Тугая упаковка, или Бизнес-роман о роботах, алгоритмах и о складе без людей
Шрифт:
Операторы сидели за дешевыми дребезжащими столами на мезонине между ячейками палетизации, перед двойными экранами, где отображалось состояние системы. Графический интерфейс оставлял, мягко говоря, желать лучшего. На его разработку никогда не хватало ресурсов, и на экранах система отображалась в виде какой-то кирпичной стены из разноцветных прямоугольников на черном фоне, ломаных линий, по которым перемещались квадратики, а также кружков и ромбиков с цветовой сигнализацией – очень в духе компьютерной анимации 1980-х. Основные тесты и отладки в системе приходилось делать через скрипты и команды, напечатанные в командной строке операторского окна. Операторы уже устали материться и меланхолично печатали что-то в командных строках, периодически вставая и заглядывая друг другу через плечо.
Сегодня
Операторам к этому времени удалось перезапустить систему, но работать хоть сколько-нибудь стабильно она отказывалась. То и дело отключались целые ярусы (их в системе было двадцать, и по каждому, переливаясь зелеными, синими и красными светодиодами, бегали семь или восемь ботов). Даже если ярусы не отключались целиком, боты часто запаздывали с выполнением своих задач – стояли на месте или блокировали друг друга, как автомобили на плохо организованном перекрестке. Иногда они и вовсе растрачивали свой электрический заряд до нуля и вставали намертво, мешая другим ботам выполнять задачи. В результате, вместо того чтобы выходить по конвейерам непрерывным потоком каждые четыре-пять секунд, коробки то и дело застревали где-то в недрах системы и не добирались до ячеек палетизации, оставляя роботов-палетизаторов в холостом режиме с приподнятыми руками, словно гребные лодки после команды «суши весла». Конвейеры продолжали урчать, бесполезно расходуя электричество. Даже в холостом режиме автоматика скрипела и звенела. Периодически пищали разнообразные датчики, недовольные происходящим. Лифты, перемещающие коробки по вертикали, ездили туда-сюда с глухим лязгом. На каждом цикле они возили за собой толстую цепь из пластмассовых звеньев, оплетающую электропроводку, которая питала вилочный механизм, подхватывающий коробки снизу. Платформа (мезонин), где находились роботы-палетизаторы, не обладала достаточной жесткостью и все время дрожала под ногами, добавляя дребезжание на стыках конструктивных элементов к общему гулу и писку всей системы.
Когда же коробки доходили до ячеек палетизации, проблемы не кончались, но становились еще более заметными. Роботы-палетизаторы нередко подхватывали коробки неудачно, с перекосами, или слишком крепко сжимали их грипперами (механизмами захвата), сминая картонные упаковки. Еще больше ошибок было в момент, когда коробки укладывались на строящуюся палету. Некоторые упаковки выпадали из вилок робота со слишком большой высоты и ложились наискосок или в нескольких сантиметрах от расчетной позиции. Обернутые в полиэтилен упаковки бутылок иногда по инерции проскальзывали дальше при укладке или даже падали с палеты. Случалось, что вилки робота задевали коробки, уже уложенные на палеты, и сдвигали их, нарушая структуру нижних слоев, а иногда и вовсе разрушая их.
Роботы укладывали коробки одну за другой на раз-два: слева, справа, слева, справа, чух-чух-дзинь-чух-чух. В максимальном темпе рука одного робота ставила коробку на палету чуть дольше чем за четыре секунды. Но в работе было много перерывов, замедляющих подачу коробок, и тогда рука робота зависала над конвейером, ожидая своей очереди. Зачастую перерыв в работе длился всего несколько секунд, но иногда ожидание занимало минуты. В конце концов пустая сторона ячейки оживала и из чрева склада появлялся долгожданный поток коробок, рывками двигающийся по конвейерам. Бездействовавший робот начинал урчать и, сначала медленно, а через несколько секунд с нормальной скоростью, подхватывал запоздавшие коробки и укладывал на палету.
За пятнадцать минут до приезда большого начальства техникам наконец удалось победить системный
В системе было множество довольно любопытных движущихся механизмов, но после беглого осмотра разных компонент начальственные делегации неизменно кучковались около ячеек палетизации – несомненно, самых зрелищных частей системы. Именно они производили конечный продукт – те самые палеты, которые загружали в фуры и доставляли в магазины.
Проблема была в том, что процесс палетизации на этом этапе больше напоминал комедийный скетч, чем виртуозно отлаженный индустриальный механизм. Даже если автоматика и электроника работали хорошо, руки роботов строили очень уродливые палеты. Они выглядели так, будто трехлетний ребенок играл в кубики на полу и выстраивал их в случайные и неустойчивые конструкции, где шестилетний справился бы уже намного лучше. Там, где можно было уложить целый плотный слой одинаковых бутылочных упаковок, роботы выстраивали шатающиеся двух-, трех- или даже четырехэтажные небоскребы. Между ними пролегали широкие улицы свободного пространства. Иногда целый угол палеты оставался пустым, в то время как на противоположном коробки громоздились выше человеческого роста.
Планы палет – задаваемые компьютеру координаты и ориентации коробок, а также очередность их укладки – были в зоне моей ответственности. Всего двумя неделями ранее я взял на себя руководство командой, писавшей софтвер для планирования палет. За несколько лет до того я очень успешно решил эту задачу в нашем первом автоматизированном складе в городе Ньюбург, в захолустной части штата Нью-Йорк, вверх по Гудзону от Нью-Йорк Сити. Большие склады обычно строятся в депрессивных и невзрачных местах – где дешевая земля и проще найти рабочих, готовых день за днем вкалывать в ночную смену или проводить по десять часов в огромном унылом ангаре, среди однообразных стеллажей с коробками, палетами и горами картонного мусора от упаковок. На большинстве складов рабочие расставляли полные палеты вручную, перемещая их вдоль стеллажей вилочным погрузчиком. Наша автоматическая система предполагала замену этого тяжелого ручного труда механизмами и роботами.
Еще в первый год работы в «Симботике» я придумал невероятно сложный, но очень элегантный математический алгоритм, который планировал красивые и устойчивые палеты, собранные из коробок разной длины, ширины и высоты: квадратных и прямоугольных, широких и плоских, высоких и узких. Все они эффективно укладывались на свои места. Я также руководил небольшой командой, превратившей этот алгоритм в рабочий код для нашего первого автоматизированного склада в Ньюбурге. Фактически это спасло еще совсем молодую компанию, когда в ее пилотном проекте, на том самом складе в Ньюбурге, все шло наперекосяк. Вся система работала на малую долю от запланированной производительности, палеты на выходе (до внедрения моего алгоритма) были маленькими и корявыми, и компания вот-вот могла остаться без финансирования. Успешное внедрение нового алгоритма палетизации убедило Рика, главного спонсора и владельца компании (также прибывшего в этот августовский день с визитом на склад «Кока-Колы»), что проект не безнадежен. Следующие два проекта не требовали палетизации, и эта тема на несколько лет ушла на второй план. Я занимался другими задачами, связанными с нашей системой следующего поколения.
Когда же мы подписали контракт с «Кока-Колой» в 2015 г., построение палет на отгрузку в магазины вновь стало одной из важнейших компонент автоматизации. Но софтвер для планов палет теперь делали другие люди. Предполагалось, что они будут опираться на мои алгоритмы, но перепишут софтвер с нуля и на другом языке – C# (в отличие от C++ в первоначальном варианте). И еще добавят множество деталей, актуальных для новых автоматизированных систем «Симботика», а также специфичных для упаковок напитков, проходивших через склады «Кока-Колы».