ORGANIZACJA PROCESU MAGAZYNOWEGO A EFEKTYWNOŚĆ WYKORZYSTANIA ZASOBÓW PRACY

Transkrypt

1 Logstyka nauka Konrad LEWCZUK Poltechnka Warszawska, Wydzał Transportu Warszawa, ul. Koszykowa 75, ORGANZACJA PROCESU MAGAZYNOWEGO A EFEKTYWNOŚĆ WYKORZYSTANA ZASOBÓW PRACY Streszczene: Proces magazynowy generuje koszty zwązane m.n. z utrzymanem zapasu oraz utrzymanem systemów transportu wewnętrznego. Poprawna dentyfkacja tego procesu poprzez wydzelene ops poszczególnych zadań środków ch realzacj, umożlwa zastosowane programowana matematycznego jako narzędza jego organzacj. W artykule przedstawono zadane optymalzacyjne organzacj procesu magazynowego z funkcją kryterum opsującą równomerność wykorzystana dysponowanych zasobów pracy. Odpowedn dobór zasobów pracy ch równomerne obcążane są warunkem efektywnośc pracy obektów magazynowych. Zadane opatrzone zostało przykładem oblczenowym. Słowa kluczowe: proces magazynowy, organzacja, harmonogramowane, optymalzacja. WSTĘP Standaryzacja w systemach logstycznych w zakrese przetwarzana nformacj, opakowań, środków transportu umożlwły efektywną obsługę znacznych strumen materałowych. Powszechne wykorzystane środków transportu masowego oraz specjalzowanych technolog przeładunkowych magazynowana ograncza możlwość techncznej poprawy efektywnośc przepływu materałów. Do dyspycj cągle postają jeszcze środk organzacyjne. Przepływ materałów pownen być nezakłócony odbywać sę z możlwe jak najmnejszą lczbą potencjalnych zatrzymań. Z kole wypełnane przez magazyny podstawowych funkcj, takch jak buforowane, konsoldacja, dekonsoldacja przekerowane strumen materałowych wymaga dokonywana operacj na tych materałach, czyl zakłóca ch swobodny przepływ. Koszty obsług logstycznej materałów w magazynach utrzymana zapasu mogą wynosć w przyblżenu ok. 8% wartośc sprzedażowej materałów, przy czym ok. 3,5% stanową koszty transportu, a blsko 4% koszty magazynowana utrzymana zapasu [6]. W welu przypadkach ponad 60% tej sumy stanow koszt utrzymana pracy środków transportu wewnętrznego oraz pracownków, czyl realzacj procesu magazynowego, co przy wększych przedsęborstwach może przekładać sę na koszty rzędu mlonów złotych. Zmnejszane kosztów obsług magazynowej jest celem menadżerów logstyk może być dokonywane poprzez zmany technologczne sprzętowe lub organzacyjne. W artykule przedstawono zadane optymalzacyjne uwzględnające wybrane wskaźnk oceny efektywność procesu magazynowego, będące narzędzem organzacj. Proces magazynowy realzowany jest przez pracownków urządzena, którzy w połączenu będą ruman jako zasoby pracy. Dąży sę do jak najlepszego wykorzystana potencjału wytwórczego tak rumanych zasobów pracy poprzez poprawną organzację procesu magazynowego. Logstyka 4/20 563

2 Logstyka nauka. PROCES MAGAZYNOWY Proces magazynowy jest układem zadań zwązanych z przemeszczanem /lub zmaną postac fzycznej jednostek materału za pomocą odpowednego sprzętu pracownków (zasobów pracy), zorganzowany sterowany przez specjalstyczne narzędza nformacyjne, dokonywany w obrębe obektu magazynowego [7]. Elementem procesu magazynowego jest też oczywśce składowane (przechowywane) materałów, jednakże ze względu na to, ż generuje ono nny rodzaj kosztów nż przemeszczane ma jedyne pośredn wpływ na