Andrzej Ratkiewicz 1, Politechnika Warszawska, Wydział Transportu, Zakład Logistyki i Systemów Transportowych Określenie obszarów racjonalizacji wydania w procesowo zorientowanym projektowaniu 1. PODEJŚCIA PROJEKTOWE 1.1. Klasyczne podejście do projektowania dystrybucyjnego Podejście do projektowania dystrybucyjnego przedstawione w [5], [6], [7], [11] może być uznane za klasyczne z racji wielokrotnego stosowania jego elementów w praktyce. Oznaczając przez j numer rozwiązania (wariantu) go a także oznaczając przez J liczbę rozwiązań projektowych (j = 1, 2,, J), uproszczony tok postępowania przy projektowaniu wg podejścia klasycznego można zapisać następująco (rys. 1). Formułowanie zadania logistycznego nr J Ocena, porównanie i wybór wariantu go Rys. 1. Uproszczony tok postępowania przy projektowaniu dystrybucyjnego wg podejścia klasycznego. na podstawie [7] Interpretacja rys. 1 jest następująca: projektowanie zaczyna się od stadium określenia zadania logistycznego, zawartego w krokach projektowych2-6. Następnie dokonywane jest ukształtowanie i wymiarowanie (kroki 7-17) określające wariantowe (alternatywne) rozwiązanie. Ostatnim stadium projektowym jest ocena, porównanie i wybór wariantu go (kroki 18-23). 1.2. Procesowo zorientowane projektowanie dystrybucyjnego Zastosowanie procesowo zorientowanego projektowania dystrybucyjnego wymaga określenia niezbędnego aparatu pojęciowego. W niniejszym opracowaniu przyjęto, że: proces oznacza każde postępowanie mające określony cel; technologia oznacza sposób zastosowania wiedzy, umiejętności i zasobów materialnych do rozwiązania praktycznych zadań; proces technologiczny to postępowanie mające określony cel i związane z zastosowaniem wiedzy, umiejętności i zasobów materialnych do rozwiązania praktycznych zadań; wariant realizacji technologicznego to sposób osiągnięcia celu tego. Proces technologiczny jest określony poprzez cel i co najmniej jeden wariant realizacji tego. Niech S będzie zbiorem środków, które mogą być użyte do osiągnięcia celu rozpatrywanego. Niech V będzie liczbą wariantów realizacji tego, natomiast niech v będzie numerem wariantu realizacji (v = 1, 2,, V). Wówczas wariant realizacji ma opis w postaci uporządkowanej dwójki S v, C v, gdzie: S v zbiór środków zastosowanych w v-tym wariancie realizacji, S v S, 1 ara@wt.pw.edu.pl 2 Numery kroków projektowych dotyczą procedury j przedstawionej w [7] na rys. 9.12. Logistyka 4/2015 865
C v zbiór operacji wykonywanych przez środki ze zbioru S v. Operacja składa się z czynności występujących w określonej sekwencji. Czynności stanowią elementarne fragmenty. Magazyn dystrybucyjny jest obiektem funkcjonalno przestrzennym, realizującym proces magazynowania z uwzględnieniem specyfiki występującej po magazynowaniu dystrybucji. Magazynowanie jest złożonym procesem technologicznym [16] obejmującym przyjęcie, składowanie, komisjonowanie oraz wydanie ładunku (materiału, towaru) z zastosowaniem odpowiednich środków technicznych i operacji koniecznych do realizacji wymienionych czynności. Wprowadzono następujące oznaczenia: j k nr rozwiązania (wariantu) go k-tego występującego w magazynie dystrybucyjnym J k liczba rozwiązań (wariantów) projektowych k-tego występującego w magazynie dystrybucyjnym; j k = 1, 2,, J k Przyjmując k = 1 dla przyjęcia; k = 2 dla składowania; k = 3 dla komisjonowania; k = 4 dla wydania; graficzna prezentacja procesowo zorientowanego projektowania dystrybucyjnego przedstawia się następująco (rys. 2): Formułowanie zadania logistycznego Proces przyjęcia Ocena, porównanie i wybór wariantu nr J1 Proces składowania Ocena, porównanie i wybór wariantu nr J2 Proces komisjonowania Ocena, porównanie i wybór wariantu nr J3 Proces wydania Ocena, porównanie i wybór wariantu nr J4 Zestawienie rozwiązań projektowych stanowiące projekt Rys. 2. Ilustracja graficzna procesowo zorientowanego projektowania. Interpretacja rys. 2 jest następująca: po sformułowaniu zadania logistycznego dokonuje się kształtowania, wymiarowania i oceny kolejno występujących po sobie procesów technologicznych. 866 Logistyka 4/2015
