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Automatización
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Junio 12, 2023
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La guía definitiva para principiantes sobre AS/RS

Conozca los distintos sistemas de almacenamiento y recuperación automatizados en esta guía completa y fácil de leer.

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Breve historia

El primer AS/RS fue desarrollado por la empresa alemana Demag en la década de 1950. Demag instaló el primer almacén AS/RS totalmente automatizado del mundo para la editorial Bertelsmann en 1962. Este diseño de veinte metros de altura (65,6 pies de altura) contenía y recuperaba casi 7 millones de libros y anunció una nueva era en la tecnología de almacenes. Los almacenes tradicionales exigían mucha mano de obra, con estanterías limitadas diseñadas para el acceso humano y que requerían una gran cantidad de espacio. El revolucionario diseño de Demag combinaba las ventajas de la automatización con la posibilidad de acceder a más espacio vertical para el almacenamiento.

Durante las décadas siguientes, aunque el diseño de los AS/RS permaneció básicamente inalterado, la tecnología se extendió globalmente por toda una gama de diferentes tipos de almacenes, ofreciendo claras ventajas para el almacenamiento de alta densidad, especialmente en zonas con limitaciones de mano de obra y de terreno. Desde la década de 1980, los avances en la potencia y asequibilidad de los procesadores, junto con la mejora del software de los sistemas de control de almacenes (WCS), como el Controller, han catapultado al AS/RS a la vanguardia de las soluciones de almacenamiento. Juntos, estos avances han permitido a las tecnologías AS/RS actuales gestionar tareas complejas muy alejadas del trabajo pionero de Demag, revolucionando el almacenamiento en todo el mundo.

¿Qué es un sistema automatizado de almacenamiento y recuperación?

Un AS/RS integra diversos elementos digitales, robóticos y de estanterías para proporcionar un almacén automatizado a medida capaz de manipular una enorme variedad de mercancías, todo ello controlado mediante un software de automatización digital. Una solución AS/RS a medida puede montarse a partir de una amplia variedad de opciones, como almacenamiento en cubos, robots móviles autónomos (AMR), carruseles horizontales y verticales, grúas, lanzaderas, módulos de elevación vertical (VLM), microcargas, cargas unitarias y minicargas, entre otros sistemas. Todos estos sistemas están gestionados por un Sistema de Gestión de Almacenes (S GA), el cerebro de la operación.

Además, un AS/RS no está limitado por el tamaño, y puede dar soporte a almacenes pequeños, grandes o con múltiples ubicaciones, aprovechando las distintas tecnologías y vehículos para automatizar la recuperación y depósito de cargas de gran volumen, con precisión y rapidez. Este tipo de solución es especialmente popular para los almacenes que manipulan cargas de gran volumen, donde la densidad de almacenamiento es un factor clave debido al coste o la falta de espacio, y donde los artículos no se procesan ni se alteran en modo alguno.

Ventajas de AS/RS

Un AS/RS aporta toda una serie de ventajas a una empresa dispuesta a invertir en un sistema que cumpla sus requisitos. Estos sistemas ofrecen una precisión, eficacia y productividad inigualables, con índices de error muy bajos combinados con la capacidad de gestionar grandes volúmenes, de día o de noche. También reducen las tareas repetitivas y físicamente exigentes, liberando mano de obra para emplearla en tareas más productivas. Esto es cada vez más importante, ya que todas las economías avanzadas están experimentando escasez de mano de obra, lo que aumenta los costes laborales, a medida que envejecen las distintas poblaciones de las economías avanzadas. Depender de trabajadores estacionales variables también es cada vez más problemático, debido a la creciente competencia por su trabajo. La tecnología AS/RS también puede ayudar a reducir el coste físico de trabajar con artículos pesados día tras día, y puede manipular mercancías en entornos con exigencias físicas adicionales, como los congeladores. Los sistemas como Cube Storage AS/RS también ofrecen una mayor densidad de almacenamiento en comparación con los almacenes tradicionales, lo que supone un importante ahorro de espacio y costes inmobiliarios.

No obstante, no cabe duda de que las instalaciones de AS/RS requieren cambios significativos en las prácticas de trabajo, la infraestructura del almacén y la distribución. Además de los cambios en el almacén, también requieren un mantenimiento regular para funcionar al máximo rendimiento y, en caso de que se produzcan averías, la productividad puede resentirse en consecuencia, haciendo que la línea se detenga. Sin embargo, existen diferencias en cuanto a la necesidad de mantenimiento de las distintas instalaciones de AS/RS y a su capacidad para hacer frente a las averías.