transport wewnętrzny, ne będze rważane w tym artykule. Zadana procesu magazynowego wynkają z cągu technologcznego, jakemu podlegają jednostk materału przechodzące przez magazyn począwszy od przyjęca przez wprowadzene, komsjonowane, wyprowadzene aż do wysyłk. Narzuca to na proces magazynowy szereg ogranczeń wynkających z kolejnośc, prorytetów technolog realzacj operacj magazynowych. Organzacja takego procesu polega na odpowednm ułożenu zadań przydzelenu m zasobów pracy do realzacj. Zasoby pracy mogą być jedną z welu dwolonych kombnacj w układze pracownk-urządzene. W typowym magazyne występuje około 3-4 kategor pracy ludzkej oraz 3-4 typy urządzeń. Jest to węc zadane planstyczne, które może zostać zapsane z wykorzystanem narzędz programowana matematycznego tak też rwązane. dentyfkacja zadań procesu magazynowego jest dokonywana na etape projektowana magazynu lub w drodze analzy stnejącego procesu zależy od welu czynnków wynkających z opracowanych profl magazynowych (Warehouse Actvty Proflng [6]). Jest ona przy tym kluczowa, gdyż umożlwa sterowane tym procesem Tak węc, na proces magazynowy składają sę zadana o numerach =, 2,,, realzowane przez zasoby pracy p =, 2,, P. Każde zadane procesu ma znaną pracochłonność dobową realzacj L Dp (roboczogodzn/dobę) przez p-ty zasób, przy czym pracochłonność jest loczynem dobowej lczby powtórzeń określonego cyklu transportowego czasu wykonana jednego powtórzena przez p-ty zasób. Dla uproszczena przyjmuje sę, że zadana mają na stałe przydzelone typy zasobów do realzacj. Każdy zasób pracy jest parą p (u, c), gdze u = 0,, 2,, U są kolejnym typam urządzeń stosowanych w procese, a c = 0,, 2,, C są kolejnym kategoram pracy ludzkej. c = 0 nacza pracę automatyczną, a u = 0 nacza pracę ręczną bez wykorzystana urządzeń. Każde urządzene kategora pracy ludzkej oraz zasób pracy charakteryzują sę znanym kosztem godzny pracy k u, k c oraz k p (zł/h). Dany jest dobowy czas pracy magazynu l (h) wszystke zadana procesu muszą zostać w tym czase zrealzowane. Dobowy czas pracy podzelony jest na T równych odcnków czasu numerowanych kolejno t =, 2,, T, o realnej długośc ok. 0,5-h.p 2. ORGANZACJA PROCESU MAGAZYNOWEGO Organzowane procesu magazynowego polega m.n. na takm wzajemnym rłożenu w czase jego zadań, aby przy określonych wartoścach wskaźnków wydajnośc ogólny koszt realzacj był mnmalny. Organzacja procesu magazynowego w takej forme jest harmonogramowanem, czyl przydzelanem zadanom czasu dysponowanego (czasu realzacj) w ramach dobowego czasu pracy. Na tej podstawe wyznacza sę lczbę zasobów pracy dla każdego zadana oraz dla całego procesu, co daje podstawę do szacowana kosztów jego realzacj [2] [3] [] [7]. Rkładane zadań w czase polega na przydzelanu do nch odcnków czasu t, w których mają one być wykonywane. m węcej zostane przydzelone do zadana odcnków t, tym mnej będze potrzebne zasobów do jego realzacj, gdyż pracochłonność tego zadana rłoży Logstyka 4/20 564

