Автоматизация перемещения грузов на предприятии и автоматическая система учета движения товаров в складе

Сама по себе транспортная система — это образующая связанное целое совокупность работников, транспортных средств (ТС) и оборудования, элементов транспортной инфраструктуры и инфраструктуры субъектов перевозки, включая систему управления, направленная на эффективное перемещение грузов.

Учет роста производительности на разных этапах позволяет оптимизировать внедряемое решение. Например, начать использовать систему измерения габаритов и веса при производительности от 1000 об/ч, когда такая система становится окупаемой, или использовать сортировочные узлы при увеличении производительности до 1500 об/ч и выше.

Работа с модульной системой дает возможность проектировать индивидуальные решения на базе компонентов, что позволяет адаптировать автоматизацию под сегодняшние нужды склада и наращивать систему синхронно с ростом мощностей, дозируя инвестиции и обеспечивая их максимально быстрый возврат. Одним словом, заказчик платит только за то, что используется именно сейчас, и возвращает свои инвестиции, не переплачивая сегодня за то, что может потребоваться в будущем.

Автоматизация складских процессов объединяет в себе измерение габаритов и веса грузов, идентификацию, фотофиксацию и сортировку для последующей отгрузки. Остановимся более подробно на средствах реализации каждого из этих процессов.

4.1
Комплексная механизация и автоматизация
погрузочно-разгрузочных работ 125

4.2
Краткая характеристика, способы
перевозки и хранения навалочных
грузов 127

4.3
Типовые схемы механизации складов
навалочных грузов, поступающие по
железной дороге 129

4.4
Схемы комплексной механизации перегрузки
навалочных грузов в портах 133

4.5
Основные условия обеспечения эффективной
работы экскаваторов и автомобилей-
самосвалов 139

4.7
Схемы комплексной перегрузки
тарно-упакованных грузов в портах 145

4.8
Схемы комплексной перегрузки
тарно-упакованных грузов на железнодорожных
станциях 148

4.9
Особенности ведения погрузочно-разгрузочных
работ в сельском хозяйстве 151

4.10
Организация и механизация
погрузочно-разгрузочных работ с
зерновыми культурами 153

4.11
Организация и механизация
погрузочно-разгрузочных работ при
уборке свеклы 157

4.12
Организация и механизация
погрузочно-разгрузочных работ при
уборке картофеля, овощей и фруктов 159

4.13
Организация и механизация
погрузочно-разгрузочных работ при
перевозке живности 161

4.14
Предназначение и работа контейнерных
терминалов 163

4.15
Классификация и назначение складов 164

4.16
Основные показатели складской
деятельности 166

4.17
Определение эффективности складирования 168

4.18
Механизация и автоматизация выполнения
погрузочно-разгрузочных работ на
складах 175

4.19
Средства механизации на контейнерном
терминале 177

4.20
Оптимизация труда и технического
нормирования при ПРР. Научная организация
труда при ПРР (НОТ) 180

4.21
Обеспечение техники безопасности при
выполнении погрузочно-разгрузочных
работ. 182

В связи с растущим спросом на электронную коммерцию и жестким давлением на рынке труда современные интеллектуальные склады и распределительные центры все чаще нуждаются в технологиях, управляемых данными, в том числе для автоматического регулирования движения. Специалисту по внутренней логистике швейцарской компании Swisslog для решения этой проблемы требуются машины с большим интеллектом, такие как автоматизированная транспортно-складская система на основе перевозчиков-шаттлов (shuttle system) CycloneCarrier.

«Электронная коммерция (e-commerce) — это самый быстрорастущий сегмент экономики США, — говорит Том Рентшлер (Tom Rentschler), руководитель отдела маркетинга компании Swisslog Warehouse and Distribution Solutions — Americas. — Сейчас операции по интралогистике требуют гораздо более гибких, масштабируемых, адаптируемых и удобных для пользователя решений. Такие технологии могут увеличивать производительность и облегчать труд персонала, а не заменять людей, помогая работникам увеличить пропускную способность в распределительном центре, при этом им больше не нужно проходить 15 миль каждый день, чтобы собрать и подготовить товары для отправки потребителям».

Компания Swisslog использует множество логистических решений, включая программное обеспечение системы управления складом (warehouse management system, WMS), роботизированный сбор товаров, палетирование ящиков на основе мобильных роботов, которые перемещают полки к станциям сбора, и многие другие. Swisslog также предлагает традиционные складские системы, в том числе палетизаторы, подъемники для поддонов и различные технологии их транспортировки (рис. 1).

Рис. 1. Динамический двухъярусный подъемник перемещает коробки и корзины, загруженные автоматизированной транспортно-складской системой CycloneCarrier, на станции сбора или роботами-палетоукладчиками

Проблема бесконтрольности процессов

Весь процесс транспортировки, как правило, четко регламентируется и отслеживается, но зачастую отдельные звенья транспортной цепи дают сбой, что приводит к финансовым потерям компаний, участвующих в данной цепи. Для более эффективной и быстрой работы уже сейчас многие производители предпочитают снизить такие риски, как хищения, коррупция, подмена груза, несанкционированный проезд, некорректное взвешивание, прослеживая весь путь перевозки груза и фиксируя каждый ранее определенный маршрут ТС по территории собственного предприятия.

