«Умные склады» часть 1: с чего все начиналось и к чему пришло

• 
  Юсупов Рустам Функциональный архитектор программного продукта "1С:WMS Логистика"

Согласно данным исследования «Будущее складских технологий 2024» (Warehousing Vision 2024), проведенного компанией Zebra Technologies, автоматизация и решения по увеличению производительности труда станут ключевыми направлениями в логистике. К 2024 году руководители в сфере логистики ожидают достижения уровня использования робототехники для управления входящими запасами до 24%, для упаковки исходящих грузов – до 22%, для приемки грузов – до 20%.

Использование робототехники – это один из ключевых элементов построения так называемого «умного склада». Данный термин в последние годы звучит все чаще, при этом для многих людей до сих пор остается масса вопросов: что такое «умный склад» в принципе, на каком этапе автоматизации склад уже можно считать «умным», какие технологии и решения автоматизации и роботизации складов существуют на сегодняшний день. А самое главное – какие есть примеры успешно работающих «умных складов», которые бы оправдали весьма солидные денежные и временные затраты на свою модернизацию. Сегодня мы во всем этом разберемся.

Что такое «умный склад»?

Любое развивающееся предприятие, использующее в своей работе складские площади, рано или поздно сталкивается с необходимостью оптимизации складских процессов. Традиционным путем, по которому в такой ситуации шли и до сих пор идут руководители многих компаний, является расширение штата сотрудников, увеличение площади складских помещений, обязательный переход на круглосуточный режим работы. Однако все эти меры дают лишь временный положительный эффект и при этом неизбежно приводят к увеличению издержек.

В последнее десятилетие компаниями все более активно начал применяться альтернативный путь повышения эффективности работы склада – его полная или частичная автоматизация в соответствии с потребностями конкретного предприятия. Появляются все более современные технологии, позволяющие максимально автоматизировать складские операции и в комплексе сделать само складское помещение «умным».

«Умный склад» – это сложный комплекс технологий. Однако, как и все сложное, начался он с весьма простого изобретения в 1973 году американцем итальянского происхождения Марио Кардульо технологии RFID (Radio Frequency IDentification) – радиочастотной автоматической идентификации, при помощи которой считываются данные с транспондеров (RFID-меток).

В этом же году другой американский изобретатель Чарльз Уолтон зарегистрировал свое изобретение — пассивный транспондер, используемый для отпирания дверей без ключа. Принцип его работы был довольно прост: внутрь карты-ключа помещалась метка, которая передавала сигнал считывающему устройству, расположенному в двери. Если идентификационный номер подходил, дверь открывалась. Таким образом, любой предмет, на котором находилась RFID-метка, мог пройти идентификацию без непосредственного контакта – для этого нужно только внешнее считывающее устройство.

Можно с уверенностью сказать, что на базе именно этих двух изобретений и технологии RFID, как таковой, базируется концепция современного «умного склада». При этом, разумеется, сама технология все это время не стояла на месте и активно развивалась. Сегодня при помощи RFID-меток можно передавать не только минимум необходимой информации, но и любой объем дополнительной. Применительно к «умным складам» это могут быть данные о производителе и производстве, цвете, массе, условиях хранения, сроках годности товаров и многом другом.

Если RFID-метки и считывающие устройства – это обязательные физические элементы, так или иначе использующиеся при автоматизации работы любого склада, то WMS можно назвать «мозговым центром», без которого склад просто невозможно сделать по-настоящему «умным».

К основным функциям WMS относятся:

• управление трудовыми ресурсами и основными складскими операциями (прием, комплектация, отправка товара);
• управление заказами или группами заказов;
• пополнение склада;
• подбор вариантов упаковки товара в зависимости от размера и условий транспортировки;
• автоматизированное ведение документов;
• создание задач для персонала и управление человеческими ресурсами.

