Sistema automatizado de almacenamiento y recuperación

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Un sistema automatizado de almacenamiento y recuperación ( ASRS o AS/RS ) consta de una variedad de sistemas controlados por computadora para colocar y recuperar automáticamente cargas de ubicaciones de almacenamiento definidas. ^[1] Los sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación (AS/RS) se utilizan normalmente en aplicaciones donde:

• Hay un volumen muy alto de cargas que entran y salen del almacenamiento.
• La densidad de almacenamiento es importante debido a las limitaciones de espacio.
• En este proceso no se añade ningún valor (no hay procesamiento, solo almacenamiento y transporte)
• La precisión es fundamental debido a los posibles daños costosos a la carga.

Un AS/RS se puede utilizar con cargas estándar y no estándar, ^[2] lo que significa que cada carga estándar puede caber en un volumen de tamaño uniforme; por ejemplo, los botes de película en la imagen del Centro de Información Visual de Defensa se almacenan como parte del contenido de las cajas de metal de tamaño uniforme, que se muestran en la imagen. Las cargas estándar simplifican el manejo de una solicitud de un artículo. Además, las auditorías de la precisión del inventario de contenidos se pueden restringir al contenido de una caja de metal individual, en lugar de realizar una búsqueda de arriba a abajo en toda la instalación para un solo artículo.

También se pueden utilizar en lugares de autoalmacenamiento . ^[3]

Los sistemas AS/RS están diseñados para el almacenamiento y la recuperación automatizados de piezas y artículos en la fabricación, la distribución, la venta minorista, la venta al por mayor y las instituciones. ^[4] Se originaron por primera vez en la década de 1960, centrándose inicialmente en cargas de paletas pesadas, pero con la evolución de la tecnología, las cargas manipuladas se han vuelto más pequeñas. ^[5] Los sistemas funcionan bajo control computarizado, manteniendo un inventario de los artículos almacenados. La recuperación de los artículos se logra especificando el tipo de artículo y la cantidad que se debe recuperar. La computadora determina dónde en el área de almacenamiento se puede recuperar el artículo y programa la recuperación. Dirige la máquina de almacenamiento y recuperación automatizada (SRM) adecuada a la ubicación donde se almacena el artículo y dirige la máquina para depositar el artículo en una ubicación donde se debe recoger. Un sistema de transportadores y/o vehículos guiados automatizados a veces es parte del sistema AS/RS. Estos llevan cargas dentro y fuera del área de almacenamiento y las mueven al piso de fabricación o muelles de carga. Para almacenar los artículos, el palé o la bandeja se coloca en una estación de entrada del sistema, la información del inventario se ingresa en una terminal de computadora y el sistema AS/RS mueve la carga al área de almacenamiento, determina una ubicación adecuada para el artículo y almacena la carga. A medida que los artículos se almacenan o se recuperan de los estantes, la computadora actualiza su inventario en consecuencia.

Los beneficios de un sistema AS/RS incluyen una reducción de la mano de obra para transportar artículos dentro y fuera del inventario, niveles de inventario reducidos, un seguimiento más preciso del inventario y ahorro de espacio. Los artículos suelen almacenarse de forma más densa que en sistemas en los que los artículos se almacenan y recuperan manualmente. ^[6]

Dentro del almacén, los artículos se pueden colocar en bandejas o colgar de barras, que están unidas a cadenas o transmisiones para poder subir y bajar. El equipo necesario para un AS/RS incluye una máquina de almacenamiento y recuperación (SRM) que se utiliza para el almacenamiento y la recuperación rápidos de material. Las SRM se utilizan para mover cargas vertical u horizontalmente, y también pueden moverse lateralmente para colocar objetos en la ubicación de almacenamiento correcta. ^[6]

La tendencia hacia la producción Just In Time a menudo requiere disponibilidad de insumos de producción a nivel de subpalet, y AS/RS es una forma mucho más rápida de organizar el almacenamiento de artículos más pequeños junto a las líneas de producción.

