Когда в ходе операции оцениваются автономные мобильные роботы, проверка вызывает волнение. Полезная нагрузка, скорость, навигация, безопасность и программное обеспечение для управления автопарком – всем уделяется пристальное внимание. Взимание платы обычно сопровождается строкой в цитате и кивком на встрече. Именно из-за этого дисбаланса многие внедрения оказываются неэффективными. Стратегия зарядки, химический состав аккумуляторов и лежащая в их основе электрическая инфраструктура незаметно определяют, обеспечивает ли автопарк обещанную пропускную способность или останавливается, когда спрос достигает самого высокого уровня. Это часть проекта AMR, которая чаще всего моделируется последней, а иногда и не моделируется вообще, и именно здесь обычно скрываются дорогостоящие сюрпризы.
Стратегия наступления определяет весь флот
Как взимается плата за автопарк, это не деталь, которую нужно решать после прибытия роботов. Это дизайнерское решение, которое влияет на то, сколько роботов вам нужно, сколько площади вы отдаете и сколько электромонтажных работ требует здание. Доминируют три широких подхода, каждый из которых имеет свой набор компромиссов:
- Возможность взимания платы. Роботы кратковременно пополняют счет во время естественных перерывов в работе, поэтому они редко покидают сервис из-за специальной оплаты. Это поддерживает производительность устройств, но только в том случае, если есть реальное время простоя и зарядные устройства расположены там, где естественным образом обитают роботы.
- Запланированная оплата. Роботы подключаются к зарядному устройству для более длительного сеанса. Им проще управлять, но это выводит подразделения из ротации и обычно означает покупку большего количества роботов, чтобы закрыть пробел.
- Замена батареи. Разряженный аккумулятор заменяется заряженным за считанные минуты, что сводит к минимуму время простоя, но добавляет запасные батареи, станции замены и трудозатраты на их эксплуатацию.
Ничто из этого не является универсально правильным. Правильный ответ зависит от рабочего цикла, пола и целевой производительности, поэтому решение следует принимать на этапе проектирования, а не после ввода в эксплуатацию.
Ловушка возможности взимать плату
Возможность взимания платы привлекательна, и ее часто тихо считают планом. Ловушка в том, что это зависит от того, есть ли у роботов время простоя для зарядки, и это предположение остается в силе до тех пор, пока оно не станет самым важным.
В среднем за день у роботов достаточно перерывов между задачами, чтобы их можно было пополнить, а уровень заряда всего парка остается здоровым. В пиковый день роботы работают непрерывно, эти перерывы исчезают, и средний уровень заряда начинает снижаться с каждым часом. Затем флот упирается в стену в самый неподходящий момент, во время всплеска, с которым он был призван справиться. Модель взимания платы, построенная на среднем использовании, будет хорошо выглядеть на бумаге и потерпит неудачу на практике. Модель должна быть построена с учетом пикового рабочего цикла.
Возможность взимания платы также зависит от физической реальности, которую легко упустить из виду. Зарядные устройства должны располагаться там, где роботы естественным образом обитают, например, в точках погрузки и высадки, и роботам приходится останавливаться там достаточно долго, чтобы получить значимый заряд. Быстрая зарядка помогает, но повышение скорости зарядки приводит к выделению тепла и нагрузке на клетки, что возвращает разговор к химии.
Химия должна соответствовать рабочему циклу
Химический состав батареи не является предпочтением. Это следствие того, насколько усердно работает флот и как он заряжается.
Литий-ионные элементы и, в частности, литий-железо-фосфат выдерживают частую частичную зарядку, необходимую для альтернативной зарядки. Они допускают быструю зарядку, обеспечивают длительный срок службы, не требуют особого обслуживания и хорошо держат напряжение во время разрядки. Эти качества делают их идеальными для требовательных многосменных операций, которые пополняются в течение дня. Компромиссом является более высокая закупочная цена и реальная потребность в терморегулировании, особенно при высоких скоростях зарядки или при холодном хранении.
