倉庫用スキャナーに必要な予備バッテリーの数は？

倉庫用スキャナーに必要な予備バッテリーの数は？

倉庫には、すべてのオペレーターに1台ずつハンドヘルドコンピューターを配備できても、バッテリー運用計画が後回しにされたために、生産性の時間損失が発生することがあります。

この問題は、通常、最も不都合なタイミングで顕在化します。ピッキングチームが夜勤を開始した際、複数のスキャナーの残量がすでに30％を下回っており、充電エリアにある予備バッテリーは空になっているか、劣化しているか、あるいはまだ使用中です。デバイス自体に問題はありません。問題は、バッテリーポールの運用体制にあります。

バッテリーを少なすぎると作業中断が生じ、多すぎると予算が拘束され、リチウムイオン電池パックが長期間使われずに放置されることになります。最適な保有数を決めるには、実務上の4つの要素を考慮する必要があります。すなわち、稼働中のデバイス台数、1日の稼働時間、バッテリーの実際の持続時間、および放電後のパックを再び使用可能にするまでの所要時間です。

本ガイドでは、倉庫で使用されるPDAs（ポケットデジタルアシスタント）、モバイルコンピュータ、コードレスバーコードスキャナ向けに、現実的なバッテリーおよび充電器の導入計画を策定する方法を説明します。

まず、「予備バッテリー」とは何かを定義する

バッテリーの数量は、しばしば混乱しやすくなります。その理由は、「予備」と呼ばれるものが実際には3種類あるためです。これらを明確に区別することが重要です。

• 装着済みバッテリー 現在運用中の機器に装着されているバッテリーです。

• ローテーション用バッテリー 消耗したバッテリーの充電中に、次のシフトを継続して稼働させるために使用されます。

• 予備バッテリー 故障や充電遅延、残業、季節的な業務ピーク、あるいは運用から外されたバッテリーなどに対応するためのものです。

たとえば、倉庫で2シフト制で50台のハンドヘルドターミナルを運用している場合、機器内に50個のバッテリーがあり、さらにローテーション用に50個、そして真正の予備として5～10個のバッテリーを保有している可能性があります。

その場合、現場では合計で105〜110本のバッテリーを保有していますが、そのうち「予備」として使えるのは、既に装着済みのバッテリーを除いた55〜60本のみです。

これらのカテゴリを明確に分けて管理することで、調達や在庫記録におけるミスを防げます。

計算前に必要となる4つの数値

1．同時使用する機器の台数

資産台帳に記載された総台数ではなく、1日のうち最も忙しい時間帯に実際に稼働している機器の台数を用いてください。

たとえば、企業が80台のスキャナーを保有していても、同時に使用されるのは60台だけであれば、出発点となる数値は60です。一方、繁忙期に臨時スタッフが増員され、通常より多くの機器が同時に使われる場合もあります。

バッテリープランがこうした期間もカバーする必要がある場合は、ピーク時の数値を採用してください。

この数値を以下、 N .

2．1日あたりの稼働時間

「1シフト」や「2シフト」といった概算ではなく、各機器が充電器から離れて運用される実際の時間を記録してください。

8時間のシフトには、デバイスを充電ステーションに接続できる30分の休憩が含まれることがあります。実質的な稼働時間は16時間ですが、そのうち1時間は交代のためのウィンドウとなります。

これらの詳細によって、必要な物理的なバッテリーの数が変わります。

必要な稼働期間と呼びます H .

3．実際の業務負荷における実使用可能稼働時間

ラベルに記載されているバッテリー容量は、倉庫での実際の使用可能稼働時間とは異なります。

スキャン頻度、Wi-Fi通信量、画面の明るさ、音声アプリケーションの使用、RFIDの利用、温度、バッテリーの経年劣化など、さまざまな要因が消費電力に影響を与えます。

メーカーが公表する稼働時間は参考になる出発点ではありますが、購入判断は、代表的なシフトにおいて実施したパイロットテストに基づくべきです。

バッテリーを通常の充電開始状態から、現場で定められた交換閾値（例：残量15％または20％でチームが通常バッテリーパックを交換するタイミング）まで測定した時間を用いてください。すべてのバッテリーをデバイスが完全にシャットダウンするまで使い切る必要はありません。

この実測された実使用可能稼働時間を バー .

