Kirill Pankratov (neznaika_nalune) wrote,
Kirill Pankratov
neznaika_nalune

Category:

Статья в NY Times про нашу компанию

В субботу NY Times напечатала в разделе "Технологии" (но видную с заглавной страницы сайта) большую статью про новое поколение промышленных роботов: "Skilled Work, Without the Worker"

Там есть несколько параграфов, посвящённых роботам в логистике - на примере нашей компании Symbotic (под катом соответствующий отрывок из статьи).

В нашей автоматизированной системе, описанной в статье, есть два основных элемента которые мы регулярно показываем потенциальным заказчикам (и заезжим визитерам, вроде корреспондента NY Times). Первый - сами стеллажи с ящиками, которые кладутся на полки и убираются с полок множеством "ботов" - машинок, быстро бегающих по многоярусной структуре, жужжа и мигая зелёными огоньками. Высокая скорость им на самом деле не нужна - от этого у них большой расход энергии (требующий частую подзарядку, дорогие электромоторы и супер-конденсаторы вместо батареек), и высокий уровень вибрации, делающий сами стеллажи более дорогими и менее долговечными. Но посетители любят когда "машинки" быстро бегают, пусть даже вхолостую.

Но самая главная (и визуально выгодная) часть этой демонстрации - ячейка автоматической паллетизации: это место, где коробки, в определённом порядке, по конвейеру подходят к 6-осному роботу, который подхватывает их и кладёт на палету, как кирпичи на строящееся здание. Для робота положить коробку в заданное нужное место, с хорошей точностью - не проблема. Проблема в том что все "кирпичи" могут иметь разный размер (а так же массу, плотность, твёрдость), различающийся в диапазоне примерно в 10 раз, и придумать правильную кладку для них очень непросто.

Основным элементом этой ячейки, без которого вся эта процедура не имеет смысла, является мой математический алгоритм. Этот алгоритм решает задачу трёхмерной оптимальной упаковки (3d bin-packing problem), своего рода 3-мерный "Тетрис", только с непрерывным диапазоном размеров "кубиков". Я придумал этот алгоритм с нуля и совершенно неожиданно, за короткий срок, примерно полтора года назад. Это была вообще не моя работа, мой основной проект находился в совсем другой области, и сам я никогда не занимался такими задачами. Но подобной задачей вообще-то в мире занимаются немало людей - в академической науке (профессора математики и компьютерных наук со своими пост-доками и аспирантами), и в промышленности - целые коллективы математиков и программистов, в течении многих лет. На эту тему есть тысячи статей, патентов, множество софтверных продуктов, и т.д. Проблема упаковки очень актуальна как в логистике, так и в некототых других приложениях. Количество mixed-case pallets (паллет из смеси разных коробок), которые ежегодно перевозятся в мире со складов в магазины, исчисляется сотнями миллионов. Большинство из них собирается вручную - рабочими, которые берут ящики с полок и кладут на паллеты. Основная проблема, тормозящая переход к автоматизации этого процесса - именно алгоритмы упаковки. До последнего времени упаковки, созданные комьютерной программой, были хуже чем те, что тренированные рабочие делают "на глазок". Только в последние годы начали появляться автоматические системы, способные конкурировать с ручным трудом.

И мой алгоритм, по-видимому, делает это лучше всех в мире (точно не могу сказать, потому что немалая часть информации в этой области - в собственности больших компаний и тщательно охраняется). Фактически мой алгоритм закрыл проблему с точки зрения реальных логистических приложений. Его можно очень долго доводить, улучшать, оптимизировать множество параметров и т.д., но в обозримом будущем навряд ли получится создать алгоритм, радикально лучший чем мой. Когда я создал прототип, показавший его возможности, нашей компанией был срочно организован большой проект вокруг него, и в кратчайшие сроки, чуть более полугода, он был превращён в реальный рабочий продукт. В декабре 2010-го у меня ещё не было идеи этого в голове, а в октябре 2011-го роботы уже упаковывали сотни паллет в день в геометрические структуры, являющиеся результатом моего алгоритма - фантастической сложности, но и высочайшей эффективности. Всё, что связано с этим алгоритмом, у нас в компании проходит под официальным именем "KP" (т.е. мои инициалы). Основной критерий оптимальности - плотность упаковки (т.е. минимизация обьёма пустых мест). Но кроме этого - чуть ли не десяток других важных критериев (устойчивость, распределение массы, смежность продуктов одной категории, наконец, быстрота работы алгоритма, и ещё несколько параметров).

