Автоматизация склада и WMS – система: на «волнах заказов»

Сталкиваясь с автоматизацией склада, наверняка многие слышали о «волновой сборке» или «волнах заказов». Если говорить о происхождении термина «волна» в сфере автоматизации процессов складской логистики, то следует начать с простого графика, где ось X соответствует времени, а ось Y – это некий показатель, который должен достигнуть заданного максимального значения, чтобы запустились определенные процессы. Как только процессы запущены, значение показателя по оси Yначинает снижаться, пока не достигает минимального значения, после которого снова начинает расти. Таким образом, график будет выглядеть в виде своеобразных «волн».

Чаще всего о «волнах» говорят в ракурсе возможности сборки заказов с группировкой заданий таким образом, чтобы сократить трудозатраты комплектовщика, однако вариантов использования даже в этом случае – масса:

1)    Начинать набор только тогда, когда объем заданий достиг заданного уровня (накопили заказов на объем одной палеты – отправили эту палету в набор);

2)    Начинать набор только тогда, когда объем представленных в зоне набора грузов достиг заданного уровня (накопили 80% требуемых позиций в зоне набора – начали комплектацию заказов);

3)    Комбинированные варианты: ждем, пока в зоне набора не будет представлено требуемое число позиций, плюс накапливаем задания на набор до заданного уровня

Несмотря на то, что это лишь верхушка айсберга, даже на этих примерах видно, что может возникнуть ситуация, когда придется долго ждать достижения заданной границы. А если зоны набора недостаточно под наши текущие задачи, будем ли мы ждать бесконечно?

Именно для решения такой проблемы, при накоплении «волны» используется еще и временное ограничение. Например, ожидаем объема заданий в 1,6 кубических метра для начала комплектации заказа, но ограничиваем время 15 минутами, чтобы не получить ситуацию, что заказ, отправленный в работу час назад, остается в исходном состоянии в течение длительного времени.

Теперь рассмотрим конкретику на примере профессиональной системы управления складом LEADWMS, где вышеуказанные условия можно формировать при помощи механизма правил, без привлечения программистов. Эта возможность является очень полезной, так как «тонкая» настройка порой требует нескольких итераций, которые могут выполняться обученным технологом склада.

Один из вариантов использования «волны» - это комплектация небольших заказов, относящихся к одному рейсу. В этом случае, WMS- система ожидает накопления определенной величины, равной объему одной единицы набора (европалеты, например), после чего запускает задание в работу, выбирая соответствующего исполнителя.

Если каждый заказ равен 1/10 от общего объема палеты, и комплектуется целыми упаковками, то мы можем набрать 10 заказов за 1 проход, не затрачивая время на «маятниковые» пробеги по каждому заказу в отдельности. Учитывая, что грузоперевалка одной упаковки весом до 10 кг занимает порядка 3 секунд, можно посчитать трудозатраты в каждом случае:

1)    Последовательная сборка заказов

Для примера, будем считать, что перемещение от участка, где сотрудник получает заказ и берет в работу товароноситель (поддон), до первой ячейки составляет 30 секунд, а последующие перемещения между ячейками – 10 секунд.

Каждый заказ имеет объем 0,16 м3, а объем одной упаковки, допустим, равен 0,053 м3. Таким образом, в 0,16 м3 поместится 3 такие упаковки, которые – предположим, - относятся к разным номенклатурным позициям, и размещены в различных ячейках.

В итоге, мы затрачиваем 30 секунд на прохождение до первой ячейки отбора, затем 3 секунды уходит на набор по одной позиции, затем 26 секунд на отбор еще по двум позициям (10 секунд на прохождение до следующей ячейки, 3 секунды на отбор), и еще 30 секунд затрачиваются на перемещение палеты к месту размещения собранных заказов.

Результат: (30+3)+(10+3)+(10+3)+30 = 89 секунд;

Итого, на 10 заказов уходит 890 человеко/секунд или порядка 15 минут.

