Xu hướng sử dụng Robot tự động và AGV trong chuỗi cung ứng hiện đại

Trailer and Container Unloading Robots

Nhiều hàng hóa được bán ở Châu Âu và Hoa Kỳ được sản xuất tại châu Á và hầu hết các mặt hàng này vượt đại dương trong container vận chuyển tiêu chuẩn. Để tiết kiệm chi phí vận chuyển, phần lớn các hàng hóa này được chất lên sàn của container và xếp lên trần nhà mà không cần pallet. Khi container đến cảng, nó được tải lên một chiếc xe tải và gửi đến một trung tâm phân phối. Khi đến nơi, nội dung của container thường được dỡ bằng tay, sắp xếp và xếp chồng lên nhau để có thể lưu trữ trong kho. Quá trình rất thủ công và tốn nhiều công sức này có thể mất vài giờ. Tương tự, nhiều xe tải bưu kiện đường dài được tải từ sàn đến trần mà không có pallet và đòi hỏi lao động đáng kể để dỡ hàng.

Trong nỗ lực giải quyết vấn đề này, năm 2003, DHL và các đối tác kinh doanh và nghiên cứu của họ đã làm việc để phát triển một prototype mới – Parcel Robot bao gồm các thành phần sau: khung gầm, băng chuyền kính thiên văn, máy quét laser 3D và một hệ thống kẹp được tạo thành từ một cánh tay robot có khớp nối và một cái kẹp.

Robot được đặt ở phía trước một container để dỡ và sử dụng tia laser của nó để quét tất cả các hộp. Sau đó, một máy tính tích hợp sẽ phân tích các kích cỡ khác nhau của bưu kiện và xác định trình tự dỡ tải tối ưu. Robot nhặt một chiếc hộp và đặt nó lên một băng tải vận chuyển vật phẩm ra khỏi container và đi vào trung tâm phân loại.

Robot di chuyển về phía trước khi nó hoạt động cho đến khi toàn bộ xe tải được dỡ. DHL chưa bao giờ đưa ra khái niệm này trên mạng của mình vì năm 2003, công nghệ này chưa đủ chín muồi để thực thi. Tuy nhiên, DHL Parcel Robot cải tiến đã chứng minh với thế giới robot bốc dỡ hàng là có thể và một số công ty đã phát triển khái niệm này hơn nữa.

Một công ty Mỹ có tên Wynright hiện đang cung cấp một robot bốc xếp xe tải để bán Giống như DHL Parcel Robot, nó dỡ các hộp lên băng chuyền có thể mở rộng với tốc độ trên 500 bưu kiện mỗi giờ. Không giống như robot DHL, nó sử dụng máy ảnh giá rẻ để định vị các hộp thay vì máy quét laser đắt tiền hơn. Theo thời gian, công nghệ này sẽ trở nên hiệu quả hơn về chi phí, nhanh hơn và đáng tin cậy hơn khi máy ảnh, máy tính và cánh tay robot tiếp tục được cải thiện.

Các công ty như Wynright cũng đang phát triển robot tải trailer. Ứng dụng này làm tăng thêm độ phức tạp cho phần mềm vì giờ đây hệ thống phải xác định cách tốt nhất để xếp các hộp có hình dạng và trọng lượng khác nhau để lấp đầy tối ưu đoạn giới thiệu mà không làm hỏng bất kỳ sản phẩm nào.

Trạm Robot cố định lấy hàng

Một nhân viên kho truyền thống thường dành phần lớn thời gian của mình để đi bộ quanh nhà kho để thu thập tất cả các mặt hàng cho một đơn đặt hàng. Trong một kho Amazon hoạt động bình thường, một robot có thể đi bộ từ bảy đến mười lăm dặm một ca .