Современные WMS-системы не только автоматизируют складские процессы, но и оказывают огромную помощь непосредственно работникам склада, предоставляя четкие инструкции и регламенты работы по каждой задаче, тем самым позволяя избегать до 99% ошибок, обычно возникающих по причине «человеческого фактора». Полевому персоналу склада (грузчикам, комплектовщикам, водителям) ставятся конкретные задачи, которые необходимо выполнить, с четкой последовательностью действий – нет необходимости что-либо «додумывать».

Чем «умный склад» отличается от простой автоматизации?

До сих пор не существует общепризнанной четкой грани, позволяющей определить, когда склад в процессе автоматизации превращается в «умный». Ведь, как уже было сказано, «умный склад» – это целый комплекс технологий, которые внедряются с целью автоматизации и оптимизации складских процессов. Такие технологии могут быть самыми разными.

Даже склад, где внедрен только автоматизированный складской учет и документооборот, справедливо можно называть в какой-то степени «умным». При этом очевидно, что склад, на котором используются автоматизированные конвейерные системы для сборки и комплектации отправлений, применяются автономные роботы и технологии машинного обучения по факту является гораздо более «умным».

Ведущий бизнес-аналитик компании VENTRA Industrial, более 18 лет оказывающей услуги в области аутсорсинга продаж, IT-сервисов, складской логистики и производственных функций, Георгий Иващенко предложил следующую классификацию «умных складов» в зависимости от степени автоматизации процессов и сложности используемых технологий:

1. Самый базовый вариант: внедряется только автоматизированный складской учет и документооборот. Все остальные процедуры производятся вручную.
2. Автоматизация учета и документооборота с помощью РЧТ и интеграций с учетными системами – на складе используются радиотерминалы, данные по приходам и заказам получаются напрямую из учетных систем через интеграцию.
3. Системы с прописываемыми бизнес-процессами – в сравнении с вариантом №2 имеют дополнительные возможности, такие как формирование «бизнес-правил», по которым оптимизируются бизнес-процессы приемки, постановки на хранение и оптимизации маршрутов подбора товара. Все эти правила настраиваются вручную человеком единожды, а после уже применяются WMS-системой для оптимизации бизнес-процессов. Также такие системы обладают большим набором хранимых данных, что дает широкие возможности для аналитики.
4. Полноценный «умный склад» с «умными» бизнес-процессами – WMS-система сконфигурирована таким образом, что может сама понимать, как наиболее оптимально настроить тот или иной бизнес-процесс, и помогает пользователю, указывая на «узкие места».
5. «Умный склад» с поддержкой новых технологий организации «бизнес-процессов» – сюда входят такие технологии, как биотелеметрия, «видеологист», дополненная и/или виртуальная реальность, технологии идентификации и отбора товаров pick-by-light, pick-by-voice, pick-by-vision.
6. Склад с полной автоматизацией всех процессов и роботизацией – в качестве примера здесь традиционно приводят склады Amazon. В них люди практически повсеместно заменяются специальными роботами и дронами, которые, не зная усталости (с перерывом только на подзарядку), выполняют все указания с максимальной точностью. Однако такая система предъявляет жесткие требования к каждому процессу, а любое отклонение от запрограммированной нормы приводит к «непониманию» со стороны программы, которая, в отличие от человека, «импровизировать» не умеет.
7. «Умный склад будущего» с применением нейросетей и технологий машинного обучения – это то, куда рынок высокотехнологичных складских систем постепенно движется. Машинное обучение сейчас внедряется в некоторые модули современных WMS, но полноценного алгоритма, который может заменить «того самого парня», программирующего бизнес-процессы, пока еще нет. Это технология «завтрашнего дня».

Согласно данной классификации склад можно полноценно считать «умным», когда на нем задействуются «умные» бизнес-процессы, которые контролируются и регулируются продвинутой WMS-системой. Все процессы до данного этапа можно считать простой автоматизацией склада.

