Geautomatiseerde rekken: soorten, voordelen en industriële opslagoplossingen

Wat geautomatiseerde stellingsystemen zijn en waarom ze belangrijk zijn

Als je door een conventioneel industrieel magazijn loopt, zie je hetzelfde patroon herhaald worden: werknemers die zich tussen brede gangpaden verplaatsen, vorkheftrucks die om elkaar heen navigeren, personeel dat veel tijd besteedt aan het lokaliseren van het juiste materiaal voordat het daadwerkelijke werk van het ophalen ervan kan beginnen. Dit model heeft de productie decennialang gediend, maar de inefficiënties ervan zijn moeilijker te absorberen geworden naarmate de arbeidskosten stijgen, het vloeroppervlak duurder wordt en de productieschema's een snellere materiaaldoorloop vereisen.

Geautomatiseerde rekken – beter bekend als Automated Storage and Retrieval Systems (AS/RS) – vervangen dit handmatige patroon door computergestuurde mechanismen die materialen nauwkeurig, snel opslaan en ophalen, zonder dat personeel fysiek door opslagruimtes hoeft te navigeren. Een besturingssysteem registreert de locatie van elk item bij de inname, stuurt het ophaalmechanisme op verzoek naar de juiste positie en levert het materiaal af aan een operator op een ergonomisch correct toegangspunt. De operator betreedt nooit de opslagzone.

De verschuiving naar geautomatiseerde rekken is verschoven van een nichetoepassing naar een reguliere industriële strategie. Volgens inzichten uit de MHI's geautomatiseerde opslag- en ophaalsystemen Industry Group De adoptie versnelt in de productie en logistiek, gedreven door convergerende druk: chronische tekorten aan arbeidskrachten, een krappere beschikbaarheid van vloeroppervlakte en de concurrentiedrang om materialen sneller en met minder fouten te verplaatsen. Vooral voor de metaalproductie, plaatverwerking en bewerkingen op het gebied van structurele materialen zijn de argumenten voor automatisering nog nooit zo duidelijk geweest.

Kerntypen van geautomatiseerde rekken in industriële omgevingen

Geautomatiseerde stellingen zijn niet één enkele technologie; het is een familie van systemen, elk ontworpen voor verschillende materiaalsoorten, doorvoervereisten en faciliteitsbeperkingen. Het begrijpen van de verschillen is het startpunt voor elke zinvolle aanbestedingsbeslissing.

Verticale liftmodules (VLM's) gebruik twee kolommen met trays – één aan elke kant van een centrale extractie-eenheid – die verticaal bewegen om de gevraagde tray af te leveren in een vaste toegangsopening aan de voorkant van de machine. VLM's zijn de meest ruimtebesparende oplossing voor faciliteiten met beschikbare plafondhoogte, omdat ze uitgestrekte horizontale rekken vervangen door een compacte verticale voetafdruk die 15 tot 30 meter hoog kan worden. Ze zijn geschikt voor middelzware artikelen die zijn opgeslagen in bakken of bakken en worden veel gebruikt in onderdelenmagazijnen, gereedschapswinkels en operaties voor reserveonderdelen.

Horizontale carrousels draai een reeks bakken of dragers rond een horizontale ovale baan, waardoor de gevraagde drager naar de positie van de operator komt. Ze zijn snel voor het snel verzamelen van kleine tot middelgrote artikelen, maar vereisen een aanzienlijk vloeroppervlak en zijn het meest geschikt voor omgevingen waar de ophaalsnelheid per artikel de belangrijkste maatstaf is.

Geautomatiseerde reksystemen van het ladetype zijn speciaal ontworpen voor platte, zware materialen - vooral plaatwerk. In plaats van bakken te roteren of op te tillen, maken deze systemen gebruik van gemotoriseerde lademechanismen die individuele opslagcassettes op vloer- of werkhoogte naar de operator schuiven, waardoor er geen vorkheftrucks of bovenloopkranen nodig zijn op het toegangspunt. Elke lade is onafhankelijk adresseerbaar door het besturingssysteem.

Stapelkraansystemen (stuklast AS/RS) gebruik een kraanmechanisme dat op een vaste rail loopt in een smal gangpad tussen hoge rekconstructies. De kraan beweegt horizontaal en verticaal om pallets of grote ladingen op elke stellinglocatie te plaatsen en op te halen. Deze systemen kunnen de zwaarste lasten en de hoogste opslagdichtheid aan en vormen de ruggengraat van volledig geautomatiseerde hoogbouwmagazijnen in de automobiel-, staal- en distributiesector.

Geautomatiseerde stellingen voor plaatmetaal: een gespecialiseerde toepassing

De opslag van plaatstaal brengt een reeks uitdagingen met zich mee die standaardstellingen (geautomatiseerd of handmatig) slecht aankunnen. Ruwe platen en gesneden plano's zijn zwaar (een enkele staalplaat van 3000 x 1500 mm kan enkele honderden kilo's wegen), zijn dimensionaal groot, gevoelig voor oppervlaktebeschadiging door contact en slijtage, en moeilijk visueel te identificeren wanneer ze worden gestapeld. Bij conventionele handmatige opslag vereist het ophalen van een specifiek vel uit een stapel een vorkheftruck, een ervaren operator en vaak het verwijderen en opnieuw stapelen van meerdere vellen die boven het doelmateriaal liggen. Dit proces is langzaam, beschadigt oppervlakken en brengt een reëel risico op letsel met zich mee.