В большинстве случаев источником указанных проблем является человеческий фактор, который повышает уровень искажения данных даже при отсутствии преднамеренного коррумпирования процесса оператором. Персонал, так или иначе, влияет на внутренние и внешние передвижения транспорта, практически в половине случаев нанесения ущерба оставаясь безнаказанным (прежде всего, по причине неосведомленности руководства о махинациях, проводимых некоторыми сотрудниками). При этом предприятие теряет от 1,5% до 2% товарооборота.

Перегрузы, хищения сырья и готовой продукции, некорректное взвешивание с целью занижения веса груза, несанкционированные проезды транспортных средств на территорию предприятия и выезды с нее — лишь малая толика возможных из ныне существующих угроз для бюджета организаций, возникающих вследствие недобросовестной работы действующих кадров. Также отдельная статья вынужденных издержек предприятий зачастую исходит из несвоевременного получения информации о производимых процессах. Зачастую множество проблем связано именно с отсутствием технической оснащенности для управления территориально удаленными объектами из одного головного офиса, что, к тому же, влечет за собой потребность в дополнительных кадрах, чаще всего — управленцах. Так, к примеру, при взаимодействии двух и более организаций или удаленных филиалов одной компании наличие единого информационного пространства может и расширить возможности для управления, и снизить риск несогласованных действий персонала.

Дирекция не может проконтролировать все процессы передвижения транспортных средств, их взвешивания и т. п., производимые на территории организации. А потери зачастую слишком велики, чтобы не задуматься о доступных и наиболее оптимальных решениях.

Многие транспортно-грузовые
системы перерабатывают большие
грузопотоки, в том числе одинаковых или
подобных грузов. В этих условиях высокая
экономическая эффективность логистических
систем доставки грузов может быть
достигнута посредством широкой
автоматизации погрузочно-разгрузочных
работ, транспортных и складских работ,
подъемно-транспортных машин и переработки
информации, складского документооборота
и учета грузов.

Сущность автоматизации
состоит в том, что производственные
процессы, в том числе операции основного
технологического процесса производства
и связанные с ними работы выполняются
без участия человека (или с минимальным
участием человека — в зависимости от
степени автоматизации операций)
автоматическими машинами и механизмами.

К числу наиболее простых и
распространенных захватных приспособлений
относятся вилы, используемые для захвата
тарно-штучного груза, уложенного на
поддон или прокладки. В зависимости от
типа погрузчиков и перерабатываемого
груза вилы имеют длину от 0,5 до 2,5 м.
Вилочный подхват состоит из вил Г-образной
формы. Вилы можно передвигать на
поперечной балке каретки, устанавливая
между ними нужное расстояние.

Универсальным вилочным
захватом можно перемещать различные
тарно-штучные грузы в ящиках, кипах,
бочках в непакетированном и пакетированном
виде в складских помещениях, вагонах и
на открытых площадках. Отличительная
особенность его — крепление вил к
подвижным кареткам, что позволяет
поворачивать их на 45°,90° и 180° вокруг
горизонтальной оси.

В зависимости от требуемой
высоты подъема груза одни и те же
электропогрузчики могут иметь разные
грузоподъемные механизмы. Грузоподъемные
механизмы с разной высотой подъема
различаются длиной рам, цилиндров и
цепей. Все они оснащены телескопической
рамой, кареткой, на которую устанавливают
сменные грузозахватные приспособления,
цилиндром подъема, двумя цилиндрами
наклона, траверсой с направляющими
блоками или звездочками и грузовыми
цепями.

Чтобы
достичь более высокой производительности,
уменьшить ущерб для перегружаемых и
транспортируемых изделий и снизить
число случаев травматизма водителей
погрузчиков и рабочих, занятых на
вспомогательных операциях, для многих
грузов требуются иные, чем вилы, захватные
приспособления. Даже если выбор пал на
напольное погрузочное оборудование в
стандартной комплектации, то, дополнив
ее каретками бокового сдвига или
позиционирования вил, в большинстве
случаев можно значительно облегчить и
упростить обработку груза, а значит,
увеличить ее эффективность. Именно эта
задача является первоочередной для
многих компаний, занятых складским
бизнесом.

В
настоящее время наибольшее распространение
получили сменные навесные рабочие
органы, преимущество которых в том, что
их можно закрепить на плите каретки
грузоподъемной мачты напольного
транспорта несколькими движениями рук
за считанные минуты и так же быстро
демонтировать, благодаря чему напольное
транспортное оборудование становится
еще более универсальным.

