Компьютерные технологии для оптимизации операций склада Игорь Рамазанов

Компьютерные технологии для оптимизации операций склада

Человеку свойственно ошибаться , но окончательно все запутать может только компьютер

В статье освещены некоторые направления использования информационных технологий для оптимизации операций склада (терминала , логистического комплекса). Этот краткий обзор технологий может быть стартовой точкой для выбора метода управления складом, целей оптимизации и, как следствие, управляющей системы склада (WMS). Отражен опыт развертывания как недорогих, так и мощных WMS систем – основное внимание уделено преодолению стереотипов, вызывающих несоответствие усилий и эффекта.

Оптимизация внутри или снаружи?

Сколько людей – столько и мнений, однако устраним один стойкий стереотип. Все таки неразумно потратить несколько миллионов USD на оптимизацию управления внутри склада - и не попытаться регулировать внешний транспорт или получить плановую информацию от заказчика операций.

Избитая фраза \"склад должен подстраиваться под клиента \" оправдывает отсутствие порядка при обработке транспорта и в заказе операций обычно означает полное непонимание собственной роли в логистической цепочке заказчика. Пример:3х дневная очередь автомашин на обработку объясняется свободой заказчика выбирать время прибытия. Попробуем отказать в свободе заказчика стоять в очереди и займемся конкурентными преимуществами.

Различие методов решения :

Задача	Метод для стратегии оптимизации
	\"Внутри\"	\"Снаружи\"
Уменьшение непродуктивных перестановок	Эвристическая много -параметрическая оптимизация плана операций и маршрутов перемещения	Стандартизация набора и моментапредоставления данных о будущем груза
Сокращение очереди транспорта в ожидании обработки	Ускорение / увеличение ресурсов обработки	Управление временем прибытия, (управление пиковыми нагрузками)
Оптимизация (распределение) нагрузки на оборудование	Автоматизация балансировки нагрузки	Планирование ресурсов
Повышение плотности хранения	Технологии и оснастка произвольного доступа к товару	Последовательный доступ к партиям одного назначения, организация выдачи товара \"по типу\"
Момент оптимизации хранения и операций	online	Заранее, при разработке бизнес процессов

По опыту, оптимизация бизнес процессов \"снаружи\" дается более тяжело чем \"внутри\", т.к. область задач выходит за рамки полномочий менеджера склада и требует навыков получения нужных результатов от людей, не находящихся в подчинении.

Best practice в отрасли показывает, что следует сочетать оба подхода в пропорциях, определяемыми условиями бизнеса.

• Динамическая адресация пространства склада\")
• Визуализация заполнения склада
• Итерактивный выбор доступных характеристик товара (отбор) и зон хранения (размещение)
• Отслеживание вместимости и занятости ячеек

Одним из простых и достаточно гибких подходов для автоматизации размещения является совмещение свободно определяемых характеристик ячеек и товаров и правил их соответствия. Пояснения к таблицам ниже: информационная система реализует свободно определяемый список характеристик, общий для ячеек и товаров - и правила их соответствия. Отсутствие значения характеристики (\"-\") у ячейки означает, что она подходит для товаров с любым значением этой характеристики, а отсутствие значения у товара означает, что он может быть размещен в ячейку с любым значением этой характеристики.

Таблица значений характеристик

Таблица соответствия характеристик

Легенда: \"*\" – подходит любое значение

Таким образом, для обоих товаров Xx01 и Xx02 подходит только ячейка A001. Для товара Хх01 ячейка B001 не подходит из-за отсутствия температурного контроля, а для товара Хх02 – из-за ограничения по высоте.

Для работы описанной системы требуется, как минимум, определить:

1. Список характеристик, общий для ячеек и товаров
2. Значения характеристик для (групп) ячеек и товаров
3. Правила соответствия характеристик
4. Порядок выбора отобранных по соответствию характеристик ячеек при заполнении/ освобождении

Последний пункт включает вариант интерактивного выбора (ячеек, зон) оператором - если объективно они равноценны или количество предлагаемых вариантов обозримо.

Управление пиковыми нагрузками и тайм-слотирование

Еще одно простое решение, дающее существенный выигрыш – управление пиковыми нагрузками. В отличие от полноценного управления ресурсами, когда план динамически с учетом фактического использования отражает количественно выраженные доступные ресурсы и запланированные работы (задания) , - управление пиковыми нагрузками нацелено на устранение периодов перегрузки (\"перезаказа\" услуг) исходя из максимальных (пиковых) показателей производительности. Пример: \"тайм- слотирование\" для организации въезда на контейнерных терминалах в порту Санкт-Петербурга.

• Простейшая реализация \"тайм-слотирования\" заключается в автоматизации регистрации (разрешенного) времени прибытия автомашин с учетом расчетного ограничения производительности ворот склада в единицах \"автомашина в час\".
• Усложним ситуацию, увязав максимальную производительность в течение суток/ недели с расписанием внутренних работ – в этом случае пиковая производительность ворот станет циклически изменяться (на рисунке ниже – зеленым цветом).

Экран управления производительностью ворот (\"Таймслотирование\")

На рисунке показана (единицы вертикальной оси: автомашины в час) плановая производительность въезда на 3 дня (В), регистрация водителями своего планового времени прибытия (Б) и их фактическое их прибытие (А).