Như đề cập trước đây, để tiết kiệm lao động bằng cách giảm thời gian dành cho đi bộ, Amazon mua lại công ty Kiva, công ty xây dựng robot di động. Những robot này có thể lấy một kệ hàng hóa và mang toàn bộ kệ cho người hái ở lại một chỗ, biến những người này thành công nhân dây chuyền lắp ráp cố định. Sau khi người chọn chọn các vật phẩm cần thiết, kệ sẽ di chuyển đi và một kệ khác sẽ đến thay thế.

Cái gọi là khái niệm hàng hóa được chọn này có thể được tìm thấy trong một số công nghệ trên thị trường hiện nay, chẳng hạn như hệ thống di động CarryPick của Swisslog. Có thể trong một số trường hợp để tiết kiệm 50% chi phí lao động chọn kho với các hệ thống này thông qua việc loại bỏ việc đi bộ. Hiện nay, hầu hết các hệ thống này rất tốn chi phí, đòi hỏi phải có mạng lưới các kệ, đường ray, con thoi robot, thang máy và băng tải được kết nối. Ngay cả sau khi đầu tư này, họ vẫn yêu cầu một số lượng người đáng kể để chọn các mặt hàng từ một kệ nhựa hoặc kệ di động được trình bày tự động.

Trong khi các hệ thống này tiết kiệm đi bộ, một lực lượng lao động tương đối lớn vẫn thực thi nhiệm vụ rất lặp đi lặp lại là chọn các vật thể từ một thùng chứa và đặt chúng vào một thùng chứa khác ở trê robot. Bên cạnh việc cực kỳ nhàm chán, điều này không tối ưu về mặt công thái cho người vận hành; người này phải thực thi cùng một bộ các chuyển động lặp đi lặp lại với sự thay đổi hạn chế trong nhiệm vụ.

Các công ty sản xuất các hệ thống xử lý nguyên liệu hàng hóa lớn để chọn đã thấy vấn đề này là một cơ hội để giới thiệu cánh tay robot vào hệ thống của họ.

Một ví dụ là công ty SSI Schaefer của Đức cung cấp một sản phẩm có tên Robo-Pick.Đây là một robot công nghiệp cố định điển hình được gắn bên trong một cell làm việc robot truyền thống. Robot sử dụng máy ảnh để xác định các vật phẩm trong túi nhựa đã được chuyển đến nơi làm việc di động bởi một trong những hệ thống lưu trữ và truy xuất tote tự động lớn của SSI Schaefer. Khi robot đã định vị được một vật phẩm, nó nhặt sản phẩm lên và đặt nó lên một băng tải đệm nhỏ cuối cùng sẽ ký gửi vật phẩm đó trong một tote vận chuyển riêng biệt. SSI Schaefer tuyên bố rằng robot của họ có thể nhận tới 2.400 mặt hàng mỗi giờ tùy thuộc vào đặc điểm sản phẩm và hồ sơ đặt hàng. Hiện tại hệ thống dường như hoạt động tốt nhất với các sản phẩm hình chữ nhật nhỏ như DVD và hộp dược phẩm.

Đó là sự cần thiết của một hệ thống nhận hàng lớn và đắt tiền để hỗ trợ các robot. Một vấn đề khác là các hệ thống lớn này không dễ dàng di chuyển từ tòa nhà này sang tòa nhà khác khi mạng phân phối thay đổi. Trong hầu hết các trường hợp, hệ thống sẽ cần phải được loại bỏ thay vì di chuyển, do sự phức tạp và kích thước tuyệt đối của nó. Các hệ thống này có thể có giá cả phải chăng cho các kho lớn nhất nhưng còn các hoạt động cỡ trung đến nhỏ thì sao?

Robot bốc dỡ hàng di động

Đối lập với hệ thống nhận hàng cố định sẽ là một robot di động lái quanh các kệ kho truyền thống và chọn các mặt hàng giống như một người. Một số công ty khởi nghiệp hiện đang làm việc trên các robot có thể làm điều đó.

