Regały mobilne (przesuwne) – maksymalne wykorzystanie przestrzeni magazynowej
Udostępnij
Kiedy alejka jest zbytkm, a nie koniecznością
W standardowym magazynie z regałami paletowymi lub półkowymi alejki zajmują od czterdziestu do pięćdziesięciu procent całkowitej powierzchni. Ta przestrzeń jest konieczna – operator musi gdzieś manewrować, kompletator musi gdzieś chodzić. Jednak przez zdecydowaną większość czasu pracy większość alejek jest pusta. Operator jest w jednej alejce, reszta czeka nieużywana, zajmując powierzchnię, za którą firma płaci co miesiąc jak za każdy metr kwadratowy.
Regały mobilne – zwane też regałami przesuwanymi, systemami compact storage lub systemami mobilnymi – rozwiązują ten problem przez eliminację stałych alejek. Zamiast alejki między każdą parą rzędów, system mobilny ma jedną ruchomą alejkę roboczą, która przesuwa się tam, gdzie jest aktualnie potrzebna. Rzędy regałów stoją gęsto upakowane, a operator otwiera dostęp do wybranego rzędu przez przesunięcie sąsiednich rzędów w bok.
Efekt jest dramatyczny: tam gdzie standardowy układ pomieściłby pięć rzędów regałów z czterema alejkami, system mobilny pomieści siedem lub osiem rzędów regałów z jedną ruchomą alejką. Przyrost pojemności składowania w tej samej powierzchni hali wynosi zazwyczaj od czterdziestu do stu procent, w zależności od systemu i od parametrów składowanego asortymentu.
To nie jest nowa technologia – regały mobilne są stosowane od lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku, pierwotnie w archiwach i bibliotekach, a potem coraz szerzej w magazynach przemysłowych, chłodniach i mroźniach, farmacjach i centrach dystrybucji. Ale jest to technologia, która w wielu magazynach jest niedostatecznie znana i której możliwości nie są w pełni doceniane.
W tym artykule omawiamy regały mobilne kompleksowo – od zasady działania przez typy systemów, zastosowania i parametry techniczne, po wymagania posadzkowe, bezpieczeństwo i analizę ekonomiczną.
Zasada działania – jak przesuwają się tony stali i towaru
Regał mobilny w swojej istocie jest klasycznym systemem regałowym – paletowym, półkowym, wspornikowym lub innym – zamontowanym nie na stałe do posadzki, lecz na specjalnych podstawach tocznych, które umożliwiają jego przemieszczanie wzdłuż szyn lub toru prowadzącego osadzonego w posadzce lub na powierzchni posadzki.
Tor prowadzący to element, który determinuje dokładność i trwałość systemu. W systemach wysokiej jakości tor jest osadzony w posadzce – stalowe szyny wtopione w beton na poziomie powierzchni posadzki tworzą gładki, precyzyjny tor dla kół podstawy regałów. W systemach ekonomiczniejszych lub przy adaptacjach istniejących posadzek stosuje się szyny układane na powierzchni, mocowane kołkami lub kotwami – rozwiązanie tańsze w instalacji, ale tworzące progi na podłodze.
Podstawy toczne – platformy na kółkach poruszające się po szynach – przenoszą całą masę regału i składowanego na nim towaru na szyny i na posadzkę. Koła mogą być stalowe z gumową otuliną dla ciszy lub stalowe bez otuliny dla najwyższej nośności. Każda podstawa jest wyposażona w mechanizm napędowy lub w punkt przyłączenia korby ręcznej, zależnie od typu systemu.
Napęd systemu mobilnego jest podstawowym parametrem różnicującym typy systemów. Napęd ręczny – korbowy lub kołowy – jest wystarczający dla systemów lekkich i średnich, gdzie łączna masa przesuwanego rzędu nie przekracza kilku ton. Napęd elektryczny z silnikiem umieszczonym w podstawie tocznej jest konieczny dla ciężkich systemów paletowych i dla systemów, gdzie częstość przesunięć jest wysoka.