Сама ячейка автоматической паллетизации была создана ещё до моей идеи. Но до моего алгоритма наша корпорация рассчитывала на алгоритм упаковки созданный этой компанией, уже много лет специализирующейся на подобных комбинаторных задачах. Когда же дошло до реальной системы, они не смогли удовлетворить наши требования. Их паллеты получались уродливым, неустойчивым нагромождением ящиков. Эти паллеты было стыдно показывать нашим потенциальным заказчикам. Это не потому что они (компания, делающая этот алгоритм) тупые, а потому что задача, на самом деле, невероятно сложная. После того как мы поняли, что они не справляются, несмотря на постоянные мелкие улучшения, я стал думать над этой задачей, и скоро придумал этот "KP palletizing algorithm". Когда, после его воплощения, людям показывали рядом старые паллеты, и паллеты собранные по моему алгоритму, они начинали смеяться: разница между ними была примерно как между грудой камней и готическим собором.

Под катом - фото, два визитёра из потенциальных заказчиков (начальство одной сети супермаркетов из Голландии) радостно прыгают вокруг такой паллеты, (с наклейкой "KP pallet"):



Ниже, релевантные выдержки из статьи в NY Times. Корреспондент, как всегда, почти всё напутал, но общее представление получить можно:

...Such advances in manufacturing are also beginning to transform other sectors that employ millions of workers around the world. One is distribution, where robots that zoom at the speed of the world’s fastest sprinters can store, retrieve and pack goods for shipment far more efficiently than people. Robots could soon replace workers at companies like C & S Wholesale Grocers, the nation’s largest grocery distributor, which has already deployed robot technology...

The New Warehouse

Traditional and futuristic systems working side by side in a distribution center north of New York City show how robotics is transforming the way products are distributed, threatening jobs. From this warehouse in Newburgh, C & S, the nation’s largest grocery wholesaler, supplies a major supermarket chain.
The old system sprawls across almost half a million square feet. The shelves are loaded and unloaded around the clock by hundreds of people driving pallet jacks and forklifts. At peak times in the evening, the warehouse is a cacophony of beeping and darting electric vehicles as workers with headsets are directed to cases of food by a computer that speaks to them in four languages.
The new system is much smaller, squeezed into only 30,000 square feet at the far end of the warehouse and controlled by just a handful of technicians. They watch over a four-story cage with different levels holding 168 “rover” robots the size of go-carts. Each can move at 25 miles an hour, nearly as fast as an Olympic sprinter.
Each rover is connected wirelessly to a central computer and on command will race along an aisle until it reaches its destination — a case of food to retrieve or the spot to drop one off for storage. The robot gathers a box by extending two-foot-long metal fingers from its side and sliding them underneath. It lifts the box and pulls it to its belly. Then it accelerates to the front of the steel cage, where it turns into a wide lane where it must contend with traffic — eight robots are active on each level of the structure, which is 20 aisles wide and 21 levels high.
From the aisle, the robots wait their turn to pull into a special open lane where they deposit each load into an elevator that sends a stream of food cases down to a conveyor belt that leads to a large robot arm.
About 10 feet tall, the arm has the grace and dexterity of a skilled supermarket bagger, twisting and turning each case so the final stack forms an eight-foot cube. The software is sophisticated enough to determine which robot should pick up which case first, so when the order arrives at the supermarket, workers can take the cases out in the precise order in which they are to go on the shelves.
When the arm is finished, the cube of goods is conveyed to a machine that wraps it in clear plastic to hold it in place. Then a forklift operator summoned by the computer moves the cube to a truck for shipment.
Built by Symbotic, a start-up company based in the Boston area, this robotic warehouse is inspired by computer designers who created software algorithms to efficiently organize data to be stored on a computer’s hard drive.
Jim Baum, Symbotic’s chief executive, compares the new system to a huge parallel computer. The design is efficient because there is no single choke point; the cases of food moving through the robotic warehouse are like the digital bits being processed by the computer.
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 105 comments
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →