Koszty automatyzacji transportu wewnętrznego

Gotowość firmy na zmiany związane z cyfryzacją w kontekście logistyki i Przemysłu 4.0 oznacza, że posiadamy odpowiednie dane do podjęcia właściwych decyzji. Dlatego na początek pod lupę weźmiemy właśnie dane. Brak właściwych informacji na wejściu to:

• Brak możliwości oceny efektywności pracy człowieka i robota
• Pewność, że posiadane zasoby nie są optymalnie wykorzystywane
• Bardzo trudne planowanie i nierealistyczne harmonogramy

Wiele firm uważa, że automatyzacja to właściwy kierunek dla zwiększenia ich efektywności. Jeśli jednak nie są do niej przygotowane to efekt może być odwrotny do zamierzonego. Jak poznać, że firma jest gotowa na nowe technologie? Świadczą o tym m.in.

• Stale mierzona efektywność
• Ustandaryzowane procesy
• Stale optymalizowana efektywność produkcji
• Niski odsetek nieplanowanych przestojów
• Niski koszt odpadów/strat materiałów

 

W branży wdrażającej roboty modne jest powiedzenie, że zautomatyzować można wszystko, włącznie z nieefektywnością i generowaniem strat. Jeśli wskaźnik efektywności OEE (Overall Equipment Efficiency) danego stanowiska to 30%, jego automatyzacja nie podniesie go do 100%. Będziemy mieli po prostu zrobotyzowane 30%, potencjalnie o wiele bardziej efektywnego procesu. Z naszych obserwacji wynika, że najważniejsze kryteria, które powinny decydować czy warto analizować wdrożenie robotów mobilnych to:

• Duża rotacja pracowników i/lub trudności z ich pozyskaniem
• Rosnące koszty pracownicze
• Konsekwencje złej jakości pracy (duża ilość wypadków/uszkodzeń towaru)
• Zawyżony względem konkurencji koszty wewnętrznej logistyki

 

Dodatkowym powodem bywa, bazująca na danych, pewność, że mimo wykorzystania najlepszych praktyk zespół pracowników manualnych osiągnął sufit i dalszy rozwój może umożliwić wyłącznie wdrożenie nowych technologii. Automatyzację powinno, więc poprzedzić lub uzupełniać opomiarowanie zdarzeń oraz standaryzacja procesów. Ważne by dane były zbierane w sposób możliwie spójny i przez rozmaite czujniki, bez konieczności angażowania pracowników, którzy mogą pomijać ich wprowadzanie lub modyfikować je według własnego uznania.

 

Warto pamiętać, że automatyzacja transportu wewnętrznego najlepiej zaprezentuje swoje możliwości jest będzie zintegrowana z firmowymi narzędziami do przetwarzania gromadzonych danych oraz systemów ERP/WMS.

 

Proponowana analiza będzie badała dwa obszary, które pozwolą podjąć decyzję o robotyzacji w oparciu o rzetelne dane. Porównamy efektywność pracy robotów i manualnych oraz koszty i oszczędności generowane dzięki automatyzacji. Analiza opłacalności wdrożenia robotów mobilnych bazuje na kilku parametrach, które pozwalają porównać operatorów manualnych z pojazdami autonomicznymi. Najważniejsze z nich to czas pracy, koszt pracy, jakość pracy. Kolejno przedstawiamy każdy pokazując dokładnie, co powinno być poddawane analizie.