Информатизация и роботизация склада

Построение любого «умного склада» можно разделить на 2 глобальных этапа: информатизацию и роботизацию. Они тесно взаимосвязаны и обязательно должны следовать друг за другом.

Первый этап – информатизация. В рамках него осуществляется внедрение и настройка WMS – того самого «мозгового центра», который ведет отслеживание, учет и осуществляет контроль за всеми процессами складской деятельности.

WMS-систем существует достаточно большое количество, их рынок продолжает бурно развиваться и расти. Некоторые предприятия при наличии в штате технически грамотных специалистов создают «самописные» системы. Однако с каждым годом увеличивается спрос на профессиональные комплексные WMS-системы, которые создаются и развиваются профильными компаниями, даже несмотря на их дороговизну относительно «самописных» решений. Они окупаются за счет официальной технической поддержки со стороны разработчиков и стандартизированных подходов к решению многих задач, что позволяет при необходимости достаточно быстро расширять и дополнять систему с учетом постепенно появляющихся у любого развивающегося предприятия новых требований.

Конкуренция на современном рынке WMS-систем среди компаний-разработчиков высока. Даже если рассматривать только относительно небольшой рынок России и стран СНГ. Так, согласно данным портала CRMindex на начало 2022 года, в рейтинге WMS присутствует сразу 25 систем – выбор для руководства любого предприятия, задумавшегося об автоматизации склада, внушительный. Лидирующие ТОП-3 позиции занимают: «Yolka.WMS» от компании «ЙОЛКА», «LEAD WMS» от компании LogistiX и «1С:WMS Логистика. Управление складом» от компании «СИТЕК», являющейся официальным партнером фирмы «1С».

Стоит отметить, что на сегодняшний день большинство крупных профессионально эксплуатируемых складов в США и Европе уже прошли или завершают этап информатизации. WMS сегодня – это не какое-то «чудо техники», а вполне известный и стабильно работающий инструмент автоматизации склада. Именно поэтому у многих он уже не ассоциируется с термином «умный склад». Говоря про построение «умного склада» сейчас, люди чаще представляют себе сразу второй этап данного процесса – роботизацию склада.

В настоящее время существует два концептуальных подхода к роботизации склада. Первый вариант создания роботизированного склада – использование достаточно больших машин и автоматических линий, специально разработанных для решения задач хранения, маркировки и т.п. именно тех товаров, с которыми работает конкретный логистический оператор. Причем, собираются такие системы, как правило, индивидуально под условия эксплуатации в конкретном складском помещении.

Примерами подобных систем могут служить решения компании CMC Machinery:

• CMC SmartStore – для хранения и выборки: товары снимаются с поддонов и вручную загружаются в систему посредством чтения штрихкода с упаковки, информация со штрихкода сначала загружается в систему CMC SmartStore для учета запасов, а затем возвращается в WMS для проверки качества;
• CMC CartonWrap – система для автоматической упаковки разнообразных товаров в картонные коробки индивидуальных размеров, способная непрерывно создавать динамически определяемые картонные коробки из гофрированного Z-картона;
• CMC BubbleWrapper – система для автоматической упаковки товаров в мягкие полимерные пакеты, обычно используется для упаковки одежды разных размеров и номенклатуры, при этом длина и толщина упаковки корректируются «на лету» в зависимости от размера каждого обрабатываемого заказа.

Альтернативный вариант построения роботизированного склада — использование флота малых унифицированных роботов. В качестве примеров можно привести решения компаний Geek+ и Casun.

Транспортировочные и сортировочные роботы Geek+ позволяют реализовать концепцию «товар к человеку» (Goods-to-Person, GTP), доставляя к оператору необходимые товары. Они же осуществляют сортировку, формируют динамически изменяемое хранилище на одном или многих уровнях.

