用更少的仓库能量做更多的事情

绿色和可持续发展的仓库操作可以通过很小的措施来实现。然而，最大的影响往往来自包括整个数据中心网络的长期计划，并从那里设计和部署履行中心，通过各种手段，包括在仓库自动化层面，最大限度地节省四面墙内的能源。

想想看RS组织”位于德国巴德赫斯菲尔德(Bad Hersfeld)的新升级的DC开始推行绿色环保，并采用多种节能方法。RS集团是全球主要的电子和维护产品供应商，旗下品牌包括RS，该公司将该工厂的产能提高了一倍，并引入了更多的自动化系统，以提高运营和环境效率。

扩展后的最先进的DC总面积为37,600平方米(约405,000平方英尺)，可容纳超过450,000种产品，是历史水平的三倍，每天的生产线吞吐量从15,000到35,000条。在决定将DC扩展到这一级别作为其DC网络战略的一部分时，RS通过确保更多的产品定位更接近客户来确保其业务经得起未来的考验。

扩建于2019年6月开始，并于2021年9月完成。升级后的DC采用了绿色建筑，如屋顶上的大型太阳能装置。在四面墙内，自动穿梭系统提供高密度存储和订单处理功能。

这种自动化存储和提货解决方案通过在相对较小的空间内支持高吞吐量，有助于节约能源。的处于巴德赫斯菲尔德的穿梭系统拥有330个穿梭机器人，使用40公里的动力轨道，并在配套的滚筒输送机上安装了160个交流电机。

RS集团负责社会责任和可持续发展的副总裁安德里亚·巴雷特说:“我们已经安装了自动存储、检索和包装系统，以帮助减少我们的碳足迹，提高我们的环境绩效。”“我们已经改变了我们的工作方式，由一个计算机化的穿梭系统驱动，从人到货到货到人的操作。拣货人员将把物品直接放入纸箱，自动化的纸箱安装、盖盖、文件插入和标签将使这一过程变得非常高效。”

该太阳能发电系统有能力在夏季为整个直流电供电，共有2380块太阳能电池板，总面积达6000平方米，可输出750千瓦的绿色光伏电力。

在2021/2022年，该系统生产了该基地22%的电力。直流电也有高效的LED照明。DC的屋顶，除了安装太阳能电池板外，还以草籽表面为特色，以管理水的径流。

巴雷特说，总的来说，扩建后的绿色特区被视为一个具有可持续性和客户服务效益的战略项目。巴雷特说:“扩展的最先进的DC将通过确保我们的产品定位更接近客户来帮助我们的业务抵御未来，这将通过最大限度地减少我们的产品旅行距离，提高交付速度和可靠性来减少我们的运输排放。”

自动化的影响

人工仓库拥有宽阔通道供行人和叉车通行的时代绝不是过去了，但操作正在发生变化。许多设施现在使用某种形式的固定自动化系统或移动机器人，所有这些都消耗能源。

与大多数数据中心的设备由机架、货架和人工拣单组成的时代相比，许多数据中心需要消耗大量的能源来运行自动化的材料处理系统。这为节能提供了机会，部分是通过选择具有节能功能的系统，也通过使用软件帮助管理系统以提高效率。

也许最值得注意的策略是用一个或多个自动化设施锚定数据中心网络，以利用自动化存储和检索系统(AS/RS)在最小的空间内最大限度地提高吞吐量。仓库自动化系统和软件供应商Swisslog的创新主管蒂莫·兰德纳(Timo Landener)说，高密度的AS/RS方法与更传统的数据中心相比，可以节省大约20%的能源。

兰德纳说:“如果你能拥有一个更小的空间，通过密集的存储和可用立方体的高利用率，等于或超过一个更大的传统仓库的吞吐量，这意味着你有更少的空间来照明、加热或冷却。”“这是高密度自动化存储的一个主要优势，特别是在冷库和冷冻室应用中。”

一些AS/RS解决方案在机电一体化设计中使用了再生制动，以减少电网的能源消耗。

第二种方法仓库管理系统软件和集成自动化可以降低DC的能源消耗，是管理订单履行任务，以减少托托或托盘在四面墙内移动的距离。这涉及到WMS功能来管理像订单发布和批处理这样的功能，因此自动化不需要“移动”更多的物理距离来达到服务水平。

兰德纳说:“软件可以帮助减少仓库内需要发生的物流距离。“算法寻求最小化距离，因此这是减少操作消耗的能源供应的另一种方式。”

Landener补充说，一些AS/RS解决方案的设计是为了利用起重机等自动化元件的制动来获取再生能源。这些能量可以通过收集来减少电网的能源消耗。AS/RS软件还可以在起重机或运输车的每次移动或路径中寻找检索、补充或以其他方式处理更多材料的机会，以避免空转。

兰德纳说:“当情况不是那么紧迫的时候，你的系统可以寻找节省能源的方法。”

兰德纳补充说，就看到先进的节能逻辑驱动仓库自动化系统的日常工作而言，现在还处于早期阶段。通常情况下，最关键的优先事项是提高货物提货时间和服务水平，但越来越多的公司正在询问如何建立节能的仓库自动化解决方案，尤其是在欧洲，乌克兰战争加剧了能源价格的高企。

