Внедрение средств автоматизации для комплектации заказов на уровне штук

Как было сказано в последней части второй главы, интенсивное увеличение производительности штучной комплектации будет достигнуто при помощи внедрения комбинации конвеерной системы, технологии отбора по свету (pick to ligt), отбора при помощи радиотерминалов и A-Frame. В данном пункте будет описано предложенное технологическое решение, будет предложено новое объемно планировачное решение, описан новый процесс грузопереработки. Наиболее рационально будет начать с общего описания нового технологического процесса.

Процесс комплектации заказа на уровне штук начинается со сбора транспортной тары (корбки), в которую поштучно отбираются товары. Сейчас, сборка коробки осуществляется вручную из специальных кортонных пре форм. После получения комплектовачного листа, отборщик, в зависимости от количества строк и товаров в отборочном листе сам выбирает какой типоразмер коробки ему выбрать: 400х300х150 или 400х300х300.

Технология отбора по свету подразумевает закрепление за отборщиком отдельной зоны, перемещение отборщика в простарнстве сведено к минимуму. Таким образом, наиболее рационально собрирать коробки для отбора товара централизовано, и подавать их по конвееру на необходимые участки отбора. Здесь возникает две проблемы. Первая заключается в том, что операция по сбору коробки является сравнительно трудоемкой, и учитывая значительные количества заказов, комплектуемых на уровне штук в день (8838 в среднем в будущем и 11448 коробов в пики), ручная сборка потребует дополнительный персонал. Вторая проблема заключается в том, что существуют два типоразмера коробов, и в случае центролизованной сборки коробов людьми, существует проблема с тем, какой короб выбирать. Решением двух описанных проблем является автоматизация операции по сбору коробов.

Конвеерная система имеет свое собственное програмное обеспечение, которое в свою очередь интегрировано в WMS системой. Таким образом, все заказы, которые поступают в ERP систему, будут передоваться как и ранее в WMS, а далее WMS будет давать команды системе управления конвеером. WMS система может хранить информацию о длине,ширине и высоте потребительской упаковки каждого артикула, а так же о его весе. Этих данных достаточно для определения объема каждого артикула, а зная номенклатуру заказа и количество штук в каждой строке, возможен пересчет заказа из штук в обеъм. Далее этот объем делится на объем типоразмеров коробов и исходя из этого высчитывается требуемое количество коробов для конкретного заказа. Автоматизировать операцию сборки крайне легко, для этого есть специализированные компактные автоматы по сбору коробов. Учитывая тот факт,что применяетмся два типоразмера, минимальное количество автоматов будет так же два, однако предлагается внедрить еще один, так как в случае отказа работы хотя бы одного из них, срыв поставок будет неизбежен. Кроме того, третий автомат по сбору коробок будет полезен в периоды пикового спроса.

Таким образом, после передачи заказа в WMS систему, на основании номенклатуры заказа, количества штук и размеров потребительской упакавки будет автоматически определено сколько коробов необходимо, а так же будет определено какие товары и сколько штук будут отобраны в каждую коробку. Далее, каждой коробке будет определен примерный маршрут движения по конвееру и будет задан ее идентификационный номер (который будет соотвественно зашифрован в штрих коде). Все операции описанные в данном параграфе являются логическими и совершаются системой автоматически. После того, как все они будут выполнены, система отдает соответствующему автомату приказ на сбор необходимой коробки.

Сразу после выхода из него коробки, на нее, автоматически налеевается соотвествующий штрих код, в котором закодирован номер коробки (за которым в системе был закреплен соответвующий ассоримент и необходимое количество товара на отбор). В непосредственной близости находится сканер, который считывет наклеенный штрих код. В случае невозможности считывания штрих кода, коробка автоматически выбрасывается с конвеера, а автомат создает новую коробку, на которую заного наклеивается штрих код. Сканер и автомат, печатывающий и наклеивающий штрих коды расположены возле каждого из трех устройств по формированию коробок.

В случае успешного распознавания штрих кода, система анализирует ранее заданный коробке ассортимент и ищет соответствующие артикулы на станциях отбора. Приоритет движения коробов по станциям отбора следующий:

1) A-Frame

2) Станции отбора по свету

3) Станции ручного отбора при помощи радитерминалов

После того, как необходимые станции были определены, система анализирует загруженость станций, и отправляет коробку на наименее загруженную. Возле ключевых секций, на которых осуществляется переход коробок с одной линии конвеера на другую, находятся сканеры, благодаря которым коробки идут по верному пути, определенному системой.

В случае прихода коробки на станцию A-Frame (Рис. 3.1), она автоматически сканируется и на ленту A-Frame автоматически сталкиваются нужные товары в нужном количестве. После этого короб отправляется дальше, согласно направлению движения в системе. Отбор при помощи A-Frame происходит очень быстро (данная технология в состоянии отбирать в среднем 3800 строк заказа в час), именно поэтому в случае определения движения коробки, данной станции задан первый приоритет.

