CC BY
3УДК 658.7
ТРАНСФОРМАЦИЯ СКЛАДСКИХ ОПЕРАЦИЙ НА АО «QARMET» ПОСРЕДСТВОМ УМНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ГЕЛЬМАНОВА ЗОЯ САЛИХОВНА
Профессор кафедры ЭиБ, Карагандинский индустриальный университет, Темиртау,
Казахстан
КОНОВАЛЕНКО МИХАИЛ ВЛАДИМИРОВИЧ
Магистрант, Карагандинский индустриальный университет, Темиртау, Казахстан
ПЕТРОВСКАЯ АСИЯ СТАНИСЛАВОВНА
Старший преподаватель кафедры ЭиБ, Карагандинский индустриальный университет,
Темиртау, Казахстан
ТУРСЫНОВ НУРЖАН БАЛТАШЕВИЧ
Магистрант, Карагандинский индустриальный университет, Темиртау, Казахстан
ЛАТЫПОВА МАРИНА АЛЕКСАНДРОВНА
Старший преподаватель кафедры ЭиБ, Карагандинский индустриальный университет,
Темиртау, Казахстан
Аннотация. Опыт внедрения системы умного склада для горячекатаных рулонов на предприятии АО «QARMET» представляет собой важный этап в цифровизации и автоматизации складской логистики в металлургической промышленности. Система умного склада включает в себя использование передовых технологий, таких как, роботизированные краны для автоматического перемещения рулонов, цифровые платформы управления складом (WMS), которые интегрируются с ERP-системами компании. Внедрение этих технологий позволило значительно повысить эффективность складских операций, снизить затраты и улучшить экологические показатели предприятий. Этот опыт демонстрирует успешное использование инноваций в металлургической отрасли, способствуя повышению конкурентоспособности и устойчивому развитию компании на мировом уровне.
Ключевые слова: smart warehouse", "hot-rolled coils", АО «QARMET», "warehouse managementsystem (WMS)"
Внедрение системы умного склада для горячекатаных рулонов представляет собой важный шаг в автоматизации и оптимизации производственных процессов на металлургических предприятиях. Этот процесс обычно включает в себя интеграцию информационных технологий, автоматизированных систем управления и интеллектуальных решений для повышения эффективности хранения, учета и перемещения продукции.
Исследование опыта внедрения системы умного склада для горячекатаных рулонов на предприятии АО «QARMET» предполагает использование комплексного подхода, включающий анализ кейсов, то есть изучение конкретных примеров внедрения умного склада на предприятиях; оценку используемых технологий, процесса их внедрения, трудностей и успехов, основанная на теоретическом анализе, качественных и количественных методов, что позволит получить полное представление о данном процессе и его результатах.
Текущий метод размещения горячекатаных рулонов на складах и способ их маркировки, ввиду выполнения данных операций вручную, приводит к следующим возможным случаям:
• Утери информации о месте хранения продукции, что приводит к необходимости ее повторного изготовления.
• Превышения сроков хранения продукции, что приводит к потере качества продукции.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
• Наличия на складе продукции, сведения о которой отсутствуют (неучтенной продукции).
Для устранения данной ситуации предлагается осуществить автоматизацию склада готовой продукции ( рисунок 1).
Рисунок 1 - Склад готовой продукции
Цели создания системы автоматизации склада готовой продукции: контролируемое перемещение продукции (прием, хранение, отгрузка) на складе, а именно:
• Централизованное управление складом готовой продукции, формирование отчетов о движении продукции по складу, определение места нахождения продукции, хранение информации о выполненных заданиях и операциях (общепринятые функции WMS системы).
• Оптимальное перемещение продукции в соответствии с заданиями от системы управления складом.
• Предотвращение ошибочного перемещения (отгрузка в место, не соответствующее заданию, или без задания).
• Формирование отчетов WMS о перемещении продукции.
• Оптимизация работы грузоподъемных механизмов.
Функции системы показаны на рисунке 2.
Рисунок 2 - Функции системы контроля перемещения готовой продукции
Новый способ транспортировки рулонов по факту внедрения проекта по переходу на горизонтальную ось транспортировки рулонов и установки робота-маркировщика предполагает автоматический набор уникальных цифровых кодов маркировки на теле рулона, что исключает перечисленные выше недостатки учета, но при этом вносит свои сложности в распознавании позиций рулонов на складе цеха, а также сложности оперативного перевода данных цифровой маркировки в соответствующему коду продукту.
Текущее техническое оснащение кранов на участках складирования цеха не позволяет распознавать маркировку рулонов и учитывать их перемещение.