4．充電時間および利用可能な充電ベイ数

充電時間は、バッテリーが再び必要とされる前に使用可能状態に戻るかどうかを決定します。充電器の容量は、同時に充電できるバッテリーパックの数を決定します。

どちらの数値も重要です。

4時間で充電できるバッテリーでも、空きベイを待つのに2時間かかる場合、実際には4時間後に使用可能にはなりません。

完全充電時間を指すものとします。 C .

実用的なバッテリー計画手法

すべての倉庫に適用できる万能の比率はありません。「1台の機器につき予備バッテリー1本」という単純なルールをすべての運用に一律に適用するよりも、以下の手法の方が信頼性が高いです。

ステップ1：1本のバッテリーで作業期間をカバーできるか確認する

IF HはR以下である 健全なバッテリー1本で、計画された作業期間をカバーできるということです。

したがって、単一シフトの現場では、まず機器1台につき設置済みバッテリーを1本ずつ用意し、例外対応のための予備バッテリーを追加で確保すればよいことになります。

安定した屋内運用のために、 稼働中のデバイスの10～20％ を予備バッテリーとして確保することが、合理的な計画範囲です。これは出発点であり、業界標準ではありません。実際の故障状況、残業時間、ピーク需要などを検討したうえで、この割合は適宜調整してください。

30台の稼働デバイスの場合：

• 設置済みバッテリー数：30個

• 予備バッテリーの初期確保範囲：3～6個

• バッテリー総在庫数：33～36個

試験運用中に、一部のバッテリーが1シフトをカバーできない場合、単に予備率を引き上げるのではなく、

まず、原因がバッテリーの経年劣化か、デバイス負荷の異常な高さか、あるいは実際の運用条件を反映していない運用時間仕様にあるかどうかを特定してください。

ステップ2：1パックでは1日をカバーできない場合、ローテーション用バッテリーを追加する

装置が2シフトで稼働し、1本のバッテリーでは全稼働時間に対応できない場合、通常は1：1のローテーション（交換）用バッテリーパックが最もシンプルな出発点となります。

1本のパックが装置を駆動している間、もう1本は次の交換時または充電中に備えて待機しています。

ベースラインは以下の通りです。

ローテーション用バッテリー数 ＝ N

その後、故障や運用上の変動に備えるため、やや小さい予備バッテリーパックを追加します。

2シフトで30台の装置を運用する場合：

• 設置済みバッテリー数：30個

• ローテーション用バッテリー：30本

• 予備バッテリー：約3～6本

• バッテリー総保有数：約63～66本

この計画は、返却されたバッテリーを次回使用されるまでに充電できる場合にのみ成立します。そのため、充電器の設置台数は別途計算する必要があります。

ステップ3：24時間365日稼働条件の確認

連続運転を実現する上で、重要なのはスケジュールに何シフトが組まれているかではなく、あるバッテリーが放電し切った状態から充電を完了する間に、別のバッテリーで機器を稼働させ続けられるかどうかです。

有効な理論的検討方法は以下のとおりです。

常時稼働中の機器1台あたりに必要な物理的なバッテリー最小数 ＝ （R＋C）÷ R の切り上げ値

バッテリーの使用可能時間（R）が8時間、充電時間（C）が4時間の場合：

（8＋4）÷ 8 の切り上げ値 ＝ 機器1台あたり2個のバッテリー

数学的には、設置済みバッテリー1個とローテーション用バッテリー1個で連続運転が可能です。

ただし実際には、現場では研究所のような理想効率で運用されないため、予備在庫が必要です。バッテリーの返却が遅れたり、充電ベイが故障したり、環境温度が変動したり、経年劣化によりバッテリーの持続時間が短くなったりするためです。