¿Cómo funciona un sistema automatizado de almacenamiento y recuperación?

Un AS/RS es, en esencia, un sistema automatizado diseñado para almacenar y recuperar inventarios o productos. Suele sustituir a grandes superficies de estanterías para ahorrar espacio, mejorar la seguridad y aumentar la productividad general. Con los AS/RS, los robots de almacén se utilizan para acercar los productos a los trabajadores(automatización "mercancía a persona", GTP), eliminando prácticamente la necesidad de que los trabajadores caminen, al tiempo que se mejora significativamente la eficiencia, la seguridad y la ergonomía.

Existen varios tipos diferentes de AS/RS, como se ha indicado anteriormente, en función del tamaño y el peso del producto en cuestión y de la finalidad del almacén. Con las distintas tecnologías disponibles, casi todos los almacenes pueden automatizarse. Una instalación puede incluir una combinación de carga unitaria, minicarga, carrusel, elevador vertical y lanzadera y robots, adaptada a las necesidades de la empresa. Detrás de estas diferentes partes hay cuatro elementos clave en común: estructura de almacenamiento, automatización física, interfaz de transporte y un software de control.

En general, hay tres tipos principales de carga:

  • AS/RS de carga unitaria (como palés)
  • AS/RS de carga media (automatización a medida para determinados tipos de inventario)
  • Mini-Load AS/RS (como la recogida de cajas divididas)

Junto a estos tipos de carga hay una variedad de opciones de AS/RS, entre las que se incluyen:

  • Cubo de almacenamiento AS/RS
  • Grúas AS/RS de carga unitaria (pasillo fijo y pasillo móvil)
  • Minigrúas de carga AS/RS (pasillo fijo)
  • Lanzadera AS/RS
  • AS/RS en carrusel
  • Módulo de elevación vertical, horizontal y robótico (VLM) AS/RS
  • Microcarga (Stocker) AS/RS
  • Sistemas de secuencia vertical (VSM) AS/RS

Esta desalentadora lista puede parecer compleja, pero se descomponen en varias partes optimizadas que trabajan juntas a través de un software de control para ordenar el almacén. A continuación se ofrece un resumen de los distintos elementos y sus variaciones.

Cube Storage AS/RS consta de 5 módulos: productos almacenados en contenedores de inventario, la rejilla que lo mantiene todo unido, los robots que recuperan los contenedores de inventario y los entregan a los puertos integrados (estación de trabajo). El controlador gestiona todo el proceso.

Cubo de almacenamiento AS/RS

El Cube Storage AS/RS ofrece almacenamiento de alta densidad eliminando todo el espacio vacío que se encuentra en las estanterías tradicionales. Compuesto por sólo 5 módulos, los artículos se almacenan en contenedores que se apilan uno al lado del otro como bloques de construcción dentro de una rejilla de aluminio. Los robots se desplazan sobre orugas a lo largo de la parte superior, excavando, recuperando y entregando continuamente contenedores a los puertos (estaciones de trabajo del almacén) según las instrucciones del sistema. Los trabajadores acceden al inventario en el puerto para realizar pedidos o reponer existencias. A continuación, los robots recogen las cajas para devolverlas a la parrilla. De este modo, los productos se clasifican automáticamente por popularidad y se garantiza que los productos de mayor rotación queden en la parte superior y los de menor rotación queden en la parte inferior, lo que garantiza una alta velocidad de preparación de pedidos. Cube Storage AS/RS combina un uso muy eficiente del espacio con robots modulares y un diseño modular que facilita la instalación y la ampliación. Un factor limitante que hay que tener en cuenta con el almacenamiento en cubos AS/RS es que los productos deben caber en las ubicaciones (por ejemplo, la ubicación más grande de AutoStore mide 449 mm x 649 mm x 425 mm).

Una ilustración de cómo el almacenamiento en cubos optimiza el espacio al eliminar el espacio entre las estanterías tradicionales
Cube Storage AS/RS ofrece la mayor densidad de almacenamiento entre los distintos sistemas AS/RS.