Тема 5. Основы проектирования объектов транспорта 187

5.1
Общее положения о проектировании
объектов транспорта 187

5.3
Разработка технико-экономических
обоснований (ТЭО) 191

5.4
Выбор и оценка вариантов проектных
решений 193

5.5
Сравнение вариантов по сроку
окупаемости 194

5.7
Проектирование грузовых станций 196

5.8
Проектирование пассажирских вокзалов
и станций 200

5.10
Расчет площадей погрузочно-разгрузочных
площадок 207

10.
Проектирование трамвайных линий 212

5.11
Проектирование троллейбусных линий 214

5.12
Проектирование автомобильных стоянок 215

5.13
Проектирование линий метрополитена 217

Тема
1. Введение в дисциплину

1.
Общее понятие о погрузочно-разгрузочных
работах

2.
Исторические этапы совершенствования
погрузочно-разгрузочных работ на
транспорте

3.
Основные принципы работы машин и
механизмов

4.
Принцип работы простейших грузоподъемных
механизмов

1.1
Общее понятие о погрузочно-разгрузочных
работах

Погрузочно-разгрузочные
работы являются неотъемлемой и наиболее
трудной частью транспортного процесса.
Только при механизированном способе
выполнения этих работ возможно эффективное
функционирование автомобильного
транспорта. В нашей республике на
выполнение погрузочно-разгрузочных
работ при перевозке грузов автомобильным
транспортом все еще занято большое
количество грузчиков и механизаторов.

Увеличение
объемов перевозок грузов автомобильным
транспортом предусматривается, прежде
всего, за счет улучшения качественных
показателей использования подвижного
состава и повышения производительности
труда. Важнейшим условием повышения
производительности труда на автомобильном
транспорте является проведение
мероприятий по повышению уровня
механизации погрузочно-разгрузочных
работ (ПРР) и созданию условий для
внедрения комплексной механизации этих
процессов.

При
перевозке многих видов грузов автомобили
простаивают в пунктах загрузки-разгрузки
около 50% времени в наряде, затраты на
выполнение погрузочно-разгрузочных
работ составляют 35–40% от всех транспортных
издержек. Это объясняется, прежде всего,
тем, что уровень механизации работ,
способствующей резкому повышению
производительности автомобилей и
снижению транспортных издержек, на
автомобильном транспорте еще недостаточно
высок.

На
коротких расстояниях перевозки грузов
время простоя автомобилей под
погрузкой-разгрузкой занимает большой
удельный вес, в общем, времени работы.
Режим работы пунктов погрузки и
автохозяйств должны быть взаимосвязаны.
С целью повышения производительности
автомобилей и снижение себестоимости
перевозок грузов организуют работу в
три смены.

На
современном этапе требуется не просто
насыщение грузовых фронтов необходимыми
механизациями, а создание систем машин,
обеспечивающих внедрение прогрессивных
технологических процессов комплексной
механизации погрузочно-разгрузочных
работ, должен быть обеспечен переход
от создания и внедрения отдельных машин
к разработке и внедрению комплекса
машин, целиком охватывающего весь
технологический прогресс, механизацию
и автоматизацию. В последние годы
получили развитие автоматизированные
склады тарно-упакованных грузов,
оборудованные системами машин,
обеспечивающими транспортировку,
установку и поиск материалов по
специальным программам с использованием
роботов.

Также
кроме механизации необходима всестороння
организация транспортного процесса,
для снижения затрат времени вызванных
простоем по организационным причинам
и не менее важным является процесс
технологического проектирования
объектов транспорта, позволяющий
наиболее целесообразно размещать
объекты притяжения с целью снижения
потерь времени на выполнения
подготовительно-заключительных операций
(маневрирование, подготовка транспортного
средства к погрузке (выгрузке) и т.д.).

Эффективность эксплуатации АСУ ТП

Автоматизация процессов передвижения транспортных средств по территории предприятия и процессов отгрузки положительно влияет не только на экономическую ситуацию в организации, но и на такие факторы, как:

Однако самым главным результатом является полный контроль производимых процессов без участия человеческого фактора, а также экономический эффект, благодаря которому в краткие сроки окупаются затраты на установку и эксплуатацию АСУ ТП. Но эффективность транспортной системы в целом не может рассматриваться только в рамках достижения оптимальности выполнения соответствующих процессов внутри системы, ведь основной задачей при этом остается удовлетворение потребности экономики в перевозке грузов. В связи с этим эффективность транспортной системы всегда будет определяться неким балансом между противоречивыми требованиями экономики и человека. Яркий пример тому — желание любого директора предприятия, чтобы был отгружен именно указанный в документации продукт ровно в том количестве, которое оплачено, против желания перевозчика не затягивать процесс транспортировки из-за долгой регистрации ТС и его взвешивания.

Таким образом, результат эффективности от использования систем прямо пропорционально зависит от планомерного выполнения АСУ ТП заданных миссий и корректного использования данного программного обеспечения.