IAM Robotics là một công ty nhỏ có trụ sở tại Hoa Kỳ. Hiện tại họ đang phát triển một robot di động với một cánh tay trên đầu và một hệ thống camera có thể điều hướng một nhà kho hiện có và chọn các mặt hàng từ các kệ và đặt chúng vào một đơn đặt hàng. Hệ thống này được thử nghiệm lần đầu tiên trong một kho dược phẩm ở New York, nơi nó có thể chọn các đơn đặt hàng thử nghiệm từ 40 mặt hàng mà nó chưa từng thấy trước đây. Robot sẽ được thử nghiệm tiếp theo trong một kho hàng hóa tổng quát hơn, nơi nó sẽ được tích hợp với một hệ thống quản lý kho (WMS) lần đầu tiên và chọn đơn hàng trực tiếp.

Công ty Fetch Robotics là một công ty khởi nghiệp được tài trợ tốt, cũng đang phát triển một robot sẽ lái xe quanh nhà kho lấy đồ từ kệ. Robot chính của nó, được gọi là Fetch, có thể mở rộng thân mình để đạt đến các kệ trên trong khi một robot thứ cấp nhỏ, gọi Freight, giữ một cách hữu ích chiếc túi mà Fetch sẽ chọn vật phẩm vào. Mỗi robot Fetch có thể có một vài trong số các robot Freight nhỏ hơn này hỗ trợ quá trình chọn. Các robot Freight nhanh nhẹn nhanh chóng di chuyển các gói hàng quanh nhà kho từ khu vực này sang khu vực khác trong khi các robot Fetch chậm hơn có thể ở một lối đi và tập trung vào việc chọn đồ. Điều này có hiệu quả tạo ra một sự kết hợp của cách tiếp cận hàng hóa để chọn và khái niệm chọn thủ công truyền thống. Fetch Robotics dự định cũng sẽ bán riêng các robot Freight nhỏ hơn; những thứ này có thể được sử dụng để giúp nhân viên của con người trong các kho chứa các vật phẩm quá phức tạp đối với robot Fetch.

Magazino là một công ty khởi nghiệp của Đức, phát triển và xây dựng các robot di động dựa trên nhận thức cho các vấn đề nội tâm. Phát triển mới nhất của nó là robot chọn TORU. Sử dụng máy ảnh 2D và 3D và công nghệ của Magazino, robot này có thể xác định các vật thể riêng lẻ trên giá, nắm chắc một vật phẩm và đặt chính xác nó đến đích. TORU hoạt động cùng với con người, cung cấp việc giao đối tượng đúng lúc cho bàn làm việc hoặc trạm vận chuyển.

Vẫn còn những thách thức về kỹ thuật và chi phí phải vượt qua trước khi những robot này sẵn sàng để sử dụng rộng rãi nhưng chúng có một số lợi thế chính so với robot bốc hàng hóa cố định. Nếu bạn có một trung tâm phân phối nhỏ, bạn có thể chỉ cần một hoặc hai robot di động và bạn có thể thêm từng robot một khi bạn phát triển. Người ta thậm chí có thể dự tính việc thuê hoặc cho thuê robot; Nhà kho trước tiên có thể kiểm tra một vài trong số họ trong thời gian thấp và sau đó thuê thêm trong thời gian bận rộn khi cần thêm trợ giúp. Những robot này có thể làm việc cùng với các công nhân hiện có, chọn các mặt hàng dễ dàng trong khi con người chọn các sản phẩm phức tạp hơn hoặc tập trung vào giải quyết các ngoại lệ. Việc chuyển đến một nhà kho mới sẽ dễ dàng hơn vì các robot không được chốt xuống sàn và thị trường cho các robot đã qua sử dụng sẽ phát triển, giảm rủi ro đầu tư.

