İstif vincinin saatlik kapasitesi genellikle FEM 9.851 referans çevrim yöntemiyle tahmin edilir: yöntemin geçerlilik aralığı içinde koridorda iki referans noktası alınır, ortalama tekli ve çift çevrim süreleri hesaplanır ve saatlik çevrim sayısına çevrilir. Teklifteki saatlik palet sayısı sahada çıkmıyorsa ya teklif verenler farklı esaslara göre saymıştır ya da darboğaz hiç vinç olmamıştır; bir konveyör düğümü, giriş/çıkış noktası veya bir toplama istasyonudur. Birden fazla otomatik depolama ve geri alma sistemi (AS/RS) teklifini yan yana karşılaştırdığımızda her teklif verenden aynı koşul setine göre hesap istiyor, ardından hesabı düğüm düğüm kontrol ediyoruz.
Kısa cevap
- FEM 9.851'e göre çift çevrim giriş/çıkış noktasından başlar, P1'e (koridor uzunluğunun 1/5'i, kaldırma yüksekliğinin 2/3'ü) bir palet yerleştirir, P2'den (koridor uzunluğunun 2/3'ü, kaldırma yüksekliğinin 1/5'i) bir palet alır ve geri döner; yani biri giren biri çıkan iki palet taşır.
- 60 m koridor, 20 m kaldırma yüksekliği, 160 m/min yürüme, 50 m/min kaldırma, iki eksende 0,5 m/s² ivme, yük alma-bırakma başına yaklaşık 7,8 s ve duruş başına 1 s pay alınan tek derinlikli bir palet istif vincinde çift çevrim yaklaşık 88 s tutar: teoride saatte yaklaşık 41 çevrim, yani 82 palet.
- AS/RS'in bütün olarak ne verebileceğini darboğaz kaynakları ve sistemin görev planlaması birlikte belirler; dik açılı transferler, pop-up transfer üniteleri, dikey elevatörler, RGV'ler ve manuel toplama istasyonları vinçten yavaş olabilir ve her biri ayrı ayrı kontrol edilmelidir.
FEM 9.851 iki nokta yöntemi ve iki çevrim tipi
FEM 9.851 bir EN veya ISO standardı değil, Avrupa Malzeme Elleçleme Federasyonu'nun (FEM) "Performance data of storage and retrieval machines – Cycle times" başlığıyla yayımladığı teknik bir kılavuz dokümandır; FEM'in web sitesinde listelenen baskı 2003 tarihlidir. Birim yük taşıyan, otomatik kumandalı istif vinçlerini kapsar. Yöntem, incelenen süre boyunca tüm depolama gözlerine eşit olasılıkla erişildiği varsayımıyla ortalama çevrim süresini iki referans noktasından tahmin eder. Giriş/çıkış noktası koridor başında değilse ya da erişim belirgin biçimde dengesizse (örneğin ABC bölgelemesinde hızlı dönen ürünler öne toplanmışsa), iki nokta sonucu artık gerçek ortalama değildir. Bu durumda göz göz hesap yapılır veya simülasyona gidilir.
Koordinat orijini giriş/çıkış noktasıdır. L, giriş/çıkış referansından hesaba dahil edilen en uzak gözün merkezine kadar olan yürüme mesafesidir; H ise giriş/çıkış referansından hesaba dahil edilen en üst gözün merkezine kadar olan etkin kaldırma yüksekliğidir, toplam raf yüksekliği değildir. P1, giriş/çıkış noktasından L/5 uzaklıkta ve 2H/3 yüksekliktedir; P2 ise 2L/3 uzaklıkta ve H/5 yüksekliktedir. L ve H'nin kesin tanımları ve iki nokta yönteminin geçerlilik aralığı (koridorun uzunluk/yükseklik oranına ve iki eksenin hızlarına bağlıdır) FEM 9.851 metninde verildiği gibidir. Doküman ücretli olduğundan sınır değerlerini burada tekrarlamıyoruz. Aşağıdaki örnek hesaptaki yük alma-bırakma ve gecikme süreleri FEM 9.851'den alınmış değerler değil, örnek girdilerdir; gerçek hesapta proje için beyan edilen süreler kullanılır.
