ビンの掘り起こしがスループットを最大化する仕組み

AutoStoreの魔法のような技術

AutoStoreは魔法のような技術ですが、決して魔法ではありません。その着想の元は、ルービックキューブです。1996年、Ingvar Hognalandは、ストレージの密度を向上させるアイデアを思いつきました。「ルービックキューブのように保管すればいいのに、なぜドミノのように保管するのだろう？」ルービックキューブの揃え方を知らない人でも、その色が整えられていく様子を見るとわくわくします。（余談ですが、私はルービックキューブが大好きで、3分ほどで完成させるのが私の隠し芸の持ちネタです）

魔法使いは決してタネを明かしませんが、私のようなエンジニアは違います。説明不可能なことや複雑なことの解明に役立つ科学的事実を、喜んで共有したいと思っています。ここでは、私が確信している2つの事実をご紹介します。まず、「決められたアルゴリズムに則れば誰でもルービックキューブを揃えられる」ということ。そして同様に、「世界で最高密度のオーダーフルフィルメントエンジンであるAutoStoreを用いれば、どんな倉庫でも魔法のように驚く在庫管理能力をロジカルな手法で実現できる」ということです。

スロッティングが倉庫の効率に与える影響

倉庫での大変な仕事のひとつ、スロッティングについてお話ししましょう。この目に見えないコストは、「無駄」そのものです。在庫の並べ替えに人員を割くことは、コストの増大以外の何物でもありません。皮肉なことに、スロッティングは本来、移動距離を減らす方法のひとつでした。しかし今日のフルフィルメントセンターは、手作業で在庫を並べ替えるには商品数が多すぎます。

在庫保管システムのパフォーマンスは、たとえ手動であっても、スロッティングに応じて決まります。従来の自動倉庫システム（ASRS）でも、よく売れる人気商品は通路の前、つまりダブルディープまたはトリプルディープロケーションの外に保管されます。しかし、商品の需要は予測不可能なことが多く、決して安定せず、季節性も高いため、静的なスロッティングではたいてい失敗します。

スロッティングは必要不可欠ですが、今や人力で対応するには非常に手間のかかるものとなりました。eコマース市場は2025年までに年間7兆ドル規模に達すると予測される中、倉庫への負担は人力で対応できるものではなくなっています。

その結果、力仕事をするロボットなしでは、普通の倉庫オペレーターでの対応が難しくなっています。

{{quote}}

ナチュラルスロッティングは倉庫の自動化にどのように役立つか

AutoStoreでは、次の3つの主要な前提に立ち、手作業によるスロッティングを完全に排除しています。

1. 在庫は静的ではなく非常に動的なもので、常に拡大・変化している。
2. どのビンが必要かを判断するには、注文の需要を把握することが最も重要である。
3. 新しい在庫は売れ筋であるため、古い在庫の上に置いても良い‍。
   ‍

AutoStoreのパフォーマンスは、グリッド内に保管されている商品量や各SKUの配置状況に影響されません。AutoStoreのシステムは、「ナチュラルスロッティング 」と呼ばれる方法で高いパフォーマンスを実現しています。

使用済みのビンは、グリッドの最上層に戻され、格納されます。一方で、あまり注文されない商品のビンは、スタックの最下層に次第に降りていきます。この設計アイデアにより、ロボットがスタックの底まで掘り起こす必要がほとんどなくなります。

すべての在庫がロボットによって完璧に配置・管理されることにより、倉庫からコストのかかる「無駄」がなくなり、高効率な自動システムへと生まれ変わります。

AutoStoreではどの程度の掘り起こしが必要か

一般的なAutoStoreロボット群の場合、時間の80%をビンの搬送に費やし、掘り起こしに費やす時間はわずか20%です。掘り起こしの多くは、休憩時間や夜間など、他のシステムがアイドル状態となるタイミングを見計らって行われます。

ロボットが掘り起こしを待つことは決してありません。注文品を格納したビンは、ポートで処理される前に、倉庫管理システム（WMS）の優先順位に基づいて事前に上層に置かれます。オペレーターを待たせることはありません。

あるビンが前ぶれなく必要になることもありえます。例えば突然の注文の場合、底にあるビンの掘り起こしにかかる時間は最大でも3分36秒です。このようなことが頻繁に必要になるなら、単にロボットを数台追加するだけで対応できます。

しかし、ビンの3分の1以上は掘り起こしが不要です。その理由について、一般的なAutoStoreの顧客の例を見てみましょう。システムは高さ7.62メートルで、グリッドに積み上げられたビンは16個相当です。この倉庫から出荷される商品の約80%は、在庫全体のわずか20%にすぎません。つまり、倉庫は以下のような状態になっています。

• ビンの39%は、掘り起こさなくても一番上にある。
• 平均的なビンはスタックのわずか2.5セルの深さに留まるため、取り出しにかかる時間は約27秒。
• 下半分の8層に格納されるビンは、必要なビンの5%未満。
  ‍

AutoStoreは、ビンをリフトに載せて垂直方向に移動させる他のASRSシステムと比べ、同水準の効率性とより高速なオーダーフルフィルメントを実現できます。

さらに、ロボットの作業効率を高めるAutoStore独自の3つの機能により、掘り起こしの手間が軽減されています。

• 高密度収納により、ビン取り出し後の移動距離を25～40%短縮する。
• 上部が大きく開いたグリッドがもたらす広々とした環境により、ロボットは（Router™ ソフトウェアを併用すると特に）効率よく動くことができる。
• ビンがポートに搬送されると、ロボットから人間の作業へと引き継がれるため、ロボットが待機列で時間を無駄にすることがない。
  ‍

他の多くのシステムは移動距離が長く、ロボットは、倉庫内や通路を移動したりワークステーションで長い列に並んだりして時間を浪費しています。またソーターループやエレベーターを追加すると、ボトルネックや故障点の発生も増えます。

一方、平均的な AutoStoreロボットは、1時間に30個以上のビンを搬送できます。

システムのパフォーマンスの高さを証明する数値をご紹介しましょう。2023年3月6日現在、350台のAutoStoreシステムの平均掘り起こし深度はわずかビン2.6個分で、ビン16個分の高さのグリッド内で完璧な80/20の配分となっています。この統計は、幅広い顧客を持つAutoStoreの掘り起こし管理の優秀さを表しています。

他のどのシステムも、このレベルのパフォーマンスを実現できません。

AutoStoreとそのパートナーは、サービスレベル契約をどのように遵守するか

すべてのAutoStoreシステムは、顧客の期待するパフォーマンスを実現するようシミュレーションされています。実際、各システムの設計・設置・試運転を行う統合パートナーのため、当社は1日に500以上の設計をシミュレーションして、さまざまなシナリオやロボット数をテストしています。最も重要な事項は、(1)スループットを達成できたか、(2)高いポート利用率を維持できたか です。

正確なシミュレーションテストにより、AutoStoreシステムを微調整して、高いパフォーマンスを発揮するよう最適化することができます。例えば、ボトルネックを発見したり、幅広いシナリオを検討したりすることにより、最小限のロボットでビンの待機時間を最小化できます。

創意工夫

ハードディスクのどこに情報が保存されているかなど意識することはないのと同様に、グリッド内部の在庫管理はAutoStoreに一任できます。そんな魔法のようなAutoStoreですが、決して魔法ではありません。必要なときに必要な商品をすぐ手にできるのは、完璧に整理されたキューブがあるからこそです。

AutoStoreによって、オペレーションチームはキューブ内で何が起こっているかを気にする必要がなくなります。代わりに、最も重要な顧客の注文に対応することに時間を使うことができます。