Фактическое расположение рулонов по координатам на складах учитывается журнальным учетом бригадиров, не отображается в автоматическом режиме, и является причиной сбоев при формировании заданий на обработку рулонов и порезку листа, а также при подборе металла к отгрузке.
Техническое задание на проект включало в себя следующие пункты[1] :
• Система организации складов должна соответствовать IT политике компании АО «QARMET»
• Согласно унификации оборудования, а также корпоративным политикам, оборудование должно выбираться из нижеследующих брендов: сетевое, телекоммуникационное оборудование - Cisco; персональные компьютеры, рабочие станции, принтера - Hewlett Packard; шкафы и стойки под телекоммуникационное оборудование, серверное и электрооборудование - Rittal; контроллеры и компоненты автоматики - Siemens; видеокамеры - Hikvision. Детальное обсуждение спецификаций должно обсуждаться с заказчиком.Это обязывает потенциальных поставщиков соответствовать политике компании «АО «QARMET ».
Система контроля перемещения готовой продукции устанавливается на краны и строится на базе ПЛК SIMATIC S7 и панели оператора SIMATIC PanelPC, сочетающей в себе функционал компьютера и человеко-машинного интерфейса (HMI), ПЛК предназначен для
сбора и передачи данных от различных систем на компьютер панели оператора. На панели оператора отображаются план склада с местами хранения продукции, положением крана и грузозахватного органа, приводится список назначенных крану заданий на перемещение продукции по складу с указанием исходного и конечного мест операции (места подсвечиваются на плане склада). Положение грузозахватного органа определяется специализированной системой позиционирования и совместно с идентификатором рулона используется для определения факта выполнения одного из выданных WMS заданий.
Предусмотрена система видеонаблюдения для контроля процесса приема продукции на хранение и отгрузки продукции покупателю без функции записи(рисунок 3)[2].
Система идентификации рулонов основана на применении технологии оптического распознавания идентификатора, представляющего собой цифро-буквенный или QR/Штрих код и включает в себя:
Стационарные оптические считыватели, устанавливаемые у грузозахватных органов кранов и предназначенные для считывания идентификаторов поднятой единицы продукции.
Опционально мобильные оптические считыватели для контроля (подтверждения) процесса отгрузки продукции заказчику и выполнения периодических ревизий склада (в случае маркировки рулонов 1D/2D кодами).
В случае, если нанесенный идентификатор рулона не попадает в поле действия стационарного считывателя, то операция может быть завершена без идентификации, при этом система подсвечивает задание, соответствующее по исходной позиции и позиции назначения выполненной операции, крановщик должен в ручном режиме подтвердить выполнение операции. Задание может считаться исполненным после подтверждения его исполнения при помощи ручного считывателя.
Пооогг^сис спрадоле«» »«ушсо иосотопо
Рисунок 3 - Структурная схема системы контроля
Система определения координат грузозахватных органов служит для решения следующей задачи: контроль текущего местоположения кранов.
Положения механизмов крана (передвижение крана, передвижения тележки, подъем) определяются при помощи лазерных дальномеров, лучи которых направлены в соответствующие тупики (рисунок 4). Дальномеры устанавливаются в специализированным защитном металлическом кожухе для предотвращения выхода из строя в результате механического воздействия.
I
Рисунок 4 - Лазерный дальномер
Система определения положения передаточной телеги. Передаточные телеги, предназначенные для перемещения рулонов между пролетами, оснащаются лазерными дальномерами для определения текущего положения на путях. Дальномеры устанавливаются в специализированные защитные металлические кожухи для предотвращения выхода из строя в результате механического воздействия. Связь с дальномерами осуществляется по беспроводной сети Wi-Fi (рисунок 5).
Система идентификации рулонов, переметаемых в соседние цеха. На пути межцехового конвейера для перемещения рулонов на дальнейшую обработку устанавливаются стационарные оптические считыватели и датчики контроля прохождения рулона.
Система беспроводной связи склада. Для организации интеграции кранов в существующую информационную систему предприятия планируется обеспечить покрытие всей площади склада готовой продукции бесшовной Wi-Fi связью, которая исключает кратковременные прерывания связи при перемещении крана. Предусмотрена установка по всей территории склада точек доступа, объединенных в единую сеть Система идентификации рулонов, перемещаемых в соседние цеха
Рисунок 5 -Структурная схема Wi-Fi
Установка системы организации склада горячекатаных рулонов позволит:
• сократить время простоев при отгрузке оборудования;
• создать централизованное управление складом готовой продукции, формирование отчетов о движении продукции по складу, определение места нахождения продукции, хранение информации о выполненных заданиях и операция;
• организовать оптимальное перемещение продукции в соответствии с заданиями от системы управления складом;
• предотвратить ошибочное перемещения (отгрузка в место, не соответствующее заданию, или без задания);
• обеспечить формирование отчетов WMS о перемещении продукции;
• добиться оптимизации работы грузоподъемных механизмов[18-20].