Robot giao hàng tại nhà

Vào tháng 11 năm 2015, một công ty khởi nghiệp ở London, Vương quốc Anh, được gọi là Starship Technologies tuyên bố rằng họ sẽ bắt đầu xây dựng và bán robot giao hàng bưu kiện.71 Bắt đầu bởi hai người đồng sáng lập ban đầu của Skype, công ty đã có tài trợ mạnh mẽ và một nhóm kỹ sư phát triển tinh nhuệ.
Mặc dù chỉ ở giai đoạn prototype bây giờ, đội Starship đang mơ ước lớn. Nó đang phát triển một điện thoại di động nhỏ robot có thể lái xe trên vỉa hè với tốc độ 6 km / h và giao các gói hàng trực tiếp đến nhà tiêu dùng. Có khả năng mang tương đương hai túi hàng tạp hóa, mục tiêu là robot sẽ hoàn thành việc giao hàng trong vòng 30 phút từ một trung tâm local hoặc cửa hàng bán lẻ. Khách hàng sẽ có thể chọn từ một lựa chọn các vị trí giao hàng ngắn, chính xác – nghĩa là hàng hóa đến vào thời điểm phù hợp với họ. Trong quá trình giao hàng, người mua hàng sẽ theo dõi vị trí robot Robot trong thời gian thực thông qua một ứng dụng di động và khi đến nơi, chỉ khách hàng mới có thể mở khóa hàng hóa bằng điện thoại của họ. Người ta dự định rằng robot sẽ tự lái, đồng thời, nó được giám sát bởi các nhà khai thác con người có thể bước vào để đảm bảo an toàn tại tất cả thờ điểm.

Starship Technologies hiện đang thử nghiệm và trình diễn các prototype và kế hoạch triển khai các dịch vụ thử nghiệm đầu tiên ở Anh, Mỹ và các quốc gia khác. Một số công ty cho Starship, chẳng hạn như Dispatch Robotics có trụ sở tại California, Hoa Kỳ, cũng có kế hoạch chạy thử nghiệm trong thế giới thực vào năm 2016 trong khi những người khác, chẳng hạn như Ecotranzi. vẫn đang trong giai đoạn thiết kế ý tưởng.

Khái niệm robot giao hàng mặt đất là người bạn đồng hành thú vị với ý tưởng sử dụng máy bay không người lái để giao hàng của Amazon. Bạn có thể xem thêm tại đây:

Tầm nhìn tương lai

Trung tâm phân phối của tương lai

So với các trung tâm phân phối ngày nay, kho robot trong tương lai của chúng tôi có khả năng cải thiện ở hầu hết mọi số liệu. Các cơ sở có khả năng mở rộng cao này sẽ linh hoạt hơn và nhanh hơn để di dời; họ sẽ đạt được năng suất cao hơn với chất lượng tăng lên.

Các hoạt động mới sẽ kết hợp các loại robot khác nhau với mỗi công việc cụ thể để thực hiện như bốc dỡ xe tải, đồng đóng gói, chọn đơn hàng, kiểm tra hàng tồn kho hoặc vận chuyển hàng hóa. Hầu hết các robot này sẽ là thiết bị di động và khép kín nhưng chúng sẽ được điều phối thông qua các hệ thống quản lý kho tiên tiến và được trang bị phần mềm lập kế hoạch để theo dõi các chuyển động hàng tồn kho và đơn đặt hàng tiến độ với độ chính xác cao.

Độ tin cậy tổng thể sẽ tăng lên vì sẽ có ít điểm thất bại duy nhất trong mỗi trung tâm phân phối. Khi mỗi robot hoạt động như một đơn vị riêng lẻ, chúng tôi sẽ có thể nhanh chóng đẩy nó sang một bên nếu nó bị hỏng và thay thế nó bằng một đơn vị khác từ đội vận tải robot. Tùy thuộc vào sự cố, chúng tôi sẽ có thể sửa chữa robot bị hỏng trên sitehoặc gửi nó đến một cơ sở sửa chữa trung tâm. Robot mới sẽ được kết nối với đám mây để nó tự động tải xuống kiến ​​thức cần thiết để tiếp quản từ đối tác đã ngừng hoạt động.