Sterowanie systemem napędzanym elektrycznie odbywa się przez panele przyciskowe umieszczone przy każdym rzędzie lub przez centralny system sterowania połączony z systemem WMS. Naciśnięcie przycisku uruchamia motor, który przesuwa wybrany rząd w kierunku otwierania dostępu. Czas otwarcia alejki w typowym systemie wynosi od kilku do kilkudziesięciu sekund w zależności od przesuwanych odległości.
Typy systemów mobilnych – ręczne, elektryczne i automatyczne
Rynek systemów mobilnych oferuje trzy fundamentalnie różne typy, które różnią się mechanizmem napędu, dopuszczalną masą, przeznaczeniem i kosztami.
Systemy ręczne korbowe i kołowe są najprostszym i najtańszym typem. Operator obraca korbą lub przekręca koło, wprawiając rząd regałów w ruch przez przełożenie mechaniczne. Mechanizm korbowy jest efektywny dla rzędów o masie do dwóch do pięciu ton i dla rzędów o długości do kilkunastu metrów. Dla cięższych lub dłuższych rzędów siła potrzebna do ręcznego przesunięcia staje się zbyt duża lub niekomfortowa dla operatorów.
Systemy ręczne są najszerzej stosowane w archiwach dokumentów, w bibliotekach, w przechowywaniu akt, w sklepach z odzieżą i akcesoriami i w małych i średnich magazynach z asortymentem lekkim do średniociężkiego. Przy rzędach o masie do dwóch ton przesunięcie jest komfortowe i nie wymaga znacznego wysiłku fizycznego operatora.
Systemy elektryczne z silnikami elektrycznymi w podstawach tocznych są standardem dla ciężkich systemów paletowych. Silnik elektryczny o mocy od kilkuset watów do kilku kilowatów w każdej podstawie przesuwa rząd regałów z pełnym ładunkiem paletowym przez naciśnięcie przycisku. Czas przesunięcia rzędu o długości dwudziestu metrów wynosi zazwyczaj od piętnastu do trzydziestu sekund.
Systemy elektryczne wymagają zasilania elektrycznego do każdego rzędu – zazwyczaj przez szyny prądowe lub przez giętkie przewody zasilające biegnące wzdłuż toru. Instalacja elektryczna jest elementem, który musi być zaprojektowany razem z systemem mechanicznym i który wymaga uprawnionego elektryka.
Systemy automatyczne z pełną integracją z WMS to najzaawansowany typ, stosowany w obiektach wymagających najwyższej przepustowości i pełnej automatyzacji. W takim systemie operator nie musi ręcznie otwierać alejki – system WMS wydaje polecenie otwarcia alejki przy konkretnym rzędzie automatycznie przed dostarczeniem operatora lub wózka do tej strefy. Systemy automatyczne mogą być też wyposażone w wózki prowadzone AGV, które samodzielnie wjeżdżają do otworzonej alejki, pobierają lub odkładają palety i wyjeżdżają.
Zastosowania systemów mobilnych – gdzie przynoszą największą wartość
System mobilny nie jest optymalny dla każdego magazynu. Jego zalety ujawniają się w pełni w określonych warunkach, gdzie specyfika operacji i wartość powierzchni uzasadniają wyższy koszt systemu.
Archiwa i magazyny dokumentów były pierwszym historycznym zastosowaniem systemów mobilnych i są wciąż jednym z najważniejszych. Dokumenty papierowe przechowywane na półkach regałowych mają stosunkowo małą masę, nie wymagają intensywnego i częstego dostępu i muszą być przechowywane przez długi czas. Idealny scenariusz dla systemu ręcznego: wysoka gęstość składowania, rzadki dostęp i mała masa.
