Magazzino intelligente e supply chain integrata

La crescita esponenziale dello shopping multicanale e la tendenza a richiedere tempi di consegna sempre minori e a produrre on-demand ha ridefinito la supply chain dei prodotti e ha creato la necessità di rispondere a una domanda con esigenze di consegna più stringenti, che per essere soddisfatta richiede magazzini più ‘intelligenti’ e reattivi. Il cambiamento, che riguarda tutte le categorie di prodotti, richiede una trasformazione della filiera logistica e una riprogettazione delle attività di magazzino per aumentare la produttività e allo stesso tempo ridurre tempi di spedizione e costi di trasporto. Per rispondere al cambiamento, le modalità di gestione del magazzino dovranno subire un significativo restyling nei prossimi anni, con un maggiore utilizzo di tecnologie digitali.

Logistica 4.0 e Magazzini 4.0

(Smart Warehouse / Warehouse 4.0)

La trasformazione digitale delle imprese, la digitalizzazione dei processi e le tecnologie innovative stanno diventando strumenti insostituibili per i cambiamenti necessari nella catena di approvvigionamento, poiché rendono possibile l’ottimizzazione della capacità, l’aumento delle prestazioni, il miglioramento della qualità e della flessibilità e la sostenibilità a lungo termine. Inoltre, le pressioni incessanti causate dai costi operativi costringono le imprese a ridisegnare i modelli di business e a rivedere i processi e operazioni per garantire la continuità e l’affidabilità della catena di approvvigionamento.

L’automazione dei processi e l’integrazione digitale attraversano e modificano l’intera filiera del settore logistico, dalla produzione al consumatore, impattando sulla logistica di produzione, sul magazzino distributivo e sui processi di consegna. Le nuove tecnologie digitali rendono possibili processi logistici più rapidi e precisi, ottimizzazione dell’interazione uomo-macchina, efficientamento energetico, diminuzione dei costi e possono aumentare la produttività, il rendimento, le capacità di acquisizione e analisi dei dati, e quindi accrescere il vantaggio competitivo. Inoltre, le macchine automatizzate sono in grado di sostituire gli esseri umani nei compiti che comportano un lavoro difficile, duro fisicamente o monotono, o che si svolge in ambienti pericolosi.

Come cambia il magazzino

Anche gli edifici che ospitano i magazzini stanno subendo delle modifiche, aumentando le dimensioni e modernizzando i processi e gli impianti, per passare dai vecchi sistemi manuali a magazzini altamente meccanizzati e automatizzati.

I magazzini intelligenti utilizzano un complesso di tecnologie di intralogistica che comprendono sistemi di automazione tradizionale (es. nastri trasportatori e transelevatori su rotaie), veicoli a guida autonoma (AGV), bilance volumetriche, dispositivi mobili e indossabili, voice picking e light picking per aumentare la precisione e la velocità delle movimentazioni e tecnologie Rfid (radio frequency identification), IIoT (Industrial Internet of Things), sistemi di geolocalizzazione (GPS) per avere visibilità in tempo reale sulle risorse di magazzino, robotica avanzata, realtà aumentata e intelligenza artificiale.

Per ottimizzare la logistica, è necessario riuscire a movimentare e spedire le merci in tempi ristretti e con il minimo sforzo possibile, agendo su tre direttrici.

Automatizzare i processi. La capacità di automatizzare i processi logistici è un fattore critico, indispensabile per il successo e la redditività dell’azienda. L’introduzione di sistemi di gestione del magazzino automatizzati è il primo passo verso l’ottimizzazione. Con gli schedulatori di magazzino è possibile programmare le attività di ogni risorsa in modo continuo e ottimizzato e rimanere in contatto con il personale del magazzino tramite tecnologie informatiche quali reti wireless, terminali portatili, sistemi di codici a barre e Rfid, controllare e tracciare efficacemente le dinamiche logistiche; ottimizzare il prelievo (picking) degli articoli.

Ottimizzare le performance. Le soluzioni di integrazione tra personale, robot e macchine generano efficienza e risparmi e possono potenziare la qualità del servizio logistico. L’evoluzione della visione artificiale e l’elaborazione intelligente dei segnali provenienti dall’ambiente esterno permettono alle macchine di operare con estrema precisione. I robot si possono impiegare nella movimentazione di colli e bancali, nella gestione di piattaforme logistiche, nelle pulizie industriali (smart cleaning), nei sistemi di trasferimento merci autonomi e nei carrelli autonomi (AGV) in grado di prelevare gli articoli con bracci antropomorfi. Nel futuro si prevede che alcuni prodotti possano essere consegnati direttamente ai clienti da sistemi autonomi terrestri e droni.