Nhân viên kho sẽ được giao nhiều trách nhiệm hơn và các nhiệm vụ cấp cao hơn như quản lý hoạt động, điều phối các luồng, sửa chữa robot và xử lý các trường hợp ngoại lệ hoặc các lệnh khác nhau. Họ sẽ mặc exoskeletons để giúp họ nâng hàng hóa nặng với ít căng thẳng, mệt mỏi và cơ hội chấn thương. Khi cần thiết, chúng tôi sẽ đưa hàng hóa vào khu vực đóng gói, nơi robot hợp tác sẽ hoạt động an toàn cùng với nhân viên kho có tay nghề cao để chuyển đổi các sản phẩm cơ bản thành các mặt hàng mới được tùy chỉnh cho từng đơn hàng.

Nhân viên sẽ huấn luyện robot thông qua các giao diện đơn giản để thực hiện các nhiệm vụ dễ dàng và lặp đi lặp lại, và những người này sẽ tự đảm nhận công việc khó khăn hơn. Cả kho nhỏ và lớn sẽ được tăng năng suất khi chúng tôi thêm – trên cơ sở cần thiết – các robot đã được chứng minh là thành công trong việc hỗ trợ lực lượng lao động hiện có.

Công nhân sẽ có thể linh hoạt và mở rộng quy mô công suất theo nhu cầu thay đổi chỉ bằng cách thêm nhiều robot hơn để che các đỉnh và tự động loại bỏ chúng khỏi tòa nhà (di chuyển chúng đến nơi cần thiết tiếp theo) để cân bằng lại mạng lưới phân phối.

Trung tâm phân loại – Sorting Center của tương lai

Không giống như ngày nay, các trung tâm phân loại của tương lai sẽ hoạt động liên tục, 24 giờ mỗi ngày, để phù hợp hơn với các trung tâm phân phối cũng sẽ hoạt động suốt ngày đêm. Kho robot và trung tâm phân loại sẽ có hiệu quả trong ca làm việc cuối cùng giống như ở ca đầu tiên. Làm việc theo làn sóng, chuỗi cung ứng mới sẽ tạo điều kiện cho nhiều lô hàng đến khách hàng cuối mỗi ngày. Bằng cách sử dụng đầy đủ thiết bị qua các ca, chúng tôi sẽ có thể giảm chi phí hậu cần và bằng cách xử lý nhiều đợt giao hàng hàng ngày, chúng tôi sẽ đạt được dịch vụ nhanh hơn cho khách hàng cuối. Hàng hóa sẽ được đưa đến trung tâm phân loại bằng xe tải tự lái. Chúng sẽ đến theo các mốc thời gian theo lịch trình cụ thể và chúng tôi sẽ có thể kiểm soát hiệu quả các chuyển động của xe tải trên và xung quanh sân bằng GPS và một hệ thống quản lý sân.

Khi một chiếc xe tải đến cửa bến, robot sẽ dỡ nó và sắp xếp các bưu kiện theo các điểm đến cuối cùng. Có một số cách tiếp cận có thể để thực hiện điều này. Ví dụ, chúng ta có thể nghĩ đến việc sử dụng một số lượng lớn robot di động để vận chuyển bưu kiện từ cửa ra vào đến các khu vực tải thích hợp. Mỗi robot di động sẽ được tải bằng bưu kiện bởi một cánh tay robot; sau đó nó sẽ nhóm và tự sắp xếp với các robot di động khác để vận chuyển tải hiệu quả trong toàn bộ trung tâm phân loại.