Рис. 3.1. Схема объемно планировачного решения для A-Frame

В случае прихода коробки до нужной станции отбора по свету (Рис. 3.2), она автоматически сканируется и сталкивается с движущейся ленты. Определяется в какой из ячеек на данной станции находится требуемый артикул, и сколько штук данного артикула требуется отобрать. Система автоматически подсвечивает нужную ячейку и показывает на специальном табло под ней сколько штук товара надо взять. Благодоря этому, комплектовщик может быстро отреагировать на трубуемый запрос и сразу же выполнить требуемую операцию. После того,как он положит все требуемые штуки товара в коробку, он нажимает кнопку и система тут же отмечает соответствующую строку заказа как выполненную. После нажатия кнопки, комплектовщик сталкивает коробку обратно на движущуюся и она идет до следующего сканера. Пройдя его, система вновь распознает штрих код, анализирует оставшиеся невыполенные строки, заново ищет станции, где располагается необходимый товар, анализирует загруженность, и отправляет туда коробку. Данный цикл повторятся многократно. Учитывая сравнительно высокую производительность сборки, станциям отбора по свету задан второй уровень приоритета при движении короба по конвееру.

Рис. 3.2. Объемно планировачные решения станции отбора Pick to light

Третий приоритет отдан станциям ручного отбора. Необходимо указать отличительные особенности данных станций. Первым важным отличием станций ручного отбора, от станций отбора по свету явялется используемое в данной зоне технологическое оборудование. Если в зоне отбора по свету установлены гравитационные стеллажи со специальным табло (которое является обязательным для данной технологии), то в данной зоне расположены полочные стеллажи с мелкой ячейкой, содержащий лишь надпись с номером ячейки и ее штрих кодом.

Вторым важным отличием явялется количество хранимых артикулов и ячеек, закрепленных за каждой станцией. В зоне ручного отбора происходит комплектация товаров категории С, которых примерно 40-45%. Учитывая тот факт, что в среднем 7693 видов товаров комплектуются на уровне штук, общее количество товаров, хранимых и комплектуемых в данной зоне составляет 3461.

Третим отличием является процесс отбора. В случае прихода коробки на нужную станцию ручного отбора, она автоматически сканируется и сталкивается с движущейся ленты. Комплектовщик сканирует кробку, ручной терминал, который связан по беспроводной сети с WMS системой распознает штрих код коробки и высвечивает на экране ручного сканера нужный ряд и ячейку. После этого, комплектовщик находит ячейку, берет из нее товар, сканирует ячейку (после этого система отмечает соответствующую строку как выполненную), кладет товар в коробку и сталкивает коробку на ленту. Данный цикл повторятся многократно, пока все строки,присвоенные коробке не будут отмечены как выполненные.

Рис. 3.3. Объемно планировачные решения станций отбора при помощи ручных радиотерминалов

Когда это наконец происходит, коробка отправляются на станцию проверки, которая представляет собой весы, интегрированные с конвеером. Перед взвешиванием штрих код коробки сканируется, и на основании данных о весе каждого артикула (который хранится в WMS системе) высчитывается необходимый вес коробки. Далее коробка поступает на весы и определяется ее фактический вес. В случае расхождений, коробка оправляется на станцию ошибок.

Рис. 3.4. Объемно планировачные решения станции ошибок

На станции ошибок (Рис. 3.4) работают люди, к которым поступают коробки с ошибками. Каждый работник станции сортирует товар по артикулам, сканирует штрих код каждого артикула и сообщает системе фактическое количество. В следствии этого определяется расхождение. Если в коробку были вложены лишние товары, то они убираются и ошибка отмечается как исправленная. В случае недостачи, исходя из фактического количества штук каждого артикула, система автоматически определяет надостачу, определяет на какой из станций находится соотвествующий артикул и отправляет его на данную станцию. Коробки с ошибками имеют большой приоритет, по сравнению с новыми заказами, подгружаемыми в систему, а значит отправляются на станции первыми. Благодаря этому сокращается общее время комплектации заказа. Учитывая тот факт, что точность комплектации при помощи технологии отбора по свету и при помощи радиотерминалов довольно выска (99,5% в обоих случаях) , не возникает слишком большого количества ошибок, а значит слишком большое количество станций исправления ошибок не трубуется.