Chłodnie i mroźnie to środowisko, gdzie system mobilny przynosi wyjątkowo duże korzyści ekonomiczne. Koszt budowy i eksploatacji komory chłodniczej jest bardzo wysoki – każdy metr kwadratowy powierzchni chłodniczej kosztuje wielokrotnie więcej niż metr kwadratowy standardowej hali magazynowej. Każdy dodatkowy metr kwadratowy pojemności chłodniczej uzyskany przez system mobilny zamiast przez budowę dodatkowej komory to ogromna oszczędność. System mobilny w chłodni paletowej może zwiększyć liczbę miejsc paletowych o czterdzieści do siedemdziesięciu procent bez rozbudowy komory.
Farmacja i laboratoria to kolejne środowisko idealne dla systemów mobilnych. Leki, odczynniki i próbki wymagają bezpiecznego przechowywania w kontrolowanych warunkach, gdzie każdy metr sześcienny jest kosztowny. Systemy mobilne dla farmacji są zazwyczaj wykonane ze stali nierdzewnej z łatwymi do dezynfekcji powierzchniami.
Muzea, galerie sztuki i magazyny zbiorów kulturalnych to zastosowania, gdzie system mobilny jest standardem od dekad. Dzieła sztuki przechowywane w magazynach muzealnych wymagają precyzyjnego przechowywania na specjalnych półkach i stojakach, ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi i możliwie najgęstszego upakowania w klimatyzowanej, zabezpieczonej przestrzeni.
Dystrybutorzy i hurtownie z asortymentem średnim, gdzie dostęp do poszczególnych pozycji jest stosunkowo rzadki i gdzie ograniczenie powierzchni magazynowej jest priorytetem, są rosnącą grupą użytkowników systemów mobilnych w Polsce.
Warsztaty i serwisy samochodowe przechowujące duże ilości części zamiennych o szerokim asortymencie w ograniczonej przestrzeni serwisu to przykład zastosowania, gdzie system mobilny z regałami półkowymi umożliwia przechowanie wielokrotnie większej liczby referencji SKU na tej samej powierzchni.
Regały mobilne paletowe – szczególne wymagania
Systemy mobilne paletowe – gdzie na ruchomych podstawach zamontowane są regały paletowe obsługiwane wózkami widłowymi – są technicznie najbardziej wymagającą kategorią i zasługują na oddzielne omówienie.
Nośność podstaw tocznych musi być odpowiednia do łącznej masy regału i pełnego ładunku. Rząd regałów paletowych o długości dwudziestu metrów, z pięcioma poziomami składowania, załadowany paletami po 1000 kilogramów każda, może ważyć ponad sto pięćdziesiąt ton. Podstawy toczne muszą przenosić tę masę na szyny i na posadzkę bez odkształcenia.
Wjazd wózka widłowego do otwartej alejki systemu mobilnego wymaga szczególnych środków bezpieczeństwa. Rząd regałów po obu stronach alejki ważący kilkadziesiąt lub kilkaset ton może wprawiony w ruch przez awarię systemu sterowania lub przez przypadkowe naciśnięcie przycisku zmiażdżyć wózek i operatora. Systemy bezpieczeństwa blokujące ruch regałów podczas obecności osoby lub pojazdu w alejce są absolutnym wymogiem dla systemów paletowych.
Systemy bezpieczeństwa stosowane w systemach mobilnych paletowych obejmują zazwyczaj kilka niezależnych warstw. Bariery świetlne przy wejściu do alejki wykrywają wejście osoby lub wjazd pojazdu i blokują możliwość przesunięcia regałów. Fotokomórki wewnątrz alejki monitorują jej wnętrze. Blokada mechaniczna aktywowana przez operatora przed wejściem do alejki uniemożliwia ruch regałów niezależnie od stanu systemu elektrycznego. Systemy dźwiękowe lub świetlne sygnalizują przed każdym ruchem regałów.