 

Obliczanie rzeczywistego czasu pracy robota i pracownika

 

Na początek bierzemy pod uwagę specyfikę pracy firmy, która planuje wdrożyć roboty. Po pierwsze ile dni w roku i na ile zmian działa zakład. Trzeba tu uwzględnić również okresowe wzrosty zapotrzebowania na nasze usługi. Przykładowo dla firmy logistycznej, może się okazać, że firma pracuje od poniedziałku do piątku na dwie zmiany, ale od listopada do grudnia cykl pracy zmienia się na trzy zmianowy z weekendami włącznie. Te dane warto skorygować o czas obowiązkowych przerw (posiłki), okresy porannego rozruchu (odprawy) czy przerwy związane z przekazaniem obowiązków przez poszczególne zmiany. Możliwe też, że w danym zakładzie występują inne przerwy technologiczne, gdy procesy transportowe nie są realizowane. Finalnie powinniśmy ustalić czas pracy “netto”. W praktyce tam gdzie zakład nie jest w pełni zautomatyzowany praca robota będzie mocno powiązana z pracą ludzi, co nie znaczy, że nie będzie mimo to bardziej efektywna i przewidywalna.

To jednak nie wszystko, bo ustalenie, przez jaki czas roboty mobilne będą realnie realizować zadania umożliwia dopiero analiza przedwdrożeniowa. Dlaczego jest ona niezbędna by otrzymać dane umożliwiające oszacowanie zwrotu z inwestycji? Sprawdzamy wtedy na ile praca robotów musi pokrywać się z czasem pracy ludzi obsługujących produkcję i magazynowanie. Badane są również m.in. dodatkowe parametry takie jak czas wdrożenia robota do pracy, rzeczywiste przerwy związane z ładowaniem/wymianą akumulatora i czy podczas realizacji zadań pojazdy są spowalniane lub zatrzymywane by uniknąć kolizji z przeszkodami lub pieszymi na trasie. Jeśli na każdą godzinę pracy robota będzie on zatrzymywany tylko na 3 minuty, to w ciągu roku oznacza to aż dwa tygodnie nieuzasadnionej przerwy w pracy (w systemie pracy dwuzmianowej, pon.-pt.). Analogicznie w porównaniu uwzględnione muszą być absencje pracowników manualnych, niezależnie od ich powodu.

Dane do zebrania w tym obszarze to:

• Ilość dni pracujących w roku kalendarzowym
• Ilość dni pracujących podczas weekendów
• Ilość zmian w dni pracujące
• Ilość zmian w weekendy
• Czas pracy jednej zmiany
• Czas przestoju podczas wymiany brygad między zmianami
• Czas na przerwy związane z posiłkami
• Przestoje na prace konserwacyjne
• Przestoje spowodowane awariami
• Niewymuszone przestoje pracy robota powodowane przez czynniki zewnętrzne
• Średni czas absencji pracownika manualnego związany ze zwolnieniami chorobowymi
• Średni czas absencji pracownika manualnego związany z urlopami

 

Efektywność i jakość pracy robota vs pracownika manualnego

 

Porównanie efektywności wymaga ustandaryzowanych procesów i jasno zdefiniowanych zadań. Może to być transport towarów z jednego miejsca do drugiego np. z produkcji do magazynu. Mierzenie wydajności robota mobilnego i operatora ręcznego może obejmować takie wskaźniki, jak:

• Czas cyklu (np. przejazd z A do B i powrót)
• Liczba palet transportowanych na godzinę,
• Liczba popełnionych błędów.

 

Dzięki temu i zebranym wcześniej danym dot. rzeczywistego czasu pracy możliwe będzie obliczenie całkowitej efektywności (OEE). Będzie to iloczyn trzech czynników:

OEE = dostępność x wydajność x jakość

• Dostępność to procent czasu, przez jaki sprzęt lub operator jest dostępny do wykonania zadania.
• Wydajność to procent maksymalnej teoretycznej przepustowości procesu, który obsługuje klasyczny lub autonomiczny wózek.
• Jakość to procent przejazdów zrealizowanych bez strat.