Языки программирования управления движением, промышленный Ethernet

Для организации сети во внутрискладской системе перемещения грузов на основе шаттлов (рис. 4) используется промышленная система Ethernet EtherCAT, которая обеспечивает гибкость топологий и поддерживает до 65 535 устройств в одной сети. EtherCAT помогает в обмене данными между поставщиками, позволяя компании Swisslog по мере необходимости подключаться к сторонним устройствам через сеть полевого уровня Profinet или EtherNet/IP. Однако компания неизменно предпочитает выбирать устройства, например сканеры штрихкода, которые выполнены с учетом поддержки EtherCAT. Что касается аппаратного обеспечения, в системе погрузчиков-шаттлов используются компактные, но расширяемые модули ввода/вывода, которые подключаются непосредственно к контроллеру через общую объединительную плату и могут широко распространяться по приложениям через устройства связи на основе EtherCAT и соединительные клеммы.

Рис. 4. Компактные транспортные средства-шаттлы движутся со скоростью до 4 м/с по стеллажам, максимальная занимаемая площадь составляет 150 м в длину и 25 м в высоту

Программируемые клеммы безопасности интегрированы в тот же сегмент шаттлов, что и входы/выходы, не связанные с безопасностью. Подход в виде «черного канала» (black channel — специальный канал связи, используемый для связи, критичной для безопасности, особенно в промышленной автоматизации) функциональной безопасности через EtherCAT (FSoE) обеспечивает сертифицированную TÜV связь по сети EtherCAT (рис. 5–7).

Рис. 5. ПК CX5120, встроенный в каждый шаттл CycloneCarrier, обеспечивает надежное управление машиной и связь с системами более высокого уровня

Рис. 6. Интегрированные модули TwinSAFE от компании Beckhoff упрощают функциональную безопасность шаттлов CycloneCarrier

«Использование интегрированных компонентов безопасности позволяет нам надежно и безопасно управлять каждым шаттлом CycloneCarrier в соответствии с последними стандартами безопасности без необходимости останавливать всю систему. Благодаря этим преимуществам мы используем программируемую безопасность в каждом проекте, — сказал Дуглас. — Конечно, безопасность является требованием для каждого приложения по умолчанию, но такая интеграция действительно отвечает нашему видению проблемы и нашим общим требованиям к ее решению».

Рис. 7. Каждый шаттл CycloneCarrier имеет несколько модулей ввода/вывода EtherCAT от компании Beckhoff Automation, которые обеспечивают быструю и надежную связь с программным обеспечением SynQ WMS от компании Swisslog

Отраслевые решения

АСУ ТП — программно-аппаратный комплекс, который устанавливает полный контроль, увеличивает продуктивность процессов и повышает безопасность транспортного потока, что, несомненно, является важным качеством для организаций цементного и нефтяного производства.

Большой вопрос: так ли хороша система на деле и позволяет ли ее функционал избежать всех проблем, с которыми, так или иначе, сталкиваются крупные компании добывающей и перерабатывающей отрасли?

В основные задачи нефтяных предприятий входит следующее:

Как правило, все это выполняется вручную несколькими сотрудниками фирмы и представляет собой сложную схему, основанную на взаимосвязи частей производимого процесса.

Решение АСУ ТП обеспечивает полную безопасность и прозрачность процессов на предприятии нефтяной промышленности, исключая человеческий фактор, а также сокращая временные и материальные затраты.

Движение автомобиля с промежуточной стоянки на пункт отгрузки разрешается только после освобождения соответствующего пункта налива, что исключает возможность возникновения конфликтных ситуаций. После чего информационное табло оповещает водителя о возможности подъезда к соответствующей эстакаде. Во избежание каких-либо махинаций, на начальной стадии процесса загрузки ТМЦ в автомобиль водитель должен идентифицироваться прокси-картой (активной — позволяющей пройти идентификацию, не покидая ТС, или пассивной — с помощью прокси-карты, прикладываемой к считывателю на загрузочном терминале). Далее осуществляется позиционирование загрузочного устройства в люк ТМЦ и запускается процесс подачи ТМЦ при непосредственном участии ответственного лица ТС. Как только погрузка завершается, загрузочное устройство возвращается в исходное положение, после чего автомобиль покидает пункт погрузки.

Таким образом, система полностью исключает налив ТМЦ другой марки посредством привязки номера наливной станции к номенклатуре ТМЦ и идентификационному номеру карты, а также управляет процессом налива от въезда ТС на территорию предприятия до его выезда.

Цементное производство тоже не защищено от угроз, возникающих от воздействия человеческого фактора, и имеет ряд необходимых для решения задач.

Осуществление отгрузки ТМЦ со всех пунктов отгрузки, полный контроль этого процесса, повышение безопасности на территории предприятия — основные цели, поставленные как перед сотрудниками, так и перед автоматизированной системой.

Процесс отгрузки и в первом, и во втором случае начинается с получения ответственным за ТС лицом информации о возможности либо невозможности проезда к пункту. Как только разрешение получено, ТС проезжает на пункт, после чего водитель поднимается на площадку, расположенную на уровне люка автомобиля, и прикладывает прокси-карту к считывателю на загрузочном терминале, осуществляет позиционирование загрузочного устройства в люк и запускает процесс подачи ТМЦ. На информационном табло показываются данные по процессу отгрузки. По окончании процесса устройство принимает исходное положение, и транспорт покидает пункт.