После того, как коробка прошла все станции, и все строки, закрепленные за коробкой, отмечены как выполненные, система направляет ее на упаковку. Операцию по упаковке так же рекоммендуется автоматизировать, в виду большой интенсивности материального потока. Учитывая два типоразмера коробов, станций по упаковки так же будет две. Перед упаковкой короба из всех трех зон объединяются и идут по одной конвеерной лентой. Перед упаковкой коробка сканируется и система автоматически распознает ее размер и перебрасывает в нужный автомат по упаковке. Сразу после выхода из него, на коробку наклеивается транспортная этикетка, в которой указывается номер заказа, получатель, адрес назначения и т. д. После этого коробка направляется на сортировачный конвеер (Рис 3.5). Коробка подъезжает к работнику склада, он сканирует ее штрих код при помощи ручного радиотерминала, система распознает коробку и указывает к какому заказу данный короб относится. В соотвествии с этой информацией, работник перемещает коробку на требуемую паллету.

Рисунок 3.5. Объемно планировачное решение сортировачного конвеера

Так же необходимо сказать о пополнии ячеек с товарами на станциях. При осуществлении сборки по комплектовачному листу возникает одна серьезная проблема: иногда в ячейке товар заканчивается, и ячейка не пополняется товаром вовремя. В следствии этого возникают простои, которые увеличивают общее время процесса грузопереработки. Использование радиотерминалови и отбора по свету позволяет предотвратить риск появления такой проблемы.

До начала комплектации, ячейка на станциях отбора пополняется товаром. Данная операция осуществляется при помощи радиотерминала, благодаря чему имеется актуальная информация в системе об остатках в каждой ячейке. После того, как коробка поступает на станцию отбора по свету, работник берет из короби в ячейке нужное количество товара и подтверждает выполнение операции,нажав кнопку. После этого, данные о списании товара из ячейки тут же передаются в WMS систему, и из общего количества товаров в ячейке вычитается взятое количество товара. Это происходит после какждой совершенной операции. Аналогичное списание происходит в зоне ручного отбора при помощи радиотерминалов. Сигналом к списанию в данном случае является не нажатие кнопки, а сканирование штрих кода соответствующей ячейки. Когда запас в ячейка подходит к низкому уровню, автоматически отправляется уведомление о необходимости пополнение соотвествующей ячейки соответствующим товаром. Именно благодаря отслеживанию движения запаса в режиме реального времени, риск отсутсвтия нужного товара значительно минимизируется.

Далее речь пойдет о количестве артикулов и общем количестве ячеек, располагаемых в каждой зоне, а так же о количестве станций отбора, необходимых для покрытия спроса.

Как уже было сказано ранее, общее количество коробов, которое необходимо в будущем отгружать в день составит в среднем 8838, в пики это значение достигнет 11488. Учитывая, что в каждом заказе в среднем 15 строк товаров, среднее количество совершаемых операций в день по штучному отбору составит 132570 и 172320.

Производительность A-Frame составляет 3800 строк заказа в час Таким образом, за 12 часовую смену A-Frame может отобрать 45600 строк, то есть покрыть 34,3% операций по отбору от среднего спроса и 26,5% от пикового. Как уже было сказано ранее, применение A-Frame имеет определенные ограничения. Было установлено, что данное оборудование будет отбирать 1000 артикулов, по одному артикулу на два канала. Это позволит сократить общее количетво операций по подпитке A-Frame. Таким образом, потребуется 2000 каналов. На 1 метр A-Frame в среднем приходится 20 каналов (в зависимсоти от ширини каналов). Это означает, что для заполнения 2000 каналов общая длина A-Frame должна составить 100 метров. Для подпитки A-Frame будут применятся гравитационные стеллажи. Рекоммендуется использоваться 46 блоков стеллажей (по 3 метра каждый), по 3 яруса в каждом из них. Соответственно, в каждо ярусе находится по 8 ячеек. Таким образом, общее количество ячеек составит 1104. Для пополнения A-Frame товарами рекоммендуется разделить его на зоны по 30 метров с каждой из сторон и закрепить за каждой зоной по 1 человеку. Таким образом, общее количество работников, обслуживающих обе сторы A-Frame составит 6 человек. Общая площадь, необходимая для функционирования предлагаемого варианта A-Frame составляет 1000 м².

Оставшиеся 86970 и 126720 операций, необходимых для удовлетворения среднего и пикового спроса, будут выполнятся на станциях отбора по свету и на станциях отбора при помощи радиотерминалов. Производительность ручного отбора с помощью радиотерминала (120 строк в час) составляет 60% (120/200) от произотбора по свету (200 строк в час). Таким образом, рекоммендуется оставшиеся строки поделить между станциями отбора по свету и станциями ручной сборки пропорционально производительности этих станций. Таким образом, если говорить о среднем спросе, 52182 и 34788 строк заказов будут соотвественно напрвлены на станции pick to light и станции ручного отбора. В пики на данные станции будет направлено 76032 и 50688 строк соотвественно.

