AS/RS (Automated Storage / Retrıeval Systems )

Akıllı Depo Sistemleri

Günümüzde işletmeler, hayatlarını daha iyi, daha sorunsuz, daha sağlam temellere dayalı olarak sürdürmek için bazı işletme sistemleri ve kavramlar üzerine çalışmalar yapmaktadır. İhtiyaçlar sonucu ortaya çıkmış olan MRP, MRP II, ERP, CRM, B2B, B2C, SOP gibi kavramlar üzerine ciddi yatırımlar yapılmakta, ciddi bir personel eğitimi ile de işletmeler ticari faaliyetlerini daha sorunsuz ve bilgi dolu olarak yürütme çabasındadırlar. Ancak, yukarıda ele alınan kavramlar oldukça genel, işletmelere yönelik felsefi yaklaşımları da içeren yapılar olup tabir yerindeyse hedefi 12’den vurmak değildir. Bu kavramların içerisinde yer alan ve işletmeleri ideal çizgilere yaklaştıran ve uygulanabilirliği yüksek olan konulardan birisi de Akıllı Depo Sistemleridir.

Malzemelerin belli bir otomasyon seviyesinde,  hassas, doğru ve hızlı bir şekilde alınmasını, depolanmasını ve bulunup getirilmesini içeren donanım ve denetimlerin bileşimidir. AS/RS 1950`lerde Amerika`da ortaya çıkan bir kavramdır. Manuel ve uzaktan kumanda sistemlerinin yerine tasarlanan otomatik-stoklama kullanım sistemleridir. Amacı doğru malzemeyi, doğru zamanda, doğru yere ulaştırmaktır. Malzeme depoda tutulur ve gerektiğinde kullanım zamanına en yakın zamanda kullanım alanına ulaştırılır.

AS/RS bir çok depolama koridorundan oluşur ve bu koridorlarda bir veya daha fazla S/R (Storage/Retrieval) makineleri işlem görür. Genelde her koridorda bir S/R makinesi bulunmaktadır. Ayrıca koridorlarda stoku yapılacak malzemeyi içeren “depolama rafları” vardır. S/R makineleri malzemelerin raflardan alınmasını ya da raflara ulaştırılmasını sağlar. AS/RS bir veya daha fazla girdi/çıktı istasyonuna sahiptir. Bu istasyonlarda malzemeler depolara konulmak üzere teslim edilir veya sistemden çekilir. AS/R sistemlerinde input/output istasyonları P&D (pick-up and deposit) istasyonları olarak geçer. P&D istasyonları manuel olabileceği gibi konveyör sistemleri gibi çeşitli otomatik taşıma sistemlerini de içerebilir.

AS/R sistemleri kategorilere ayırabiliriz. Bunlar;

– Birim Yük AS/RS ( Unit Load AS/RS ) : Paletlerle ya da standart konteynırlarla depolanan üniteleri içeren, geniş  bir otomasyona sahip olan sistemlerdir. Bu sistemler bilgisayar kontrollü; S/R makineleri, otomatik ve yükleri içeren konteynırları taşıyabilecek şekilde dizayn edilmiş sistemlerdir. Unıt Load AS/RS genel bir AS/RS sistemi olup aşağıda tanımlanan sistemler bu Unıt Load AS/RS`nin  çeşitleri niteliğindedir.

– Mini Load AS/RS : Bu depolama sistemi küçük yükler (özel parçalar) için kullanılır. Bu küçük parçalar kaplarda (bins) ya da gözlerde (drawers) tutulur. S/R makineleri kabı alıp koridorun sonundaki P&D istasyonuna (genelde operatör kullanılır) ulaştıracak şekilde dizayn edilmişlerdir. Kaplar istasyonlara ulaştırıldıktan sonra parçalar çekilir ve kaplar sistemdeki yerine geri döner. Mini Load AS/RS , Unit Load AS/RS`den daha küçük olup depolanan parçanın güvenliğini sağlamaktadır.