Система может обмениваться информацией с АСУ загрузочного устройства (ЗУ) по заранее утвержденному протоколу, исключая коррумпирование процесса, выдавать системе управления ЗУ разрешение на погрузку и определенные задания, получать от нее результаты и оценивать состояние оборудования пунктов отгрузки.

При отгрузке мешков по 50 кг с ТМЦ в автотранспорт система учитывает некоторые особенности, присущие только данному процессу. К примеру, возможность взаимодействия АСУ ТП с оператором упаковочной машины, необходимость подсчета поврежденных мешков с ТМЦ, возможность отгрузки мешков по 50 кг из поврежденных паллет, а также обязательное наличие счетчиков мешков. Для контроля процесса загрузки в ж/д вагоны оператор упаковочной машины должен получить от системы задание на погрузку, а после проверки марки ТМЦ и выбора из списка номера вагона система дает разрешение упаковочной машине на погрузку мешков.

Это позволяет выполнить необходимые задачи и достичь целей, поставленных перед руководством отраслевых предприятий.

Конфигуратор систем весогабаритного измерения и сортировки грузов. Проектирование и расчет стоимости

Для оценки затрат на автоматизацию/модернизацию склада предлагается использовать программу-конфигуратор на сайте компании «СЕНСОТЕК». Конфигуратор позволяет предварительно спроектировать online-решение и оценить ориентировочную стоимость системы и стоимость ее дальнейшей модернизации в перспективе увеличения производительности склада. Программа включает в себя все основные элементы аппаратной автоматизации для проектирования системы транспортировки и сортировки грузов на складах и в распределительных центрах.

Выбрав состав системы исходя из предлагаемых основных компонентов (системы автоматического измерения габаритов и веса грузов, системы идентификации грузов, системы фотофиксации, варианты интеграции), а также указав информацию о грузе, количестве узлов сортировки и желаемую производительность, заказчик получает сформированную предварительную спецификацию системы с указанием ее цены. После уточнения спецификации у специалистов компании и получения расчета возврата инвестиций заказчик может сделать вывод о целесообразности приобретения подобной системы.

Рис. 2. График возврата инвестиций при использовании модульной системы и системы, спроектированной под увеличение производительности в 2,5 раза

Основные факторы при расчете возврата инвестиций:

На рис.2 и 3. представлены результаты расчета прибыли и возврата инвестиций от внедрения модульной системы и ее окупаемости по одному из реализованных «СЕНСОТЕК» проектов. Видно, что при практически одинаковой прибыли период окупаемости системы с модульной конструкцией усредненно короче на 5,3 месяца, чем у системы с максимальной конфигурацией.

Время управления циклом, затраты на управление движением, электронная коммерция

Используя технологии автоматизации от нового поставщика, компания Swisslog создала для распределительных центров гибкую, масштабируемую и адаптируемую систему перевозчиков-шаттлов. Например, недавний проект для крупного розничного продавца в США включал 65 шаттлов, действующих круглосуточно и обрабатывающих 650 000 складских единиц в день. Внедрение системы на базе перевозчиков-шаттлов увеличило пропускную способность компании, значительно уменьшив физические нагрузки на работников склада.

«Внедрение технологии прямой связи с надежной технологией автоматизации действительно важно для наших клиентов, поскольку они больше не могут увеличивать штат своей рабочей силы, например сезонно», — отметил Рентшлер.

Компания Swisslog за счет консолидации управления машиной и обмена данными на одном встраиваемом ПК и использования компактного ввода/вывода EtherCAT также добилась значительной экономии финансовых средств. «Общие затраты на оборудование примерно на 25% ниже при использовании решений нового поставщика по сравнению с тем, что потребовалось бы для выполнения тех же задач с компонентами другого поставщика», — сказал Дуглас.

Система перевозчиков-шаттлов достигла этих возможностей за счет высокоскоростной связи EtherCAT и вычислительной мощности управления с контроллером на базе ПК. Благодаря встроенным ПК и программному обеспечению для автоматизации машины компании Swisslog достигают времени цикла в микросекундах, а не в миллисекундах, которые им требовались в предыдущих решениях. И это действительно важно. Интеллектуальные машины также могут дополнительно собирать необходимые данные, помимо данных о производительности, такие как отклонения температуры на объектах, где обрабатываются скоропортящиеся продукты, и отображать эти сведения с помощью информационных панелей, встроенных в систему управления складом компании.

В то время как традиционное оборудование для укладки на поддоны обычно остается в одном и том же состоянии и на одном месте, без изменений в течение десяти или более лет, новые решения для электронной коммерции для удовлетворения меняющихся требований потребителей или корпораций должны обеспечивать большую гибкость. Внедренная модульная платформа управления компании Swisslog позволяет настраивать полки и перевозчики-шаттлы, лишь слегка модифицируя их или разбирая и перестраивая систему в другой конфигурации на другом складе.