Końcowym etapem jest zestawienie wybranych rozwiązań projektowych poszczególnych procesów technologicznych np. w postaci wektora wyznaczającego rozwiązanie całego dystrybucyjnego. 2. CHARAKTERYSTYKA I PRZEBIEG PROCESU WYDANIA Proces wydania jest ostatnim etapem magazynowania. W trakcie wydania skompletowane ładunki przygotowuje się do transportu a następnie dokonuje się załadunku środka transportu zewnętrznego. Celami wydania są: przemieszczenie ładunku z obszaru ; załadunek środka transportu; potwierdzenie faktu wydania wysyłki z i faktu jej odebrania przez przewoźnika z zachowaniem właściwych ilościowych i jakościowych parametrów ładunku. Można też postrzegać wydanie jako proces zmniejszania stanu magazynowego na skutek realizacji zamówień klientów. Ramowy schemat przebiegu wydania przedstawiono na rys. 3. P R Z E P Ł Y W M A T E R IA ŁÓ W P R Z E P Ł Y W IN FO R M A C J I B. S tre fa K o m ple ta cji 1. Z le c e n ie n a k o m p le ta c ję (Z n K ) 2. P rz e k a z y w a n ie m ate ria łó w A. D zia ł S p rze d a ży C. W yd a n ie M ate ria łów 18. Opis niezgodności 3. B u fo ro w a n ie w p o lu o d k ła d c z y m 4. K o n tro la ilo ś c io w a 1 0. K o p ia Z n K N 6. U sta le n ie z a k re s u k o n tro li 5. C a łk o w ita? 7. P rz e fo rm o w a n ie jłp k N 8. Z g o d n o ś ć? 9. U sta w ie n ie s k o m p le to w a n y c h jłp w p o lu o d k ła d c z y m 1 3. R o z fo rm o w a n ie (d e p a le ty z ac ja ) jłpk 1 1. O k re ś le n ie p o s ta c i w ys y łk i 1 2. S p a le ty z o w a n a? 1 4. O k re ś le n ie tra s ś ro d k ó w tra n s p o rtu z e w n. N 1 5. W y sta w ie n ie lis tu p rz e w o z o w e g o 19. Potwierdzenie przyjęcia przez Odbiorcę 1 6. Z a ła d u n e k ś ro d k ó w tra n s p o rtu z e w n. 1 7. P o tw ie rd z e n ie w y s y łk i (z a ła d u n k u ) D. O d b io rca Rys. 3. Ramowy schemat przebiegu wydania Poprawna interpretacja rys. 3 wymaga podkreślenia, że proces wydania jest inicjowany pośrednio w komórce oznaczonej jako A. Dział Sprzedaży, gdzie na podstawie zamówień klientów generowane są Logistyka 4/2015 867
dokumenty zlecenie na kompletacje oznaczonej jako (ZnK); proces wydania jest inicjowany bezpośrednio w komórce B. Strefa Kompletacji, gdzie realizowany jest proces kompletacji zamówienia klienta. Proces wydania jest finalizowany w obszarze przepływu materiałów w kroku 16 (Załadunek Środków Transportu Zewnętrznego); proces wydania jest finalizowany w obszarze przepływu informacji w kroku 17 (Potwierdzenie wysyłki (załadunku)). 3. OBSZARY RACJONALIZACJI Pierwszym obszarem wydania wymagającym racjonalizacji jest zagadnienie zakresu kontroli ilościowej (w przypadku ogólnym także kontroli jakościowej) występującej na rys. 3 w kroku 4. Znane są przedsiębiorstwa produkcyjne i dystrybucyjne, gdzie zakres kontroli skompletowanych jednostek ładunkowych paletowych (jłp) wynosi 100%. Wiąże się to z koniecznością przeformowania wszystkich skompletowanych jłp, co konsumuje pracochłonność zbliżoną do pracochłonności kompletacji tych jłp. Inny skrajny przypadek to kontrola np. jednej na 1000 skompletowanych jłp. Racjonalizacja tego obszaru formalnie lezy w zakresie ogólnej teorii jakości i powinna opierać się na wartości minimum globalnego zagregowanej funkcji kosztów obsługi klienta i strat związanych z niezadowoleniem klientów (pogorszeniem jakości obsługi), co przedstawione jest na rys. 4. PLN Funkcja zagregowana Koszty obsługi klienta Straty związane z pogorszeniem Optimum obsługi Poziom obsługi klienta, % 70 80 90 100 Rys. 4. Graficzne przedstawienie optymalnego poziomu obsługi jakościowej