Geautomatiseerde plaatstalen reksystemen van het ladetype lossen al deze problemen op in één enkele architectuur. Elk vel of elke batch vellen neemt zijn eigen onafhankelijke cassette of lade in beslag, die op materiaaltype, dikte, legeringskwaliteit en hoeveelheid wordt geregistreerd in de inventarisdatabase van het systeem. Wanneer een snijmachine of pers een specifiek materiaal nodig heeft, voert de operator de aanvraag in op een terminal – of het systeem ontvangt deze automatisch van de aangesloten MES of ERP – en het gemotoriseerde mechanisme haalt de juiste lade op en presenteert deze bij het laadstation. Er komt geen vorkheftruck in beeld. Er worden geen vellen onnodig verplaatst. Het materiaal komt onbeschadigd en correct geïdentificeerd bij de operator aan.

De ruimtebesparing door deze aanpak is aanzienlijk. Plaatwerk dat is opgeslagen in conventionele horizontale stapels met gangpaden voor vorkheftrucks vereist een aanzienlijk vloeroppervlak per ton materiaal. Een geautomatiseerd systeem van het ladetype consolideert dezelfde voorraad in een fractie van de vloeroppervlakte door gangpadruimte te elimineren en cassettes compact in de rekstructuur te stapelen. Ontdek het volledige aanbod van geautomatiseerde plaatwerkopslagreksystemen voor industriële werkplaatsen , inclusief oplossingen die zijn geschaald voor velverwerkingsomgevingen met zowel kleine batches als grote volumes. Voor faciliteiten die volledige automatisering van de invoer en het ophalen van vellen vereisen, is de geautomatiseerde opslagsystemen voor plaatstaal met lade-achtige toegang rechtstreeks te integreren met upstream- en downstream-verwerkingsapparatuur om een continue geautomatiseerde materiaalstroom te creëren.

Geautomatiseerde opslag voor lange materialen: buizen, profielen en staven

Lange materialen – stalen buizen, aluminium extrusies, structurele secties, ronde en platte staven – bieden andere uitdagingen op het gebied van opslag dan plaatstaal, maar even slechte resultaten onder handmatige opslagregimes. Conventioneel opgeslagen op statische draagarmstellingen of in vloerbundels, vereisen lange materialen toegang met een bovenloopkraan of vorkheftruck om ze op te halen, nemen ze grote vloeroppervlakten in beslag vanwege de gangpadvrijheid die hun lengte vereist, en creëren ze ernstige veiligheidsrisico's wanneer werknemers handmatig lengtes hanteren die groter kunnen zijn dan 6 meter en honderden kilo's wegen.

Het identificeren van het juiste profiel binnen een gemengde inventaris is een ander hardnekkig probleem. Constructiestaalsecties die er hetzelfde uitzien, maar een verschillende kwaliteit of wanddikte hebben, worden vaak verward in handmatige opslagomgevingen, wat leidt tot kostbare foutieve materiaalidentificatiefouten die pas aan het licht komen na het snijden of vervaardigen.

Geautomatiseerde opslagsystemen voor lange materialen pakken deze problemen aan door middel van gemotoriseerde cassette- of telescopische cantilevermechanismen die specifieke materiaallengtes ophalen en deze afleveren bij een toegangspunt voor de machinist zonder tussenkomst van een kraan of vorkheftruck. De inventarisdatabase van het systeem houdt de inhoud van elke cassette bij (materiaaltype, kwaliteit, lengte, hoeveelheid) en beheert automatisch de first-in-first-out-volgorde. De geautomatiseerde opslagsystemen voor lange materialen, waaronder buizen en profielen voldoen precies aan deze behoefte en combineren een compacte opslagarchitectuur met nauwkeurige ophaalcontrole voor buis-, staaf- en sectie-inventarisaties van elke complexiteit.

Voor faciliteiten die geautomatiseerde ophaalmogelijkheden nodig hebben zonder volledige systeemautomatisering, bieden gemotoriseerde elektrische telescopische vrijdragende planken een tussenstap: de vrijdragende armen strekken zich automatisch uit om het gevraagde materiaal naar de toegangszijde te brengen, waardoor kraanwerkzaamheden worden geëlimineerd terwijl het vertrouwde vrijdragende rekformaat behouden blijft waar de bewerkingen voor lange materialen omheen zijn gestandaardiseerd.

Belangrijkste voordelen die de investering rechtvaardigen

Geautomatiseerde stellingsystemen brengen hogere initiële kosten met zich mee dan conventionele stellingen, en die kosten zijn vaak het eerste bezwaar dat wordt opgeworpen in discussies over kapitaalgoedkeuring. De business case voor automatisering wordt echter overtuigend wanneer de volledige kosten van handmatige opslag – en niet alleen de aankoopprijs van het rack – op tafel worden gelegd.

