ASC: Оптимизация склада рулонной продукции

Современное производство немыслимо без эффективной системы складской логистики. Складская логистика - это управление движением материальных ресурсов на территории складского комплекса.

Эффективность складской логистики зависит от выбора критериев оптимизации и определения ограничений влияющих на решение задачи. Критерии и ограничения задачи построения складской логистики должны наилучшим способам удовлетворять требованиям товародвижения в зонах хранения. Эффективность логистического управления складской системы можно оценивать с точки зрения трёх показателей: величина ожидаемого эффекта (результата), вероятности его достижения и затраты на достижение этого эффекта. Количественной оценкой эффективности можно считать отношение числа управляющих воздействий на систему с затратами на их получение к текущему значению оптимальности системы.

Складские системы относятся к сложным динамическим и стохастическим системам большой размерности. Эффективное управление такими системами невозможно без построения комплекса моделей, отражающих различные аспекты системного подхода к их анализу и синтезу.

Описание сервиса

Web-сервис «Оптимизация склада рулонной продукции» (далее Сервис) предназначен для промышленных производств готовая продукция которых представлена в виде цилиндрических форм (например рулоны бумаги бумажного производства).
Сервис решает следующие задачи:

• Расстановка рулонной продукции на складе согласно выбранной схеме и планов отгрузки;
• Формирование схемы отгрузки рулонов со склада с учётом уменьшения времени на операции;
• Оптимизация склада путём перестановки рулонной продукции по местам хранения для создания единообразного хранилища в отведённых зонах.

Решение поставленных задач может происходить одновременно, выборочно, либо последовательно без потери эффективности поставленных задач. Все перечисленные задачи оптимизации решаются в рамках единого, согласованного множества данных на основе применения средств математического моделирования и методов исследования операций.

Основные цели и задачи, достигаемые с применением сервиса

Основная цель работы Сервиса: минимизировать время отгрузки готовой продукции со склада рулонной продукции.
Для достижения основной цели, в рамках работы Сервиса, происходит достижение и некоторых локальных задач (целей):

• Снижение затоваривания складского объёма;
• Распределение мест хранения на зоны и отдельные ячейки;
• Прозрачность размещения готовой продукции и её идентификации;
• Сокращение не продуктивных операций (например, связанных с перемещением впереди стоящих рулонов);
• Снижение продукции забракованной вследствие долгого хранения и постоянного перемещения;
• Сокращение персонала;
• Сокращение времени на перемещение продукции.

Требования к организации мест хранения

Склад должен представлять собой отдельные, пронумерованные зоны хранения. Отдельной, пронумерованной зоной хранения является ячейка, имеющая свой уникальный код. Ячейки универсальны для хранения любого экземпляра рулонной продукции. Ячейка характеризуется количеством мест хранения и высотой. На одно место хранения в ячейке допустимо ставить две и более единицы рулонной продукции (друг на друга, в столбик). Количество единиц в столбике ограничивается высотой ячейки либо правилами, задаваемыми для хранения рулонной продукции. Таким образом, любая единица рулонной продукции, содержащаяся в ячейке, содержит две координаты, номер столбца и уровень (ярус) в столбце. Все столбцы в ячейке должны быть выстроены в ряд так чтобы снять с ячейки один рулон можно только последний поставленный в неё. Поставить новый рулон можно только в крайнюю позицию ячейки. По сути, ячейка представляет собой стек действующий по правилу LI-FO (англ. Last In, First Out; рус. Последний зашёл, первый вышел).

Содержание задачи оптимальной расстановки рулонной продукции на складе

Основная стратегия размещения рулонной продукции в зонах хранения направлена на снижение времени совершения последующих операций отгрузки.
При решении задачи размещения учитываются следующие параметры:

• Текущие отгрузки (объём рулонной продукции, который должен быть перемещён в зону отгрузки для погрузки в транспорт, который уже стоит на погрузке или должен встать в ближайшие часы);
• Плановые отгрузки (множество рулонной продукции, отгрузку которой планируют в ближайшие часы или дни);
• Планы производства по выработке продукции (на ближайшие часы, смену, сутки).

Корпоративная ИС (КИС) должна содержать все основные данные о ситуации на производстве и складе. При поступлении рулона на склад, КИС передаёт Сервису параметры поступающего рулона и необходимую информацию по производству и складу.

Сервис на основе полученной информации вырабатывает решение о выборе места хранения рулона. Место хранения может быть ячейкой, либо зоной отгрузки. Зона отгрузки выбирается, в случае если характеристики поступающего рулона схожи с одним из рулонов в текущей поставке и команды грузчику на перемещение такой продукции ещё не поступало.

Зона отгрузки предназначена для рулонов, которые требуется отгрузить непосредственно в транспорт. Каждое транспортное средство (автомобиль, вагон в железнодорожном составе) имеет персональную зону отгрузки (порт). Количество единиц продукции размещённой в зоне отгрузки не должно превышать выбранную комплектацию в поставке либо разрешённую площадь порта.