2)    Параллельная сборка заказов

Берем те же вводные, что и выше, и получаем такой расчет:

30 секунд наборщик перемещается из исходного места к первой ячейке, где набирает за 3 секунды одну упаковку, 10 секунд следует до другой ячейки, и повторяет этот цикл 2 раза, пока не наберет 1 заказ. Так, на первый заказ у нас ушло 59 секунд (30+3+10+3+10+3).

На каждый последующий заказ, у нас уходит на 20 секунд меньше, что составляет 39 секунд (поскольку нет длинного перемещения от стартовой точки). В итоге, для 9 заказов общие ресурсозатраты составят порядка 351 человеко/секунды. Добавляем еще 30 секунд на прохождение к месту размещения собранных заказов, и получаем: 59 + 351 + 30 = 440 человеко/секунд, что равно, примерно, всего 7-8 минутам.

Cледует обратить внимание на тот факт, что с подобной фрагментацией операций имеет смысл использовать дополнительный коэффициент неравномерности, который будет учитывать перерывы между получением заказов в работу. Однако, в «сухом» остатке производительность выросла в 2 раза.

Кстати, часто можно видеть некоторое лукавство в статистике, предъявляемой по результатам проектов автоматизации склада. Например, компания заявляет, что осуществляет «сбор заказа из 100 строк за 15 минут», но это вовсе не означает - 900 человеко/секунд, потому что неизвестно, сколько сотрудников одновременно этот заказ набирают. На вышеуказанных примерах все расчеты приведены именно к человеко/секундам, чтобы исключить неправильную интерпретацию этого вопроса.

Возвращаясь к ограничению по времени, которое нельзя игнорировать, можно смело констатировать, что «волны» могут быть и не одинаковой высоты. Это учитывают современные WMS, чтобы оптимизировать процесс набора заказов и нивелировать длительное время ожидания требуемого объема.

Концепция «волн» очень схожа с концепцией «бэтчинга» (batching– англ. дозирование, группирование), когда разрозненные задания объединяются в группы таким образом, чтобы минимизировать трудозатраты на их выполнение. Другое дело, что в «бэтчинге» могут и не использоваться вышеуказанные ограничения по значению анализируемой величины или времени – это просто объединение в группы на основании заданных параметров, что и формирует существенную разницу между этими механизмами.

«Волны» могут применяться не только для оптимизации процесса комплектации заказов, они вполне применимы и для регулирования работы подъемно-транспортного оборудования.

Многие согласятся, что нет никакого смысла отправлять штабелер в соседнее помещение выполнять одно-единственное задание, если у него их достаточно в текущем местоположении. Конечно, искушенные в этих вопросах специалисты по логистике наверняка подметят, что каждая операция имеет свой приоритет, и будут по-своему правы, но вопрос «приоритезации» содержит столько нюансов, что ему можно посвятить несколько отдельных статей. В любом случае, следует отметить, что одно только перемещение штабелера в соседнее помещение, а также возврат обратно после выполнения задачи могут быть трудозатратнее, чем выполнение 2-3 заданий «здесь и сейчас». Поэтому «волны» - это лишь инструмент, на базе которого можно реализовать самые различные алгоритмы. Вопрос лишь в том, как именно инструмент применяется. И если говорить о выборе WMS– системы управления складом, то руководствоваться только фразой, что она «работает с волнами» - не следует, поскольку – это, примерно, то же самое, что выбирать машину, руководствуясь тем, что у нее есть колёса.

Свои особенности у «бэтчинга» и «волн» есть для широкопроходной и узкопроходной технологии, для конвейерной сборки, лифтовых стеллажей, кранов-штабелеров и другого оборудования автоматизации товародвижения на складских комплексах.

Именно поэтому, ценность того или иного комплексного решения для автоматизации обеспечивается не только функциональным наполнением и технологичностью программного обеспечения, но и высокими компетенциями специалистов, которые будут проектировать технологию грузопереработки.

© LogistiX, 2015
© Издание 12NEWS (ИП Маринин А.Л.), 2015