3 Logstyka nauka sę na dłuższy czas (rys. ). Z kole wszystke zadana procesu magazynowego są powązane technologczne, tak węc ogranczają sę nawzajem są zależne od sebe. Szczegółową analzę potencjalnych ogranczeń procesu magazynowego przeprowadzono w pracy [7]. Dzęk skwantyfkowanu czasu pracy do T równych odcnków możlwe staje sę określene natężena pracochłonnośc w każdym t-tym odcnku czasu. Natężene to jest sumą natężeń wynkających z realzacj wszystkch zadań procesu, które w danym t-tym momence mają być wykonywane. Natężene pracochłonnośc realzacj zadań może być dokonane tylko dla zasobów pracy o tym samym koszce godzny pracy. a) b) c) zadane 2 zadane L t 2 = 4,0 r.h/h u = L t = 3,0 r.h/h zadane 7,0 r.h/h, tzn. 7/0,8 9 zadane 2 urządzeń u = przy ω gt = 0,8 zadane u = u = zadane 2 zadane 2 Urządzena newykorzystywane zadane 2 L D 2 = 20 r.h L D = 2 r.h Czas (h) Pracochłonnośc rzeczywste Suma pracochłonnośc rzeczywstych Rys.. Wykres pracochłonnośc rzeczywstej realzacj dwóch zadań przez urządzene u = typu. Źródło: opracowane własne. Ostatecznym mernkem jakośc organzacj procesu magazynowego jest koszt jego realzacj (zwłaszcza koszt operacyjny, tj. ne uwzględnający składowych zwązanych z utrzymanem nfrastruktury urządzeń nemechancznych). Zasady szacowana tego kosztu przedstawone zostały m.n. w pracach [5] [4] [7]. Koszt ten zależny jest od jakośc organzacj pracy, która przekłada sę na lczbę ( typ) urządzeń oraz lczbę pracownków różnych kategor pracy. Te z kole są powązane ze wskaźnkem równomernośc wykorzystana zasobów pracy. W dalszej częśc artykułu zostane wykazane, że maksymalzacja wartośc tego wskaźnka będze przekładać sę na zmnejszane kosztów realzacj procesu magazynowego. u Wskaźnk równomernośc wykorzystana u-tego typu urządzeń θ, pracownków c-tej kategor pracy ludzkej θ lub p-tych zasobów pracy θ zdefnowano jako stosunek pola c odpowadającego pracochłonnośc całkowtej odpowadającej danemu typow urządzena, kategor pracy lub zasobow do pola wynkającego z maksymalnego natężena pracochłonnośc (rys. c). p gdze: u = θ = L Du t u l max L t,2,.., T = Dc L c = lub θ = t c l max L t,2,.., T = D p L p = lub θ = t p l max L t,2,.., T = Du Dc D p L / L / L dobowa pracochłonność rzeczywsta realzacj zadana -tego przez u-ty typ urządzena, c-tą kategorę pracy ludzkej lub p-ty zasób (r.h), () Logstyka 4/20 565

4 Logstyka nauka t u t c t p L / L / L natężene pracochłonnośc realzacj zadana -tego w chwl t-tej dla u-tego typu urządzena, c-tej kategor pracy lub p-tego zasobu (r.h), l dobowy czas pracy magazynu, wyrażony w tej samej jednostce, w której wyrażono długość odcnków t (h). Przyjmując, że p (u, c), wskaźnk lczone oddzelne dla urządzeń pracownków mogą zostać sprowadzone do jednej wartośc, opsującej cały proces. W tym celu pracochłonność rzeczywstą wyważa sę kosztem godzny pracy danego zasobu pracy dzęk temu możlwe jest sumowane tych pracochłonnośc. W takm przypadku można mówć o wskaźnku równomernośc wykorzystana wszystkch zasobów pracy θ : θ D p p P L k zas = = P p= z zas t p l k max L t,2,..., T z= = (2) gdze: k p, k z koszt godzny pracy zasobu p-tego lub z-tego typu (zł/h), postałe naczena j/w. Wskaźnk ten może posłużyć do sformułowana funkcj kryterum oceny zadana optymalzacyjnego organzacj procesu magazynowego. 