Khi nghĩ đến một nhà kho logistics lớn, hình ảnh hiện ra đầu tiên thường là những chiếc xe nâng chạy qua lại giữa các kệ cao và nhân viên cầm danh sách đi dọc lối đi. Thế nhưng ngày nay, ở một số nhà kho, gần như không thấy bóng người trong lối đi. Đó là vì máy móc tự chạy giữa những dãy kệ cao gần chạm trần để cất hàng vào và lấy hàng ra.
Thiết bị như vậy, trong đó máy móc cất hàng vào vị trí đã định và lấy ra khi cần theo lệnh của máy tính, chính là ‘Hệ thống kho tự động (Automated Storage and Retrieval System)’. Nó thường được gọi là AS/RS theo các chữ cái đầu tiếng Anh, và chỉ công nghệ đã thay đổi cách vận hành nhà kho: thay vì con người đi tìm hàng, hàng sẽ tự tìm đến con người.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu bối cảnh ra đời và nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống kho tự động, các loại khác nhau được chia theo kích thước và mục đích sử dụng của hàng hóa, cũng như những ưu điểm khi áp dụng và các hạn chế cần cân nhắc.
Cấu trúc và ứng dụng của nhà kho nơi máy móc cất và lấy hàng
Hệ thống kho tự động ra đời như thế nào
Công việc trong kho tốn nhiều công sức hơn vẻ bề ngoài. Trong quá trình nhập hàng, xác định chỗ để cất, rồi khi có đơn hàng lại tìm và lấy ra, con người và thiết bị phải liên tục di chuyển qua lại.
(1) Nhà kho muốn tận dụng chiều cao
Ở nơi giá đất càng đắt thì càng khó xây kho rộng, nên người ta tìm cách tận dụng không gian bằng cách xếp kệ lên cao. Nhưng kệ càng cao thì con người hay xe nâng càng khó xử lý hàng hóa một cách an toàn và nhanh chóng.
(2) Khởi đầu từ thập niên 1960
Hệ thống kho tự động xuất hiện lần đầu vào thập niên 1960. Ban đầu, nó tập trung vào xử lý hàng nặng theo đơn vị pallet, và khi công nghệ phát triển, kích thước hàng được xử lý ngày càng nhỏ đi, đến cả thùng hàng hay linh kiện nhỏ.
(3) Tồn kho do máy tính ghi nhớ
Cốt lõi của kho tự động nằm ở máy tính hơn là ở máy móc. Vì máy tính ghi lại ô nào chứa gì và bao nhiêu, nên dù không ai phải thuộc lòng cách bố trí kho, vẫn có thể tìm chính xác món hàng cần thiết.
Nguyên lý cơ bản của việc cất và lấy hàng
Hệ thống kho tự động về cơ bản gồm kệ để cất hàng, máy móc để di chuyển hàng và máy tính điều khiển toàn bộ hoạt động.
(1) Nhập kho
Khi đặt pallet hoặc thùng hàng lên điểm nhập kho và nhập thông tin hàng hóa, máy tính sẽ chọn một ô trống phù hợp và ra lệnh cho máy cất hàng. Máy chở hàng đến ô đó và đặt vào, còn máy tính lập tức cập nhật hồ sơ tồn kho.
(2) Xuất kho
Khi chỉ định loại và số lượng hàng cần lấy, máy tính sẽ tìm ô chứa hàng đó và sắp xếp thứ tự công việc. Máy lấy hàng ra khỏi ô tương ứng và đặt xuống điểm xuất kho đã định.
(3) Kết nối với thiết bị xung quanh
Các điểm nhập và xuất kho thường được nối với băng tải hoặc xe tự hành. Nhờ vậy, hàng lấy ra từ kho được chuyển đến dây chuyền sản xuất hoặc khu bốc xếp mà hầu như không cần qua tay người.