El Material Handling Institute of America (MHIA), la asociación comercial sin fines de lucro para el mundo de la manipulación de materiales, y sus miembros han clasificado los AS/RS en dos segmentos principales: pasillo fijo y carruseles/módulos de elevación vertical (VLM). Ambos conjuntos de tecnologías proporcionan almacenamiento y recuperación automatizados para piezas y artículos, pero utilizan tecnologías diferentes. Cada tecnología tiene su conjunto único de beneficios y desventajas. Los sistemas de pasillo fijo suelen ser sistemas más grandes, mientras que los carruseles y los módulos de elevación vertical se utilizan de forma individual o en grupo, pero en aplicaciones de tamaño pequeño a mediano.

Una máquina AS/R de pasillo fijo (grúa apiladora) tiene uno de los dos diseños principales: de mástil simple o de mástil doble. La mayoría se apoya sobre una pista y un techo guiado en la parte superior por rieles guía o canales para garantizar una alineación vertical precisa, aunque algunas están suspendidas del techo. Las "lanzaderas" que componen el sistema se desplazan entre estantes de almacenamiento fijos para depositar o recuperar una carga solicitada (que puede ir desde un solo libro en un sistema de biblioteca hasta un palé de varias toneladas de mercancías en un sistema de almacén). La unidad completa se mueve horizontalmente dentro de un pasillo, mientras que las lanzaderas pueden elevarse hasta la altura necesaria para alcanzar la carga, y pueden extenderse y retraerse para almacenar o recuperar cargas que se encuentran a varias posiciones de profundidad en las estanterías. Se puede lograr un sistema semiautomatizado utilizando solo lanzaderas especializadas dentro de un sistema de estanterías existente.

Otra tecnología AS/RS se conoce como tecnología shuttle. En esta tecnología, el movimiento horizontal se realiza mediante shuttles independientes, cada uno de los cuales opera en un nivel de la estantería, mientras que un elevador en una posición fija dentro de la estantería es responsable del movimiento vertical. ^[5] Al utilizar dos máquinas independientes para estos dos ejes, la tecnología shuttle puede proporcionar tasas de rendimiento más altas que las grúas apiladoras. ^[7]

Las máquinas de almacenamiento y recuperación recogen o entregan cargas al resto del sistema de transporte de apoyo en estaciones específicas, donde las cargas entrantes y salientes se posicionan con precisión para su manipulación adecuada.

Además, existen varios tipos de dispositivos de sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación (AS/RS) denominados AS/RS de carga unitaria, AS/RS de minicarga, AS/RS de carga media, ^[8] módulos de elevación vertical (VLM), carruseles horizontales y carruseles verticales. Estos sistemas se utilizan como unidades independientes o en estaciones de trabajo integradas denominadas pods o sistemas. Estas unidades suelen estar integradas con varios tipos de sistemas de selección por luz ^{[ se necesita definición ]} y utilizan un controlador de microprocesador para el uso básico o un software de gestión de inventario. Estos sistemas son ideales para aumentar la utilización del espacio hasta en un 90%, los niveles de productividad en un 90%, la precisión a niveles de 99,9%+ y el rendimiento hasta 750 líneas por hora/por operador o más, según la configuración del sistema.

Un sistema eficaz de almacenamiento y recuperación automatizado proporciona varios beneficios para la gestión de la cadena de suministro .