Tekli çevrim tek bir yerleştirme veya tek bir çekme işlemidir: giriş/çıkış noktasından göze gidilir ve geri dönülür. FEM 9.851, biri P1'e biri P2'ye olmak üzere iki tekli çevrimin ortalamasını alır. Çift çevrim ise bir yerleştirme ile bir çekmeyi birleştirir: giriş paleti giriş/çıkış noktasında alınır, P1'e bırakılır, boş olarak P2'ye gidilir, çıkış paleti alınır ve giriş/çıkış noktasına getirilir.
Dolayısıyla "saatte 40 çift çevrim" iki koşulla saatte 80 palet demektir: her çift çevrim bir palet yerleştirip bir palet alır (tek palet taşıyan çatal) ve pik saatte giriş ile çıkış gerçekten aynı anda, yaklaşık eşit sayıda gerçekleşir. Çevrim tipleri karışıksa, tüm çevrimler içinde çift çevrimlerin payına d diyelim. Bu durumda saatlik palet = 3.600 × (1 + d) ÷ [(1 − d) × tekli çevrim süresi + d × çift çevrim süresi]; çevrim süreleri saniye cinsindendir, her tekli çevrim bir, her çift çevrim iki palet taşır. Bir teklifte çevrim ile paleti karıştırırsanız kapasite kâğıt üzerinde iki katına çıkar. Masamıza başka bir tarafın hesabı geldiğinde ilk baktığımız şey, değerin çevrim/saat mi palet/saat mi olduğudur.
Tam örnek hesap: 60 m koridor, 20 m kaldırma yüksekliği
Yürüme ve kaldırma eş zamanlı çalışır, bu yüzden her bacak iki eksen süresinden uzun olanı kadar sürer. Her eksen süresi bir ivmelenme evresi ile sabit hız evresinin toplamıdır; ivmelenme ve yavaşlama eşit kabul edilir, hızlar önce m/s'ye çevrilir. Strok s ≥ v²/a ise eksen nominal hıza ulaşır ve t = s/v + v/a olur. s < v²/a ise nominal hıza hiç ulaşmaz ve t = 2√(s/a) olur. Burada s metre, v m/s, a da m/s² cinsinden ivmedir.
Yürüme süresinin yanında her çevrimde iki sabit süre bloğu vardır. Biri yük alma-bırakmadır: teleskopik çatal uzar, hafifçe kalkar veya iner, sonra geri çekilir; yerleştirilen veya alınan her palet için bir kez sayılır. Diğeri her duruştaki hassas konumlandırma, göz doğrulama ve haberleşme için gecikme payıdır; burada duruş başına 1 s alınmıştır. Tekli çevrimde 2 yük alma-bırakma ve 2 duruş, çift çevrimde 4 yük alma-bırakma ve 3 duruş vardır.
Örnek koşullar: tek derinlikli palet istif vinci, L = 60 m, H = 20 m; yürüme 160 m/min, ivme 0,5 m/s²; kaldırma 50 m/min, ivme 0,5 m/s²; çatal 40 m/min, ivme 0,5 m/s², tek derinlik stroku 1,2 m, buna küçük kaldırma veya indirme için 1,5 s eklenir ve yük alma-bırakma başına yaklaşık 7,8 s elde edilir; giriş/çıkış noktası koridor başının alt kısmındadır.