«Благодаря нашей стандартной платформе, основанной на управлении с помощью контроллера на базе ПК, мы могли бы использовать шаттл CycloneCarrier в небольшой системе, ориентированной на конкретное приложение, а затем задействовать ту же машину на гораздо более крупном предприятии, выполняя совершенно другую работу, — подчеркнул Дуглас. — Однако для того чтобы достичь этих результатов, подобная гибкость должна быть изначально заложена в систему автоматизации при ее проектировании».

Приложения для управления движением в интралогистике

Компактные транспортные средства, предназначенные для перевозки картонных коробок и контейнеров, перемещаются по стеллажам, которые могут достигать длины 150 м и высоты 25 м, со скоростью до 4 м/с. Погрузочно-разгрузочные приспособления этих транспортных средств простираются в обе стороны и для безопасной работы с предметами различной ширины могут регулировать расстояние между ними (рис. 2). Погрузчики выгружают предметы на передаточные конвейеры, которые служат буферами для динамических одно- или двухъярусных вертикальных подъемников. В зависимости от размера стеллажа и количества тележек система может обеспечить пропускную способность в десятки тысяч единиц в час. Однако для регистрации местоположения предметов в постоянно меняющемся инвентаре каждый погрузчик должен часто связываться с WMS. «Он должен быстро реагировать, например, в случае изменения заказа или изменения требований к последовательности единиц складского учета», — отметил Пол Дуглас (Paul Douglas), старший вице-президент по операциям Swisslog Warehouse and Distribution Solutions — Americas.

Рис. 2. Для работы с картонными коробками и корзинами различной ширины погрузочно-разгрузочные приспособления транспортных средств-шаттлов выдвигаются и регулируются

Компания Swisslog осознала необходимость платформы управления, которая могла бы обрабатывать увеличенные объемы данных и обмениваться ими по горизонтали и вертикали, в том числе и с облаком, если это нужно. Это осознание совпало с разработкой системы управления складом и потребностью в расширении возможностей связи между остальными системами управления компании. В результате компания Swisslog начала переводить собственное портфолио на технологию управления на базе ПК, стандартизируя аппаратные и программные решения от своего нового поставщика средств автоматизации.

«Мы приняли это стратегическое решение, потому что на тот момент у поставщика был наиболее полный и рентабельный портфель продуктов, — отметил Дуглас. — В связи с этим компания Swisslog намерена уже в самом ближайшем будущем перевести все предлагаемые продукты на компьютерное управление, включая даже более традиционные для складов краны для поддонов и конвейеры. На данный момент мы установили по всему миру уже более 1000 машин, оснащенных новыми элементами управления».

Автоматизированные решения по контролю движения транспорта

Наиболее продуктивным способом решения описанных проблем является полная автоматизация и, соответственно, контроль всей транспортной цепи в удаленном режиме и без участия либо с минимальным участием персонала в выполняемом алгоритме.

АСУ ТП «Диспетчеризации авто/жд подвижного состава» — оптимально подходящий продукт для выполнения подобной задачи. Инженерная разработка ЦКТ позволяет исключить факт коррумпирования любого из пунктов алгоритма, заданного системе, и имеет обширный функционал, предоставляющий:

При запуске программного обеспечения первой задачей является построение необходимого на данный момент времени маршрута при помощи простых инструментов и удобного интерфейса. Программа позволяет создать единовременно несколько вариаций маршрутов, которые легко редактируются впоследствии и сохраняются в обновленном виде. Для большего контроля каждая из имеющихся точек маршрута оснащена камерами видеонаблюдения, между которыми, при необходимости, можно переключаться в режиме реального времени. С помощью индукционных датчиков программа распознает ТС, подъехавшее к КПП, считывает его номер, после чего создает либо пропуск, либо тревожное событие о несанкционированном проезде ТС на территорию предприятия. Таким образом, АСУ ТП сохраняет данные обо всем транспорте, прошедшем КПП, а система уведомлений в режиме реального времени позволяет не допустить любого рода нарушений.

Кроме проблемы несанкционированного нахождения транспорта, в том числе не зарегистрированных в базе сторонних ТС на территории предприятия, остро стоит вопрос о хищениях продукции, сырья и подмены грузов. Это относится к предприятиям добывающей и перерабатывающей промышленности, в основных фондах которых находятся склады с продукцией или сырьем различной номенклатуры. Нередки случаи, когда водитель меняет маршрут, вследствие чего, к примеру, товар (песок, щебень и т. д.) более низкого качества может быть отгружен по цене товара более высокого качества. Как следствие, финансовые потери и несоответствие фактических и зафиксированных в документации данных.

Cистемы измерения весогабаритных характеристик груза для складов и пунктов выдачи посылок

Проектируемые «СЕНСОТЕК» решения базируются на системах весогабаритного измерения производства компании AKL-tec (Германия). Системы APACHE имеют модификации для различных задач: измерение параметров груза в движении без остановки конвейера, измерение объектов прямоугольной и произвольной формы, контроль свеса и т. д. — и могут устанавливаться автономно или интегрироваться в существующую WMS.