• Un sistema AS/RS eficiente ayuda a las empresas a reducir los gastos al minimizar la cantidad de piezas y productos innecesarios almacenados y mejorar la organización del contenido de un almacén. Debido a los procesos automatizados, también permite más espacio de almacenamiento debido al almacenamiento de alta densidad, pasillos más estrechos, etc. ^[9]
• La automatización reduce los costos laborales al tiempo que disminuye los requisitos de mano de obra y aumenta la seguridad. ^[10]
• Modelado y gestión de la representación lógica de las instalaciones físicas de almacenamiento (por ejemplo, estanterías, etc.). Por ejemplo, si ciertos productos se suelen vender juntos o son más populares que otros, esos productos se pueden agrupar o colocar cerca del área de entrega para acelerar el proceso de selección, embalaje y envío a los clientes.
• Permitir un vínculo perfecto entre el procesamiento de pedidos y la gestión logística para seleccionar, empacar y enviar el producto fuera de las instalaciones.
• El seguimiento de dónde se almacenan los productos, de qué proveedores proceden y el tiempo durante el que permanecen almacenados permite a las empresas controlar los niveles de inventario y maximizar el uso del espacio de almacenamiento. Además, las empresas están más preparadas para las demandas y los suministros del mercado, especialmente durante circunstancias especiales, como la temporada alta en un mes determinado. A través de los informes generados por un sistema AS/RS, las empresas también pueden recopilar datos importantes que pueden incluirse en un modelo para su análisis. ^[11]

Los módulos de elevación vertical (VLM) se pueden construir a una altura que coincida con el espacio disponible en la parte superior de una instalación. Se pueden colocar varias unidades en "módulos" mediante los cuales un operador puede recuperar elementos de una unidad mientras las otras unidades se mueven. Las variantes incluyen ancho, altura, carga, velocidad y un sistema de control.

El VLM es un módulo de elevación vertical automatizado controlado por una placa. El inventario dentro del VLM se almacena en las ubicaciones o rieles de las bandejas delanteras y traseras. Cuando se solicita una bandeja, ya sea ingresando un número de bandeja en el panel de control incorporado o solicitando una pieza a través del software, un extractor se desplaza verticalmente entre las dos columnas de bandejas y saca la bandeja solicitada de su ubicación y la lleva a un punto de acceso. Luego, el operador selecciona o repone el stock y la bandeja regresa a su ubicación inicial luego de la confirmación.

Los sistemas VLM se venden en numerosas configuraciones que se pueden aplicar en diferentes industrias, logísticas y entornos de oficina. Los sistemas VLM se pueden personalizar para aprovechar al máximo la altura de la instalación, incluso en varios pisos. Con la capacidad de múltiples aberturas de acceso en diferentes pisos, un sistema VLM puede proporcionar una solución innovadora de almacenamiento y recuperación. El movimiento rápido del extractor, así como el software de gestión de inventario, pueden aumentar drásticamente la eficiencia del proceso de selección. Esto se produce al recuperar y almacenar simultáneamente bandejas en varias unidades. A diferencia de los grandes sistemas AS/RS, que requieren una revisión completa del almacén o la línea de producción, los módulos de elevación vertical están modularizados, por lo que se pueden integrar fácilmente en el sistema existente o implementar gradualmente en diferentes fases.

Las aplicaciones más comunes incluyen: MRO, preparación de pedidos , consolidación, preparación de kits, manipulación de piezas, almacenamiento intermedio, almacenamiento de inventario, WIP, almacenamiento intermedio y muchas más.

Los VLM permiten ahorrar espacio en el piso, aumentar la productividad laboral y la precisión de selección, mejorar la ergonomía del trabajador y controlar el proceso.

La mayoría de los VLM ofrecen almacenamiento espacial dinámico que mide la bandeja cada vez que se devuelve a la unidad para optimizar el espacio, características de seguridad y algunos ofrecen entrega de bandeja inclinada para una mayor accesibilidad ergonómica y punteros láser que indican el artículo exacto que se debe recoger en cada bandeja.

Un carrusel horizontal es una serie de contenedores que giran sobre una pista ovalada. Cada contenedor tiene estantes que se pueden ajustar a 0,75 pulgadas (19 mm) y se pueden configurar para una gran variedad de aplicaciones estándar y especiales. Un operador simplemente ingresa un número de contenedor, un número de pieza o la ubicación de la celda y el carrusel girará por el camino más corto. Se utilizan varios carruseles horizontales integrados con tecnología de selección por luz y software de gestión de inventario (una serie de carruseles) para el cumplimiento de pedidos.