Роботы Casun можно отнести к классу логистических роботов, главной функцией которых является перемещение грузов на значительные расстояния. Существуют как универсальные транспортировочные роботы с относительно небольшой грузоподъемностью (до 500 кг), так и более специализированные вилочные погрузчики с лазерной навигацией, паллетоукладчики с грузоподъемностью до нескольких тонн и т.д.

Каждая из концепций имеет свои преимущества. Подход с использованием роботизированных систем CMC Machinery обеспечивает максимальную эффективность в условиях четко поставленной задачи. Использование роботов Geek+ и Casun обеспечивает гибкость и быстроту развертывания.

Важно понимать, что приведенные выше примеры складских роботов – это буквально «капля в море». В мире существуют уже сотни компаний, каждая из которых разрабатывает и предлагает своим клиентам самых разных роботов для выполнения тех или иных задач в условиях склада. При этом ежегодно появляются десятки новых специализированных компаний и стартапов.

Взаимодействие людей и роботов

В подавляющем большинстве случаев даже полностью автоматизированный и роботизированный «умный склад» не означает «безлюдный склад». Реализация на практике полностью безлюдного решения на текущем этапе развития технологий не только слишком сложна и дорогостояща, но и не оптимальна по эффективности. На сегодняшний день такие склады, где человек практически не нужен, запускаются только в виде единичных пилотных проектов с целью тестирования и «обкатки» передовых технологий.

На каких-то этапах роботы уже могут полностью заменить человека, но в большинстве случаев максимум, на что они способны – это облегчить и ускорить работу человека. Для этого осуществляется внедрение так называемых «полуавтоматических технологий» и подходов к работе, которые тоже являются полноценными элементами современного «умного склада».

Самый простой и очевидный пример такой технологии – мобильные терминалы сбора данных (ТСД). Они используются работниками склада для оперативного сбора, обработки и отправки информации о товарах. Сбор данных осуществляется путем считывания штрихкодов на этикетке товара, затем информация автоматически отправляется по беспроводной связи в WMS.

Существуют также другие более продвинутые технологии и подходы, обеспечивающие удобство и максимальную скорость поиска и подбора необходимых единиц товара. Например:

• Pick-by-light (размещение по световому сигналу) – для идентификации товара, его веса, количества и места расположения используются световые сигналы. На экран дисплея ТСД выводится количество единиц товара, а место его расположения обозначается световым сигналом.
• Pick-by-voice (голосовое управление складом) – WMS-система автоматически генерирует голосовые команды сборщику-комплектовщику, а он подтверждает их выполнение с помощью микрофона. Задача технологии – освободить руки и глаза сотрудника, тем самым ускорив процессы сборки.
• Pick-by-vision (подбор по изображению) – при подборе заказов на отгрузку товара со склада вся информация в автоматическом режиме из WMS передается сотрудникам на визуальный интерфейс очков дополненной реальности с подробным описанием требуемого ассортимента товаров, их количества, точного местонахождения и т.д.

С помощью этих и других подобных решений достигается реальное повышение скорости и эффективности работы склада. Например, американская компания Codeshelf смогла существенно повысить у себя скорость сборки и упаковки заказов. Их WMS-система организует формирование заказов в соответствии с расположением товара на складе. Сборщики заказов, приходя на работу, авторизуются в системе путем сканирования специальным считывателем своих бейджей, после чего отправляются собирать заказы. По мере приближения к тому месту, где лежит нужный им товар, над полкой загорается светодиодная лампочка. Менеджеры же при этом могут анализировать показатели эффективности каждого сборщика, штрафовать их и выписывать премии.

На этом мы заканчиваем первую часть статьи, посвященной «умным складам». Во второй части мы рассмотрим реальные примеры реализации технологии «умный склад» на практике (в России и за рубежом), а также поразмышляем над тем, к чему идет рынок складской логистики с учетом развития современных технологий.

____________________________________

Автор статьи: Рустам Юсупов – функциональный архитектор "1С:WMS Логистика. Управление складом".
Дата публикации статьи 02.02.2023.