klienta. Ważnym elementem wydania jest zagadnienie wyboru postaci wysyłki (krok 11 na rys. 3), które powinno być rozpatrywane w kilku aspektach. Po pierwsze, należy wybrać [17] pomiędzy rozmieszczeniem wysyłki w przestrzeni ładunkowej środka transportu zewnętrznego na paletach (wysyłka spaletyzowana) a rozmieszczeniem przedmiotów luzem (wysyłka zdepaletyzowana). Następnie, zagadnienie wyboru postaci wysyłki może być rozpatrywane w kategoriach dobrze opisanego w badaniach operacyjnych zagadnienia załadunku (ang. Bin Packing Problem - BPP). Mówiąc najogólniej, zagadnienie załadunku polega na rozmieszczeniu zbioru przedmiotów (opakowań, ładunków jednostkowych) w pojemnikach zgodnie z określoną funkcją celu. Można zaproponować następujący podział topologiczny zagadnień pakowania (rys. 5). 868 Logistyka 4/2015
ZAGADNIENIA PAKOWANIA Załadunek jednej wysyłki na wiele palet Zagadnienie Plecaka - przedmioty niejednorodne Zagadnienie Załadunku - przedmioty jednorodne - przedmioty niejednorodne Załadunek jednej wysyłki do kontenera, wagonu Załadunek kilku wysyłek do kontenera Rys. 5. Typologia zagadnień pakowania. W [8] podano, że jednowymiarowe zagadnienie załadunku należy do klasy problemów tzw. NPzupełnych. Należy z tego wyciągnąć wniosek, że wszystkie przypadki zagadnienia załadunku przedstawione na rys. 5 również nalezą do klasy problemów NP-zupełnych, co stanowi wyjaśnienie istotnego (a często nieakceptowalnego) wydłużenia czasu rozwiązania zadań tzw. nietrywialnych metodami dokładnymi (np. poprzez przegląd zupełny). W przypadku wysyłki spaletyzowanej, ma miejsce tzw. załadunek jednej wysyłki na wiele palet (ang. Pallet Loading). Zagadnienie to można przedstawić następująco: wejściowy zbiór przedmiotów o różnych wymiarach i masie należy zapakować na palety (do pojemników) tak, aby liczba użytych palet (pojemników) była minimalna (rys. 6). Zazwyczaj pojemniki (palety) mają te same identyczne wymiary. Publikacje poświecone temu zagadnieniu to np. [1], [13]. Wejściowy zbiór przedm iotów... Min. liczba palet Rys. 6. Załadunek jednej wysyłki na wiele palet Załadunek jednej wysyłki do kontenera, skrzyni ładunkowej lub wagonu (ang. Container Loading) w tym przypadku mamy do czynienia z wejściowym zbiorem przedmiotów, które należy załadować do pojemnika (kontenera, naczepy, wagonu) tak, aby maksymalnie wykorzystać jego przestrzeń ładunkową (rys. 7). To zagadnienie występuje zarówno w przypadku wysyłki spaletyzowanej, jak i zdepaletyzowanej. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 2 23 4 1 51 6 7 28 9 1 3 3 4 kontener wagon Rys. 7. Załadunek kontenera (skrzyni ładunkowej) i wagonu Zazwyczaj przyjmuje się, że suma objętości przedmiotów jest nieznacznie mniejsza od objętości pojemnika. Różnice pomiędzy kontenerem (naczepą) a wagonem polegają na ustaleniu innej sekwencji Logistyka 4/2015 869
układania przedmiotów w rzędach i wynikają z innego (rys. 7) położenia otworów drzwiowych (liczby oznaczają kolejność układania rzędów opakowań). Publikacje poświecone temu zagadnieniu to [1], [3], [9]. W przypadku wysyłki zdepaletyzowanej, może mieś miejsce tzw. załadunek kilku wysyłek do kontenera (ang. Multiple Derection Container Loading) - w tym przypadku wejściowy zbiór przedmiotów składa się z kilku podzbiorów. Przedmioty należące do określonego podzbioru mają trafić do konkretnego odbiorcy. Problem (rys. 8) polega na zapakowaniu wszystkich podzbiorów przedmiotów do kontenera (skrzyni ładunkowej) z maksymalnym wykorzystaniem jego przestrzeni ładunkowej przy następujących ograniczeniach: przedmioty należące do podzbiorów powinny być ułożone w odległości od drzwi zgodnej z kolejnością odwiedzania odbiorców; przedmioty przeznaczone dla jednego odbiorcy powinny dać się pobrać z kontenera bez naruszania układu pozostałych przedmiotów. Rys. 8. Załadunek kilku wysyłek do kontenera (każdy kolor oznacza inną wysyłkę) Heurystyczną metodę rozwiązania tego zagadnienia przedstawiono w [20], natomiast matematyczne sformułowanie tego problemu przedstawiono w [18]. Wszystkie przypadki opisane powyżej w ramach zagadnień załadunku mogą być rozważane odnośnie wejściowego zbioru przedmiotów jednorodnych lub niejednorodnych pod względem ich wymiarów i masy. Istotną cechą przenoszącą przedstawione na rys. 5 odmiany zagadnienia załadunku z obszaru teorii w obszar praktyki jest uwzględnienie nacisków powierzchniowych występujących na poszczególnych przedmiotach. Im bardziej bowiem przedmioty znajdujące się na palecie (lub w kontenerze) są niejednorodne w zakresie wymiarów i masy, tym bardziej skomplikowany układ przestrzennych obciążeń statycznych jest przez przedmioty te tworzony. Skutkiem tego, określenie nacisków powierzchniowych występujących na poszczególnych opakowaniach staje się bardzo skomplikowane [4], [12], [14], [15]. Zagadnienie określania tras środków transportu zewnętrznego często utożsamiane z zagadnieniem wielu komiwojażerów można przedstawić następująco: dany jest zbiór typów pojazdów o określonych parametrach każdego typu pojazdu; znane są zapotrzebowania poszczególnych punktów odbioru oraz odległości pomiędzy punktami odbioru a także pomiędzy punktami odbioru i punktem nadania należy ułożyć trasy dla poszczególnych pojazdów tak, aby łączna przebyta przez pojazdy droga była minimalna. Innym kryterium jakości rozwiązania może być minimalny łączny koszt użycia pojazdów. Zagadnienie układania tras pojazdów znacznie się komplikuje w miarę uwzględnienia szeregu rzeczywistych ograniczeń: czasu pracy kierowcy; ograniczeń prędkości, masy, nacisku na oś; okien czasowych, w których ma nastąpić dostawa. Wraz z rozwojem telematyki, pojawiły się możliwości planowania tras pojazdów z uwzględnieniem stanu aktualnej przepustowości dróg w trybie on-line. Mimo tzw. NP-zupełnego charakteru [8] danego zagadnienia istnieją metody [2], [10], [19] i ich implementacje w postaci pakietów 870 Logistyka 4/2015
komputerowych pozwalające na uzyskanie dobrego jakościowo rozwiązania tego zagadnienia. W przypadku załadunku więcej niż jednej wysyłki do pojazdu, należy podkreślić związek przydziału i planowania tras pojazdów z stosowaną w trakcie wydania kolejnością załadunku do pojazdu poszczególnych wysyłek. Związek ten pozostaje niezwykle istotny zarówno w przypadku wysyłek spaletyzowanych, jak i zdepaletyzowanych. Można stwierdzić, że racjonalna realizacja wydania wymaga całkowitej wiedzy o parametrach użytych pojazdów oraz ich przyporządkowani do konkretnych wysyłek na etapie kroku 16 (Załadunek środków transportu zewn.). 4. PODSUMOWANIE Rozwój zagadnienia projektowania dystrybucyjnego w kierunku od podejścia klasycznego do podejścia procesowego otwiera nowe możliwości racjonalizacji występujących w magazynowaniu procesów technologicznych. Na przykład, jak wynika z rys. 3, konieczność przeformowania skompletowanej jłp w trakcie kontroli ilościowej w procesie wydania (krok 7) może stanowić poważny argument za zastosowaniem zdepaletyzowanej postaci wysyłki (krok 12, rys. 3). Tego typu rozważania są znacznie łatwiejsze w ramach procesowo zorientowanego podejścia go, gdyż podejście to cechowane jest większym stopniem szczegółowości rozważań (por. rys.1 i rys. 2). Istnieją zatem poważne przesłanki do dalszych prac nad procesowo zorientowanym projektowaniem dystrybucyjnego. Streszczenie W artykule przedstawiono koncepcje procesowo zorientowanego projektowania dystrybucyjnego, wskazano jej cechy szczególne względem klasycznego podejścia do projektowania. Następnie sformalizowano w postaci graficznej ramowy przebieg wydania materiałów, po czym wskazano podstawowe obszary racjonalizacji tego oraz powiązania pomiędzy ww. obszarami. Słowa kluczowe: magazyn dystrybucyjny, procesowo