Nhiều loại khác nhau tùy theo hàng hóa
Hệ thống kho tự động không có một đáp án mẫu duy nhất. Người ta chọn phương thức phù hợp tùy theo kích thước, khối lượng hàng hóa cần xử lý và tốc độ yêu cầu.
- Cần trục xếp dỡ (Stacker Crane): Phương thức tiêu biểu, chạy ngang trên ray dọc theo một lối đi cố định đồng thời di chuyển lên xuống theo trụ đứng để cất và lấy hàng.
- Kho tải đơn vị (Unit-Load AS/RS): Hệ thống cỡ lớn cất giữ và di chuyển nguyên khối các đơn vị hàng lớn và nặng như pallet.
- Kho tải nhỏ (Mini-Load AS/RS): Hệ thống xử lý linh kiện nhỏ và hàng hóa đựng trong thùng hoặc khay.
- Hệ thống con thoi (Shuttle System): Mỗi tầng kệ có một con thoi riêng di chuyển theo chiều ngang, còn thang nâng cố định đảm nhận việc di chuyển lên xuống, giúp nâng công suất cao hơn phương thức cần trục.
- Mô-đun nâng thẳng đứng (Vertical Lift Module): Thiết bị nhỏ gọn trong đó máy lấy khay ra khỏi một tủ cao và đưa đến ô cửa trước mặt nhân viên.
- Băng chuyền xoay (Carousel): Phương thức mà chính các kệ xoay theo chiều ngang hoặc dọc để đưa ô cần thiết đến trước mặt nhân viên.
Gần đây, phương thức lưu trữ dạng khối, trong đó các thùng được xếp chồng nhiều tầng trong các ô lưới và robot chạy trên đỉnh sẽ nhấc thùng lên, cũng được sử dụng rộng rãi. AutoStore của Na Uy là ví dụ tiêu biểu, và đã lắp đặt hệ thống thương mại đầu tiên vào năm 2005.
Ưu điểm và những hạn chế cần cân nhắc
Hệ thống kho tự động đặc biệt phát huy hiệu quả ở những nơi có lượng hàng luân chuyển lớn, không gian chật hẹp và đòi hỏi độ chính xác cao. Ngược lại, nó không phải là lời giải phù hợp với mọi nhà kho.
(1) Tiết kiệm không gian và nhân lực
Vì có thể thu hẹp lối đi và xếp kệ lên cao, cùng một diện tích đất có thể chứa được nhiều hàng hơn. Thời gian đi lại tìm hàng biến mất, nên nhân lực cần cho việc nhập xuất kho cũng giảm mạnh.
(2) Quản lý tồn kho chính xác
Vì mọi lần nhập xuất đều đi kèm hồ sơ trên máy tính, các sai sót như để hàng nhầm ô hay đếm sai số lượng sẽ giảm đi. Điều này đặc biệt có lợi khi cất giữ hàng đắt tiền hoặc khó xử lý.
(3) Chi phí ban đầu lớn và tính linh hoạt
Việc trang bị thiết bị đòi hỏi nhiều tiền và không gian lắp đặt rộng, nên là gánh nặng với doanh nghiệp nhỏ. Một khi đã xây xong thì khó thay đổi cấu trúc, và nếu máy dừng thì cả nhà kho có thể dừng theo, nên cần chuẩn bị cả việc bảo trì lẫn phương án dự phòng.
Hệ thống kho tự động ngày càng được sử dụng rộng rãi ở những nơi phải xử lý nhiều hàng hóa nhanh và chính xác, như thư viện, nhà máy và trung tâm logistics thương mại điện tử. Tuy vậy, điều cần làm trước tiên là cân nhắc kỹ chi phí và lượng hàng luân chuyển để chọn phương thức phù hợp với nhà kho của mình.
Biết chính xác món hàng nằm ở đâu và có thể lấy ra đúng lúc cần, đó chính là bước đầu tiên của việc vận hành nhà kho thông minh.