– Man –on –board AS/RS : Manaboard diye de geçer. Özel parçaların depolanması ve taşınması problemine alternatif bir yaklaşım sunar. Bu sistemlerle parçalar çekilip direkt depolama yerlerine götürülür. Böylece sistemde iş görme  süresi azalır.

– Automated Item Retrieval System :Depolara dağıtım sırasında tek tek parçaların veya küçük birimlerden oluşan yüklerin bulunup getirilmesini sağlar. Bir parça bulup getirileceğinde parça lane`den  (dar yol) alınır ve pickup istasyonuna götürülmek üzere conveyoralara yüklenir.

Her lane`deki parçalar çekilir ve lane`ler, genelde retrieval sistemin sonunda yeniden doldurulur. Bir akış söz konusudur. First in/first out envanter kontrolü geçerlidir.

– Deep Lane AS/RS : Deep-lane AS/RS yüksek yoğunluklu bir ünite yük depolama sistemi olup miktarın fazla, çeşitliliğin az olduğu durumlara uygundur. Her bir ünite yükü tek tek depolamak yerine kalıplaşmış bir sistemle direkt koridordan alır. Deep Lane sistem 10`dan fazlasını depolayıp belli bir rafa koyar ve bu böyle devam eder. Her bir raf akışa uygun; girdiler bir tarafta, çıktılar bir tarafta olacak şekilde dizayn edilmiştir. Yükler, retrieval için özel tasarlanmış S/R tip makinelerle raf sisteminin bir tarafından çekilir. Başka bir özel makine de raf sistemine malzeme girişi sırasında kullanılır.

AS/RS `nin Temel Bileşenleri

Bütün AS/R sistemleri temel yapı blokları içerir. Sistemin bileşenleri şunlardır;

1)Depolamanın yapıldığı yapı ( storage structure)
2)  Depolama/bulup getirme ( S/R ) makineleri
3) Depolama modülleri (ünite yükler için paletler gibi)
4)Yükleme ve boşaltma istasyonları

Storage Structure  AS/RS `nin içerdiği yükleri destekleyen, ayakta tutan çelik iskeletlerdir. Yapı yeterli sertliğe ve mukavemete sahip olmalı, iskeletler yük değişmelerinden ve diğer bazı kuvvetlerden önemli ölçüde etkilenmemelidir. İndividual Storage Compartments, depo malzemelerini içeren depolama modüllerini kabul edecek ve taşıyabilecek şekilde dizayn edilmelidirler

Depolamanın yapıldığı yapı ayrıca çatıyı ve binanın AS/RS kısmını desteklemek için kullanılır. Storage Structure`ın bir fonksiyonu da koridor donanımını desteklemek, AS/RS `nin parça depolama bölümlerine  (individual storage compartments of the AS/RS) uygun bir şekilde S/R makinelerini hizalamaktır. Bu donanım, yapının üstünde ve altında yönetici rayları, son durakları ve S/R makinelerin güvenliğini sağlayacak özellikleri içerir.

S/R makinelerinde istenilen hareketi sağlayabilmek için, 3 sürüş sistemi gereklidir; dikey, yatay ve mekik. Modern bir S/R makinesi 500ft/dk`nın üstünde bir hıza sahiptir. Dikey de ise 100ft/dk ile sınırlıdır. Bu hızlar, yüklerin P&D istasyonlarından depolardaki ilgili kısımlara götürülmesi için gereken sürenin belirlenmesinde yardımcı olur. S/R makinelerinin hızlandırılması veya yavaşlatılmasının, transfer zamanı üzerindeki etkisi mesafe arttıkça artmaktadır.

Pickup ve deposit istasyonları AS/RS`lerden veya AS/RS`lere transfer etmeyi sağlar. Bu istasyonlar genellikle koridorların sonunda bulunur. Pickup ve deposit istasyonları koridorun karşı uçlarında veya aynı yerde olabilirler. Bu girdilerin orjin noktalarına veya çıktıların hedeflerine bağlıdır. P&D istasyonları hem S/R makinelerine hem de dış taşıma sistemlerine (external handling system) uyumlu olacak şekilde tasarlanmalıdır. P&D istasyonlarında, AS/RS dışına taşımalarda en çok kullanılan transfer metotları manuel yükleme/boşaltma, forkliftler, konveyör sistemleridir.