3. ZADANE OPTYMALZACYJNE ORGANZACJ PROCESU MAGAZYNOWEGO Zakładając, że praca magazynu będze organzowana poprzez przydzelane do każdego -tego zadana pewnej lczby odcnków czasu t o określonej długośc, możlwe jest sformułowane zadana optymalzacyjnego z funkcją celu maksymalzującą efektywność wykorzystana zasobów pracy magazynu opartą o zależność (2). W tym celu wprowadzono do, rważań zmenne decyzyjne x p t bnarne o nterpretacj: p, t, jeżel -te zadane jest realzowane przez zasób p-tego typu w t-tym odcnku czasu, x = 0, w przecwnym wypadku. Zmenne decyzyjne tworzą macerz X. p, t = x T Lczba zanstalowanych urządzeń zatrudnonych pracownków wynka z okresowego szczytu natężena pracochłonnośc procesu. W postałych okresach część zanstalowanego potencjału postaje newykorzystana naczone pole na rys. c. Mnmalzowane welkośc tego pola nacza lepsze wykorzystane urządzeń pracownków unkane strat zwązanych z przestojam. Funkcja celu maksymalzuje wartość wskaźnka równomernośc wykorzystana zasobów pracy wyrażonego jako stosunek odpowednch pól na wykrese pracochłonnośc sprowadzonej procesu. F P p= = y= ( X ) = max, F ( ) (0; max t,2,..., T L D p T k p L P k x y D p p, t T p, s = x s= [ X] X (3) Logstyka 4/20 566

5 Logstyka nauka przy czym: oraz ( u, c) p, t x,,2,...,, (4) t,2,..., T p u c p k = k + k, (5) gdze: naczena jak we wzorach () (2). Powyższe zadane optymalzacyjne mus zostać opatrzone dodatkowym ogranczenam wynkającym z technolog transportu wewnętrznego ze specyfk samego procesu magazynowego. Możlwe jest wyróżnene ogranczeń nakładanych na: momenty rpoczęca zakończena zadań, wyłączene przedzałów czasu, lczbę urządzeń, pracownków zasobów pracy, kolejnośc realzacj, mnmalny czas dysponowany zadań tp. Ogranczena te zostały sformułowane w pracach [2], [3], [], [7] ne będą przytaczane. 4. WERYFKACJA OBLCZENOWA Dla określonego procesu magazynowego składającego sę z dzewęcu zadań dokonano porównana różnych warantów organzacj z podanem wartośc wskaźnka równomernośc wykorzystana zasobów pracy oraz nnym parametram technologcznym kosztowym. Magazyn pracuje przez 290 dn roboczych w roku, na zmanę. Przyjęto, że lczba odcnków czasowych T = 2 przy długośc odcnka 40 mn. Dane dotyczące zadań procesu przedstawono w tabel. Tabela. Dane procesu magazynowego. Nr zadana Dobowa lczba powtórzeń λ D Czas jednostkowy t (h) Pracochłonność dobowa L D (r.h) Zasób pracy p Ogranczena 302 0, ,643 Mnmalny czas dysponowany 80 mn *) Mnmalna długość odcnka 2 t Jest zadanem poprzedzającym dla = , ,989 2 Ne może być realzowane w t =,2,3 Mnmalna długość odcnka 2 t Poprzedza zadane = ,00543,84 4 Mnmalna długość odcnka 3 t Zakaz równoległośc z zadanem = ,0238 3,065 Mnmalna długość odcnka 3 t Zakaz równoległośc z zadanem = , ,66 Mnmalna długość odcnka t ,034575, , ,28 4 Ne może być realzowane w t =,2 Mnmalna długość odcnka t Ne może być realzowane w t =,2,3,4 Mnmalna długość odcnka 2 t 8 0 0, ,34 Mnmalna długość odcnka 2 t , ,087 2 Mnmalna długość odcnka 2 t Źródło: opracowane własne, *) dotyczy wszystkch zadań. Praca jest realzowana przez cztery typy zasobów pracy, scharakteryzowanych w tabel 2. Tabela 2. Zasoby pracy realzujące proces magazynowy. Zasób pracy p Typ urządzena u Koszt pracy urządzena k u (zł/h) Kategora pracy ludzkej c Koszt godzny pracy pracownka k u (zł/h) Koszt godzny pracy zasobu k p (zł/h) 28,00 24,75 52,75 0, ,00 2 8,5 34,5 0, ,00 24,75 40,75 0, ,05 28,05 0,9 Źródło: opracowane własne. Stopeń wykorzystana czasu pracy przez zasób ω p Logstyka 4/20 567