Se envía una oleada de pedidos al pod. Se selecciona un grupo de pedidos para crear un lote. El operador simplemente sigue las luces y selecciona los productos en los carruseles en turnos rotativos y coloca los artículos en una estación de lotes detrás de ellos. Cada carrusel se posiciona previamente y gira cuando se selecciona. Al aplicar el principio de "producto a persona", los operadores no tienen que moverse de su posición para preparar el pedido.

Cuando se completa el lote, se introduce un nuevo lote y se repite el proceso hasta que se completa la ola. Los carruseles horizontales pueden ahorrar hasta un 75 % de espacio en el piso, aumentar la productividad en 2/3, alcanzar niveles de precisión de más del 99,9 % y un rendimiento de hasta 750 líneas por hora/operador.

Los sistemas de carrusel horizontal generalmente superan a los sistemas robóticos por una fracción del costo. Los carruseles horizontales son el sistema AS/RS más rentable disponible.

Los dispositivos de inserción/extracción robóticos también se pueden utilizar para carruseles horizontales. El dispositivo robótico se coloca en la parte delantera o trasera de hasta tres carruseles horizontales de varios niveles. El robot toma la caja que se requiere en el pedido y, a menudo, la repone al mismo tiempo para acelerar el rendimiento. Luego, la(s) caja(s) se entrega(n) a una cinta transportadora, que la envía a una estación de trabajo para su selección o reposición. Se pueden realizar hasta ocho transacciones por minuto por unidad. Se pueden utilizar cajas o contenedores de hasta 36" x 36" x 36" en un sistema.

En términos simples, los carruseles horizontales también se utilizan a menudo como "estanterías giratorias". Con un simple comando de "buscar", los artículos se llevan al operador y se elimina el espacio desperdiciado de otro modo.

Aplicaciones de AS/RS: La mayoría de las aplicaciones de la tecnología AS/RS se han asociado con operaciones de almacenamiento y distribución. Un AS/RS también se puede utilizar para almacenar materias primas y trabajo en proceso en la fabricación. Se pueden distinguir tres áreas de aplicación para AS/RS: (1) almacenamiento y manipulación de carga unitaria, (2) preparación de pedidos y (3) almacenamiento de trabajo en proceso. Las aplicaciones de almacenamiento y recuperación de carga unitaria están representadas por AS/RS de carga unitaria y sistemas de almacenamiento de carril profundo. Este tipo de aplicaciones se encuentran comúnmente en el almacenamiento de productos terminados en un centro de distribución, rara vez en la fabricación. Los sistemas de carril profundo se utilizan en la industria alimentaria. Como se describió anteriormente, la preparación de pedidos implica recuperar materiales en cantidades inferiores a la carga unitaria completa. Los sistemas de minipaso, de hombre a bordo y de recuperación de artículos se utilizan para esta segunda área de aplicación.

El almacenamiento de trabajo en proceso es una aplicación más reciente de la tecnología de almacenamiento automatizado. Si bien es deseable minimizar la cantidad de trabajo en proceso, el trabajo en proceso es inevitable y debe gestionarse de manera eficaz. Los sistemas de almacenamiento automatizado, ya sean sistemas de almacenamiento/recuperación automatizados o sistemas de carrusel, representan una forma eficiente de almacenar materiales entre los pasos de procesamiento, en particular en la producción por lotes y en talleres. En alta producción, el trabajo en proceso a menudo se traslada entre operaciones mediante un sistema de cinta transportadora, que cumple funciones tanto de almacenamiento como de transporte.

Las aplicaciones instaladas de esta tecnología pueden ser muy variadas. En algunas bibliotecas, como la de la Universidad de Nevada en Reno , se emplea un sistema de este tipo para recuperar libros. Otras bibliotecas también utilizan sistemas para recuperar bicicletas de un árbol de bicicletas , como en el caso de los sistemas de Japón.

