El término “alta capacidad” en el almacenamiento industrial generalmente implica una construcción robusta y una alta capacidad de carga. El término “inteligente” implica una optimización impulsada por software. Un almacén inteligente para perfiles de alta capacidad debe ofrecer ambos simultáneamente – y debe hacerlo dentro de las limitaciones físicas de los edificios de fábrica reales, no de sitios idealizados en terreno virgen. El almacén inteligente para perfiles de alta capacidad de Herochu logra esto mediante tres innovaciones integradas: arquitectura de pórtico de pasillo estrecho, asignación de carga consciente del peso por nivel y optimización dinámica de ubicaciones que reubica los perfiles de acceso frecuente sin intervención del operador.

Considere un almacén de perfiles típico antes de la automatización. Los perfiles se almacenan en estanterías de brazo dispuestas en filas con pasillos entre ellas. Cada pasillo debe ser lo suficientemente ancho para que una carretilla elevadora entre, gire y extraiga una barra de 12 metros. El ancho de pasillo estándar para una carretilla contrabalanceada de 3 toneladas que maneja cargas largas es de 3,5 a 4 metros. Las propias estanterías ocupan quizás 2 metros de ancho por fila (incluyendo el voladizo). La relación entre el ancho de almacenamiento y el ancho del pasillo es, por lo tanto, de 2:3,5, lo que significa que más del 60% del área del suelo del almacén está dedicada al movimiento en lugar del almacenamiento. Un almacén inteligente para perfiles de alta capacidad que utiliza el sistema Herochu invierte esta relación. El pórtico se desplaza sobre raíles fijos y no requiere pasillo de giro. El ancho del pasillo se reduce a 1,2 metros – justo el espacio necesario para que los brazos de la pinza se extiendan y retraigan sin tocar los perfiles adyacentes. Las torres de almacenamiento ocupan 2,5 metros de ancho. La relación almacenamiento-pasillo se convierte en 2,5:1,2, es decir, un 68% de área de almacenamiento. Combinado con el apilamiento vertical de hasta 13 niveles, la densidad de almacenamiento volumétrico aumenta en un factor de 5 a 7 en comparación con las estanterías convencionales.

La afirmación de capacidad de 500 toneladas se basa en un escenario específico pero realista: longitud de barra estándar de 12 metros, 10 niveles de almacenamiento, tipos de perfiles mixtos que incluyen tubo redondo, tubo cuadrado, barra plana y secciones estructurales, con una densidad media de 4,5 toneladas por metro cúbico (teniendo en cuenta los espacios de aire entre perfiles). La superficie de aproximadamente 200 metros cuadrados representa una única zona de almacenamiento de 20 metros de largo por 10 metros de ancho, que contiene cuatro torres de 2,5 metros de ancho cada una, con dos pasillos de 1,2 metros y espacios libres en los extremos. Dentro de esta zona, el sistema puede almacenar hasta 500 toneladas de perfiles mixtos. Para poner ese número en perspectiva, 500 toneladas de acero estructural son suficientes para estructurar un pequeño edificio comercial. En un almacén tradicional, almacenar 500 toneladas de perfiles mixtos requeriría de 800 a 1.200 metros cuadrados de espacio en planta más los pasillos de giro asociados.

La construcción física del almacén inteligente para perfiles de alta capacidad comienza con la estructura principal: columnas verticales fabricadas con perfiles de acero de calibre grueso, típicamente vigas H o columnas de cajón soldadas. Estas columnas se anclan a una cimentación de hormigón armado diseñada para la distribución de carga específica de la configuración instalada. Entre las columnas, los refuerzos horizontales proporcionan estabilidad lateral ante cargas sísmicas o de viento, aunque el sistema está destinado a instalación interior, por lo que el viento rara vez es un factor. Los soportes de almacenamiento se atornillan a las columnas a las alturas seleccionadas. Para aplicaciones de alta capacidad, se recomienda la opción de soporte de 5 toneladas por nivel, que utiliza brazos de soporte más gruesos (placa de acero de 12 mm en lugar de 8 mm) y placas de refuerzo adicionales en los puntos de fijación.

El robot pórtico que sirve a este almacén de alta capacidad es igualmente robusto. El puente principal es una celosía de acero fabricada que abarca todo el ancho de la zona de almacenamiento. El desplazamiento sobre las guías lineales es accionado por dos transmisiones por cadena sincronizadas, una a cada lado del puente, para evitar el sesgo. El carro elevador se desplaza sobre raíles verticales unidos a la cara del puente, con una transmisión por cadena que proporciona el movimiento vertical. La capacidad máxima de elevación es de 5 toneladas, coincidiendo con la capacidad por nivel más pesada. El mecanismo de pinza utiliza cuatro brazos independientemente accionados, cada uno capaz de levantar 1,25 toneladas, con reparto de carga controlado por el controlador central del carro. Si un brazo encuentra una resistencia mayor (por ejemplo, si un perfil está ligeramente doblado y se atasca contra el material adyacente almacenado), el controlador ajusta los otros brazos para compensar, asegurando que la carga se mantenga nivelada durante la extracción.

Lo que hace que este sea un almacén inteligente en lugar de meramente automatizado es la capa de toma de decisiones integrada en el software de control del almacén. El sistema monitorea continuamente cinco variables: (1) el peso actual en cada posición de almacenamiento, medido por sensores de galgas extensiométricas integrados en los brazos de soporte; (2) el tiempo de permanencia de cada perfil – cuánto tiempo ha estado almacenado; (3) la frecuencia de acceso a cada tipo de perfil, rastreada por SKU o por dimensiones físicas; (4) la profundidad actual de la cola en las estaciones de entrada y salida; y (5) las posiciones vacías disponibles en todos los niveles de almacenamiento. Utilizando estos datos, el sistema realiza tres rutinas de optimización.

La primera rutina de optimización es la ubicación dinámica. Cuando se recupera un perfil y se coloca en la estación de salida, el sistema no simplemente devuelve la pinza a una posición de inicio. En su lugar, verifica si hay otros perfiles en el almacén que sean candidatos para ser reubicados. Los perfiles de acceso frecuente se mueven a posiciones más cercanas a la estación de salida durante períodos de baja actividad – típicamente durante la noche o durante las pausas programadas. Esta reubicación ocurre automáticamente, sin intervención del operador, y es invisible para el proceso corriente abajo. El resultado es que los perfiles solicitados con frecuencia siempre se almacenan en las ubicaciones más accesibles, reduciendo el tiempo promedio de recuperación entre un 30 y un 40% en comparación con la ubicación estática.

La segunda rutina de optimización es la colocación consciente del peso. Cuando el pórtico recoge un haz de varias toneladas de la estación de entrada, primero pesa la carga utilizando sensores de galgas extensiométricas integrados en los brazos de la pinza. Basándose en ese peso, el sistema selecciona una ubicación de almacenamiento adecuada. Las cargas pesadas – aquellas superiores a 3 toneladas – se asignan a niveles inferiores, típicamente niveles 1 a 4. Esto mantiene la estabilidad general de la torre al mantener el centro de masa bajo. También reduce el consumo de energía de elevación vertical porque el pórtico no necesita levantar cargas pesadas a grandes alturas. Las cargas ligeras, por debajo de 1 tonelada, pueden ir a niveles superiores. Las cargas medias llenan los niveles intermedios. Esta asignación dinámica ocurre automáticamente para cada colocación y se optimiza continuamente a medida que cambia el inventario. Si se recupera una carga pesada y luego se reemplaza por una más ligera, el sistema puede reasignar ese nivel a una clase de peso diferente.

La tercera rutina de optimización es la zonificación estacional y basada en la demanda. El sistema rastrea la frecuencia de acceso por mes, semana y día de la semana. Los perfiles a los que solo se accede durante ciertas estaciones – por ejemplo, tubería utilizada para sistemas de riego al aire libre, que se vende principalmente en primavera y verano – se consolidan en una zona dedicada, típicamente en una parte menos accesible del almacén. Esto libera ubicaciones privilegiadas cerca de la estación de salida para perfiles de alta rotación. Por el contrario, cuando se acerca el período de demanda de un perfil estacional, el sistema preposiciona un stock de reserva de ese perfil en la zona de alto acceso antes de que llegue el primer pedido.

El almacén inteligente para perfiles de alta capacidad también incluye un módulo de mantenimiento predictivo. El sistema rastrea el número de ciclos de cada transmisión por cadena, la distancia recorrida en cada guía lineal y la carga acumulada levantada por cada brazo de la pinza. Cuando algún componente se acerca a su vida útil nominal, el sistema genera una alerta de mantenimiento que especifica el componente, su ubicación y la vida útil restante estimada en ciclos u horas. Para componentes críticos como las cadenas de transmisión principales, el sistema puede configurarse para pedir automáticamente piezas de repuesto del inventario de Herochu, con la entrega programada para llegar antes de la fecha de fallo prevista.

El consumo de energía es una consideración en cualquier instalación de alta capacidad. El sistema Herochu utiliza accionamientos regenerativos en los motores de elevación vertical. Cuando el carro de la pinza desciende bajo carga, el motor actúa como generador, devolviendo energía a la red eléctrica de la instalación o a un banco de almacenamiento de energía local. En un almacén típico de 500 toneladas que realiza 500 ciclos de colocación/extracción por día, el frenado regenerativo recupera aproximadamente del 15 al 20% de la energía utilizada para la elevación. El desplazamiento horizontal utiliza menos energía y no es regenerativo.

Para las fábricas que estén considerando un almacén inteligente para perfiles de alta capacidad, Herochu proporciona una evaluación inicial gratuita basada en los datos de inventario y los planos de las instalaciones enviados. La evaluación incluye una densidad de almacenamiento proyectada, la capacidad de rendimiento y un cálculo del ROI. Hay múltiples casos de estudio disponibles de instalaciones en la cadena de suministro automotriz, la distribución de materiales de construcción y los sectores de fabricación industrial.