| Bacak / kalem | Yürüme | Kaldırma | Belirleyici |
|---|---|---|---|
| G/Ç noktası → P1 (12 m, 13,3 m) | 9,8 s | 17,7 s | 17,7 s |
| G/Ç noktası → P2 (40 m, 4 m) | 20,3 s | 6,5 s | 20,3 s |
| P1 → P2 (28 m, 9,3 m) | 15,8 s | 12,9 s | 15,8 s |
| Tekli çevrim = (2×17,7 + 2×20,3) ÷ 2 + 2 yük alma-bırakma + 2 s | 55,5 s, yaklaşık 65 çevrim/saat | ||
| Çift çevrim = 17,7 + 15,8 + 20,3 + 4 yük alma-bırakma + 3 s | 87,9 s, yaklaşık 41 çevrim/saat (82 palet/saat) |
P1 satırında görüldüğü gibi bu bacağı kaldırma belirler; yürüme yalnızca 9,8 s sürer, dolayısıyla yürüme hızını artırmak burada hiçbir şey kazandırmaz. P2 bacağı tam tersidir ve yürüme belirleyicidir. Tablodaki tüm değerler teoriktir, kullanım oranı uygulanmamıştır ve herhangi bir parametre değiştiğinde yeniden hesaplanmaları gerekir.
Uzun koridor, çift derinlik ve virajlı vinç ne kadar kaybettirir?
Yukarıdaki vinç, her seferinde tek bir koşul değiştirilerek:
| Koşul (diğerleri yukarıdaki gibi) | Tekli çevrim | Çift çevrim | Notlar |
|---|---|---|---|
| Temel durum: 60 m × 20 m, tek derinlik | yaklaşık 65 çevrim/saat | yaklaşık 41 çevrim/saat | — |
| Koridor 120 m'ye uzatılmış | yaklaşık 51 çevrim/saat | yaklaşık 32 çevrim/saat | Uzak bacakları tamamen yürüme belirler; iki nokta yönteminin geçerliliğini FEM 9.851 metnine göre kontrol edin |
| Çift derinlik, raf tarafında %50 ön göz, %50 arka göz, aktarma yok | yaklaşık 63 çevrim/saat | yaklaşık 39 çevrim/saat | G/Ç tarafında tek derinlik 7,8 s; raf tarafında ortalama 9,6 s |
| Çift derinlik, raf tarafında tamamı arka göz, aktarma yok | yaklaşık 61 çevrim/saat | yaklaşık 38 çevrim/saat | G/Ç tarafında tek derinlik 7,8 s; raf tarafında 11,4 s (2,4 m strok) |
| Virajlı (koridor değiştiren) istif vinci | Projeye özel | Projeye özel | Tek vinç birden fazla koridora hizmet verir, virajlarda yavaşlar ve kapasitesi bu koridorlar arasında paylaşılır |
Palet AS/RS koridorunu uzatmak her vince daha fazla göz kazandırır, ama her çevrim de uzar; hızı ve ivmesi düşük modeller daha çok kaybeder. Giriş/çıkış noktasını koridorun ortasına almak yürüme mesafesini kısaltır, fakat o zaman iki nokta yöntemi doğrudan uygulanamaz; gerçek yerleşimi hesaplayın veya simüle edin.
Çift derinlikli depolamada FEM 9.851 iki nokta yöntemi, erişimin ön ve arka gözler arasında nasıl dağıldığı konusunda bir şey söylemez; bu yüzden ağırlıklandırma proje verisiyle yapılır: raf tarafı ortalama yük alma-bırakma süresi = ön göz erişim olasılığı × ön göz süresi + arka göz erişim olasılığı × arka göz süresi + aktarma oranı × aktarma başına süre. Buradaki aktarma başına süre yalnızca çatal hareketi değil, geçici bir göze gidiş ve ek yük alma-bırakmalar dahil tüm ilave işlemdir. Alınacak palet arka gözdeyse ve önünde başka bir palet varsa aktarma gerekir; öndeki paletin önce yerinden alınması gerekir. Aktarma oranı SKU profiline ve WMS'in göz atama stratejisine bağlıdır. "Tamamı arka göz" satırı aktarmayı dışarıda bırakır, dolayısıyla gerçek kapasite için bir alt sınır değildir; aktarma sıksa fiili kapasite daha da düşer. Çift derinlikli bir yerleşimi kendimiz tasarlarken her çekmeyi arka göz erişimi olarak hesaplayıp aktarmaları bunun üstüne eklemeyi alışkanlık edindik.