Carga unitaria AS/RS

Los sistemas AS/RS de carga unitaria están diseñados para hacer frente a cargas voluminosas y/o pesadas con pesos comprendidos entre 1.000 y algo más de 5.000 libras (unos 2.267,96 kg). Son ideales para palés pesados y suelen emplear estanterías altas con pasillos estrechos a los que se accede mediante una grúa de pasillo fijo o móvil para transportar la mercancía almacenada. Son ideales para lugares en los que el espacio para los palés es limitado y en los que es necesario acceder rápidamente a los artículos de mayor tamaño.

Grúa de pasillo fijo y pasillo móvil Unidad de carga AS/RS

Con este sistema, se accede a pasillos estrechos de estanterías de paletización mediante una grúa móvil que puede desplazarse vertical y horizontalmente a lo largo de un pasillo determinado para acceder, recoger y mover rápidamente los artículos almacenados. Una unidad de pasillo móvil-carga AS/RS se diferencia en que la grúa no está limitada a un pasillo, lo que evita duplicar la grúa para todos y cada uno de los pasillos, con el consiguiente ahorro de espacio y costes. Un factor limitante es que el sistema depende completamente de la grúa móvil, y un pasillo será inaccesible durante el mantenimiento. 

Minicarga AS/RS

Un AS/RS Mini-Load es ideal para manipular artículos más pequeños, que normalmente no pesan más de 75 libras, en comparación con los sistemas Unit-Load que pueden manipular cargas mucho más pesadas o grandes. Este modelo de AS/RS suele emplear cajas, bandejas o cartones (o una combinación de estos elementos) para transportar el inventario a gran velocidad, y a veces se identifica como un AS/RS de "manipulación de cajas/apilado de cajas". Es una opción popular para las unidades de mantenimiento de existencias (SKU) en las que el espacio es escaso, lo que hace que las estanterías de cartón tradicionales resulten problemáticas. El AS/RS Area Mini-Load también es una opción versátil como pulmón para ordenar productos destinados a picking o embalaje, y puede utilizarse para reponer el almacenamiento de picking. Estos sistemas están limitados tanto por el peso como por el tamaño, lo que los hace menos versátiles que otros sistemas.

AS/RS basados en lanzaderas

Este modelo transporta artículos mediante lanzaderas o robots que siguen una pista entre las distintas zonas del almacén/espacio de trabajo, tanto horizontal como verticalmente. Pueden operar en varios niveles y entregar una amplia variedad de artículos a través de un contenedor o una caja de cartón en la ubicación deseada. Las lanzaderas tienen instrucciones de recuperar artículos y entregarlos a través del exterior de la estantería a una estación de trabajo o a un transportador secundario. Se presentan en una amplia variedad de diseños, en función del producto y de los requisitos del almacén. Los factores limitantes incluyen que los pasillos de productos pueden ser inaccesibles durante el mantenimiento y las lanzaderas requieren más espacio que otros sistemas.

AS/RS de alta densidad basados en AMR

Un robot móvil autónomo (AMR) utiliza robots independientes para desplazarse por las estanterías, utilizando múltiples vías para recuperar artículos de un contenedor o ubicación específicos. Los AMR entregan estos artículos a la estación de trabajo de pedidos, antes de pasar a la siguiente tarea. Este versátil sistema ofrece una excelente flexibilidad y eficiencia, y la naturaleza de los AMR permite ampliarlos fácilmente para satisfacer una demanda cambiante, añadiendo más unidades AMR. Los sistemas son muy complejos, con paquetes de sensores avanzados y otros elementos autónomos que exigen un mayor nivel de asistencia técnica.

Go-Fer Bot AMR

El sistema Go-Fer, que toma su nombre de los topos excavadores, utiliza estantes y estanterías especialmente diseñados que se desplazan a través del AMR desde abajo hasta la estación de trabajo. Las estanterías pueden configurarse para acoger una amplia variedad de opciones, como cajas, palés o disposiciones colgantes, en función de los artículos de que se trate. Los AMR elevan y transportan toda la unidad hasta la estación de trabajo, antes de regresar. Esto ofrece una solución de almacenamiento de alta densidad, y puede ampliarse de forma fácil y asequible para satisfacer las necesidades de la empresa. Este sistema, al igual que el de lanzadera, requiere más espacio en el suelo para mover las estanterías y almacenarlas en colas.