Szerokość alejki roboczej musi być wystarczająca dla manewrów wózka widłowego używanego do obsługi. Minimalna szerokość alejki dla wózka reach truck wynosi zazwyczaj od 2500 do 3000 milimetrów. System mobilny musi zapewniać tę szerokość przy pełnym otwarciu jednej alejki roboczej.
Wymagania posadzkowe dla systemów mobilnych
Posadzka jest elementem, który ma kluczowe znaczenie dla sprawności i trwałości systemu mobilnego. Szyny toru prowadzącego muszą być osadzone w posadzce z dużą precyzją, a sama posadzka musi przenosić skoncentrowane obciążenia od kół podstaw tocznych.
Nośność posadzki musi być wystarczająca dla maksymalnych obciążeń skupionych generowanych przez koła podstaw tocznych. Przy bardzo ciężkich systemach paletowych siły skupione na jednym kole mogą przekraczać dwadzieścia do trzydziestu ton. Standardowe posadzki przemysłowe mogą być niewystarczające i mogą wymagać wzmocnienia lub przebudowy przed instalacją systemu.
Płaskość posadzki ma bezpośredni wpływ na sprawność przesuwania rzędów. Jeśli posadzka nie jest płaska, podstawy toczne nie toczą się równo, a ciężkie rzędy wymagają niejednakowej siły do przesuwania w różnych pozycjach. Dla systemów ręcznych nieregularności posadzki mogą prowadzić do sytuacji, gdzie rząd można przesunąć w jednym kierunku, ale jest trudny lub niemożliwy do przesunięcia z powrotem.
Osadzone szyny muszą być zainstalowane przez specjalistyczną ekipę z doświadczeniem w tego rodzaju pracach. Szyny muszą być wypoziomowane z dokładnością do jednego lub dwóch milimetrów na całej długości toru. Beton wokół szyn musi być odpowiednio wybrany i zagęszczony, aby szyna nie mogła się poruszać lub obrócić pod obciążeniem.
Dylatacje posadzki są elementem, który musi być uwzględniony w projekcie toru prowadzącego. Szyny toru nie mogą przebiegać przez dylatacje posadzki bez specjalnych połączeń kompensacyjnych, które umożliwiają ruch termiczny betonu bez uszkodzenia szyny.
Bezpieczeństwo użytkowania systemów mobilnych – wymagania i rozwiązania
Bezpieczeństwo jest aspektem systemów mobilnych, który wymaga szczególnej uwagi ze względu na specyficzne zagrożenie wynikające z ruchu ciężkich rzędów regałów. Właściwie zaprojektowany i wyposażony system mobilny jest bezpieczny – ale wymaga to świadomego projektu i właściwych rozwiązań.
Norma EN 15095 dotycząca mobilnych ruchomych systemów składowania definiuje wymagania bezpieczeństwa dla systemów mobilnych i jest podstawowym dokumentem normatywnym regulującym tę kategorię produktów w Europie. Producenci systemów mobilnych muszą certyfikować swoje produkty zgodnie z tą normą.
Przycisk bezpieczeństwa i mechanizm blokowania jest wymagany przy każdym systemie mobilnym, do którego może wchodzić operator. Przed wejściem do alejki operator aktywuje mechanizm blokujący – mechaniczny lub elektroniczny – który uniemożliwia ruch sąsiednich rzędów niezależnie od stanu systemu sterowania. Opuszczenie alejki przed dezaktywacją blokady powinno być sygnalizowane alarmem.
Systemy wykrywania obecności wewnątrz alejki uzupełniają ręczne blokady przez automatyczne wykrywanie wejścia do alejki. Bariery świetlne, maty naciskowe lub kamery z algorytmem rozpoznawania obecności wykrywają każdy obiekt w alejce i blokują ruch regałów automatycznie, bez konieczności ręcznej aktywacji blokady.
