Éra inovácií v automatizácii skladov a logistiky

Požiadavky na zásobovanie a distribúciu sa prudko menia, čomu zodpovedá aj rapídny vývoj inteligentných riadiacich systémov. Nové technológie z inventára Industry 4.0 založené na internete vecí (IoT), internete služieb (IoS), virtualizácii a nástrojov umelej inteligencie (AI) už v súčasnosti umožňujú generačný posun pri riadení skladu a logistických procesoch so snahou vyhovieť komplexným nárokom omni-kanálovej distribúcie. Nastupujúce systémy WES [Warehouse Execution System] sú súčasťou tejto generačnej zmeny.

Prudký rozmach internetovej ekonomiky (e-Commerce/e-Business) radikálne mení podobu trhu aj celého zásobovacieho reťazca. Spotrebiteľská skúsenosť s rýchlosťou internetových služieb vytvára tlak na kvalitu služieb spojených s predajom tovarov, čo spôsobuje zrýchľovanie toku materiálu v logistických procesoch a následne skracovanie dodacích lehôt.

Prevádzkovatelia distribučných skladov sa často zaraďujú medzi priekopníkov automatizácie, a to nielen vďaka silnej snahe optimalizovať prevádzkové náklady, ale aj v súvise s relatívne vysokou opakovateľnosťou v skladových činnostiach. Robotizácia skladových procesov zavádzaním automatických triedičiek, baličiek alebo paletizérov prispieva k zvyšovaniu produktivity a k optimalizácii využívania priestorových kapacít skladov.

Nové technológie z inventára Industry 4.0, založené predovšetkým na internete vecí (IoT), internete služieb (IoS), virtualizácii a nástrojoch umelej inteligencie (AI), v súčasnosti už umožňujú generačný posun dopredu v prípade skladovacích a logistických procesov. Tieto technológie prinášajú novu formu digitalizácie, ktorá vedie k preklenutiu fyzického a virtuálneho prostredia, to znamená k vzájomnému prepojeniu zariadení a mechanizmov s riadiacimi systémami (softvér) a ľudskými zdrojmi.

Distribučné firmy a prevádzky so skladmi sú vďaka novým technológiám schopné transformovať vlastné procesy a poskytované služby. Zároveň im umožňujú rozširovať portfólio o dodatočné služby ako kompletizáciu objednávok, označovanie a prebaľovanie tovarov alebo kontrolu kvality tovarov a materiálov. V tejto súvislosti sa súčasné prekladiská a úložiská tovaru a materiálov pretvárajú na moderné autonómne jednotky a uzly zásobovacích reťazcov s adekvátnymi vlastnosťami s ohľadom na reverzné toky, spätnú manipuláciu a zároveň aj na naplnenie ostatných kritérií a štandardov omni-kanálovej distribúcie.

V nedávnej minulosti sa na procesy vychystávania a riadenia skladu využívali predovšetkým systémy WMS [Warehouse Management System], v prípade nasadenia prepravných technológií aj WCS systémy [Warehouse Control System]. Zatiaľ čo systémy WMS sa primárne využívali na plánovanie a riadenie skladových zásob a lokalizácie tovarov na skladových pozíciách, systémy WCS sa nasadzovali predovšetkým s cieľom riadiť pohyb (premiestňovanie) materiálov a skladových zásob v reálnom čase.

V týchto súvislostiach sa systémy WCS integrujú do automatizačnej zložky (PLC) a s jednotlivými zariadeniami – ako napr. dopravníkové pásy, triedičky, prepravné karusely, automatické zakladacie systémy. WMS systémy sa zasa pripájali na administratívnu zložku na úrovni podnikového systému ERP a disponovali predovšetkým funkciami na evidovanie skladových pohybov, sledovanie zásob v reálnom čase a na optimálne vyťažovanie materiálových, strojových a ľudských zdrojov.

Moderné systémy Smart Industry sú v súčasnosti výsledkom kombinácie funkcionality a vlastností oboch systémov. Vďaka tomu dokážu v zásobovacích tokoch vytvárať ešte väčšiu priepustnosť a zvýšenú agilitu skladovacích a zásobovacích procesov, ako by sa to realizovalo, ak by sa systémy WMS alebo WCS využívali samostatne.

Sklady obchodno-distribučných spoločností a distribučné centrá už v súčasnosti potrebujú riadiť nielen zariadenia, ľudí a tovar, ale celý proces zásobovania, ako aj jednotlivé úkony, ktoré ho tvoria, teda od príjmu materiálu cez naskladnenie až po jeho expedíciu. Aj z tohto dôvodu sa zameriavajú na riadiace systémy novej generácie, tzv. WES systémy [Warehouse Execution System] namiesto tradičných systémov WMS alebo WCS.

