Поделиться
В России разработали математическую модель идеального автоматизированного склада
Разработанный российскими инженерами алгоритм позволяет сократить на складе количество роботов в среднем на треть и повысить эффективность складских работ на 10%. Распределенная система спроектирована как масштабируемая и отказоустойчивая, способная обрабатывать большие объемы предметов.
Математическая модель автоматизированного склада
Предложенный инженерами Центра прикладных систем искусственного интеллекта (ИИ) Московского физико-технического института (МФТИ) алгоритм позволяет сократить количество используемых роботов в среднем на треть, а также гарантированно улучшить общую эффективность складских процессов на 10%. Об этом в конце июня 2024 г. сообщила «Российская газета».
Сегодня автоматизация при применении роботов на самых разных производствах выходят на первый план. Особенно они преуспевают на складских работах из-за стремительного роста логистики и острейшей нехватки кадров. В 2023 г. с ней столкнулись 65% компаний в России. Это касается таких специалистов, как комплектовщики и кладовщики. Не дает эффекта даже существенный рост зарплаты. Так, в прошлом году у водителя погрузчика она выросла на 72%, а у грузчиков, кладовщиков, комплектовщиков - на 85%. Разработка ориентирована под нужды крупного бизнеса: положительный эффект от ее применения в цифровом ритейле может достигать нескольких миллионов рублей в месяц.
Специалистами МФТИ создана математическая модель, которая разрабатывает оптимальные конструкции склада под самую разную продукцию и ситуации. Также математическая модель предлагает наилучшие маршруты движения роботов в данном конкретном помещении. За основу взят подсмотренный у муравьев алгоритм, который управляет коллективными действиями в колонии насекомых.
«Если робот сломался и не может ехать (к примеру, износился подшипник), то тут должен вмешаться человек. Он должен вынести его оттуда или вытолкать, чтобы он не мешал другим роботам. Или должен сообщить всем роботам, что данный перекресток перестал быть проходимым. Все машины пойдут на обход, упаковывая продукты, перемещая заказы на отправку, принимая новый товар», - сказал заведующий лабораторией волновых процессов и систем управления Центра прикладных систем ИИ МФТИ Роман Горбачев.
По словам ведущего программиста‑разработчика Михаила Зарипова, интерес к автоматизации складов при стремительном росте логистического сегмента и нехватке специалистов вполне ожидаем - это позволяет оптимизировать рабочие процессы и существенно экономить ресурсы. Алгоритм оптимизации складских процессов применим в принципе для любой логистики, а также его можно использовать для моделирования транспортной инфраструктуры в городе и на разных производствах. На основе обработки движения агентов, алгоритм начинает прочерчивать магистрали. Магистрали по которым ходить не надо и оптимальные пути движения. Наш алгоритм анализирует данные и при самой нестандартной конфигурации склада, при любом количестве агентов, он нарисует эти коридоры. На отстройку процессов требуется время: нужно, чтобы роботы многократно преодолели маршрут. Мы гарантируем 10% увеличение производительности.
Масштабируемость обеспечивается за счет изменяемого количества представленных роботов-агентов. Распределенная система сортировки обеспечивает гибкость в распределении ресурсов и выполняет задачи более эффективно, чем традиционные конвейерные системы сортировки.
Математический алгоритм автоматизации складских процессов станет частью фреймворка технологий - набора ИТ‑инструментов, который упрощает разработку и поддержку сложных роботизированных систем. В настоящее время сотрудники МФТИ работают над его новой версией. Также алгоритм оптимизации складских процессов применим для любой конкурентной логистики, а также его можно использовать для моделирования транспортной инфраструктуры в городе и на производствах. Это может быть угольный карьер или сеть многополосных транспортных магистралей.
Роботизированные сортировочные системы
Во многих распределительных центрах используются дорогостоящие конвейерные сортировочные системы, для размещения которых требуются большие здания. В местах с ограниченным пространством роботизированные сортировочные системы предлагают новый тип решения для сортировки посылок по назначению. Такие системы отличаются высокой пропускной способностью и постепенно внедряются, особенно в компаниях экспресс-доставки.
Система имеет два яруса: роботы движутся по верхнему ярусу и сортируют посылки по назначению на спиральных конвейерах, соединенных с роликовыми контейнерами на нижнем ярусе. Вторая схема имеет один ярус с точками входа и выхода, расположенными по периметру и соединенными между собой роботами. Для каждой схемы разработчики рассматривают как топологию кратчайшего пути через двухполосные проходы, так и топологию обходного пути через однополосные проходы. Программисты строят замкнутые сети очередей для оценки производительности, создают итерационную процедуру для исследования перегруженности роботов в двухуровневой схеме и используют функции транспортного потока для оценки перегруженности роботов в одноуровневой схеме. Рассматриваются также и случайные, ближайшие, выделенные и кратчайшие правила распределения роботов по загрузочным станциям.
Аналитические модели с помощью симуляции, так и на реальном примере анализируют оптимальный размер ИТ-системы и операционные политики для пропускной способности и эксплуатационных расходов. Результаты показывают, что на пропускную способность системы значительно влияет перегруженность роботами в одноуровневой схеме с топологией обходного пути, но в других системах это влияние незначительно. Квадратная схема соответствует кратчайшему пути, а прямоугольная - обходному пути. Как правило, случайное распределение, так и правило распределения по кратчайшей очереди лучше для большого числа роботов, в то время, как выделенное распределение лучше для малого числа роботов.
Роботизированная система сортировки обычно имеет более низкую общую годовую стоимость, чем традиционная система сортировки на поперечных лентах, если требуемая пропускная способность не слишком велика.
Короткая ссылка