Ячейка для складирования рулона выбирается Сервисом из множества возможных ячеек предоставленных КИС, количество предоставленных ячеек может быть ограничено. Сервис рассчитывает возможность установки рулона в ячейку, принимая во внимание:

• характеристики ранее установленных в неё других рулонов;
• высоту и диаметр рулонов стоящих на нижнем ярусе (максимальная высота установки рулонов ограничена высотой работы погрузчика либо высотой помещения, номинальный диаметр нижнего рулона должен быть не меньше номинального диаметра верхнего рулона либо находится в установленных пределах).

Размещение рулонов по ячейкам, переданным для Сервиса КИС, происходит по следующим правилам:

• Для складирования поступившего рулона, производится поиск ячейки, где большинство рулонов имеют схожие характеристики;
• Рулоны, поступающие на склад, характеристики которых удовлетворяют требованиям текущей отгрузки, размещаются в зонах отгрузки (операция кросс-докинг);
• Рулоны, характеристики которых удовлетворяют требованиям плановых отгрузок, должны размещаться в ячейках крайними;
• Количество перестановок, с учётом плановых отгрузок и плана выработки, должно быть минимальным;
• Ячейки, содержащие минимальное количество рулонов с различными характеристиками должны освобождаться для размещения рулонов с одинаковыми характеристиками;
• Свободные ячейки можно занимать только партией рулонов с одинаковыми характеристиками.

Для перемещения рулона в ячейку Сервис возвращает КИС, номер ячейки и координаты местоположения (столбик и уровень). В случае нахождения решения среди множества рулонов текущей отгрузки, выполняется операция кросс-докинг (перемещение продукции по складу в зону отгрузки минуя зону хранения).

Содержание задачи оптимальной отгрузки рулонной продукции со склада

Основная стратегия отгрузки рулонной продукции направлена на снижение времени простоя транспорта в зоне погрузки.
При решении задачи отгрузки учитываются следующие параметры:

• Текущие отгрузки (объём рулонной продукции, который должен быть перемещён в зону отгрузки для погрузки в транспорт, который уже стоит на погрузке или должен встать в ближайшие часы)
• Плановые отгрузки (множество рулонной продукции, отгрузку которой планируют в ближайшие часы или дни)
• Планы производства по выработке продукции (на ближайшие часы, смену, сутки)

(КИС) передаёт Сервису параметры отгружаемого рулона. Сервис на основе полученной информации возвращает номер рулона, адрес его хранения и новое место размещения.
Съём рулона из ячейки, происходит по следующим правилам:

• Отгружаемый рулон должен стоять в максимально доступной позиции (т.е. время на перемещение рулона из ячейки в зону отгрузки с учётом перестановки других рулонов должно быть минимально);
• После выполнения операции отгрузки состояние склада относительно качества занимаемых продукцией ячеек не должно ухудшиться;
• Отгружаемый рулон может иметь множественные характеристики по нескольким параметрам (множественные параметры формируются КИС исходя из потребностей заказчика и возможности производства).

Содержание задачи оптимизации хранения рулонной продукции на складе

Основная стратегия оптимизации хранения рулонной продукции направлена на снижение времени совершения последующих операций отгрузки.

Сервис выполняет поиск серии перемещений рулонов с целью образования в зоне хранения оптимальной складской расстановки за минимальное количество шагов. Сервис может быть запущен для анализа состояния любой складской единицы: ячейки, группы ячеек, склада. Последовательность перестановок можно оценить не только в количестве операций, но и времени на их совершение. В случае если время оптимизации склада ограничено, то задача оптимизации может быть запущена для меньшего количества зон хранения.
Оптимизация склада происходит по следующим правилам:

• Соблюдение технологии складирования рулонной продукции;
• Уменьшение количества ячеек с разнородной продукцией;
• Оптимизация доступа к рулонам планируемых к ближайшим отгрузкам;
• Группировка в ячейках рулоны с одинаковыми характеристиками.

Результаты внедрения

Сотрудниками Центра совместно с ОАО «Архнагельский ЦБК» в мая 2014 года завершена разработка и внедрение в промышленную эксплуатацию web-сервиса «Оптимизации склада рулонной продукции». Сервис работает во взаимодействии с корпоративной информационной системой SAP R3. В КИС формируются данные о складе, планах производства и планах отгрузки готовой продукции, которые передаются Сервису как параметры вместе с поступающим или отгружаемым рулоном. Сервис формирует оптимальную схему расстановки/отгрузки рулонов и предлагает её кладовщику либо передаёт её на прямую, на информационную панель (бортовой компьютер) грузчику совершающему непосредственно действия размещения или отгрузки рулона.