Преимущества умного склада:
1. Снижение издержек:
В среднем, внедрение умного склада может снизить операционные издержки на 10%. Это достигается за счет автоматизации процессов, уменьшения потребности в ручной работе, улучшения точности учета и сокращения времени обработки заказов.
2. Оптимизация складских операций:
Повышение эффективности обработки заказов и управление запасами могут улучшить время выполнения операций на 20%. Это снижает потери и улучшает общий контроль над запасами, что в свою очередь способствует экономии.
3. Снижение энергопотребления:
В среднем, энергопотребление может быть снижено на 20% за счет оптимизации работы оборудования и использования энергосберегающих технологий, таких как интеллектуальные системы управления энергией.
4. Уменьшение выбросов CO2:
Сокращаются выбросы CO2 и могут быть уменьшены на 10%. Это достигается за счет улучшения энергоэффективности, сокращения неэффективных перевозок .
Внедрение системы умного склада для горячекатаных рулонов на предприятии является важным шагом в эволюции промышленной автоматизации и цифровизации логистических процессов[16]. Этот процесс открывает ряд новых возможностей и вызовов, которые стоит рассмотреть более подробно.
Внедрение передовых технологий не только улучшает операционные процессы, но и способствует интеграции с цифровыми платформами управления, такими как WMS и ERP-системы. Это позволяет компании иметь более полное и точное представление о состоянии складских запасов и производственных процессов в реальном времени.
Экономические выгоды от внедрения системы умного склада проявляются в снижении операционных издержек, повышении производительности и оптимизации использования ресурсов. Например, автоматизация операций приводит к сокращению затрат на рабочую силу и уменьшению количества ошибок, которые могут привести к потерям продукции или замедлению работы.
Важно отметить, что первоначальные инвестиции в такие технологии могут быть значительными, однако долгосрочные выгоды в виде снижения операционных затрат и повышения эффективности часто оправдывают эти вложения. АО «QARMET», может извлекать выгоду из масштабного эффекта, распространяя успешные практики внедрения умных складов на различные предприятия по всему миру.
Одним из значительных аспектов внедрения умных складов является их вклад в экологическую устойчивость. Автоматизация процессов и использование энергосберегающих технологий помогают снижать углеродный след компании. Например, уменьшение потребления энергии и оптимизация транспортировки горячекатаных рулонов способствует снижению выбросов CO2, что является частью стратегии компании по достижению целей устойчивого развития.
Кроме того, точность инвентаризации и управление запасами помогают минимизировать перерасход материалов и отходы, что также положительно сказывается на экологическом воздействии.
Внедрение умных складов требует значительных изменений в организационной структуре и культуре компании. Переход на автоматизированные системы требует переподготовки персонала, что может вызвать сопротивление со стороны сотрудников, привыкших к традиционным методам работы. Однако успешное внедрение таких технологий может привести к созданию новых рабочих мест, связанных с управлением и обслуживанием роботизированных систем, а также с анализом данных, что открывает новые возможности для профессионального роста.
Несмотря на очевидные преимущества, внедрение системы умного склада также сопряжено с рядом рисков. Во-первых, существует риск технических сбоев и отказов оборудования, что может привести к простою производства. Во-вторых, интеграция новых технологий в существующие бизнес-процессы может столкнуться с трудностями, связанными с несовместимостью систем или необходимостью значительных изменений в ИТ-инфраструктуре.
Кроме того, внедрение умных складов требует значительных первоначальных инвестиций, что может быть проблематичным для компаний с ограниченными финансовыми ресурсами. Важно тщательно оценивать экономическую целесообразность таких проектов и учитывать все потенциальные риски.
Опыт внедрения системы умного склада для горячекатаных рулонов на комбинате демонстрирует, как инновационные технологии могут преобразовать производственные и логистические процессы в металлургической промышленности. Несмотря на существующие вызовы и риски, преимущества в виде повышения эффективности, снижения затрат и улучшения экологической устойчивости делают этот опыт ценным для дальнейшего изучения и распространения. Важно продолжать исследовать и адаптировать такие решения, чтобы они соответствовали специфическим условиям и потребностям различных предприятий.