Рис. 1. Система SENSOTEC Volume One

Системы машинного зрения для идентификации грузов

Гарантированная идентификация кодов, нанесенных на упаковки с товарами или непосредственно на сам товар, является ключевым фактором повышения пропускной способности складов и распределительных центров. Компания Cognex (США) является признанным мировым лидером в производстве систем машинного зрения, считывателей кодов на базе обработки изображения и видеосистем для проверки качества поверхностей. Промышленные стационарные считыватели кодов серий DataMan® 300 и 500 предназначены для распознавания самых сложных кодов DPM (прямой маркировки), поврежденных или некорректно нанесенных линейных (1D) штрих-кодов, 2D-кодов Data Matrix и кодов на индексированных или высокоскоростных линиях.

Преимущества сканеров DataMan:

«СЕНСОТЕК» предлагает заказчикам предварительное тестирование считывателей DataMan на их производстве. Результаты испытаний подтверждают лучший процент считывания по сравнению с продукцией конкурентов. Независимо от символов, размера, качества, способа печати и типа поверхности, на которую нанесен штрихкод, промышленные считыватели кодов DataMan справляются с поставленной задачей. Примеры решений приведены в таблице.

Автоматика, система перемещения, контроллер управления

В качестве средства аппаратного обеспечения контроллера шаттл-система использует встроенные ПК. Конкретный контроллер машины, устанавливаемый на DIN-рейку, имеет размеры всего 124×100×92 мм. По словам Дугласа, контроллер среднего уровня, оснащенный лишь одноядерным процессором, обрабатывает всю логику машины и процессы сбора данных за очень короткое время (рис. 3).

Рис. 3. Программное обеспечение для автоматизации TwinCAT 3 от Beckhoff Automation позволило Swisslog легко внедрить несколько функциональных блоков IEC 61131-3 для CycloneCarrier и других систем

«Такой контроллер предоставляет нам вычислительную мощность, необходимую для надежного управления всеми функциями машины. В свое время форм-фактор тоже был проблемой, однако теперь компактный встраиваемый ПК легко помещается внутри перевозчиков-шаттлов, — добавил Дуглас. — Аппаратное обеспечение контроллера предоставляет универсальность и расширяемость, необходимые нам для продолжения разработки системы шаттла».

Гибкое ПО для автоматизации обеспечивает аналогичные преимущества и в качестве универсальной среды выполнения, и в инженерной среде для машинного программирования. Это удается реализовать в том числе благодаря исключительно простой переноске кода для новых проектов. Хотя интеграция програм­много обеспечения автоматизации с Microsoft Visual Studio позволяет программировать на чисто компьютерных языках, оно оптимально и для всех языков программирования IEC 61131-3, включая объектно-ориентированные расширения.

Правила выбора средств механизации и автоматизации процессов перемещения

Выбор средств механизации и автоматизации
процессов перемещения тарно-штучных
грузов должен проводиться в следующем
порядке:

При выборе средств механизации и
автоматизации процессов перемещения
должны учитываться следующие факторы.

1. Транспортные свойства грузов: габаритные
размеры и форма; масса; подверженность
повреждению; огнеопасность и
взрывоопасность; необходимость
пространственной ориентации при
перемещении.

2. Условия перемещения: количество
перемещаемого груза; трасса и расстояние
перемещения; строительные характеристики
зданий и сооружений; особые условия
перемещения грузов.

Условия перемещения зависят от типа
производства и перспектив его развития.

При выборе средств механизации и
автоматизации для межзаводских процессов
перемещения следует учитывать сокращение
стоимости транспортирования грузов
между предприятиями; сокращение стоимости
первичной консервации, расконсервации
и упаковки или возможность их неприменения;
сохранение грузовой массы в пути;
рациональную организацию труда в местах
разгрузки, потребления и накопления
перемещаемых изделий; обеспечение
комплексной механизации на всем
протяжении пути от последней технологической
операции на заводе-поставщике до первой
технологической операции на
заводе-потребителе.

Стоимость транспортирования грузов
между предприятиями должна сокращаться
за счет эффективного использования
принятого вида транспорта, его вместимости,
грузоподъемности, соответствия грузовой
единицы размерам транспортных средств;
ускорения оборота транспортных средств;
сокращения стоимости возврата тары и
других средств пакетных перевозок
(применение складной тары, пакетов на
плоских поддонах и без поддонов и т.
п.); соблюдения системы размеров тары и
первичной упаковки; сохранности груза
в пути.

Ускорение оборота транспортных средств
обеспечивается укрупнением грузовой
единицы и транспортной партии; рациональной
схемой механизации погрузки и выгрузки
транспортных средств; сокращением
времени на погрузку и разгрузку и
увеличением скорости транспортирования
грузов; формированием маршрута;
применением перевозок груза в
крупнотоннажных контейнерах.

Стоимость первичной консервации,
расконсервации и упаковки должна
сокращаться за счет применения групповой
упаковки изделий в таре, пакете и
контейнере.