Virajlı (koridor değiştiren) istif vinci birden fazla koridorda çalışır ve koridor sayısı çok, koridor başına hareket sıklığı düşük depolara uygundur. Kapasitesi düz koridor modelinden çıkarılamaz: virajlarda yavaşlar, makas sabit bir süre ekler ve bir vincin kapasitesi hizmet verdiği tüm koridorlar arasında paylaşılır. Bu tür vinçleri bir formüle zorlamak yerine koridor sayısı, makas geçiş süresi ve pik talep dağılımıyla simüle ediyoruz.
Vinçler yetiyor, depo neden yine de hedefin altında kalıyor?
FEM 9.851 yalnızca istif vincini kapsar. Paralel hatlar, güzergâh seçimi ve ortak kullanılan ekipman kapsamı dışındadır.
Palet konveyörlerinde düğüm kapasitesi = 3.600 ÷ her paletin düğümü işgal ettiği süre (saniye). Ekibimizin geçmiş projelerinde tipik düğümler, her biri kuyruk olmadan tek seferde bir palet kabul edilerek kabaca şöyle çıktı. Bir palet zincirli konveyör üzerindeki dik açılı transfer veya pop-up transfer ünitesi palet başına 24–33 s işgal edilir, yani yaklaşık 110–150 palet/saat. Katlar arasında tek istasyonlu bir dikey elevatör gidiş-dönüş başına 36 s alır, yaklaşık 100 palet/saat. Tek istasyonlu bir raylı taşıma aracı (RGV) gidiş-dönüş başına 60–72 s alır, yaklaşık 50–60 palet/saat. Fiili işgal süreleri strok, yük ve görev dağıtımıyla değişir, bu yüzden hesaba girmeleri gerekir. Bir RGV veya elevatör birden fazla hatta ortak hizmet veriyorsa toplam talebe göre kontrol edin.
Kasa sistemlerinde kapasitenin vinçten önce insanda tükenmesi daha olasıdır. Manuel toplama istasyonunu genellikle kişi başına saatte 60 kasa ile planlıyoruz (kasa başına sipariş satırı sayısı büyük fark yaratır) ve bu esasla istasyonlar bir miniload istif vincinden önce sınırına ulaşabilir. Tipik bir örnek: birinci katta, 4,5 m net yüksekliğe sahip, çok katlı shuttle'larla çalışan bir parça deposu. 9 araçla tekli çevrimde yaklaşık 938 kasa/saat hesaplanır, ama yalnızca 6 manuel toplama noktası olduğundan istasyonların toplamı 360 kasa/saattir. Bu noktada araç eklemek hiçbir şey kazandırmaz. Çözüm toplama tarafındadır; örneğin bölmeli kasalar ve giriş-çıkış partilerinin üretim emirlerine göre planlanması.
Bir palet AS/RS çevre ekipmanda da tıkanabilir. Başka bir tipik örnek: çift derinlikli, arka göz erişimi ve %85 katsayısıyla hesaplanan istif vinçleri, 215 palet/saatlik talebe (uzun vadede 282 palet/saat) karşı yaklaşık 299 palet/saat verir; bu yeterlidir. Ancak mamul paletleri için bir palet değiştirici gibi tekil bir makine, 30 palet/saatlik talebe karşı yalnızca 24 palet/saat yapabilmektedir. Böyle bir açık teklifte bir alternatifle birlikte açıkça "karşılanmıyor" diye yazılmalıdır; müşterinin bunu kabulde fark etmesinden çok daha iyidir.