Generačná evolúcia v riadení zásobovania

Systémy WES možno vnímať ako logistický náprotivok systémov MES [Manufacturing Execution System]. Zároveň predstavujú prirodzený evolučný stupeň vývoja informačnej infraštruktúry podniku a príklad hybridizácie nových technológií, keďže systémy WES sú v podstate spojením (cross-over) WMS a WCS systémov.

Z pohľadu digitálnej transformácie predstavujú logickú snahu o vertikálnu a horizontálnu integráciu procesov. Táto konvergencia riadiacich a dátových vrstiev podniku a intenzívnejšie prepájanie jednotlivých funkcií vytvára synergiu a prispieva k širšej optimalizácii procesov, ako by sa dalo dosiahnuť buď systémom WMS, alebo WCS jednotlivo.

Rozvinutejším systémom WMS sa už čiastočne darí obsiahnuť komplexnejšie a agilnejšie riadenie materiálového toku, čím sa blíži ku konceptu WES. Vďaka úzkej integrácii s podnikovým systémom ERP disponujú systémy WMS funkcionalitou riadenia objednávok, riadenia zásob a monitorovania toku materiálov a tovarov vrátane realizácie a evidencie príjmu, naskladňovania, vychystávania a výdaja tovaru.

Na druhej strane výhradne evidenčný spôsob spracovania a riadenia skladových operácií umožňuje systémom WMS len statické riadenie práce a vyťažovanie zdrojov. V tejto oblasti práve systémy WES dosahujú výrazne vyššiu úroveň dynamiky riadenia a optimalizácie využitia zdrojov, tzn. vďaka procesnému vnímaniu reality a orientácie na spracovanie udalostí a následnej reakcie na dané spracovanie.

Niektoré modulárne systémy WMS disponujú taktiež možnosťou riadenia expedície a integrácie na systémy riadenia prepravy [Transport Management System- TMS]. V prípade systémov WES je integrácia do systémov TMS už súčasťou platformy, keďže TMS predstavuje súčasť konvergencie riadenia na horizontálnej úrovni.

Distribučným spoločnostiam môžu systémy WES zabezpečiť schopnosť operatívne pracovať s prijatými odberateľskými objednávkami, triediť a prerozdeľovať ich podľa aktuálnej potreby vyťažovania dostupných zdrojov, eliminovať akékoľvek prestoje a plniť maximum požiadaviek na expedíciu s ohľadom na schválené dodávateľské lehoty.

Nato, aby systémy WES dokázali efektívne uriadiť strojové, materiálové a ľudské zdroje dynamicky a v reálnom čase, a tým zabezpečiť funkcionalitu WMS a WCS s pridanou hodnotou, sú najčastejšie vystavané na kyberneticko-fyzikálnej platforme s decentralizovanou a distribuovanou architektúrou.

Preto sú vo svojej podstate vytvorené na základe technológií internetu vecí (IoT), internetu služieb (IoT), digitálnych dvojčiat a multiagentových systémov s prvkami umelej a kolektívnej inteligencie.

Spoločnosť ANASOFT digitalizovala podľa princípov systémov WES procesy obchodno-distribučnej spoločnosti zásobujúcej potravinovým tovarom segment HoReCa. Spoločnosť ANASOFT implementovala komplexný riadiaci systém na riadenie a monitorovanie výrobných technológií, na vychystávanie a kompletizáciu objednávok až po ich dodanie koncovým odberateľom. Systém WES bol v distribučnej spoločnosti integrovaný s riadiacim PLC, administratívnym systémom ERP, objednávkovým systémom e-shopu, ako aj s interným systémom ECM na správu dokumentov a faktúr.

Okrem riadenia naskladňovania skladu a supermarketu (priestor, kde sa prichystávajú konkrétne objednávky), dynamickej distribúcie objednávok a efektívneho plánovania výroby daný systém autonómne riadi vychystávanie objednávok (riadenie zariadení, operátorov logistiky a skladu, tovaru) a využívanie manipulačného materiálu (prepravky rôznych veľkostí, prepravky na mrazený tovar), kompletizáciu objednávok a ich následnú expedíciu koncovým odberateľom.

Zásadným prínosom systému je schopnosť monitorovať celý výrobný proces a jednotlivé technológie (automatické dopravníky, váhy, skenery), ale taktiež aj odbúravanie potreby papierových sprievodiek naprieč celým výrobným a distribučným procesom. V sklade tak dochádza k efektívnejšiemu riadeniu zásob, vychystávaniu a expedovaniu objednávok, a to aj v prípade veľmi rôznorodých objednávok.

Dynamizácia riadenia procesov

Vzhľadom na dynamické riadenie, riadiaci systém Smart Industry (modul WES) môže flexibilne meniť nielen poradie objednávok, ale aj sled výrobných príkazov. Vo výrobných podnikoch sa horizontálny reťazec procesov rozširuje o systémy MES [Manufacturing Execution System] alebo MOM [Manufacturing Operations Management], čo už predstavuje riadiaci proces približujúci sa konceptu komplexného riadenia zásobovacích reťazcov. Táto horizontálna integrácia už zahŕňa aj doplnkové moduly (alebo systémy) kontroly kvality alebo riadenia údržby.

