究極のAS/RS入門ガイド

自動倉庫システム史

最初のAS/RSは、1950年代にドイツのDemagによって開発されました。Demagは、1962年にBertelsmann出版社のために世界初の完全自動化AS/RS倉庫を設置しました。この高さ20mのシステムは、約700万冊の本の保管と取り出しを行うもので、倉庫テクノロジーの新時代を告げました。従来の倉庫は、人がアクセスできるように限られた棚を使用した労働集約的なものであり、広いスペースを必要としていました。Demagの画期的な設計の目的は、自動化のメリットと垂直方向のより大きな保管スペースを組み合わせることでした。

その後数十年間、AS/RSシステムは基本的に変更されませんでしたが、このテクノロジーは世界中のさまざまなタイプの倉庫に広まり、特に労働力や土地に制約のある地域に高密度ストレージの明確なメリットを提供しました。1980年代以降、プロセッサーの処理能力の向上と低価格化、そしてコントローラーをはじめとする倉庫制御システム（WCS）ソフトウェアの改良により、AS/RSは倉庫ソリューションの最前線に躍り出ました。このような進歩により、今日のAS/RSテクノロジーは、Demagの先駆的な製品からさらに進んで、複雑なタスクを管理し、世界中のストレージに革命をもたらしています。

自動倉庫システムとは？

AS/RSは、さまざまなデジタル、ロボット、ラック要素を統合し、多種多様な物品を扱うことができる、カスタマイズされた自動倉庫を提供します。物品は、デジタル自動化ソフトウェアによってまとめて管理されます。カスタマイズされたAS/RSは、キューブストレージ、自律移動ロボット（AMR）、水平・垂直カルーセル、クレーン、シャトル、バーティカルリフトモジュール（VLM）、マイクロ、ユニット、ミニロードを含むさまざまなオプションで構成できます。これらのシステムはすべて、運用の頭脳とも言える倉庫管理システム（WMS）によって管理されます。

さらに、AS/RSはサイズに制限されることがなく、小規模、大規模、または複数拠点の倉庫をサポートし、さまざまなテクノロジーや車両を活用して大量の荷物の取り出しおよび収納を正確かつ迅速に自動化することができます。このタイプのソリューションは、コストやスペース不足のために保管密度が重要な要因となる、または物品がいかなる方法によっても加工もしくは変更されることがない、大量の物品を扱う倉庫で特に人気があります。

AS/RSのメリット

AS/RSは、自社の要求を満たすシステムに積極的に投資する企業にさまざまなメリットをもたらします。このようなシステムは、比類のない精度、効率、生産性を非常に低いエラー率で実現するとともに、昼夜を問わず大量の物品を取り扱うことができます。また、肉体的に負担の大きい反復作業を軽減することで、より生産性の高い業務に労働力を振り向けられるようにします。これはあらゆる先進国で重要性を増しています。先進国では人口の高齢化とそれに伴う労働力不足により、人件費が高騰しているためです。加えて、競争が激化する中、不安定な季節労働者に頼ることも次第に問題となっています。また、AS/RSテクノロジーは、重い物品を毎日扱う肉体的負荷を軽減するのにも役立ち、冷凍庫のような物理的な要求が厳しい環境で物品を扱うことができます。さらに、キューブストレージAS/RSのようなシステムは、従来の倉庫と比較して高密度の保管が可能で、スペースや不動産コストを大幅に削減することができます。

しかし、AS/RSの導入には、作業方法、倉庫のインフラやレイアウトを大きく変える必要があることは間違いありません。また、倉庫の変更と同時に、最高のパフォーマンスで稼働させるための定期的なメンテナンスも必要となり、万が一故障が発生した場合には、生産性が低下してラインが停止してしまうこともあります。しかし、メンテナンスの必要性と故障に対処する能力は、AS/RS環境によって違いがあります。

自動倉庫システムの仕組み

AS/RSとは、要するに、在庫や物品を保管して取り出せるように設計された自動システムです。通常は、フロアスペースの節約、安全性の向上、全体的な生産性の向上を目的として、大きなスペースを占有する棚式倉庫に取って代わります。AS/RSでは、倉庫用ロボットを使用して物品を作業員に運ぶ（グッズトゥパーソン、GTPオートメーション）ため、作業員は歩く必要がほとんどなく、効率、安全性、人間工学が大幅に改善されます。

AS/RSには、上述のように、対象物のサイズや重量、倉庫の目的に応じていくつかの種類があります。テクノロジーも多岐にわたり、ほぼすべての倉庫を自動化することが可能です。企業のニーズに合わせて、ユニットロード、ミニロード、カルーセルベース、バーティカルリフト、シャトルとロボットを組み合わせて設置することが可能です。これらの異なるパーツの根底には、ストレージ構造、物理的自動化、搬送インターフェイス、制御ソフトウェアという4つの重要な要素が共通にあります。