При расчете количества станций, будет использоваться будущий пиковый спрос, так как он задает максимальный уровень операций, который склад должен быть в состоянии выполнить. Учитывая тот факт, что производительности отбора по свету в 200 строк, для удовлетворения будущего пикового спроса потребуется 36 станций. Так как объем работ был разделен пропорционально производительности двух видов станций, количество отборщиков на станциях ручного отбора так же составляет 36 человек. Итого, общее количество отборщиков составит 76 человек.

Расчет требуемого количества станций отбора может производится не пропорционально производительности отбора станций, а пропорционально доле SKU, комплектуемых на станциях обоих видов. Из 7693 SKU, 45% из них относятся к категории С и будет отбираться на станциях ручного отбора. 1000 SKU будут отбираться на A-Frame. Значит, на станции отбора по свету придется 3232 SKU, или 42%. Доли практически равны, а значит и оставшийся объем работ поделится практически равномерно. Если поделить оставшиеся 126720 строк между станциями по описанной методике, получится, что требуемое количество станций составит 49 для ручного отбора и 28 для отбора по свету. Итого, общее количество отборщиков составит 77 человек. Как видно, нет особо большой разницы.

Так же возможно деление станций согласно статистике совершаемых операций отбора с разного технологического оборудования. Анализ совершаемых операций на складе показывает, что в среднем 70% товаров отбирается с гравитационных, и 30% с полочных стеллажей. По сути, после внедрения конвеерной системы, с гравитационных и полочных стеллажей будут отбираться те же товары (товары категории А и В с гравитационных и С с полочных). Деление требуемого количества совершаемых операций согласно приведенным выше долям означает, что требуемое количество станций отбора по свету составит 40, а станций ручного отбора 29. Общее количество станций в этом случае составит 69. Все три варианта дают очень похожий результат. За базовый вариант будет принят метод расчета станций пропорционально производительности (36 станций обоих видов).

Как уже было сказано, станции отбора по свету будут оборудованы гравитационными стеллажами. На них будет располагаться 3232 вида товаров. Учитывая увеличение ассортиментного перечня компании примерно на 6% через 5 лет, необходимо сделать небольшой запас ячеек. Предлагется использовать 144 блоков гравитационных стеллажей (каждый длинной по 3 метра), по 3 уровня каждый, по 8 ячеек на уровень. Таким образом, общее количество ячеек составит 3456. Требуемая площадь, выделяемая под станции отбора по свету составляет 3500 м².

На станциях ручного отбора, товар будет отбираться в основном с полочных стеллажей с мелкой ячейкой при помощи радиотерминалов, а так же с гравитационных стеллажей. Конвеерную линию предлагается провести по краю зоны станций ручного отбора. За конвеерной линией с одной и другой стороны предлагается установить гравитационные стеллажи ( итого 48 блоков по 3 уровня по 8 ячеек на уровень, итого 1152 ячеек). Внутри зоны, огражденной конвеером предлагается установить полочные стеллажи с мелкой ячейкой (Рис. 3.3).

На станциях данной зоны будет отбираться 3461 вида товара. Однако, ячеек потребуется больше, чем видов товаров. Гравитационные стеллажи длинные, и в одну ячейку вмещается три коробки с одним и тем же товаром. Таким образом, когда онда коробка заканчивается, отборщик убирает ее и начинает брать товар из следующей. Полочные стеллажи с мелкой ячейком на складе глубиной в один короб. Таким образом, в случае прихода нескольких больших заказов какого либо товара, данный товар закончится слишком быстро, и пополнение скорее всего не произойдет в срок. Таким образом,это вызовет простои, аналогично тем, которые возникают в настоящий момент. Чтобы избежать этого, предлагается заполнять несколько соседних ячеек одним и тем же видом товара. В даннй момент на складе блоки полочных стеллажей с мелкой ячейкой состоят из 5 ярусов, в кажом из них по 3 ячейки. В целях минимизации риска простоев из-за медленной подпитки, предлагается заполнять все три ячейки одного яруса одинм и тем же товаром. Таким образом, на один уровень блока полочного стеллажа с мелкой ячейкой приходится один вид товара. Учитывая тот факт, что в одном блоке полочного стеллажа с мелкой ячейкой пять уровней, можно сделать вывод, что на один блок будет приходиться 5 видов товаров. Как уже было упомянуто раннее, гравитационные стеллажи возле конвеерной линии создают 1152 ячеек. Это означает, что потребуется хранить 2309 видов товаров, для которых потребуется 461 блоков полочных стеллажей с мелкой ячейкой. В данный момент, на складе идет отбор с 620 блоков. Предлагается установить 500 блоков полочных стеллажей с мелкой ячейкой. Площадь описываемой выше зоны составляет 2500 м^м.