặc dù nhà kho tự động chủ yếu được sử dụng bởi các công ty nước ngoài mở rộng vào Trung Quốc trước đây, các công ty địa phương tiên phong như những công ty trong ngành thuốc lá, đã bắt đầu ứng dụng nhà kho tự động, và có thể dự kiến về sự phát triển thị trường sau này, tương tự như ở Nhật Bản vào đầu những năm 1970 (Hình 5).

Nhà kho tự động sẽ ngày càng có hiệu quả hoạt động cao hơn với nhiều biến thể hơn theo mục đích sử dụng và chức năng. Hiện nay, các đặc điểm cần thiết hầu như được phát triển. Chúng tôi tin rằng trọng tâm phía trước có thể bao gồm việc phát triển các hệ thống không cần bảo trì, có cân nhắc đến việc bảo trì phòng ngừa, cũng như những hệ thống toàn diện hiện đại hơn sử dụng các mô phỏng được kế hoạch.

Daifuku sẽ tiếp tục lắng nghe các nhu cầu củ akhách hàng khi chúng tôi cố gắng hết sức để thiết lập những hệ thống mới, tối ưu hơn cùng với khách hàng của mình.

Từ Bản Tin Daifuku Số 169 (Tháng 9 năm 2003)