Integrare la gestione del magazzino con il resto dell’impresa. I sistemi di gestione fisica e logica del magazzino si devono interfacciare con i sistemi ERP, MES e MRP per ottimizzare la gestione aziendale, integrando attrezzature di trasporto manuali e automatizzate in un sistema unificato con una gestione e un controllo efficienti. L’interfacciamento del sistema di gestione del magazzino (Warehouse Management System – WMS) con il sistema di controllo delle apparecchiature fisiche del magazzino (Warehouse Control System – WCS) consente di costruire una piattaforma di gestione del magazzino completa, efficiente e intelligente.

La movimentazione

Il trasporto di materie prime e prodotti finiti circola lungo percorsi pianificati tramite il sistema di trasporto, che comprende veicoli per la movimentazione manuale e apparecchiature automatizzate come nastri trasportatori, Asrs, EMS e AGV.

Gli Asrs (Automated Storage and Retrieval System) sono sistemi di movimentazione automatica su rotaie, a forte sviluppo verticale per massimizzare il rendimento di superficie. La movimentazione avviene con transelevatori pesanti che possono raggiungere i 45 mt di altezza e una portata di 3.000 kg in configurazione standard o con impianti miniload con portate fino a 50 kg e altezze fino a 20 m.

Gli EMS (Electrified Monorail System) si muovono lungo monorotaie elettrificate appese al soffitto o lungo un circuito a pavimento, utilizzati in molti processi di produzione per collegare diverse zone operative, particolarmente convenienti sulle lunghe distanze.

Gli AGV (Automated Guided Vehicle) sono robot collaborativi muniti di ruote, utilizzati sia in fabbrica che nei magazzini.

L’ottimizzazione dei processi

L’ottimizzazione dei processi di magazzino si sviluppa in tre fasi:

Magazzino controllato. Identificazione degli articoli per tracciare i loro spostamenti all’interno e all’esterno del magazzino per mezzo di un’applicazione di gestione dell’inventario. Oltre alla raccolta e all’analisi dei dati, vengono stabilite le regole per lo stoccaggio e il prelievo. Attraverso l’esecuzione di queste regole, i sistemi di magazzino possono gestire efficacemente e in modo ottimale il posizionamento degli articoli nel magazzino.

Introduzione di un Sistema di gestione del magazzino (WMS). La fase successiva consiste nel garantire l’interconnessione di tutti gli oggetti nel magazzino mediante l’implementazione di tecnologie IoT. La gestione operativa dei processi di magazzino avviene attraverso regole predefinite o algoritmi autonomi. I materiali / prodotti non vengono più spostati secondo una regolamentazione statica nel magazzino, ma gli algoritmi del WMS valutano le richieste in tempo reale sulla base di una serie complessa di criteri, come occupazione corrente di posizioni di celle, grado di turn-over o stagionalità, per la gestione dinamica dei processi di stoccaggio e prelievo.

Magazzino Intelligente (Smart Warehouse – Unmanned Warehouse System). Magazzino completamente automatizzato con attrezzature personalizzate: sistemi di stoccaggio e robot automatici, compresi i veicoli a guida automatica (AGV) e i droni. Ogni apparecchiatura è auto-organizzabile e la sua attività è coordinata dal WMS.

Tecnologie abilitanti avanzate per l’interazione uomo-macchina (Advanced HMI, Human Machine Interface).

Le tecnologie abilitanti

Le principali tecnologie abilitanti utilizzate nei magazzini intelligenti, oltre alla robotica, sono:

Voice-picking. Gestione del picking attraverso la modalità voce (Pick to Voice), utilizzata in magazzini con alta rotazione e necessità di gestione delle movimentazioni ‘a mani libere’ da parte degli operatori. La possibilità di ricevere informazioni attraverso una cuffia e di impartire comandi vocali permette un’operatività fluida, veloce e precisa, con una comunicazione diretta tra operatore e WMS / ERP.

Pick To Light. Sono sistemi che vengono utilizzati principalmente per la spedizione di articoli prelevati manualmente. Le luci ottimizzano i percorsi dell’operatore, lo aiutano a selezionane gli oggetti, e mostrano il numero di pezzi da prelevare.

Realtà aumentata. Le tecnologie di Augmented Reality (AR) consentono di associare l’ambiente fisico del con la sua controparte virtuale sotto forma di un ‘gemello digitale’ (digital twin). Il livello virtuale fornisce accesso immediato e visualizzazione dei dati per mezzo di visori.

Telemanipolazione (Gesture Control). Grazie al rilevamento del movimento e della posizione, per percepire i movimenti di un operatore nello spazio, si possono controllare macchine e impianti con i gesti di un operatore.

Big Data e intelligenza artificiale. I Big Data permettono di sviluppare nuovi modelli di business per i servizi di logistica e la previsione della domanda in logistica, analizzando grandi volumi di dati eterogenei per svelare, anche con l’aiuto dell’Intelligenza Artificiale, modelli di comportamento e relazioni ed elaborare strategie per prevenire i ritardi nella catena di fornitura.