一般的に、ロードタイプには主に次の3つがあります。

• ユニットロードAS/RS（パレットなど）
• ミッドロードAS/RS（特定の在庫に合わせてカスタマイズされた自動化）
• ミニロードAS/RS（スプリットケースピッキングなど）

これらのロードタイプに加え、以下のようなAS/RSオプションも充実しています。

• キューブ式の自動保管・回収システム（AS/RS）
• ユニットロードAS/RSクレーン（固定通路・可動通路用）
• ミニロードAS/RSクレーン（固定通路）
• シャトルAS/RS
• カルーセルベースのAS/RS
• 垂直・水平・ロボット型バーティカルリフトモジュール（VLM） AS/RS
• マイクロロード（ストッカー）AS/RS
• バーティカルシーケンスシステム（VSM）AS/RS

このリストは複雑に見えるかもしれませんが、複数の最適化されたパーツに分解され、それぞれのパーツが制御ソフトウェアを通じて連携し、倉庫にオーダーを出します。以下は、さまざまな要素の概要とそれらのバリエーションです。

キューブ式の自動保管・回収システム（AS/RS）

キューブ・ストレージAS/RSは 、従来の棚にあった空きスペースをなくすことで、高密度のストレージを実現します。たった5つのモジュールで構成され、物品はアルミグリッド内でブロックのように並べて積み重ねられたビンに保管されます。ロボットは上部に沿って、レールを走行し、システムの指示に従って便の掘り起こし 、取り出し、ポート（倉庫のワークステーション）への搬送を休むことなく行います。作業員は、注文処理や在庫補充のためにポートで在庫にアクセスします。作業員は、オーダーフルフィルメントや在庫補充のためにポートに送られた在庫にアクセスします。その後、ロボットがビンを回収し、グリッドに戻します。これにより、物品は自動的に需要の多い順でスロッティングされ、需要の多い物品は上にとどまり、需要の少ない物品は下に移動するため、高いピッキングスピードを確保することができます。キューブストレージAS/RSは、高いスペース使用率、モジュール型ロボット、そして設置や拡張が容易なビルディングブロック設計を兼ね備えています。キューブストレージAS/RSでは、製品がビンに収まる必要があるという制約があることを考慮する必要があります（例：AutoStoreビンの最大サイズは449mm x 649mm x 425mm）。

ユニットロードAS/RS

ユニットロードAS/RSシステムは、重量が1000～5000ポンド（約2267.96kg）の扱いにくく重い荷物に対処できるように設計されています。重量物のパレットに適しており、多くの場合、狭い通路がある背の高いラックに固定通路または可動通路クレーンでアクセスし、保管されている物品を搬送します。パレットを置くスペースが限られている場所や、大きな物品にすばやくアクセスする必要がある場所に適しています。

固定通路・可動通路クレーンユニットロードAS/RS

このシステムでは、設定された通路に沿って垂直・水平方向に移動できる移動式クレーンがパレットラックの狭い通路を利用し、保管されている物品にすばやくアクセスして回収、移動します。可動通路ユニットロードAS/RSは、クレーンが1つの通路に限定されないため、通路ごとにクレーンを重複させる必要がなく、スペースとコストを節約できるという点が異なります。ただし、移動式クレーンに完全に依存しており、メンテナンス時に通路が利用できなくなるという制約があります。 

ミニロードAS/RS

ミニロードAS/RSは、通常は75ポンド以下の比較的小さな物品を扱うのに最適で、それよりもはるかに重い、または大きい物品を扱えるユニットロードシステムとは対照的です。このAS/RSモデルは、多くの場合、トート、トレイ、カートン（またはこれらの要素の組み合わせ）を使用して在庫を高速で搬送するもので、「ケースハンドリング/トートスタッキング」AS/RSと見なされることもあります。ミニロードAS/RSは、スペースが非常に重要で、従来のカートン棚では問題が生じる最小在庫単位（SKU）を扱う場合に人気のある選択肢です。また、ピッキングやパッケージングが必要な物品をオーダーする際のバッファとして汎用性の高いオプションでもあり、ピックストレージの補充にも使用できます。これらのシステムは、重量とサイズに制限があるため、他のシステムと比べて汎用性が低くなります。

シャトルベースのAS/RS

このモデルでは、倉庫/ワークスペース内のさまざまなエリア間の通路を走行するシャトルまたはロボットが物品を水平・垂直方向に搬送します。幅広い階層で稼働し、さまざまな物品をトートやカートンで必要な場所に搬送できます。シャトルは、物品を取り出し、ラックの外側を通ってワークステーションや2次コンベアまで搬送するよう指示されます。物品と倉庫の要件に応じてさまざまなシステムがあります。メンテナンス時に物品の通路にアクセスできない、他のシステムより多くのスペースが必要、などの制約があります。