拥有300多个机器人搬运工的穿梭系统，使RS集团扩建后的Bad Hersfeld DC能够存储和处理超过历史容量三倍的货物，而且还节能。

兰德纳说:“虽然存在地区差异，但当涉及到仓库自动化时，能源效率正受到更密切的关注，在过去几个月里，人们对它的兴趣呈指数级增长。”“今天，当我们与客户谈论新设备时，能源效率是我们必须回答的首要问题之一。他们想知道我们拥有的各种技术对能源的需求是什么。”

能源分析

大多数仓库控制系统(WCS)和其他用于监控自动化的软件主要涉及监控系统在物料流控制、正常运行时间、设备运行速度和吞吐量指标方面的功能。

设施可以使用电力计量来查看一件材料处理设备消耗了多少能源，但传统的WCS更关心的是运输货物和确保正常运行时间，而不是调整系统的运行方式来节省能源。

然而，与WCS数据或其他自动化控制集成的分析软件可用于监控仓库自动化所消耗的能源，并开始管理系统如何在考虑能源效率的情况下运行。一些解决方案提供商通过单独的分析软件层来实现这一点，而不是将能源报告添加到WCS或WCS中仓库执行系统(WES)．

例如，仓库自动化提供商克纳普该公司在其redPILOT组织中提供仓库分析，旨在改善资源管理、生产力和正常运行时间。redPILOT软件可以分析能源消耗数据，并将其带入仪表板凯文读者KNAPP北美市场营销副总裁。

“与可持续性相关的节约是一个关键因素，最大限度地节省是redPILOT解决方案的主要目标之一，作为自动化和劳动效率的一部分，作为订单履行的一部分，”Reader说。

Reader补充说，redPILOT软件足够灵活，可以利用包括能源在内的多种数据源，但它也与WCS、WMS和劳动管理系统(LMS)软件等系统相关联，以更全面地了解什么是最有效的。

“你当然可以查看能源消耗，并比较一种类型的自动化与另一种，或一个设施与另一个的能源使用，”里德说。

霍尼韦尔在其霍尼韦尔互联企业组织中，最近为其霍尼韦尔“锻造”分析和企业绩效管理解决方案集推出了增强功能。Forge与霍尼韦尔的WCS和WES软件是分开的，但它可以利用这些和其他供应商的仓库自动化系统的数据，以提高正常运行时间、吞吐量和能源效率等关键因素的指标。

霍尼韦尔互联仓库总经理阿卡什·贾恩(Akash Jain)表示，随着越来越多的数据中心实施自动化，会消耗更多的能源，因此监控当前的能源消耗和机器健康变得非常重要。

“当我们监控仓库内的资产时，我们也在监控我们能够为客户节省的计划外停机时间，”Jain说。“节省计划外停机时间可以提高吞吐量，从而提高仓库的效率。”

在整个直流网络中，使用预测分析来改善正常运行时间可以产生重大的可持续性效益，如果它可以避免对更多容量、空间或系统的需求，确保就位的自动化尽可能有效。

“通过企业性能管理解决方案提高吞吐量可以为我们拥有多个仓库的企业客户带来网络效应，”Jain说。“如果一家零售商或电子商务公司拥有数十个仓库，如果我们将一个仓库的吞吐量提高3%至5%，我们就可以将仓库网络的吞吐量提高100%以上。这可能会导致零售商决定不建造额外的仓库。建造一个额外的仓库可能需要3亿到5亿美元。我们不仅可以帮助他们避免这些资本支出，而且从可持续发展的角度来看，我们可以通过建造额外的仓库来帮助他们避免碳足迹的增加。”

重要的是，Jain补充说，分析和仪表盘应该是供应商和系统不可知的，并且能够从多种类型的自动化、可编程逻辑控制器(plc)或机器控制中挖掘数据流。他说，使用OPC-UA或OPC-DA等开放协议更容易做到这一点。

“我们能够收集数据，分析数据，在此基础上使用AI/ML算法，然后能够破译系统使用了多少能源，并以仪表板的形式提供见解，”Jain说。

移动自动化

另一种DCs可以减少碳排放的方法是检查如何对叉车进行运营收费或加油。例如，与传统的铅酸电池相比，锂电池的充电效率更高。与此同时，氢燃料电池升降机可以使用由水力、太阳能和风能等可再生能源产生的电力产生的“绿色”氢气。

此外，拥有叉车车队的数据中心可以选择“按小时计费”或其他能源即服务计划，在这种计划下，设备经销商或动力服务提供商为叉车车队提供现场充电需求。

这种商业模式将充电器基础设施和电池维护的管理转移到按月收费的服务提供商，通常会详细了解能源消耗和可预测的充电支出水平。

鉴于自动移动机器人(amr)和自动引导车辆(agv)以及全自动叉车的迅速普及，dc中额外的移动资产需要消耗能源并需要充电。在大多数情况下，AMR供应商提供所需的充电器，而AMR供应商的软件将管理充电机会，并提供对使用趋势的洞察。对于某些类型的amr，选择路径或路由优化算法可以减少行驶距离，主要是为了提高吞吐量，但同时也带来了能源效率的附带好处。

从更大的角度来看，建立绿色仓库不再仅仅是绿色建筑设计。随着履约中心变得更加资产密集型，自动化的能源效率——建筑中存储、挑选、运输和准备货物运输的设备——正在成为创造更可持续运营的一个越来越大的机会。