Tasarım payı ile kullanım oranı kolayca karıştırılır; bu yüzden ikisini birbiriyle çarpmadan önce her birinin nasıl tanımlandığında anlaşın. Kullanım oranı, bir makinenin pik saatte meşgul olduğu süre payıdır; konumlandırma tekrarları ve görev bekleme süreleri için pay bırakmak üzere genellikle %85 alıyoruz. Tasarım payı ise öngörülen talebe uygulanan artıştır; genellikle 1,2 alıyoruz. İkisini ancak her biri ayrı tanımlandığında birlikte uygulayın: 100 palet/saatlik pik talep × 1,2 = 120 palet/saat, bunu 0,85'e bölünce yaklaşık 141 palet/saat teorik kapasite gerekir. Müşterinin 1,2 değeri işletme kayıplarını zaten içeriyorsa ayrıca 0,85'e bölmeyin; teorik 120 palet/saat yeterlidir. İki yorum arasında yaklaşık %18 fark vardır ve sözleşme hangisinin geçerli olduğunu belirtmelidir. Bir koşul daha: çift çevrim ancak pik saatte giriş ve çıkış aynı anda oluyorsa varsayılabilir. Girişin neredeyse hiç olmadığı yoğun sevkiyat dönemlerinde yalnızca tekli çevrimler sayılır.
Teklif verenlerin hesapta belirtmesi gerekenler
Saatlik palet sayısı sahayla tutmadığında neden genellikle şu noktalardan birindedir: çift çevrimlerin palet olarak sayılması veya tekli çevrim kapasitesinin pik kapasite diye sunulması; referans noktalarının FEM 9.851'in P1 ve P2 noktaları yerine koridor ortasından veya giriş/çıkış noktasının yakınından alınması; nominal hıza hiç ulaşılmayan kısa stroklarda nominal hızın kullanılması; çift derinliğin yalnızca ön göze göre hesaplanıp arka göz erişimi ve aktarmaların dışarıda bırakılması; yük alma-bırakma ve konumlandırma sürelerinin atlanması veya kullanım oranı uygulanmaması; istif vinci hesaplanırken konveyör düğümlerinin ve giriş/çıkış noktasının hesaplanmaması.
Bu yüzden her teklif verenden aynı koşul setine dayanan ve en az şunları belirten bir hesap istiyoruz:
| Kalem | Hesapta belirtilmesi gereken |
|---|---|
| Geometri | L ve H'nin tanımı ve değeri; giriş/çıkış noktasının konumu ve yüksekliği; tek veya çift derinlik |
| Tahrikler | Yürüme, kaldırma ve çatal hızları ile ivmeleri; boş ve yüklü değerlerin farklı olup olmadığı |
| Sabit süreler | Yük alma-bırakma süresi ile duruş başına konumlandırma ve haberleşme süresi, ayrı ayrı |
| Çevrimler | P1 ve P2 koordinatları, bacak başına süre, tekli ve çift çevrim süreleri |
| Çift derinlik | Ön ve arka göz erişim olasılıkları; aktarma oranı |
| Katsayılar | Kullanım oranı ve tasarım payı değerleri, birlikte uygulanıp uygulanmadıkları |
| Sistem | Her konveyör düğümü, elevatör, RGV ve toplama istasyonunun kapasitesi ve pik yükü; eş zamanlı giriş ve çıkışla simülasyon sonuçları |
Müşterinin kendi hedefleri de gerçekçi olmayabilir. Sık görülen bir durum: ilk ihale taslağı girişte ve çıkışta 200 palet/saat artı çift derinlikli depolama ister; oysa ekipmanın fiili çevrim süreleri yaklaşık 150 palet/saati ancak taşıyabilir ve saha zaten çift derinlikli raf için yeterince geniş değildir. Bunun soru-cevap (netleştirme) aşamasında söylenmesi, hedefin ortalama ve pik olarak ayrılması (örneğin ortalama 120, pik 150 palet/saat) ve tasarımın tek derinliğe çevrilmesi gerekir. Teklif aşamasına bırakıp bir sapma yazarsanız savunmaya geçmiş olursunuz.