V praxi konkrétneho výrobného podniku to znamená, že ak materiál alebo tovar mešká na vstupe (materiál prichádzajúci z externého prostredia), systém WES túto informáciu operatívne spracuje z TMS (alebo iného systému subdodávateľa) a preventívne mení priority zadania na vyskladnenie ďalších materiálov zo skladu. Systém WES zároveň zasiela požiadavky na zmenu poradia výrobných objednávok do systému MES.

Tento koncept riadiaceho systému, vystavaný na princípe vertikálnej a horizontálnej integrácie, predstavuje modulárny systém Smart Industry, v rámci ktorého dochádza k synchronizácii riadenia výroby (výrobných jednotiek) a zásobovania (operátori logistiky), a tým pádom aj celého toku materiálu a produktov (vstupné komponenty, polotovary, hotové produkty na expedíciu).

Vo výrobnom prostredí umožňuje takéto riešenie vznik celkom autonómnej prevádzky, akú sa spoločnosti ANASOFT podarilo vytvoriť v podniku na montáž kolies. Výsledkom projektu je autonómne riadenie a proces montáže kolies podľa (Just-in-Sequence/Just-in-Time) výrobného plánu.

Systém Smart Industry v podniku zabezpečuje optimalizáciu výrobných a zásobovacích procesov zvýšením produktivity, redukciou prestojov výrobných zariadení, minimalizáciou chybovosti a nepodarkov (scrapov). Štandardizáciou a optimalizáciou výrobných procesov sa v prevádzke dosiahol fixný výrobný takt 22 sekúnd na vyhotovenie jedného kolesa (v prípade potreby je možné takt ešte skrátiť). Riadiaci systém je zároveň napojený na automatický (bez obsluhy) sklad hotových výrobkov s karteziánskym robotickým zakladačom.

                                             Proces riadenia a vybavenia objednávky (zdroj: Shutterstock)

Smart automatizácia štvrtej priemyselnej revolúcie

Súčasná éra digitálnej transformácie mení aj samotný koncept automatizácie, známy z tretej priemyselnej revolúcie, založený na využití PLC a robotizácii, ktorý sa postupne mení na inteligentnú (smart) automatizáciu. Impulzom sú predovšetkým exponenciálne technológie ako internet vecí (IoT) a služieb (IoS), digitálne dvojčatá, nástroje umelej a rozšírenej inteligencie (AI).

Práve evolúcia v riadení zásobovania a distribúcia tovaru, ktorej súčasťou sú aj systémy WES, predznamenáva vlastnosti, ktoré budú v blízkej budúcnosti pre podniky rozhodujúce. Svetové ekonomické fórum sumarizuje (WEF) tieto vlastnosti do troch kategórií: konektivita, inteligencia a flexibilná automatizácia. (Inter)Konektivita vo výrobe a logistike znamená vzájomné prepojenie strojov, zariadení, ľudí, materiálov, produktov, informačných a komunikačných technológií a systémov a v neposlednom rade aj dát.

Podobnú revolúciu, akú vyvolal internet vo výrobných a logistických procesoch, vyvolá aj umelá inteligencia. Rôzne formy a typy strojovej inteligencie, ktoré už v súčasnosti prenikajú do priemyselných a zásobovacích procesov (základ smart automatizácie), sa budú nasadzovať do rozhodovacích, plánovacích, riadiacich a kontrolných procesov. Tretia nevyhnutná vlastnosť – flexibilná automatizácia – predstavuje „customizovateľnú“ automatizáciu (upraviteľnú podľa potrieb), adaptabilnú robotizáciu a automatickú rekonfiguráciu nástrojov a zariadení.

Všetky tri kľúčové vlastnosti spolu s modernými systémami Smart Industry posúvajú inteligentné riadenie procesov na ďalšiu úroveň, autonomizáciu. Autonomizácia novými technológiami zabezpečuje riadenie materiálových tokov v dynamickom prostredí, v ktorom systémy WES synchronizujú činnosti automatizovaných zariadení a logistického personálu.

Okrem zvýšenia priepustnosti logistických tokov a predchádzaniu poruchám, zastaveniam alebo výnimočným stavom prevádzkovou inteligenciou a agilitou, tieto systémy zjednodušujú komunikáciu v celom sklade a zároveň redukujú potrebu manuálneho plánovania a množstva intervencií logistickým personálom.

Prognóza nasadzovania nových technológií do skladovej logistiky 2014-2025 (americký trh v miliónoch dolároch) (zdroj: Grand View Research)

Článok bol pôvodne publikovaný v časopise IT Systems 10/2019.

MOHLO BY VÁS TIEŽ ZAUJÍMAŤ