Blog
Gospodarka Magazynowa

Kwadratowe Koła, czyli eliminacja marnotrawstwa w magazynie wysokiego składowania.

Artykuł przedstawia studium przypadku – organizację przepływu w Centrum Dystrybucyjnym znaczącego producenta farmaceutyków. Projekt miał na celu ograniczenie marnotrawstwa związanego z transportem wewnętrznym – przesuwaniem produktów.

Magazyn Baxter Terpol
Opisany obiekt to magazyn wysokiego składowania – o wysokości ponad 11 metrów, siedmiu poziomach składowania i łącznej pojemności około 10000 miejsc paletowych, zlokalizowany w parku logistycznym Metropol w Błoniu k/Warszawy.

Uwarunkowania prawne i jakościowe: podział magazynu i model przepływu
Prawo farmaceutyczne dość precyzyjnie reguluje wymogi dotyczące składowania. W ramach magazynu producenckiego wymagane jest fizyczne oddzielenie stref magazynu, w których przechowywane mają być wyroby dopuszczone do obrotu od wyrobów niedopuszczonych. W związku z powyższym, magazyn producencki został podzielony na dwie strefy – wyrobów gotowych oraz kwarantanny . Przedstawiamy poniżej rzut hali magazynu z góry ilustrujący podział na strefy oraz schemat przepływu towarów.

Identyfikacja źródeł marnotrawstwa
Uznaliśmy za marnotrawstwo nadmierny czas trwania operacji w magazynie; zatem za cel postawiliśmy sobie tak zorganizować model przepływu produktów przez magazyn, aby wszystkie operacje wewnątrz magazynu trwały możliwie krótko. Optymalizacja celowała zatem w operacje:

• odłożenia po przyjęciu (Putaway)
• uzupełnienia strefy dystrybucji (Replenishment)
• pobrania do wysyłki (Picking)

Za szczególnie istotne uznano optymalne zorganizowanie sprawnego pickingu, ze względu na wymagania rynkowe Klientów. Klienci wymagają dostawy na następny dzień, co powoduje duże obciążenie popołudniowej zmiany w magazynie przygotowywaniem wysyłek.
Zanim przejdziemy do szczegółowego opisu wprowadzonych reguł przesuwania produktów, przedstawimy trójwymiarowy model magazynu, który został użyty do optymalizacji.

Trójwymiarowy model magazynu
Aby możliwie precyzyjnie odzwierciedlić w modelu matematycznym rzeczywistość hali magazynowej, zbudowaliśmy trójwymiarowy model magazynu. Droga dostępu do każdej lokacji została rozbita na trzy odcinki:

• X – dojazd do pożądanego regału
• Y – droga alejką pomiędzy regałami do pożądanej lokacji
• Z – pionowa droga podnoszenia wideł wózka do pożądanej wysokości odpowiadającej poziomowi składowania.

Model ten zobrazowany jest na poniższym rysunku:
 

 

Zatem w naszym modelu czas dostępu do każdej lokacji składa się z trzech składników:

• czas dostępu do regału (odcinek X)
• czas dostępu do kolumny (odcinek Y)
• czas podniesienia wideł do właściwego poziomu składowania (odcinek Z).

Aby obliczyć czas dostępu, zmierzono długości dróg w magazynie oraz wymiary regałów. Zmierzono również przeciętną roboczą prędkość wózka oraz czas podnoszenia wideł. Prędkość pozioma wyniosła przeciętnie 1,8 metra na sekundę, prędkość podnoszenia wideł – 40 cm/sekundę, czyli 0,4 m/sekundę.

Uwzględniono ponadto dodatkowy czas, którego potrzebują operatorzy do precyzyjnego umieszczania palet na wysokich poziomach (od poziomu piątego wzwyż).

Minimalizacja czasu odłożenia (Putaway)
W skonstruowanym trójwymiarowym modelu magazynu, dla każdej z lokacji strefy kwarantanny obliczony został całkowity czas dostępu. Czas ten policzony został od umownego punktu kontrolnego strefy – punktu w strefie przyjęć w okolicach środkowej bramy służącej do przyjęć.
Lokacje zostały posortowane w kolejności czasu dostępu narastająco. W momencie odkładania, używana jest pierwsza aktualnie pusta lokacja z tej listy. Reguła ta powoduje używanie lokacji, na którą odłożenie będzie trwało możliwie krótko. Oczywiście powyższa zasada została zaimplementowana w narzędziu klasy WMS, które automatyzowało przydzielanie optymalnych lokacji.
Uzyskujemy w ten sposób kolejność wypełniania magazynu, zilustrowaną na poniższych rysunkach, przedstawiających rzut z boku wybranego regału (tu dla ilustracji wybrany regał nr 2). Litery A-G oznaczają poziomy składowania, liczby od 1 do 60 kolejne lokacje (zorganizowane w czterolokacyjne gniazda). W pierwszej kolejności używane są lokacje zaznaczone kolorem błękitnym, i stopniowo coraz dalsze, oznaczone ciemniejącą barwą niebieską. W szczególności, w ostatniej kolejności używane są lokacje zaznaczone kolorem granatowym:

 

 

 

 

 