Algunos ejemplos de instituciones académicas que utilizan sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación son:

• Módulos de almacenamiento con elevación vertical (VLSM): también se denominan sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación con elevación vertical. Todos los siguientes tipos de AS/RS están diseñados en torno a un pasillo horizontal. Se utiliza el mismo principio de utilizar un pasillo central para acceder a las cargas, excepto que el pasillo es vertical. Los módulos de almacenamiento con elevación vertical, algunos con alturas de 10 metros o más, son capaces de albergar grandes inventarios y, al mismo tiempo, ahorrar valioso espacio en la fábrica.
• Apiladores de carga unitaria: los apiladores de carga unitaria suelen ser grandes sistemas automatizados diseñados para manipular cargas unitarias almacenadas en palés o en otros contenedores estándar. El sistema está controlado por ordenador y las máquinas S/R están automatizadas y diseñadas para manipular los contenedores de carga unitaria.
• Robots de pórtico ASRS: son un tipo de sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación que se utilizan en los sectores de almacenamiento y logística. Algunos de sus usos más comunes son en la industria de los neumáticos para apilar el inventario de neumáticos. La mayoría de estos sistemas tienen una anchura de entre 15 y 18 metros y una longitud media de entre 61 y 91 metros. Estos sistemas utilizan efectores finales, también conocidos como herramientas de extremo de brazo, para recoger y colocar las pilas de neumáticos de las cintas transportadoras. ^[41]

Un sistema con hombre a bordo puede proporcionar ahorros significativos de espacio en el piso en comparación con las operaciones manuales o con montacargas, pero no es realmente un AS/RS, ya que la operación sigue siendo manual. Las alturas del sistema de almacenamiento no están limitadas por la altura de alcance del preparador de pedidos, ya que el preparador se desplaza sobre la plataforma a medida que se mueve vertical u horizontalmente a las distintas ubicaciones de almacenamiento. Los estantes o gabinetes de almacenamiento se pueden apilar tan alto como lo permitan la carga del piso, la capacidad de peso, los requisitos de rendimiento y/o las alturas del techo. Los sistemas de almacenamiento y recuperación con hombre a bordo son, de lejos, la alternativa de equipo de preparación de pedidos para stock más cara, pero son menos costosos que un sistema completamente automatizado. Las máquinas de almacenamiento y recuperación cautivas en el pasillo que alcanzan alturas de hasta 40 pies (12 m) cuestan alrededor de $125,000. Por lo tanto, debe haber suficiente densidad de almacenamiento y/o mejora de la productividad con respecto a la preparación de pedidos con carritos y contenedores para justificar la inversión. Además, debido a que el desplazamiento vertical es lento en comparación con el desplazamiento horizontal, las tasas de selección típicas en operaciones con hombre a bordo varían entre 40 y 250 líneas por persona-hora. El rango es amplio porque existe una amplia variedad de esquemas operativos para sistemas con hombre a bordo. Los sistemas con hombre a bordo suelen ser apropiados para artículos de movimiento lento donde el espacio es bastante caro.

En la segunda década de los años 2000, aparecieron en el mercado los primeros modelos robóticos equipados con extremidades superiores e inferiores (en lugar de un carro con brazo mecánico), radar / visión por computador o sensores , y capaces de reconocer los productos, realizar operaciones de carga y descarga desde el camión/estanterías/ carretilla elevadora , posicionar las unidades de carga en las estanterías, manipular y preparar el pedido. ^{[42] [43] [44] [45] [46]}

• Automatización
• Inteligencia artificial
• Logística de información procesable
• Logística autónoma
• Software de gestión de inventario
• Almacenamiento controlado por voz
• Depósito
• Vehículo guiado automático

• Frazelle, E. (2001), Almacenamiento y manejo de materiales de clase mundial, McGraw-Hill, Nueva York, NY.
• "Sistema automatizado de almacenamiento y recuperación". Biblioteca de la Universidad de Chicago . Consultado el 9 de enero de 2013 .

• Medios relacionados con Sistemas automatizados de almacenamiento y recuperación en Wikimedia Commons