充電時間が実用可能な稼働時間より長くなる場合、機器1台あたり2個のバッテリーでは十分でなくなる可能性があります。

例えば、8時間の稼働時間と9時間の充電時間を組み合わせた場合、予備を含まないとしても、連続稼働する各デバイスに対して最低3個の実際のバッテリーが必要になります。

そのため、稼働時間と充電時間を両方確認せずに、固定の1対1ルールを承認してはいけません。

充電ベイは十分に確保されていますか？

バッテリープランは紙面上では正しく見えても、実際の充電ステーションで失敗することがあります。

最小必要な充電ベイ数を見積もるには、まず以下の要素を定義します：

• D: オーケー 交代時に返却される空バッテリーの数

• W: そのバッテリーが再び必要になるまでの利用可能時間（時間）

• C: 1個のバッテリーに対する充電時間

その後、その時間枠内で1つのベイが完了できる充電回数を計算します：

1ベイあたりの完了充電回数 ＝ W ÷ C の床関数

そして：

最小充電ベイ数 ＝ D ÷ 1ベイあたりの完了充電回数（小数点以下切り上げ）

IF WはCより短い 、バッテリーパックが完全に放電されている場合、ベイが即座に利用可能であっても、締切までに完全に再充電することはできない。

現場では、充電時間帯を延長するか、別のローテーションセットを追加するか、認定済みの高速充電設備を導入する必要があります。ベイ数を単に増やすだけでは、時間的な課題は解決しません。

簡単な例を示します。

50台のデバイスを運用している現場で、50個の放電済みバッテリーパックが返却されます。これらのパックは8時間後に再び必要となり、1回のフル充電には4時間がかかります。

• 各ベイは理論上、8時間で2個のバッテリーを充電できます。

• 理論上の最小ベイ数は25基です。

この数値は、最初の充電ロットが即座に開始され、スタッフが充電完了と同時に次のパックに交換することを前提としています。

ただし、バッテリーが返却ボックス内に1時間滞留したり、作業員が2回目のロットを所定のタイミングで装填しなかったりすると、25基のベイでは期待される結果が得られません。引継ぎ作業が混雑している場合や、充電管理が十分でない場合は、より多くのベイを確保することで、より確実な運用が可能になります。

マルチベイ充電器は、個々のデバイス内にバッテリーを充電する方法よりも実用性が高い場合が多い。これにより、バッテリーを一元管理でき、ケーブルの混雑が減り、どのパックが充電完了しているかを把握しやすくなる。

購入前に、交換用バッテリーが現場で実際に使用している充電器またはクレードルの正確な型番で試験済みであることを確認してください。

迅速な計画表

以下の表は予算策定の出発点であり、現場での実証試験の代わりにはなりません。

この表は、着脱式バッテリーを前提とし、1シフト（8時間）分の連続使用時間が確保でき、充電時間は使用時間より短く、かつバッテリーのローテーションを確実に完了できるだけの充電ベイ数が確保されていることを想定しています。

稼働中のデバイス数	1シフト（8時間）運用：予備バッテリーパック数	2シフト運用：予備バッテリーパック数	24時間365日運用：予備バッテリーパック数
10	2	11–12	12–13
30	3–6	33–36	35–38
50	5–10	55–60	58–63
100	10–20	110–120	115–125

本表における「予備バッテリーパック数」には、各稼働デバイスに装着されているバッテリーパックに加え、ローテーション用および予備用のバッテリーパックが含まれます。

たとえば、24時間365日稼働する50台のデバイスで、予備バッテリーを60個備える場合、合計で約110個のバッテリーを保有することになります。

以下の条件に該当する場合、バッテリーの保有数（レンジ）を増やす必要があります：

• 現場で残業が頻繁に発生したり、季節的な業務ピークがある場合。

• バッテリーが冷蔵庫内や屋外の荷役エリアなどで使用される場合。

• オペレーターがバッテリーを遅れて返却したり、充電場所を変えて返却する場合。

• 古いバッチと新しいバッチのバッテリーが混在して使用されている場合。

• 交換用バッテリーの納期が長い場合。

• 充電器の一部のベイが定期的に使用できない場合。

運用データから、ローテーション用バッテリーの余剰容量が継続的に確認された後のみ、保有数（レンジ）を減らしてください。

デバイスの設計によって、最適な保有数（レンジ）は変わります

すべての倉庫用スキャナーが、バッテリーを同じ方法で使用しているわけではありません。

着脱式バッテリー搭載モバイルコンピューター

多くの頑丈なPDAおよびモバイルコンピューターは、着脱式バッテリーパックを前提として設計されています。このようなデバイスは、管理されたローテーション運用に最も適しています。