AMRベースの高密度AS/RS

自律移動ロボット（AMR）は、独立したロボットを使ってラックを移動し、複数のルートを使って指定されたトートや場所にある物品を取り出します。AMRは、これらのアイテムをオーダー元のワークステーションに搬送してから、次のタスクに取り掛かります。この多目的システムは、柔軟性と効率性に優れています。また、AMRの性質上、需要が増加したときには、AMRユニットを追加することで簡単に拡張できます。このシステムは非常に複雑で、高度なセンサーパッケージとその他の自律的な要素を備えており、高レベルな技術サポートを必要とします。

ゴーファーボットAMR

ホリネズミにちなんで名付けられたゴーファーシステムは、AMRによって下からワークステーションまで移動される、特別に設計された棚とラックを使用します。棚は、対象の物品に応じてさまざまなオプション（箱、パレット、吊り下げ配置など）に対応できるように構成できます。AMRは、ユニット全体を持ち上げてワークステーションまで搬送してから、元の位置に戻ります。これは高密度のストレージソリューションであり、ビジネスのニーズに合わせて簡単かつ安価に拡張できます。このシステムは、シャトルシステムと同様に、棚を移動し、並べて保管するために、より多くのフロアスペースを必要とします。

スタッカーボット

新しく開発されたAMR AS/RSスタッカーボットは、棚ラックから複数のトートやケースを取り出し、待機中のコンベア、セカンダリーAMR、ワークステーションに搬送します。スタッカーボットは、搬送と返却を臨機応変に組み合わせることができ、機敏かつ効率的で費用対効果の高いシステムを提供します。スタッカーボットは、ユニットのサイズがさまざまで、搬送のためにより多くのスペースを確保する必要があるため、より多くのスペースを必要とします。

カルーセルベースのAS/RS

カルーセルベースのAS/RSシステムは、AS/RSの最も古い形態であり、さまざまな物品やストレージオプションを吊り下げるレールで構成されています（衣類を吊り下げているクリーニング店を想像してください）。このシステムは、必要に応じて特定の物品やビンをワークステーションに搬送するために循環します。このシステムには、物品を一列に搬送する水平モデルからビンが上下にループを描いて移動する垂直カルーセルまでさまざまな設計があります。このシステムは、高速で移動できる小さな物品に最適です。また、ロボット水平カルーセルAS/RSもあります。これは、最大3階層のカルーセルで構成され、各階層にトートが積載される自動化システムです。短所は、拡張が困難で大きなスペースを必要とすることです。

バーティカルリフトモジュール（VLM）

このシステムの特徴は、積み重ねられたラックの中央にピッカーがあり、それが前後に移動して注文された物品を選び、ワークステーションやコンベアに搬送することです。ワークステーションやコンベアは、多くの場合、ラックスペース内を自由に動くアームに囲まれています。オーダーが完了すると、VLMは収納ユニットを正しい位置に戻してから、次の作業に取り掛かります。トレイ自体は固定式にも可動式にもできるため、複雑な在庫を非常に効率的に管理できます。マイクロロードストッカーはVLMに非常に似ており、バッファリング、シーケンス、ユースポイント商品のためにAS/RSを必要とする高密度倉庫に最適です。マイクロロードストッカーは、囲まれたストレージグリッド内で稼働し、ビンをコンベアに搬送する一連のロボットなどで構成されます。VLM/ストッカーは、通路ベースのクレーンと同様に、特定の構成品に強く依存しているため、メンテナンス中にシステムが停止する可能性があります。

バーティカルシーケンスモジュール（VSM）

このシステムは、回収されたビンを順番にオーダーするもので、高密度・大容量の倉庫スペース向けの効率的なソリューションを提供します。オーダー順序は、AMRやコンベアなどの別のシステムで回収し、特定の順序で配送することが可能です。このシステムは、既存のAS/RS設備の拡張として追加することもできます。これにより、効率性と生産性が向上するとともに、必要なフロアスペースも削減できます。上記のVLMと同様に、メンテナンス中に特定の構成品が作動しなくなると遅延が生じる可能性があります。

結論

つまり、AS/RSシステムは発明されてから大きく進化しており、ストレージ密度と効率性を向上させ、人件費を削減することで倉庫の運用を一変させました。AS/RSシステムを検討する際には留意すべき要素がいくつかあり、オーダーメイドのAS/RSソリューションは多様なシステムを組み合わせて構成できます。上記のシステムの中には、複雑で、倉庫の建物の大きな変更が必要なものがあります。少数の主要な構成品に依存するシステムは、メンテナンス時にダウンタイムが発生しやすい傾向があります。一方、より多くのフロアスペースを必要とするシステムは、拡張が困難であったり、都市部のような土地コストの高い地域には不向きであったりする場合があります。

AS/RSシステムが手作業で運用される倉庫よりはるかに優れていることは間違いありません。これらのシステムは、自動化、ロボット工学、デジタル制御を活用することで、スペース、精度、生産性を最適化しています。しかし、円滑な運用を確保し、長期的にAS/RSテクノロジーの利点を最大化するためには、メンテナンス要件やシステムの制限について慎重に検討することが不可欠です。