• Можно далее развивать идею, введя зависимость (в данном случае корректнее назвать ее \"плановой\" , а не \"пиковой\") производительности ворот от доступности внутренних ресурсов (техники , исполнителей ,оснастки и т.п.) или редактировать ее интерактивно – позволяя менеджменту регулировать (ограничивать) поток автомашин в зависимости от времени суток.

Все сказанное применимо и к другим дефицитным ресурсам и предназначено, в основном, для борьбы с очередями и снижения пиковых нагрузок - в отличие от полноценного планирования ресурсов.

Оптимизация очереди заданий

Можно использовать несколько основных подходов для оптимизации очереди заданий:

1. Разделение работ на операции (этапы работ)
2. Организация потоков заданий
3. Оптимизация маршрута
4. Оптимизация на основе плановой информации

Разделение работ на операции.

Для того, чтобы к выполнению одной работы (например, сбор заказа) могли одновременно приступить несколько исполнителей, следует разделить работы на отдельные операции (задания): исходя из последовательности операций и/или по объема работы. Также должны отделяться задания, требующие изменения оснастки. Пример: выдаче рефрижераторного контейнера должно предшествовать отключение кабелей питания и мониторинга, а вовлечение в это водителя погрузчика неэффективно. Управляющая система (WMS) разделяет работу \"выдача\" на два задания (операции): \"отключить\" и \"погрузить\", - передаваемые разным исполнителям. На WMS также возлагается ответственность за соблюдение последовательности выполнения заданий (операций). В данном примере нарушение последовательности приводит к обрыву кабеля.

Организация потоков заданий

Для распределения однотипных заданий между исполнителями логично создать потоки (пулы) заданий одинакового типа и назначать (автоматически или интерактивно) исполнителей.

Оптимизация маршрута, как в смысле пространства, так и в смысле последовательности заданий – вещь сложная, а решения ее громоздки из-за необходимости учета множества параметров для достижения адекватности (реалистичности) автоматически генерируемых предложений. Для примера каждый может попробовать следовать советам GPS навигатора без подробной и современной карты.

Оптимизация на основе плановой информации в простейшем случае означает блокирование определенных действий с товаром на основе запланированных с ним в операций. Решение дает существенный эффект и не сложно. Например, при наличии (в компьютерной системе) информации о запланированных с товаром операциях его не следует убирать из операционной зоны и устанавливать на него другой товар. Более продвинутый вариант оптимизации рассматривается ниже в \"оптимальных операциях\".

Электронный ввод документов (Zero effort input)

В дополнение к методам уменьшения ручного ввода (электронный формат документов , повторное использование данных ввода , штрих и RFID кодирование и т.п.) используются методы полного устранения ручного ввода данных, т.е. \"безлюдные\" или zero effort технологии.

Эти технологии нацелены на автоматизацию отношений с клиентом/ заказчиком, а не передачу/ввод данных.

Web ( SelfService, самообслуживание) Простейший пример : ввод заказов на отгрузку и получение документов через Web. Понятно, что при этом работу складского оператора выполняет сам клиент. Для достижения цели zero effort необходимо, чтобы сервис был полноценным, т.е. не требовал вмешательства персонала исполнителя. А это значит, если в системе управления появился заказ, то он обязан быть принят в работу.

E-commerce описывает набор операций, который должен выполнять склад без физического присутствия заказчика: формирование заказа, исполнение его, выписка счетов на оплату, регистрация оплаты. Все эти операции выполняются без персонала склада, но требуют серьезной юридической поддержки в дополнение к формализации бизнес процессов.

Электронный обмен документами EDI означает реализацию в системе управления функций приема, акцепта и генерации документов коммерческого и технологического характера, имеющих юридическую силу. 

Технология частично пересекается с перечисленными выше, однако имеются отличия: в отличие от Web технология EDI предусматривает:

• автоматический положительный или отрицательный ответ на запрос;
• обмен юридически значимыми сообщениями между компьютерными системами;
• участие третьей стороны (EDI оператора) для согласования форматов и арбитража претензий;

Заметим, что для юридически значимых отношений в электронном формате возникает ответственность на кодирование справочников, часто возлагаемое на 3ю сторону.

Выбор системы и метода оптимизации

Выбирайте метод оптимизации исходя из ранга проблем, устраняя действительное узкое место операций в конкретном случае. Как обратный пример приведу известную организацию, развернувшую систему управления складом с функцией Распределенного Управления Ресурсами (Distributed Resource Planning DRP). Речь идет о технологии для клиентов – потребителей, в снабжении которых используется глобальный поиск лучших условий поставки. Склады, оснащенные системой с агентом DRP , могут предоставить по (электронному) запросу такого клиента данные о наличии товара, сроках и условиях поставки – на основании которых система клиента автоматически выберет поставщика, сравнивая доступность и цену товара на разных складах.

Если бы

1. в регионе существовал хоть один клиент склада, использующий DRP;
2. имелся хотя бы 1 другой склад, оснащенный DRP системой, для осуществления автоматического сравнения;
3. коды товаров и поставщиков были в стране стандартизированы;
4. существовал арбитраж электронной торговли;
5. все выше перечисленные исповедовали бы совместимый протокол передачи электронных сообщений для DRP;

- то от системы за Х млн USD был бы какой-то эффект.

Не все пилюли всем одинаково полезны. Затраты на автоматизацию должны быть обоснованы – обращайтесь к специалистам для анализа и моделирования.