Minimalizacja czasu pobrania do wysyłki (Picking)
Aby zminimalizować czas trwania pobierania produktów do wysyłki, przyjrzeliśmy się dokładanie statystykom wysyłek. Dla każdego z produktów przeanalizowana została częstość pojawiania się w wysyłkach oraz przeciętna ilość w wysyłce. W oparciu o tę analizę zaplanowana została strefa podręczna, w której powinny znajdować się na poziomie zerowym wszystkie produkty potrzebne do organizacji wysyłek w ilościach mniejszych niż cała paleta. Chodzi o uniknięcie sytuacji, w której aby pobrać niepełną paletę do wysyłki (np. 3 kartony) zdejmowana jest paleta z wyższego poziomu – i odkładana z powrotem na górę po pobraniu niepełnej ilości. Pojemność strefy podręcznej zaplanowana została na około tydzień sprzedaży. Strefa jest regularnie uzupełniana, by zapewnić ciągłą dostępność produktów do pobrania.
Po wydzieleniu strefy podręcznej, (której granice zaznaczono na ilustracji kolorem zielonym), pozostała część strefy dystrybucji przeznaczona została do obrotu całopaletowego. Strefa obrotu całopaletowego pozostała z kolei podzielona na dwie podstrefy:

• strefę dla produktów wysokiej rotacji (A) - stanowiących około 80% obrotu całopaletowego
• strefę dla produktów średniej i niskiej rotacji B i C generujących pozostałe 20% obrotu całopaletowego.

Na strefę A zarezerwowano 80% lokacji paletowych (zgodnie z udziałem kategorii A w obrocie). Lokacje do strefy A przydzielone zostały w sposób nieprzypadkowy; wybrane zostało 80% lokacji o najkrótszym czasie dostępu do strefy przygotowania wysyłek (znajdującej się w okolicy bram). Na poniższym diagramie, ilustrującym podział strefy dystrybucji, granicę strefy A oznaczono linią ciemnoniebieską.
Pozostałe 20% strefy dystrybucji, które stanowią lokacje o najdłuższym czasie dostępu przeznaczono na produkty klas B oraz C. Strefę tę obwiedzono na diagramie linią brązową.

 

Gdzie są obiecane kwadratowe koła ?
Czas najwyższy na rozszyfrowanie zagadkowego tytułu artykułu! Otóż fakt, że przestrzeń w magazynie jest zorganizowana przez stojące regały i ruch odbywa się wzdłuż alej powoduje specyficzne „zakrzywienie” przestrzeni. Dla porównania popatrzymy na kształt, który zarysują punkty o jednakowym czasie dostępu na pustym placu:
 

Na pustym placu – bądź hali bez regałów, punkty o jednakowym czasie dostępu tworzą kształt regularnego koła.
Zobaczmy, co dzieje się w sytuacji ruchu wymuszonego „po kwadracie” – z powodu stojących regałów. Otóż punkty o jednakowym czasie dostępu już „nie chcą” układać się w regularne koło; układają się, z grubsza rzecz ujmując, w kwadrat!

Strumienie przepływu w nowym modelu
Nowy model przepływu, zilustrowany poniżej został zaimplementowany w narzędziu klasy WMS (JDE One World Advanced Warehouse Module) oraz wdrożony w Centrum Dystrybucyjnym Baxtera w roku 2004. System informatyczny sugeruje uzupełnianie stref zgodnie z opisanymi powyżej wymaganiami; powstaje dokument move slip, precyzyjnie opisujący, które produkty, w jakiej ilości i na które lokacje należy przesunąć. Opisany model działa w Centrum Dystrybucyjnym Baxtera z powodzeniem od bez mała pięciu lat.
 

Korzyści
Oto lista korzyści z wprowadzenia powyżej przedstawionego modelu przepływu:

1. uzyskiwana jest minimalizacja czasu trwania operacji odstawienia (putaway): zawsze wybierane są lokacje gwarantujące najkrótszy czas odstawienia
2. osiągana jest minimalizacja czasu przygotowania wysyłek. W zaprezentowanym studium przypadku jest to szczególnie istotne, gdyż ze względu na wymagania Klienta (wymagana dostawa na następny dzień rano) wąskim gardłem w magazynie jest zmiana popołudniowa, podczas której odbywa się kompletacja wysyłek
3. automatyzacja wyboru lokacji: w opisanej implementacji sugestie są podawane przez system informatyczny, analizujący aktualną sytuację w magazynie.

Oszczędność czasu dzięki wprowadzeniu opisanego modelu przepływu oszacowano na około 200 godzin miesięcznie. Czy to dużo? Przeliczając na pracowników, oznacza to nieco ponad jeden etat. Biorąc jednak pod uwagę, że gros oszczędności zostało uzyskane na wąskim gardle (tj. na drugiej zmianie, podczas której odbywa się kompletacja wysyłek), na korzyści należy patrzeć przez pryzmat usprawnienia przepustowości magazynu jako całości.

Ze względu na rozmiar niniejszej publikacji, zostały zaprezentowane tylko najważniejsze elementy wprowadzonego modelu przepływu, z pominięciem szczegółów technicznych.
Czytelników zainteresowanych podjęciem wyzwania wspólnej walki z marnotrawstwem w gospodarce magazynowej przy wykorzystaniu posiadanych (i często w znacznej mierze niewykorzystanych) narzędzi klasy WMS, zapraszam do kontaktu pod adresem: biuro@mpm24.com.

Bogusz Dworak