Szkolenie pracowników jest wymaganiem BHP i praktyczną koniecznością. Pracownicy obsługujący systemy mobilne muszą znać procedury bezpiecznego wejścia do alejek, zasady korzystania z blokad i procedury postępowania przy awarii systemu.
Regularne przeglądy techniczne systemu mobilnego obejmują ocenę stanu mechanizmu napędowego, stanu kół i szyn, prawidłowości działania wszystkich systemów bezpieczeństwa i stanu technicznego regałów zamontowanych na podstawach mobilnych. Przeglądy powinny być prowadzone co najmniej raz w roku przez uprawnioną osobę.
Regały mobilne w chłodniach i mroźniach – szczególne wymagania
Chłodnie i mroźnie to środowisko, gdzie systemy mobilne mają wyjątkową wartość ekonomiczną, ale też stawiane są przed szczególnymi wymaganiami technicznymi wynikającymi z niskich temperatur i wysokiej wilgotności.
Materiały systemu mobilnego muszą zachowywać właściwości mechaniczne w temperaturach do minus dwudziestu pięciu stopni Celsjusza dla mroźni. Stal węglowa traci część udarności w niskich temperaturach – stal stosowana w systemach dla mroźni musi być certyfikowana dla niskich temperatur. Uszczelnienia, okablowanie i komponenty elektryczne muszą być dobrane do pracy w niskich temperaturach.
Cykl rozmrażania w komorach chłodniczych generuje wilgoć kondensującą na elementach metalowych. Zabezpieczenie antykorozyjne – cynkowanie ogniowe lub stal nierdzewna – jest konieczne dla trwałości systemu przez planowany czas eksploatacji.
Ograniczony czas pracy operatora w mroźni wymusza szybkość i efektywność systemu. Długi czas oczekiwania na otwarcie alejki w zimnej komorze jest nieakceptowalny zarówno z ergonomicznego jak i z bezpieczeństwa pracy perspektywą. Systemy elektryczne o szybkim czasie przesuwania są preferowane nad ręcznymi dla zimnych środowisk.
Zarządzanie ciągłością zimnego łańcucha wymaga minimalnego czasu otwarcia drzwi komory. System mobilny, w którym operator pracuje wewnątrz komory bez konieczności wielokrotnego wychodzenia, jest lepszy dla zachowania temperatury niż klasyczny system wymagający wielokrotnego otwierania drzwi.
Dobór systemu mobilnego – parametry i kryteria wyboru
Wybór właściwego systemu mobilnego dla konkretnego zastosowania wymaga analizy kilku parametrów jednocześnie, które razem definiują wymagania techniczne systemu.
Masa jednostkowa składowanego asortymentu jest pierwszym parametrem. Archiwa papierowe, odzież i małe elementy wymagają systemów lekkich o nośności podstaw do kilku ton na rząd. Pełne palety z ciężkim asortymentem wymagają systemów o nośności do kilkuset ton na rząd.
Częstość dostępu do poszczególnych rzędów determinuje wybór między napędem ręcznym a elektrycznym. Rzadki dostęp – kilka razy dziennie – jest obsługiwalny napędem ręcznym. Częsty dostęp – kilkanaście do kilkudziesięciu razy dziennie – wymaga napędu elektrycznego dla komfortu i efektywności operatorów.
Wymiary posadzki i istniejące ograniczenia infrastrukturalne determinują możliwy układ toru i długość rzędów. Słupy budowlane, instalacje i nieregularności kształtu pomieszczenia muszą być uwzględnione w projekcie.
Wymagania środowiskowe – temperatura, wilgotność, wymagania higieniczne – determinują dobór materiałów i powłok ochronnych.
Wymagania bezpieczeństwa ppoż. muszą być skonsultowane z rzeczoznawcą ppoż. Systemy mobilne mogą wpływać na warunki ewakuacji z pomieszczenia i na dostęp do systemów gaśniczych.