例えば ゼブラ社のMC3300xシリーズは、 着脱式7000mAhバッテリーを採用し、フル充電時間は5時間未満、ホットスワップ対応です。

これらの仕様は計画立案に役立ちますが、実際の倉庫環境におけるアプリケーション、無線設定、スキャン頻度を用いた実行時間テストには代わりません。

いくつか アイデータ社のハンドヘルド端末も、 着脱式バッテリー、バッテリー交換時のバックアップ電源、およびマルチスロット充電アクセサリーに対応しています。

機能仕様はモデルごとに異なりますので、デバイスの型番、バッテリー部品番号、充電器をそれぞれ確認する必要があります。

コードレススキャナー（本体ごと充電）

一部のコードレスバーコードスキャナーは、スキャナー全体を充電台に置くことで充電されます。

修理時に内蔵バッテリーを交換できても、作業者がシフト中に自分で交換できるように設計されているとは限りません。

その場合、現場では、多数のバラバラのバッテリーを備えるよりも、予備のスキャナーを用意する必要があるかもしれません。

この点は、コンパクトなミンデオスキャナーやその他の充電台式充電デバイスのサポート計画を立てる際に特に重要です。本記事で示す比率を適用する前に、バッテリーがユーザーによる取り外しが可能かどうか、および別途バッテリーチャージャーが存在するかどうかを確認してください。

ホットスワップ＝無制限の交換時間ではありません

ホットスワップ対応は通常、限定された時間だけセッションを維持するための小さな内蔵バックアップ電源に依存しています。

作業者は依然としてメーカーが定めた手順に従い、充電済みのバッテリーを速やかに装着する必要があります。

製品ファミリー内のすべてのモデルが同じ動作をサポートしていると決して仮定しないでください。デバイスの世代、OS、バッテリーの制御回路など、さまざまな要因が交換プロセスに影響を与える可能性があります。

バッテリー在庫を管理する5つの方法

1. 各バッテリーに固有のIDを付与する

各パックに簡易な資産番号またはバーコードをラベル付けし、購入ロット、初回使用日、割り当て先現場を記録します。

デバイスが早期にシャットダウンした場合、スタッフは「黒いバッテリーのうちの1つ」と説明する代わりに、バッテリーIDを報告できます。

2. 使用可能・充電中・検査・隔離エリアを明確に分ける

充電済みと放電済みのバッテリーを同じ棚に置かないでください。

以下のエリアを明確に表示された場所で管理します：

• 使用可能

• 充電待ち

• 充電

• 検査中または使用停止

新しいオペレーターが長々と説明を聞かなくても、手順が直感的に理解できるようにすべきです。

3．近いパックではなく、在庫をローテーションする

ローテーションのルールがないと、充電器の前面に近いバッテリーが繰り返し使われ、他のバッテリーは放置されたままになります。

基本的な先入れ先出し（FIFO）の運用により、作業負荷がバッテリーパック全体に均等に分散され、より有用な性能データが得られます。

4．早期返却を測定する

通常の交換タイミングよりも前に返却されるバッテリーの数とその理由を追跡します。

早期返却率の上昇は、セルの劣化、充電トラブル、新たな高消費電力アプリケーションの導入、あるいはバッテリーと機器間の接触不良などを示唆している可能性があります。

5．繁忙期終了後に計画を見直す

最初の計算は予測です。

実際の返却タイミング、充電待ち行列、および不良パックの記録から、保有台数が過剰であるか、あるいは不足しているかが明らかになります。

フル稼働サイクル後、およびシフト、ソフトウェア、倉庫内の温度に大きな変更を加えた後に、これらの数値を見直してください。

よくある計画ミス

ラベル記載の容量を実際の動作保証と見なすこと

同じmAh表記のバッテリーでも、デバイスの負荷、セルの状態、保護回路の設計、試験方法が異なるため、実際の使用可能時間は異なります。

ラベルに記載された最大値ではなく、実証済みの実動作時間に基づいて計画してください。

充電器の台数は数えているが、充電器のベイ（充電ステーション）数は数えていない

『充電器が8台ある』という情報だけでは意味がなく、各充電器が何個の動作可能なベイを持つのかを把握する必要があります。

4ベイ仕様の充電器でも、1つのベイが故障していれば、利用可能なベイは4つではなく3つです。

すべてのバッテリーがすべての充電ホルダーに適合すると想定すること

交換用バッテリーパックがハンドヘルド端末を駆動できても、予備バッテリー用充電器では正しく充電できない場合があります。

大量注文を承認する前に、デバイス内、シングルスロットクレードル、および顧客が使用しているすべてのマルチベイ充電器モデルにおいて、バッテリーの動作確認を行ってください。