AS/RS Kontrolleri

AS/RS operasyonlarında başlıca problem, yüklerin bulunup getirilmesi için S/R makinesini kabul edilebilir toleranslarda depolarda sabitlemektir. Sistem içinde depolanan malzemelerin yerlerinin belirlenmesi için AS/RS içindeki her bölüme ve koridora, yatay ve dikey pozisyonlarını belirten bir kimlik numarası verilmelidir. Bunun için alfa sayısal kodlar (alphanumeric code) kullanılabilir. Depolanan her bir ünite malzemeye kimlik kodu verilir ve depolama sistemi içinde belli bir bölgeye götürülür. Bu yerin kayıtlarına “Parça Konum Dosyası ” (item location file) denir. Her tamamlanan depolama işleminin bu dosyaya girilmesi gerekir.

S/R makinelerin ilgili bölüme gitmeleri ve burada konumlanıp, yükleme ve boşaltma işlemlerinin kontrolünün yapılması gerekir. Konumlama metotlarından biri “counting prosedure” dür. Bu yöntemle pozisyonu tanımlamak için koylar (bays) ve seviyeler (level) sayılır (yatay ve dikey). Bu metoda alternatif olarak “Sayısal Kimlik Yöntemi” (numerical identification procedure) kullanılabilir. Bu metotla her bir kompartmanın yeri, hedefleri büyük ölçüde yansıtan bianry kodlarla (çift kod) belirlenir.  Hedefleri okumak ve sabitlenip yükleme veya depolama işleminin gerçekleşmesini sağlamak için görsel sensörler kullanılır.

İstenilen yerin belirlenmesinde ve S/R makinelerini oraya yönlendirmede, bilgisayar kontrolleri veya programlanabilir denetleyiciler kullanılır. Bilgisayar kontrolü, AS/RS`nin fiziksel operasyonlarıyla, bilgi sağlama, kayıt tutma işlemleri arasında entegrasyonu sağlar. Depolama işlemleri anında kaydedilip, envanter kayıtlarının korunması, sistem performansının görüntülenmesi ve fabrikadaki diğer bilgisayar sistemleriyle iletişim sağlanır. Man-on-board operasyonlarında veya operasyonların hızlı yapılması gerektiği durumlarda otomatik kontrolün yerini manuel kontrol alabilir.

AS/RS`nin temel öğelerinin yanında bu depolama sistemi içinde yeralan diğer bazı elemanlar;
 
¨ Koridor transfer arabaları (aisle transfer cars)
¨ Dolu/boş kap dedektörleri (full/empty bin dedectors)
¨Ölçüm istasyonları (sizing stations)
¨Yük teşhis istasyonları (load identification station

AS/R sistemlerinin büyük bir kısmında her koridorda bir S/R makinesi vardır. Fakat yüklemelerin fazla olduğu bazı sistemlerde her koridora bir S/R makinesi atanması yeterli olmamaktadır. Bu da S/R makinelerin nerelerde kullanılacağı sorusunu getirir. Koridor transfer arabaları bu mesafelerde, koridorlar arasında S/R makinelerini öne arkaya getirerek yükleme işlemlerini gerçekleştirmelerini sağlar. Koridor transfer arabaları (aisle transfer cars) S/R makinelerini taşıyabilecek yeterli mukavemete sahip olmalıdır. Arabalar koridor boyunca koridorun sonuna kadar ilerleyebilmelidirler.

Boş/dolu kap dedektörleri, bir depodaki S/R makinelerin hazır ve dolu veya boş olduğunu belirler. Bunu yaparken ışığın veya sesin sıçrayışlarından, dalgalarından yararlanan optik veya sonar sensörleri kullanır. Yükleme yoksa sensörden sinyal alınmaz. Bu sayede dolu olan depolara yükleme yapılması ve boş olan yerlerde de boşaltma işleminin yapılması önlenmiş olur.

Ölçüm istasyonları kabul edilebilir büyüklükte olmayan yüklerin AS/RS`ye girişini engelleyerek sistemi korur. S/R makinesinin alacağı yük uygun büyüklükte olmazsa ya sıkışır ya da yere düşer. Ölçüm istasyonlarında yükün uzunluğu, genişliği ve ağırlığı ölçülür. Eğer boyutları kabul edilebilir seviyenin üstündeyseler ya özel bir yere götürülür ya da yeniden ölçülendirilir.

Yük tanımlama istasyonları yükün mevcut yerinin belirlenmesi için gerekli tanımlayıcı bilgilerin girilmesinde kullanılır. Yükün tanımlanması manuel, yarı otomatik ya da oto manuel metotlarla olabilir. Oto manuel metotta bir operatör malzemenin veya konteynırın kimlik numarasını okur ve sisteme girer. Yarı otomatik metotta ise bir operatör, kod okuyucusuyla malzemeyi tanımlar. Kimlik belirleme okuyucunun sabitlenip, malzemenin oradan geçerken kodunun okunmasıyla da sağlanabilir.

Gelişim Süreci

Depolama alanı kapasitesinin yükseltilmesi

ASRS sistemlerin, öncelikle yüksek ve dar koridorlu depolama alanları yaratarak kapasitelerin arttırılması yönünde muazzam etkileri vardır. Türkiye uygulamalarına genel olarak baktığımızda standart 6 ve 9 metre yüksekliklerde, lift ve forkliftler aracılığı ile insan operasyonuna dayalı bir sistem görülmektedir. Forklift çalışma aralığını göz önünde bulundurduğumuzda, markası ve cinsine bağlı olmak üzere, 2 raf arası koridor genişliklerinin minimum 3,5 metre olması gereklidir. Bu durumda dar koridorlarda çalışma kabiliyetleri olan “dar alan forkliftleri” alternatifi seçilse bile, maliyet yönünden ASRS robotları’nın fiyatları göz önüne alındığında, bu alternatif avantajlı değildir. ASRS sistemleri kurgulanmış depolarda koridor aralığının euro palet elleçleme genişliğinde olması yeterlidir. Yani operasyonu 1,5 metre genişliğinde bir alanda yapmak mümkündür. Şimdi kısa bir hesapla ortaya çıkan 2 metrelik fark 10 koridoru olan depoda 20 metrelik bir alan kazancıyla yaklaşık olarak, yükseklikle oynamamak kaydıyla, 42 % daha fazla depolama kapasitesi sağlanmaktadır.

Yükseklik konusuna gelince, kapasite yükseklikle doğru oranda artacak ve aynı zamanda standart yüksekliklerin dışında operatörsüz ve risksiz yükleme / boşaltma yapılabilecektir.

Yeni kurulacak depoların inşaat maliyetlerinin azalması

AS/RS Sistemlerde yüksek depolama yapılabildiğinden dolayı depo taban alanının genişliğine bağlı arazi maliyetleri ve yatırım miktarı minimum seviyede tutulabilmektedir. Depo inşa alanı ve arazi yatırımlarının maliyetlerinin düşüklüğü de önemli bir tasarruf sağlamaktadır.

Depo yükleme boşaltma işçilik maliyetlerinin önemli ölçüde azalması;

Depolama ve yükleme / boşaltma operasyonlarda elleçleme ve lift operatörleri sayısında önemli bir düşüş sağlanmaktadır. Doğal olarak taşıma, depolama ve operasyon alanları gibi tehlikeli bölgelerde personel bulunmayacağından dolayı iş kazaları riskleri de azalmaktadır.

Yükleme boşaltma operasyon sürelerinin azalması

Mevcut ASRS sistemleri her ne kadar taşınacak ve depolanacak yüklerin cins ve miktarlarına bağlı olarak büyük değişiklikler gösterse de ortalama yürüme hızları 20 – 60 metre / dakika, çıkma ve inme hızları ise 30 – 80 metre/dakika mertebelerine ulaşmak mümkündür. Sisteme konveyörlü entegrasyonlarla operasyon hızlarının, iş sonuç analizlerinde 120 metre / dakika mertebelerine ulaşmak mümkündür. Aynı operasyonun standart olarak 1000 defa tekrarlanmasında aynı hız ve sonuçların alındığı ve operasyondaki her bir adımın da aynı hızlarda ve sonuçta yapıldığı düşüldüğünde inanılmaz bir sirkülâsyonun düzenli ve verimli olarak nasıl işlediği düşüncesini taşımamak imkânsızdır. Biz Sonar Ar-Ge olarak bu noktada, ASRS sistemlere bir ek yaptık. Normalde çalışma prensiplerini incelediğinizde kutu elleçleme ve palet elleçleme olarak sistemler görürsünüz ama bulk olarak operasyona başlayan süreci paket paket raflara koyarak bu konudaki en önemli soruna çözüm getirdik. Bu süreç boşaltma anında da tam tersi süreçle yani paket paket toplayıp bunları birleştirerek yükleme alanına getirmektedir.

Yükleme boşaltma ve sevkiyattaki hata riskinin azalması

Operasyonların insansız olarak işletildiği ASRS sistemleri, eğer sistem doğru kurgulanmış ve başlangıç noktasında insan hatası bulunmuyor ise doğru zamanda doğru yükleme ve boşaltma sistemi olarak en uygun sistemlerdir. Firmaların Lojistik ve depolama süreçleri incelendiğinde verimliliklerini çok büyük oranda azaltan 2. süreç bu operasyonlardır. Yanlış operasyonun geri dönüş maliyetlerini düşünürsek, hele hele yanlış yüklemelerin firmalara verdikleri zararları düşünürsek, ASRS sistemleri büyük maliyet azaltıcı sistemler olarak görmekte ayrıca yarar vardır.

Depo içi sirkülâsyonunun anlık olarak takip edilebilmesi

Bu sistemler aracılığı ile artık sadece FİFO ve LİFO değil, aynı zamanda FEFO ( First Expire date First Out) hareketleri takibiyle sağlıklı depo yönetimi yapılmaktadır. Bu nokta çoğu kullanıcı tarafından göz ardı edilse de özellikle gıda ve sağlık sektöründe önemli bir kriter ve önceliktir

Depo Optimizasyonu

ASRS sistemler, “idle time” dediğimiz, operasyonun durduğu zamanlarda bile depodaki ürünlerin depo içi hareketlerini sürdürerek stok optimizasyonunu sağlar. Bu sayede sevkiyat ve operasyonların en uygun zamanlamayla yapılmasını mümkün kılması sistemin can alıcı özelliklerinden biridir.

AS/RS’nin  Faydaları
 
1) Geliştirilmiş envanter yönetim ve kontrolü
2) Güvenli ve hızlı dağıtım
3) Alan etkinliği
4) Basit ve hızlı envanter karşılama
5) Farklı çevrelerde çalışma kabiliyeti
6) Kayıp veya yanlış yerleştirilmiş teçhizat,bölüm ve araç miktarlarında düşüş

7) Geniş menzilli yüklerde tasarım esnekliği
8) Düşük emek masrafları

9) Eksiksiz envanter ve yük yerleştirme
10) Stokta düşüş
11) Fayda potansiyelinde artış
12) Artık ve tekel işlemlerinde düşüş

AS/RS’nin başarısında ölçü olarak alınanlar ;
 
1) Vinç hızı
2) Depolama raflarının faydalı kullanım oranı
3) AGV ve forkliftlerin girdi-çıktı taşımlarındaki hızı ve etkinliği
4) Depolama parçalarının tertibi
5) Girdi-çıktı çalışmalarının karışımı,
6) AS/RS’de bilgisayar kontrolünün hızı
7) Açık girdi-çıktı noktaları

Örnek bir AS / RS Sistemine ait örnek bir tasarım videosuna buradan ulaşabilirsiniz.