6 Logstyka nauka Proces magazynowy został zorganzowany w 9 warantach uwzględnających ogranczena realzacj zadań. Waranty charakteryzują sę nnym wartoścam wskaźnka równomernośc wykorzystana zasobów pracy zostały uszeregowane od najgorszego do najlepszego w tabel 3. Zależność rocznych kosztów operacyjnych pracy ludz kosztów eksploatacyjnych pracy urządzeń od wartośc wskaźnka równomernośc wykorzystana zasobów pracy przedstawonoo na rys. 2. Oblczeń dokonano za pomocą aplkacj SCHED 4, wspomagającej projektowanee obektów logstycznych. Tabela 3. Wynk oblczeń uzyskane w programe SCHED. Lczba Lczba ludz Roczne koszty Roczne koszty urządzeń Lczba zestawów (% (% rezerwy zas eksploatacyjne operacyjne (% rezerwy rezerwy wydajnośc) θ wydajnośc) pracy urządzeń pracy ludz wydajnośc) (zł/rok) (zł/rok) c = c = 2 c = 3 u = u = 2 p = p = 2 p = 3 p = , ,70 6,73 9,78 36,3 8, 2,3 2,47 /55 23,62 36, , , ,20,0 2,49 36,3 3,8,54 4,24 8,23 23,62 36, , , ,00 6,2 6,02 36,3 7,52 3,68 4,27,55 23,62 36, , ,4 6,02 7,74 2,33 3,68 9,56,55 23,62 7,74 0, , , , ,20 2,8 6,93 25,6 2,87 6,69 0,06 2,27 23,62 25, , , ,50,62 8,62 25,6 5,22 0,7 5,8 9,37 23,62 25, , , ,20,9 8,62 20,9,55 0,7 2,49 9,37 23,62 20, , , ,40 6,63 8,62 44,02 8,65 0,7 8,8 9,37 23,62 44, , , ,80 9,54 8,62 34,24 3,0 0,7 3,34 9,37 23,62 34, ,26 Źródło: opracowane własne. Nr rw. mln zł/rok 3 2,5 2,5 0, Nr rwązana Rys. 2. Wynk oblczeń uzyskane w programe SCHED. Źródło: opracowane własne. W tabel 3 zaprezentowano charakterystyczną dla każdego rwązana lczbę urządzeń oraz pracownków wszystkch typów kategor odpowadające m koszty. Przedstawono także wartość rezerwy wydajnośc dla tych zasobów powstałą ze względu na zaokrąglena w górę do pełnych lczb, która także może wskazywać na dokonane zmany w organzacj. 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, 0 Koszty operacyjne pracy ludz Koszty eksploatacyjne pracy urządzeń Wskaźnk równomernośc wykorzystana zasobów pracy Logstyka 4/20 568

7 Logstyka nauka Rwązane zadana odbywało sę w drodze przydzelana zadanom czasu dysponowanego zgodne z ogranczenam procesu. Poprzez dokonane szeregu przydzałów uzyskano 9 rwązań, które wykazują spodzewaną zależność pomędzy kosztam realzacj procesu magazynowego a wartoścą wskaźnka danego wzorem (2) przedstawoną na rys. 2. Na rys. 3. przedstawono harmonogramy realzacj procesu wg warantów oraz 9. Rwązane θ = 0,389 zas = ; p = = 2; p = 2 = 3; p = 4 = 4; p = = 5; p = = 6; p = 3 = 7; p = 4 = 8; p = = 9; p = Czas (h) Rwązane 9 θ = 0,744 zas = ; p = = 2; p = 2 = 3; p = 4 = 4; p = = 5; p = = 6; p = 3 = 7; p = 4 = 8; p = = 9; p = Czas (h) Rys. 3. Harmonogramy realzacj procesu magazynowego wg rwązań 9. Źródło: opracowane własne. PODSUMOWANE Przeprowadzone oblczena wykazują, że wartość wskaźnka równomernośc wykorzystana zasobów pracy jest skorelowana z kosztam realzacj procesu magazynowego. Z tego powodu zadane optymalzacyjne wyznaczana wartośc tego wskaźnka może zostać wykorzystane jako wspomagane w projektowanu racjonalnych procesów magazynowych, szczególne w takch złożonych układach, w których kolejne zadana podlegają dużej lczbe wzajemne zależnych ogranczeń. Chocaż ogranczena te ne zostały przytoczone w artykule, to ch dentyfkacja uwzględnane w organzacj procesu