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Внедрение системы умного склада для горячекатаных рулонов на предприятиях оказалось успешным примером того, как цифровизация и автоматизация могут кардинально изменить производственные и логистические процессы в металлургической промышленности. Благодаря использованию, роботизированных систем и интеграции с WMS, удалось существенно повысить точность и скорость выполнения операций, снизить издержки и улучшить условия работы. Дополнительно, оптимизация процессов привела к уменьшению углеродного следа, что соответствует глобальным целям устойчивого развития. Опыт предприятий подчеркивает важность инновационных подходов в управлении складской логистикой и может служить примером для других компаний в отрасли, стремящихся к повышению эффективности. Внедрение системы умного склада для горячекатаных рулонов представляет собой значительный шаг в направлении цифровизации и автоматизации складской логистики.
ЛИТЕРАТУРА
1. Техническое задание Установка системы организации склада горячекатаных рулонов - Темиртау, 2019г
2. Техническое предложение на выполнение комплекса работ «ЛПЦ-1. Установка системы организация склада горячекатаных рулонов» - Усть-Каменогорск, 2019г
3. Лебедев, В. (2020). "Инновационные решения для металлургических предприятий: опыт Северстали". Промышленная логистика, 18(4), 67-78.
4. Забелин, И. (2022). "Применение автоматизированных кранов в металлургии: кейс Северстали". Металлургическое производство, 32(2), 102-110.
5. Смирнов, Е. (2020). "Опыт Северстали по внедрению автоматизированных решений на складе горячекатаных рулонов". Металлургия и технологии, 27(5), 89-97.
6. Aghazadeh, S.-M. (2021). "Improving Logistics Operations Across the Supply Chain Using Warehouse Management Systems." Computers & Industrial Engineering, 152, 107013.
7. Tran-Dang, H., Lee, H., & Kim, S. (2021). "Smart Warehousing and the Internet of Things: A Decision-Making Framework for Multi-Criteria Evaluation." Sustainability, 13(14), 7781.
8. Chen, Y., & Huang, G. Q. (2020). "Design and Implementation of Smart Warehousing: A Review." Journal of Intelligent Manufacturing, 31(2), 213-228.
9. Asti, N. V. K., & Kodali, R. (2020). "A Literature Review of Empirical Research Methodologies Used for Smart Warehousing." Journal of Manufacturing Technology Management, 31(4), 819836.
10. Li, D., & Xu, L. (2022). "Digital Twin-Based Smart Warehousing: A Comprehensive Review." Advanced Engineering Informatics, 52, 101508.
11. Morabito, R. (2021). "Optimizing Warehousing Efficiency with Advanced Automation Technologies: A Case Study Approach." Computers & Operations Research, 137, 105505.
12. Wang, X., Zhang, Y., & Zhang, J. (2023). "Smart Warehouse Management with Real-Time Data Analytics: Enhancing Operational Performance." Journal of Manufacturing Systems, 65, 201214.
13. Nguyen, T., & Zhuang, H. (2020). "Implementation of IoT-Enabled Smart Warehouses in Industrial Supply Chains: Challenges and Solutions." IEEE Transactions on Industrial Informatics, 16(12), 7428-7438.
14. Kumar, A., & Singh, R. (2021). "Exploring the Potential of Robotics in Smart Warehousing: A Systematic Review." Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 71, 102145.
15. Pal, S., & Pant, A. (2022). "Artificial Intelligence in Smart Warehousing: Trends, Challenges, and Future Directions." International Journal of Production Research, 60(14), 4213-4235.
16. Luo, X., & Fan, L. (2023). "Machine Learning Applications for Smart Warehousing and Logistics: A Survey." Expert Systems with Applications, 202, 117144.
17. Lee, S. H., & Jeong, B. (2021). "Blockchain Technology for Enhancing Traceability and Transparency in Smart Warehousing." Computers & Industrial Engineering, 153, 107114.
18. Zhang, W., & Wang, C. (2020). "Big Data Analytics in Smart Warehousing: An Integrative Review." Journal of Big Data, 7(1), 89.
19. Singh, P., & Rajput, P. (2021). "A Framework for Smart Warehousing Systems Using RFID Technology." Journal of Industrial Information Integration, 23, 100215.
20. Zhou, Y., & Song, Z. (2023). "Sustainability in Smart Warehousing: A Multi-criteria Decision-Making Approach." Sustainability, 15(1), 123.