Het terugwinnen van ruimte. Geautomatiseerde systemen elimineren de brede gangpaden die toegang met vorkheftrucks vereist. In een typische industriële faciliteit beslaat de gangpadruimte 30 tot 50% van het totale vloeroppervlak voor opslag. Het vervangen van conventionele stellingen door geautomatiseerde rekken in dezelfde ruimte kan de opslagcapaciteit verdubbelen of verdrievoudigen, of er als alternatief voor zorgen dat een deel van het bestaande vloeroppervlak opnieuw kan worden ingezet voor productief gebruik. Voor faciliteiten die bijna op volle capaciteit werken, heeft deze teruggewonnen ruimte vaak een waarde die alleen al de investering rechtvaardigt.

Nauwkeurigheid van de voorraad. Handmatige orderverzamelsystemen zijn afhankelijk van menselijke aandacht om elke ophaling correct te selecteren en te registreren. Volgens schattingen van de sector liggen de percentages mispicks in handmatige magazijnen op een niveau dat zich vertaalt in duizenden dollars per jaar aan herbewerking, afschrijvingen en gevolgen voor de klant. Geautomatiseerde systemen bereiken voorraadnauwkeurigheidspercentages van 99,9% of hoger , omdat het besturingssysteem elke beweging volgt en dubbelzinnigheid voorkomt die handmatige fouten veroorzaakt. Bij plaatwerk en lange materiaalbewerkingen vermindert deze nauwkeurigheid direct de materiaalverspilling als gevolg van verwerking met een verkeerde kwaliteit.

Arbeidsefficiëntie en veiligheid. Geautomatiseerde rekken brengen het materiaal naar de operator in plaats van dat de operator naar de opslagzone wordt gestuurd. Dit elimineert de fysieke belasting, de reistijd en het letselrisico dat gepaard gaat met het handmatig ophalen uit hoge rekken of stapels zwaar materiaal. Er is minder personeel nodig voor de materiaalbehandeling, en dat personeel werkt in veiligere, meer gecontroleerde omstandigheden. Het terugdringen van de arbeidskosten levert doorgaans de grootste bijdrage aan de financiële argumenten voor automatisering.

Tijdlijn rendement op investering. Ondanks aanzienlijke initiële kosten behalen AS/RS-systemen in productieomgevingen vaak een ROI binnenin 6 tot 18 maanden wanneer arbeidsbesparingen, ruimtewaarde, verbeteringen van de inventarisnauwkeurigheid en verminderde materiële schade allemaal in aanmerking worden genomen. De terugverdientijd wordt nog korter in markten met hoge arbeidskosten en bij operaties waarbij meerdere ploegendiensten draaien, waar de 24/7 capaciteit van geautomatiseerde systemen een doorvoer levert die handmatige handelingen niet kunnen evenaren zonder evenredige personeelstoename.

Integratie van geautomatiseerde stellingen met handlingapparatuur en software

Een geautomatiseerd rekkensysteem dat afzonderlijk werkt, levert aanzienlijke waarde op. Een systeem dat is geïntegreerd in de bredere materiaalstroom van een productiefaciliteit – verbonden met handlingapparatuur, productieplanning en bedrijfssoftware – levert transformerende waarde op.

Het fysieke integratiepunt is de laad- en losinterface. In een volledig geautomatiseerde materiaalstroom arriveren platen of lange materialen vanuit de inkomende logistiek in het opslagsysteem, worden via een laadmanipulator automatisch in de opslag gebracht en zonder handmatige tussenkomst op enig moment opgehaald en afgeleverd bij de snij- of verwerkingsmachine. De intelligente laad- en losmanipulatoren voor geautomatiseerde materiaalbehandeling voltooi deze lus door de fysieke overdracht van materiaal tussen het opslagsysteem en de productieapparatuur met precisie af te handelen die met handmatige heftruckwerkzaamheden niet consistent kan worden bereikt.

Aan de softwarekant ondersteunt het besturingssysteem van een moderne geautomatiseerde stellinginstallatie doorgaans de integratie met Warehouse Management Systems (WMS), Manufacturing Execution Systems (MES) en ERP-platforms. Dankzij deze integratie kan het opslagsysteem automatisch triggers voor materiaalaanvulling ontvangen wanneer de voorraad onder de drempel daalt, materiaal volgens schema vrijgeven voor productie volgens het productieplan en voorraadgegevens in realtime bijwerken zonder handmatige gegevensinvoer. Het resultaat is een opslagfunctie die niet alleen sneller en nauwkeuriger is, maar ook daadwerkelijk aansluit bij de productieactiviteit die zij bedient.

Voor operaties die op zoek zijn naar een complete oplossing in plaats van individuele componenten, is de complete geautomatiseerde opslagsystemen voor productieomgevingen combineer opslagrekken, ophaalmechanismen, handlingapparatuur en besturingssoftware tot geïntegreerde pakketten die zijn ontworpen voor de specifieke eisen van metaalfabricage- en verwerkingsateliers - van kleine werkplaatsen tot continue productielijnen met grote volumes.