Apilador-Bot

Un robot apilador AMR AS/RS de nuevo desarrollo extrae varios contenedores o cajas de una estantería y, a continuación, los entrega a un transportador de espera, a un AMR secundario o a una estación de trabajo. El Stacker-Bot puede combinar entregas y devoluciones sobre la marcha, proporcionando un sistema ágil, eficiente y rentable. Requieren más espacio para funcionar, ya que las unidades varían de tamaño, por lo que requieren más espacio reservado para la navegación.

AS/RS basados en carrusel

Los sistemas AS/RS basados en carrusel son la forma más antigua de AS/RS, y consisten en un carril que suspende una variedad de artículos u opciones de almacenamiento (piense en las tintorerías con ropa colgada). Este sistema realiza un ciclo para entregar un artículo determinado o cubetas a una estación de trabajo según sea necesario. Los hay de distintos diseños, desde un modelo horizontal que entrega los artículos en línea hasta un carrusel vertical en el que los contenedores se mueven en un bucle ascendente y descendente. Estos sistemas son ideales para artículos pequeños que pueden moverse a gran velocidad. Otra variante es el carrusel horizontal robotizado AS/RS, que ofrece un sistema automatizado de hasta tres niveles de carrusel con contenedores en cada nivel. Los factores limitantes son que pueden ser más difíciles de ampliar y que requieren un espacio considerable.

Módulo de elevación vertical (VLM)

Este sistema se caracteriza por un recogedor en el centro de una pila de estanterías, que se mueve hacia delante y hacia atrás para seleccionar los artículos pedidos y entregarlos a una estación de trabajo o a un transportador. Suelen ser sistemas cerrados en los que el brazo se mueve libremente dentro del espacio de la estantería. Una vez realizado el pedido, la VLM devuelve la unidad de almacenamiento a la ubicación correcta, antes de emprender la siguiente tarea. Las propias bandejas pueden ser fijas o móviles, lo que permite una gestión muy eficaz de un inventario complejo. Un almacenador de microcargas es muy similar a un VLM, y es ideal para almacenes de alta densidad que requieren un AS/RS para el almacenamiento intermedio, la secuenciación y las mercancías en el punto de uso. Un micro-load stocker puede consistir, por ejemplo, en una serie de robots que operan dentro de una rejilla de almacenamiento cerrada, entregando ubicaciones a un transportador. Al igual que las grúas basadas en pasillos, la VLM/almacenadora depende en gran medida de determinadas piezas que pueden hacer que el sistema se detenga durante el mantenimiento.

Módulo de secuencia vertical (VSM)

Este sistema ordena los contenedores recuperados en una secuencia, proporcionando una solución eficiente para espacios de almacén de alta densidad y volumen. La secuencia de pedidos puede recuperarse a través de otro sistema, como un AMR o un transportador, y los entrega en un orden específico. Este sistema también puede añadirse como mejora a instalaciones AS/RS ya existentes, mejorando así la eficiencia y la productividad y reduciendo la demanda de espacio en planta. Al igual que el VLM anterior, el sistema puede sufrir retrasos durante el mantenimiento cuando algunos componentes están fuera de servicio.

Conclusión

En resumen, los sistemas AS/RS han recorrido un largo camino desde su invención y han transformado las operaciones de almacén al ofrecer una mayor densidad de almacenamiento, una mayor eficiencia y una reducción de los costes de mano de obra. A la hora de considerar un sistema AS/RS, hay que tener en cuenta varios factores y una solución AS/RS a medida puede consistir en una combinación de varios sistemas. Algunos de los sistemas enumerados anteriormente son complejos y exigen cambios significativos en el edificio del almacén. Los sistemas que dependen de unas pocas piezas clave pueden ser vulnerables a los periodos de inactividad durante el mantenimiento, mientras que otros, que requieren más superficie, pueden sufrir dificultades de ampliación o son menos adecuados para zonas con un elevado coste del suelo, como las zonas urbanas.

No cabe duda de que los sistemas AS/RS son muy superiores a los almacenes operados manualmente y, al aprovechar la automatización, la robótica y el control digital, estos sistemas optimizan el espacio, la precisión y la productividad. Sin embargo, es esencial tener muy en cuenta los requisitos de mantenimiento y las limitaciones del sistema para garantizar un funcionamiento sin problemas y maximizar los beneficios de la tecnología AS/RS a largo plazo.

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