Свинцово-кислотные аккумуляторы изначально стоят дешевле, но они никогда не проектировались для того, как на самом деле работает парк автомобилей AMR. Частая частичная зарядка сокращает срок их службы из-за сульфатации, поэтому они предпочитают полные, непрерывные циклы зарядки, которые выводят робота из строя. Они тяжелее, быстрее теряют емкость, затопленные типы требуют проветривания и полива, а полезная глубина слива у них ограничена. Для легкой работы в одну смену они все еще могут иметь смысл, но они редко подходят автопарку, которому приходится интенсивно работать и заряжаться на ходу.
Еще два момента упускаются из виду достаточно часто, поэтому их стоит сказать прямо. Во-первых, батареи стареют, и парк, рассчитанный на первый день, потеряет свою мощность, как только аккумуляторы потеряют свои первые десять или двадцать процентов, поэтому при определении размера следует учитывать емкость по окончании срока службы, а не новую. Во-вторых, то, насколько глубоко батареи разряжаются перед зарядкой, напрямую влияет на продолжительность их работы, а это означает, что стратегия зарядки и размер парка зависят от срока службы батареи, а не только от ежедневного времени безотказной работы.
Электрическая инфраструктура, на которую никто не планирует бюджет
Это то, что удивляет больше всего, потому что оно полностью находится вне робота. Зарядные устройства потребляют электроэнергию, парк зарядных устройств потребляет ее много, а во многих зданиях нет такой мощности, которая находится в резерве.
Добавление зарядного парка может означать новые цепи, модернизированные панели, а в некоторых случаях более масштабное электроснабжение или дополнительную мощность трансформатора. Зарядные устройства также должны получать питание там, где обитают роботы, а это может быть далеко от существующего электрощита, поэтому трубопроводы и цепи становятся частью проекта. Ничто из этого не движется со скоростью доставки робота. Разрешения, электрики и распределительное оборудование требуют сроков выполнения работ, которые редко появляются в графиках поставщиков, и обнаружение этого разрыва после прибытия роботов приводит к сдвигу даты ввода в эксплуатацию.
Существует также аспект эксплуатационных расходов. Если большая часть автопарка взимает плату одновременно, одновременное потребление электроэнергии резко увеличивает пиковую нагрузку на объекте и счета за коммунальные услуги в этот пик. Управляемая оплата, которая разбивает сеансы, или стратегия, распределяющая оплату в течение дня, могут снизить этот спрос. Как и все остальное в этом обсуждении, гораздо дешевле планировать, чем модернизировать.
Оплата модели перед покупкой роботов
Общей темой является время. Зарядку обычно рассматривают как вопрос, который необходимо решить после выбора парка, тогда как его следует с самого начала моделировать вместе с роботами.
Разумный подход моделирует состояние заряда всего автопарка в течение полной пиковой смены при реальном рабочем цикле, чтобы гарантировать, что автопарк никогда не иссякнет, когда это необходимо. Он подбирает химический состав батареи в соответствии с этим рабочим циклом, а не в соответствии с самой низкой ценой. И он определяет размеры электрической инфраструктуры и заказывает электромонтажные работы по тому же графику, что и роботы. Если делать это в таком порядке, зарядка перестанет быть риском и станет решенной проблемой.
Сами роботы становятся все более легкой частью. Поставщики сделали навигацию и координацию флота действительно хорошими. Разрыв между парком машин, который обеспечивает обещанную пропускную способность, и парком машин, который останавливается на пике, обычно заключается вовсе не в роботах. Это стратегия зарядки, химия и сила, стоящие за ними, которые были решены заранее и честно смоделированы, или обнаружены поздно и оплачены с наценкой.
Эта статья написана командой HOJ Innovations, интегратора складских и погрузочно-разгрузочных систем, который с 1964 года разрабатывает, устанавливает и обслуживает складскую автоматизацию и робототехнику на территории Межгорного Запада.