ロット記録のないバッテリーの混用

古いパックと新しいパックを識別せずに混用すると、監督者は短時間稼働の原因がデバイスの不具合か、バッテリーの劣化によるものかを判断できなくなります。

ロット記録により、交換判断が迅速かつ根拠をもって行えます。

よく 聞かれる 質問

倉庫では、スキャナー1台あたり何本の予備バッテリーを確保すべきですか？

1つのシフトで1本のバッテリーで十分にカバーできる場合、まずは稼働中のデバイス数の約10～20％相当の予備数から検討してください。

2シフトまたは24時間連続運用の場合、稼働中のデバイス1台につき1本のローテーション用バッテリーを基本として設定することが一般的ですが、これは、使用済みパックが再び必要となる前に十分な充電が完了することを前提としています。

24時間365日運用において、デバイス1台につき予備バッテリー1本で十分ですか？

実用的な使用可能時間（バッテリー持続時間）が充電時間より長く、充電器の容量が十分であり、さらに故障や遅延に備えて少量の予備も確保している場合には、十分である可能性があります。

充電時間が稼働時間よりも長くなる場合、デバイスあたり2個以上の物理バッテリーが必要になる可能性があります。

バッテリーを追加購入すべきか、それとも充電ステーションの数を増やすべきか？

まず充電待ち行列を確認してください。

充電済みのバッテリーが十分に確保されているにもかかわらず、デバイスが依然として電力不足になる場合は、バッテリーパールの規模が小さすぎるか、配置が不適切である可能性があります。

放電済みのバッテリーが充電可能なステーションを待っている状況では、バッテリーのみを追加しても、単に待ち行列が長くなるだけです。現場には充電能力の拡張、あるいはより効率的な充電スケジュールの導入が必要です。

容量の大きい交換用バッテリーを採用すれば、予備バッテリーの必要数は減りますか？

可能性はありますが、その高容量バッテリーが対象デバイスに物理的に収まり、付属の充電器と互換性があり、代表的な使用条件下で実際の稼働時間を延長できる場合に限られます。

容量の大きさだけでは、機械的・電気的・通信面での互換性は保証されません。

ホットスワップ対応デバイスには予備バッテリーが必要ですか？

はい。

ホットスワップにより交換が迅速化し、ユーザーのセッションを維持できる場合がありますが、追加の電力を供給するものではありません。充電済みの交換用バッテリーは、装着中のバッテリーパックが交換閾値に達した時点で、常に準備されていなければなりません。

バッテリーの購入だけではなく、システム全体を計画しましょう

最適な予備バッテリー計画とは、すべての必要機器を確実に稼働させつつ、充電ボトルネックを生じさせない、最小限のバッテリーバンクです。

まず、実際に稼働している機器台数から始め、実際のアプリケーション環境で利用可能な連続使用時間を測定し、実際の充電器を用いて充電時間を確認し、シフト間の機器返却可能時間帯を把握します。

その後、他倉庫から流用した一般的な割合ではなく、その現場固有の運用リスクに基づいて予備量を設定します。

Cowon社は、倉庫向けPDA、ハンドヘルド端末、バーコードスキャナー向けの交換用バッテリーソリューションを提供しています。対応機種には、Zebra MC33シリーズのモバイルコンピューター、選定されたiData社製ハンドヘルド端末、およびMindeo社製スキャナーモデルが含まれます。

フリート向けプロジェクトの場合、デバイスの型番、純正バッテリーの部品番号、必要数量、シフト勤務スケジュール、充電器の情報をご提供ください。量産開始前に、バッテリーの互換性確認、サンプル試験、長期供給要件の検討をサポートいたします。