Khi một chiếc xe tải đến với hàng hóa nguy hiểm, những thứ này sẽ được tự động sắp xếp, xử lý và vận chuyển riêng biệt và an toàn. Tất cả các nhiệm vụ này sẽ được siêu nhân viên làm việc trong một trung tâm điều khiển robot; những người này sẽ giải quyết mọi vấn đề, quản lý quy trình công việc và đưa ra các quyết định hoạt động chính. Nhân viên cũng sẽ xử lý bất kỳ bưu kiện ngoại lệ nào, chẳng hạn như các mặt hàng yêu cầu đóng gói lại, dán nhãn lại hoặc kiểm tra hải quan.

Khi rời khỏi trung tâm phân loại, hầu hết các bưu kiện sẽ được nạp bằng cánh tay robot vào các xe tải chuyên chở họ đến trung tâm phân loại tiếp theo trong mạng. Một số vật phẩm sẽ được nạp vào máy bay không người lái để giao hàng trên không đến các địa chỉ khó tiếp cận. Các mặt hàng giao hàng local sẽ được nạp vào robot bưu kiện di động đưa chúng đến nhà riêng ở khu vực xung quanh.

Và nếu người nhận là khách hàng ưu tiên cao, họ sẽ có thểgửi xe tự lái cá nhân của họ đến trung tâm phân loại; họ có thể tiếp tục với ngày bận rộn của mình ở nơi khác trong khi bưu kiện của họ được đặt tự động vào cốp xe. Nó rõ ràng để thấy rằng những lợi thế của các trung tâm sắp xếp tương lai này – tốc độ, tính linh hoạt, năng suất cao hơn và nhiều hơn nữa – sẽ chuyển thành dịch vụ tốt hơn cho khách hàng cuối, đạt được giao hàng nhanh hơn với chi phí thấp hơn.

Kết Luận

Sự quan tâm trong lĩnh vực robot đang gia tăng rõ rệt. Nhiều nguồn tài trợ đang đổ vào sự phát triển hơn bao giờ hết từ các chính phủ, các công ty lớn và các nhà đầu tư mạo hiểm. Cảm biến chi phí thấp và máy tính nhanh hơn đã khiến những thách thức trước đây không thể quản lý hơn. Sinh viên ngành kỹ thuật hiện nhìn thấy tiềm năng thực sự của sự tiến bộ và đang bị lôi kéo vào lĩnh vực này bởi những công việc thú vị trong ngành robot.
Các nghiên cứu cho thấy rằng sẽ có sự thiếu hụt lao động ở nhiều nước phát triển trong suốt hai mươi năm tới. Đây là vấn đề đối với thương mại điện tử, làm tăng nhu cầu lao động trong các nhà kho và làm tăng đáng kể số lượng bưu kiện chảy vào nhà tiêu dùng.

Với những tiến bộ này, chúng ta đang thấy những ví dụ đầu tiên về robot chọn di động độc lập cũng như xe nâng robot vào trung tâm phân phối và các thử nghiệm ban đầu có vẻ khả quan. Vẫn còn một chặng đường dài trước khi công nghệ robot đã sẵn sàng và những cải tiến lớn vẫn còn cần thiết nhưng nhiều phần hiện đang được áp dụng để thúc đẩy tiến trình.

Lịch sử của robot bao gồm nhiều câu chuyện về sự cường điệu và thất vọng, nhưng nếu bạn lùi lại một bước, bạn có thể thấy sự tiến bộ ổn định. Có một sự khác biệt đáng kinh ngạc giữa các robot của những năm 1960 và những người ngày nay. Tốc độ của sự tiến bộ đang tăng lên nhanh chóng với những tiến bộ và đột phá mới xảy ra mỗi ngày. Trẻ nhỏ của chúng ta có thể hình dung ra một thế giới mà không cần máy tính và có khả năng trẻ em của chúng cũng sẽ cảm thấy giống như vậy về robot.

Triển vọng của robot là rất tích cực và ngành Logistics và Supply Chain sẽ được hưởng lợi từ những tiến bộ sắp tới trong công nghệ robot.

Nguồn DHL – Robotics in Logistics