zorientowane projektowanie, proces wydania materiałów. Identification of rationalization areas in process-oriented designing of a distribution warehouse Abstract The paper presents the concepts of process-oriented design of a distribution warehouse, indicates its special features with respect to the classical approach to the wrehouse design. Then, a graphical frame of the shipping process was formalized; key areas and their relationship for shipping process rationalization had been identified. Key words: distribution warehouse, process-oriented design, shipping process LITERATURA [1] Bischoff E., Ratcliff M., Issues in the Development of Approaches to Container Loading, Omega. Int. J. Mgmi Sci., No. 4/Vol. 23, pp. 377-390, Elsevier Science Ltd. 1995. [2] Bramel J., Simchi-Levi D., The Logic of Logistics: Theory, Algorithms, and applications for Logistics Management. Springer-Verlag, New York 1997 [3] Chen C.S., Lee S.M., Shen Q.S., An analytical model for the container loading problem,theory and Methodology,European Journal of Operational Researc, No. 80,pp.68-76, Elsevier, 1995. [4] Davies A.P., Bischoff E.E., Weight distribution considerations in container loading. European Journal of Operational Research, 114(3):509 527, 1999. [5] Fijałkowski J., Projektowanie magazynów wysokoregałowych. Arkady, Warszawa 1983 [6] Fijałkowski J., Technologia magazynowania. Wybrane zagadnienia. Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1995 [7] Fijałkowski J., Transport wewnętrzny w systemach logistycznych. Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003 [8] Garey M.R., Johnson D.S.,. Computer and intractability. A guide to the theory of NP-completeness. W. H. Freeman and Company, New York, 1979 Logistyka 4/2015 871
[9] George JA, A method for solving container packing for a single size of box. J Opl Res Soc 1992 (43): 307 312 [10] Iori M., Salazar-González J., Vigo D., An Exact Approach for the Vehicle Routing Problem with Two- Dimensional Loading Constraints. Transportation Science, May 2007, Vol. 41 Issue 2, p253-264, [11] Korzeń Z.: Logistyczne systemy transportu bliskiego i magazynowania,. Biblioteka Logistyka, ILiM 1998 [12] Li H., ten Hompel M., Optimale Ladeeinheitenbildung für eine automatische Kommissionierungsanlage im Warendistributionszentrum. Logistics Journal, September 2006 pp. 1-12 [13] Lodi A., Martello S., Monaci M., Two-dimensional packing problems: A survey, European Journal of Operational Research, No. 141,pp. 241-252, Elsevier Science Ltd., 2002. [14] Popiela K., Wasiak M., Optymalizacja formowania jednostek ładunkowych, Czasopismo Logistyka 4/2014, s. 2335-2344. [15] Ratkiewicz A., Bialik A., Formowanie jednostek ładunkowych z uwzględnieniem parametrów mechanicznych opakowań. Politechnika Warszawska. Prace naukowe Politechniki Warszawskie. Zeszyt 60 Transport. Oficyna wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2007 str. 181 190 [16] Ratkiewicz A., Procedura optymalizacji stref funkcjonalno - przestrzennych. Czasopismo Logistyka, 4/2012 str. 629-636 [17] Ratkiewicz A., The simplification method of a material flow variant selection. 4th International Conference Financial And Logistics Management 2005 Malenovice, June 9-10, 2005 Czech Republic [18] Ratkiewicz A., Zagadnienie załadunku kontenera wieloma wysyłkami - matematyczne sformułowanie problemu. Teoria i Praktyka Modelowania Systemów Logistycznych, Koszalin, 26-27 maja 2004. Monografia Wydziału Ekonomii i Zarządzania nr 99. Wydawnictwo uczelniane Politechniki Koszalińskiej. [19] Sule D. R., Logistics of Facility Location and Allocation. Marcel Dekker Inc, New York, 2001 [20] Verweij B., Multiple destination bin packing. ESPRIT Long Term Research Project 20244. Internet link: http://webdoc.gwdg.de/ebook/ah/2000/techrep/cs-1996/1996-39.pdf 872 Logistyka 4/2015