z wykorzystanem narzędz programowana matematycznego ma duże znaczene. Wszystke te ogranczena mogą zostać wyrażone za pomocą proponowanej w punkce 3 bnarnej zmennej przydzału czasu dysponowanego do zadań. Oprócz tych ogranczeń, które zostały opsane w przytoczonych publkacjach możlwe jest stworzene nnych, zgodnych z cecham właścwym badanemu procesow magazynowemu. Proponowana metodologa może zostać wykorzystana także do organzacj nnych procesów technologcznych, których elementy mają cechy zadań procesu magazynowego, tj. składają sę ze względne dużej lczby powtórzeń określonej operacj, o znanym stałym czase trwana. Zadane take może w tym przypadku być podzelone na fragmenty o różnej długośc, zawerające określoną lczbę powtórzeń danej operacj. Taka cecha zadana Logstyka 4/20 569

8 Logstyka nauka odróżna je od klasycznych zadań szeregowana operacj szeroko opsywanych w lteraturze utrudna stosowane znanych algorytmów rwązana [7]. Proponowana metoda oceny organzacj procesu magazynowego może zostać zamplementowana w postac prostych aplkacj komputerowych samodzelnych lub aplkacj zntegrowanych wykorzystywana do beżącej oceny efektywnośc organzacj procesu. Może ona także być traktowana jako narzędze wspomagające pracę projektanta. BBLOGRAFA [] Ambrak T., Lewczuk K., A method for schedulng the goods recevng process n warehouse facltes, Total Logstc Management. Annual No., p. 7-4, AGH Unversty of Scence and Technology Press, Kraków 2008r. [2] Ambrak T., Lewczuk K., Problematyka buforowana przepływów materałów w aspekce harmonogramowana procesów transportu wewnętrznego, Logstyka 4/200. [3] Ambrak T., Lewczuk K., Wybrane aspekty harmonogramowana procesu magazynowego. Prace Naukowe PW Transport z.64, Współczesne wyzwana transportu w logstyce. Ofcyna Wydawncza Poltechnk Warszawskej, Warszawa 2008r. [4] Fjałkowsk J., Transport wewnętrzny w systemach logstycznych. Wybrane zagadnena, Ofcyna Wydawncza Poltechnk Warszawskej, Warszawa [5] Fjałkowsk J.: Czynnk kosztów w wymarowanu procesów przepływu ładunków w systemach logstycznych. Rocznk nr 5 (2008), Wybrane Zagadnena Logstyk Stosowanej, PAN Komtet Transportu, Ofcyna Wydawncza TEXT, Kraków [6] Frazelle E., World-Class Warehousng and Materal Handlng, Mcgraw Hll Book Co, [7] Lewczuk K., Metoda projektowana obektów logstycznych w aspekce harmonogramowana procesów transportu wewnętrznego. Praca doktorska, Wydzał Transportu Poltechnk Warszawskej 20. WAREHOUSNG PROCESS ORGANZATON AND EFFCENCY OF RESOURCES UTLZATON Abstract: Warehousng process generates costs related to mantanng nventory and mantenance of nternal transport subsystems. Proper dentfcaton of ths process provded through the separaton and descrpton of all tasks and means for ther mplementaton, allows consderng mathematcal programmng as a tool for organzaton of ths process. The artcle presents the optmzaton task of the organzaton of warehousng process wth crteron functon representng unformty of avalable labor and techncal resources usage. Proper selecton of these resources and ther unform chargng wth work are condtons of effcency of warehousng facltes. The task was supplemented by numercal example. Keywords: warehousng process, organzaton, schedulng, optmzaton. Logstyka 4/20 570