Комплексная механизация на всем пути
от последней технологической операции
на заводе-поставщике до первой
технологической операции на
заводе-потребителе должна обеспечиваться
единой технологией процесса перемещения;
соответствием средств перемещения во
всех пунктах переработки груза принятой
грузовой единице; созданием необходимых
фронтов погрузки и выгрузки (рамп,
площадок, подъездов, перегрузочных
мостков и т. п.).

При выборе средств механизации и
автоматизации межцеховых процессов
перемещения, кроме факторов, изложенных
выше, следует учитывать необходимый
объем накопления грузов в начале и конце
маршрутов межцеховых процессов
перемещения; взаимосвязь и согласованность
технологии межцеховых процессов
перемещения с сопряженными с ними
внутрицеховыми или складскими операциями
перемещения в местах отправления и
приемки перемещаемых грузов, а также
возможность объединения межцеховых и
внутрицеховых перемещений до первой
технологической операции; необходимое
при принятых средствах механизации и
автоматизации процессов перемещение,
оборудование фронтов погрузки и
разгрузки; рациональную организацию
рабочего места; целесообразную для
обеспечения перечисленных условий
степень укрупнения грузовой единицы и
транспортной партии (типоразмеры
производственной тары, грузоподъемность
транспортных средств и т. п.).

При выборе средств механизации и
автоматизации складских процессов
перемещения, кроме факторов, изложенных
выше, следует учитывать номенклатуру
хранимых грузов; запас их хранения и
оборачиваемость; периодичность
поступления и выдачи грузов со склада;
применение на складе операций
комплектования заказов; применение
технологически обоснованной операции
перекладки грузов при приеме и выдаче;
применение операции выборочного
контроля; применение операции упаковки;
вид транспорта прибытия грузов на склад
и отправления грузов со склада.

В зависимости от исходных данных
определяют оборудование для открытого
или закрытого хранения грузов,
температурные условия работы, пожаро-
или взрывобезопасность, размеры приемных
мест оборудования в соответствии с
транспортными свойствами груза;
необходимые для перечисленных операций
типы складского оборудования в
соответствии с особенностями
технологического процесса переработки
грузов, видом транспорта и номенклатурой
хранимых грузов; необходимую
производительность оборудования, его
количество и требуемые режимы работы
в соответствии с количеством
перерабатываемого груза и периодичностью
его поступления и отправки; использование
площади и объема помещения при укладке
грузов различными видами оборудования
в соответствии с параметрами складского
здания.

При выборе средств механизации и
автоматизации внутрицеховых межоперационных
процессов перемещения следует учитывать
технологию производства и структуру
производственного процесса в цехе;
рациональную организацию рабочего
места; влияние выбора средств механизации
и автоматизации на создание поточных
и механизированных линий обработки
изделий; вид и организацию производственного
процесса в цехе.

Технология производства, вид и организация
производственного процесса должны
определять необходимость межоперационных
заделов и их размеры; место расположения
межоперационных заделов и условия,
обеспечивающие возможность их
механизированной переработки;
технологическое назначение операции
перемещения.

Рациональная организация рабочего
места должна обеспечивать наименьшую
затрату сил и времени рабочего на
выполнение операции перемещения:
соблюдение требований эргономики —
удобство и экономичность рабочих
движений, постоянная их последовательность
и т.п.; возможность подъезда, установки
изделия или тары с изделиями к рабочему
месту в требуемое положение.

При выборе средств механизации и
автоматизации внутрицеховых межучастковых
операций перемещения следует учитывать
взаимосвязь межучастковых и межоперационных
процессов перемещения; взаимосвязь и
сочетание межучастковых операций
перемещения с операциями качественного
и количественного контроля грузов;
сменность и режимы работы на сопряженных
участках; размеры заделов и их
приспособленность к механизированной
обработке.

Процесс
перемещения—это
совокупность операций, связанных с
перемещением грузов в пространстве без
изменения геометрических форм, размеров
и физико-химических свойств груза.

Операция
перемещения—часть
процесса, выполняемая с помощью одного
или системы совместно действующих
механизмов или вручную.

Накопление
— операция сосредоточения в процессе
перемещения в одном месте необходимого
количества перемещаемых однородных
грузов, вызываемая требованиями
производства или другими причинами.

Транспортно-технологическая
схема (ТТС)—схема
производственного процесса или его
части, в которой все производственные
операции—технологические, перемещения,
контрольно-учетные даны в последовательности
и взаимосвязи.

SENSOTEC VOLUME ONE

Для измерения габаритов и веса объектов небольшой кубатуры «СЕНСОТЕК» предлагает собственную разработку — систему SENSOTEC Volume One (рис. 1), способную измерять объекты с максимальными габаритами 830?830?830 мм и весом до 50 кг. Несмотря на низкую цену, SENSOTEC Volume One обладает полным функционалом более дорогостоящих аналогичных систем. Volume One быстро и точно измеряет вес и габариты коробочного груза и преобразует информацию в удобный для обработки и хранения формат. Заказчик может выбрать один из режимов работы: через систему локального управления или через внешний ПК, интегрируемый в любую имеющуюся систему управления складом.