 

Sprawdźmy to na przykładzie:

OEE operator manualny = 0,81 x 0,85 x 0,89 = 61%

OEE robot mobilny = 0,95 x 0,55 x 0,99 = 52 %

Mimo, że to tylko przykładowe dane to bardzo możliwe, że uzyskacie zbliżone wyniki. Widoczna jest mniejsza efektywność robota, co potwierdzają nasze obserwacje. W transporcie wewnętrznym nie można przyjmować założenia, że jednego operatora zastąpi jeden robot. Każdy z nich ma inną specyfikę pracy, a zaletami robota jest stabilność jego pracy. Oznacza to, że jeśli w cyklu optymalizacji uzyskamy bardzo dobre rezultaty to będą one potem dostarczane za każdym razem i zdobyte doświadczenie będzie też można bezstratnie przenieść na pozostałe roboty we flocie danego magazynu. W jaki poziom OEE warto celować? Wynik OEE powyżej 70% należy uznać za bardzo dobry, a 85% i więcej to wynik na poziomie światowych liderów optymalizacji. Z drugiej strony każdy wynik poniżej 40% należy uznać za zły i wymagający natychmiastowej interwencji.

 

Koszt pracy robota AGV/AMR vs koszt pracownika manualnego

 

Obliczenie kosztów utrzymania zespołu operatorów nie ogranicza się wyłącznie do zsumowania ich wynagrodzeń, chociaż będzie to bardzo znacząca wartość. Tym bardziej, że tylko w 2023 są już zagwarantowane przepisami dwie podwyżki płacy minimalnej, co będzie też skutkowało większą presją płacową na wyższych stanowiskach. Co ważne mogą to być również koszty osób pośrednio związanych z transportem. Jeśli roboty mają zastąpić proces obsługiwany przez 6 operatorów, a zadania będzie im wydawał system ERP/WMS to zbędne stanie się także stanowisko brygadzisty.  Poza kosztami związanymi bezpośrednio z wynagrodzeniem będą to szkolenia bhp czy koszty obsługi rotacji pracowników. Dodatkową oszczędnością jest redukcja kosztów utrzymania stanowiska pracy (kaski, kombinezony, obuwie, ogrzewanie, oświetlenie).

Koszty pracy robota to cena zakupu urządzenia, ew. licencji na oprogramowanie (o ile stanowi ono osobną pozycję w cenniku producenta) oraz koszty przeglądów. Koszty energii elektrycznej niezbędnej do zasilania wózka pomijamy uznając, że różnice w energii zużytej przez pracownika manualnego i robota są zbyt zbliżone by stanowiły istotną różnicę. Warto tu jednak zastrzec, że przy większej ilości wózków AGV/AMR i dalej rosnących cenach prądu takie porównanie również będzie wykonywane, ponieważ pojazdy autonomiczne efektywniej zarządzają poruszaniem się po magazynie, wykonując tylko i wyłącznie ruch niezbędny do wykonania zadania. Do rozważenia pozostaje porównanie kosztów ubezpieczenia wózków manualnych i autonomicznych, ponieważ jednak polisy bardzo różnią się zakresami, a każda firma ma inne podejście do zabezpieczania posiadanego mienia to uznajemy tą kwestię za mocno indywidualną.

Dane do zebrania w tym obszarze to:

Pracownicy manualni

• Ilość pracowników x wysokość wynagrodzeń
• Koszt szkoleń BHP
• Koszty szkoleń wdrażających do pracy
• Koszt obsługi rotacji (pozyskiwanie nowych pracowników)

 

Roboty mobilne

• Koszt analizy przedwdrożeniowej
• Koszt zakupu robota i ew. licencji oprogramowania (wiele firm pozwala odliczyć od niej całość lub część kosztu analizy przedwdrożeniowej)
• Dodatkowe integracje np. z systemami ERP/WMS
• Koszty mniejszej przepustowości procesu w okresie wdrożenia

 