Kabul yöntemi de sözleşmeye girmelidir. FEM 9.221'e göre performans testindeki çevrim süreleri FEM 9.851'de açıklandığı şekilde belirlenir. Test sırasında gözlere, çevrim süresi hesabına esas alınan aynı eşit dağılımla erişilmelidir; deponun ilk dolumu veya pik dönemler gibi yoğunlaşmış işlemler bu test için uygun değildir. Güvenilirlik ve kullanılabilirlik testi tesisin büyüklüğüne bağlı olarak 1 gün ile 1 iş haftası arasında sürer. Sözleşme ayrıca tekli mi çift çevrim mi ölçüleceğini ve hangi gözlerde ölçüleceğini belirtmelidir.
Sıkça sorulan sorular
Vinç saatte 40 çift çevrim yapıyorsa yalnızca 40 palet mi taşır? Hayır. Her çift çevrim bir paleti içeri alır, bir paleti dışarı çıkarır; yani 40 çevrim/saat, 80 palet/saattir. Bu yalnızca pik saatte giriş ve çıkışın benzer sayılarda birlikte gerçekleştiği durumda geçerlidir.
Bütün teklif verenler çift derinlikli depolama öneriyor. Bunları adil biçimde nasıl karşılaştırırız? Her birinden ön göz ve arka göz erişim olasılıklarını ve aktarma oranını belirtmesini isteyin, yük alma-bırakma süresini bu üç değerle ağırlıklandırın ve hepsini tek bir veri setiyle yeniden hesaplayın. Bu adım FEM 9.851 iki nokta yönteminin parçası değildir, bu yüzden ihale dokümanlarında tanımlanması gerekir.
Bir istif vincinde ne kadar pay bırakılmalı? Tasarım payının ve kullanım oranının nasıl tanımlandığına bağlıdır. Biz genellikle 1,2 ve %85 alıyor, ikisini yalnızca ayrı tanımlandıklarında birlikte uyguluyoruz; 1,2 işletme kayıplarını zaten içeriyorsa tekrar 0,85'e bölmeyin. İki yöntem arasında yaklaşık %18 fark vardır ve hesap hangisini kullandığını belirtmelidir.
Örnek vakalar tipik durumlardır. Deneyim değerleri ekibimizin geçmiş projelerinden gelir ve yalnızca ilk yol göstericidir; her proje kendi verisiyle hesaplanır.
Kaynaklar
- FEM (Avrupa Malzeme Elleçleme Federasyonu), FEM 9.851 (2003), FEM 9.221 ve FEM 9.222'yi içeren teknik kılavuz listesi: https://fem-eur.com/technical-guidance/
- FEM 9.851 (EN) Performance Data of Storage and Retrieval Machines: Cycle Times, katalog sayfası: https://standards.globalspec.com/std/2054853/FEM%209.851%20(EN)
- FEM 9.221 Performance Data of S/R Machines: Reliability, Availability (ilk baskı 1981; performans testi bölüm 3.1'de): https://www.fem-eur.com/wp-content/uploads/2016/03/FEM-9_221_Englisch.pdf
- Rücker, A. ve diğ., istif vinçlerinde enerji tüketimi hesabı, FME Transactions Cilt 48 Sayı 4 (2020); Şekil 5 FEM 9.851 çift çevrim referans noktalarını gösterir: https://www.mas.bg.ac.rs/_media/istrazivanje/fme/vol48/4/4_a_ruecker_et_al.pdf
- UNE 58912:2004 Storage and retrieval machines – Cycle times (İspanyol standardı): https://www.en-standard.eu/une-58912-2004-storage-and-retrieval-machines-cycle-times/
Biz EMMANUEL Teknik Ekibiyiz. Karşılaştırmanız gereken birden fazla teklif hesabı varsa veya bir projenin kaç koridor gerektirdiğini kontrol etmek istiyorsanız, yerleşim planınızı, raf yüksekliğinizi ve pik saat giriş-çıkış değerlerinizi iletişim formu üzerinden gönderebilirsiniz; projenizin verileriyle birlikte kontrol edelim.