Analiza ekonomiczna – kiedy system mobilny się opłaca
Decyzja o inwestycji w system mobilny musi być poprzedzona rzetelną analizą ekonomiczną porównującą koszt systemu z wartością uzyskanych korzyści.
Koszt systemu mobilnego w przeliczeniu na miejsce składowania jest wyższy niż koszt standardowych regałów stałych. System mobilny półkowy kosztuje zazwyczaj od dwóch do czterech razy więcej na metr bieżący półki niż system stały porównywalnej nośności. System mobilny paletowy kosztuje od trzydziestu do sześćdziesięciu procent więcej na miejsce paletowe niż system stały.
Wartość dodatkowych miejsc składowania uzyskanych w tej samej powierzchni jest głównym elementem uzasadnienia ekonomicznego. Firma, która dzięki systemowi mobilnemu unika wynajmu dodatkowej powierzchni magazynowej lub budowy dodatkowej komory chłodniczej, uzyskuje korzyść finansową, którą można bezpośrednio porównać z kosztem inwestycji.
Kalkulacja payback period dla typowych scenariuszy wskazuje na atrakcyjność systemów mobilnych. Dla chłodni paletowej, gdzie koszt dodatkowego miejsca paletowego przez zastosowanie systemu mobilnego zamiast budowy nowej komory jest kilkakrotnie niższy, payback period może wynosić od jednego do trzech lat. Dla standardowej powierzchni magazynowej przy cenach najmu w dobrej lokalizacji od czterech do ośmiu lat.
Montaż i odbiór systemu mobilnego
Montaż systemu mobilnego wymaga wyspecjalizowanej ekipy i jest bardziej złożony niż montaż standardowych regałów stałych ze względu na konieczność precyzyjnego osadzenia szyn i na montaż systemu napędowego i sterowania.
Przygotowanie szyn w posadzce jest pierwszym etapem montażu. Frezowanie lub kucie rowków w posadzce dla szyn wbudowanych, osadzenie szyn z wymaganą precyzją geometryczną i zalanie betonem – to operacje wymagające specjalistycznego sprzętu i doświadczenia. Nieprecyzyjne osadzenie szyn jest przyczyną problemów z ruchem systemu, które są kosztowne do naprawienia po zakończeniu montażu.
Montaż podstaw tocznych i regałów przebiega po utwardzeniu betonu wokół szyn. Regały montowane są na podstawach tak samo jak przy standardowym montażu stałym, z wymaganiami dotyczącymi pionowości i poziomości.
Instalacja systemu elektrycznego i sterowania jest ostatnim etapem przed uruchomieniem. Szyny prądowe lub giętkie przewody zasilające, sterowniki przy każdym rzędzie i centralny system sterowania muszą być zainstalowane przez uprawnionego elektryka zgodnie z projektem elektrycznym.
Uruchomienie i regulacja systemu obejmują testowanie ruchów każdego rzędu, weryfikację działania wszystkich systemów bezpieczeństwa i kalibrację czujników obecności. Po zakończeniu regulacji system musi być odbiorowy przez uprawnioną osobę z protokołem odbioru potwierdzającym zgodność z normą EN 15095.
Podsumowanie
Regały mobilne przesuwane są rozwiązaniem, które przez elegancką prostą zasadę – jedna ruchoma alejka zamiast wielu stałych – pozwala na uzyskanie od czterdziestu do stu procent więcej miejsc składowania w tej samej powierzchni magazynowej. Szczególnie wartościowe w chłodniach i mroźniach, archiwach, farmacjach i wszędzie tam gdzie każdy metr sześcienny ma wysoką wartość ekonomiczną, systemy mobilne są inwestycją o atrakcyjnym czasie zwrotu i o długiej żywotności. Właściwy dobór napędu, precyzyjny montaż szyn, kompletne systemy bezpieczeństwa i regularne przeglądy techniczne są kluczowymi warunkami eksploatacji, która przynosi obiecane korzyści przez długie lata użytkowania.