Podczas wdrożenia robotów mobilnych mogą pojawić się również inne koszty, które jednak są bardzo indywidualną kwestią, dlatego nie ujęliśmy ich w głównej liście. Należą do nich np. koszty przygotowania bezpiecznej łączności bezprzewodowej. Roboty mobilne korzystają z sieci Wi-Fi lub 5G. Według naszych obserwacji podłączenie ich do sieci danej firmy potrafi trwać od niecałej godziny aż do kilku dni. Kolejna rzecz to fakt, że w magazynach niezwykle cenna jest powierzchnia. O ile roboty mobilne są często parkowane przez pracowników na styk, to roboty potrzebują wydzielenia szerszych miejsc parkingowych. Wynika to z faktu, że systemy antykolizyjne nie pozwolą im parkować na styk. Nie ma zresztą przypadku w tym, że roboty mobilne po 5 latach pracy wyglądają prawie jak nowe, a te użytkowane przez pracowników manualnych jakby były u kresu eksploatacji. To w kategorii kosztów bo zdarzają się i niespodziewane oszczędności np. wprowadzenie robotów do branży FMCG czy farmaceutycznej znacząco obniża koszty obsługi ryzyka związanego z zanieczyszczeniem produktów.

AGV/AMR w dłuższej perspektywie

Zebrane dane, które pokazują aktualny obraz warto wykorzystać do prognoz na kolejne lata. W przypadku robotów można przyjąć, że po pierwszym roku użytkowania poprawie mogą ulec takie parametry jak: szybkość pracy i jej ogólna efektywność. Będzie to spowodowane przyzwyczajeniem się ludzi do współpracy z robotami oraz optymalizacjami wprowadzonymi w oparciu o zbierane w kolejnych miesiącach. Po stronie kosztów ryzyko poważniejszych wydatków pojawia się dopiero po zakończeniu okresu gwarancyjnego (zazwyczaj 2-5 lat), gdy kolejne przeglądy mogą wiązać się z odpłatną wymianą części. Po okresie 5 lat robot mobilne powinny być dawno zamortyzowane.

Analizować warto też alternatywne koszty, jeśli nie zdecydujemy się na wdrożenie robotów, czyli np. przygotować symulację związaną z kosztami pracy. Dotychczas uwzględnia ona głównie wzrost efektywności pojawiający się wraz z rosnącym doświadczeniem pracownika. Aktualnie jednak rosnącą presję płacową wynika częściej z powodu inflacji i cyklicznego podnoszenia płacy minimalnej.

 

Na koniec przydatnym ćwiczeniem jest sprawdzenie czy koszt wdrożenia robotów mobilnych mógłby nam przynieść jakiś większy alternatywny zysk. Czy zatrudnienie dodatkowych pracowników dałoby lepszy efekt a może włożenie pieniędzy przeznaczonych na AGV/AMR na lokatę byłoby bardziej opłacalne? Wedle naszej wiedzy nie, ale każdy musi sobie na to pytanie odpowiedzieć samodzielnie. Najlepiej podczas opracowania wyników z analizy sytuacji we własnej firmie, do czego serdecznie zachęcamy!

Wyjaśnienie pojęć TCO i OEE

TCO (Total Cost of Ownership) odnosi się do całkowitego kosztu posiadania danego sprzętu przez cały okres jego użytkowania. We wskaźniku tym bierzemy pod uwagę koszt zakupu urządzenia, koszty jego utrzymania, napraw, zużycia energii oraz utraty wartości w czasie.

OEE (Overall Equipment Effectivness) odnosi się do wydajności i efektywności działania sprzętu lub nawet całej linii produkcyjnej. Wskaźnik mierzy jak dobrze dany robot wykonuje swoje zadanie w stosunku do teoretycznej wydajności. OEE uwzględnia głównie czas dostępności urządzenia, wykorzystanie urządzenia oraz jakość pracy.

Podsumowując TCO odpowiada na pytanie o koszty posiadania i utrzymania, a OEE wskazuje na jego efektywność. Połączenie w analizie obu wskaźników jest bardzo użyteczne ponieważ odpowiada na wyjściowy dylemat tego artykułu: czy pomimo tego, że roboty są droższe niż zatrudnienie człowieka to efektywność ich pracy sprawia, że to opłacalna inwestycja.