Nowoczesne narzędzia optymalizacyjne w logistyce

Nowoczesne narzędzia optymalizacyjne w logistyce Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki Koło Naukowe Logistyki TiLOG Jan Aleksandrowicz Michał Nowak

Spis treści 1. Wprowadzenie... 3 2. Narzędzia do zarządzania i optymalizacji tras pojazdów... 3 2.1. LogiX... 4 2.2. PTV Map&Guide... 4 2.3. TMS Falcon... 4 2.4. Qguar TMS... 4 2.5. Emapa... 5 3. Przykład optymalizacji tras pojazdów... 5 3.1. Optymalizacja tras dla firmy kurierskiej ruch niezakłócony... 5 3.2. Optymalizacja tras dla firmy kurierskiej ruch zakłócony... 8 4. Bibliografia... 10 2 S t r o n a

1. Wprowadzenie Dzięki szybkiemu rozwojowi sieci internetowej i nowoczesnych systemów łączności, na rynku usług logistycznych nastąpił duży rozwój systemów mających za zadanie minimalizować koszt procesów logistycznych. Wśród rozwiązań, które obecnie rozwijają się najszybciej warto wymienić systemy zarządzania magazynem (WMS ang. Warehouse Management System), systemy śledzenia i optymalizacji ruchu pojazdów logistycznych (TMS) oraz giełdy transportowe. Przedsiębiorstwa logistyczne aby móc konkurować na rynku, muszą oferować obecnie jak najniższe ceny za swoje usługi, a w XXI wieku jest to możliwe już tylko i wyłącznie dzięki zastosowaniu nowoczesnych rozwiązań informatycznych. Niniejszy referat poświęcony będzie tematyce rozwiązań optymalizacyjnych, umożliwiających minimalizację kosztów transportu towarów między dostawcą, a odbiorcą. 2. Narzędzia do zarządzania i optymalizacji tras pojazdów Na rynku dostępnych jest obecnie wiele uniwersalnych rozwiązań związanych z optymalizacją tras pojazdów logistycznych. Nie zawsze jednak systemy te w pełni zaspokajają potrzeby firm logistycznych. Bardziej wymagające przedsiębiorstwa decydują się na zakup rozwiązań szytych na miarę, dzięki którym możliwa jest optymalizacja wszystkich procesów logistycznych mających miejsce w danej firmie. System TMS (ang. Transport management system) specjalistyczne oprogramowanie komputerowe klasy ERP (ang. Enterprise Resource Planning), które wspomaga procesy transportowe, logistyczne oraz dystrybucyjno handlowe (m.in. optymalizację tras przejazdu z uwzględnieniem aktualnych warunków ruchu, stałą łączność z kierowcami umożliwiającą obustronną wymianę informacji oraz doradztwo we wszystkich aspektach transportu, efektywną organizację i planowanie transportu oraz uzyskiwanie stałej informacji na temat lokalizacji ładunku). Wdrożenie tego rozwiązania może przyczynić się znacznie do redukcji kosztów operacyjnych w firmach działających w obszarze TSL, zwiększenia wydajności pracy, usprawnienia kontroli finansów oraz podniesienia jakości świadczonych usług. Rozwój systemu TMS stanowi odpowiedź firm teleinformatycznych na rosnące potrzeby przedsiębiorstw w zakresie zarządzania i optymalizacji kosztów transportu. 3 S t r o n a

2.1. LogiX Celem działania systemu LogiX jest optymalizacja tras pojazdów logistycznych. Uwzględnia początek i cel podróży, odległość, czas i koszt, dzięki czemu dyspozytor jest w stanie określić czas dostawy z dokładnością do kilku minut. W firmach o wysokim cyklu rotacji ma to niebanalne znaczenie. Ponadto, użytkownik programu może zaznaczyć centra dystrybucyjne na mapie, wprowadzić ilość, pojemność i rodzaj pojazdów, a system sam wyznaczy optymalną marszrutę. System LogiX wykorzystuje także dane historyczne dzięki którym jest możliwe unikanie zdarzeń, które niekorzystnie wpłynęłyby na transport ładunków (np. przejazd pojazdów drogami na których często występuje kongestia). 2.2. PTV Map&Guide PTV Map&Guide, to jeden z najlepszych planerów tras dla firm transportowych. Umożliwia zaplanować najbardziej optymalną trasę przejazdu, oblicza czas i koszt podróży (w oparciu o zużycie paliwa, koszty winiet i opłat drogowych) oraz daje możliwość wyliczenia wielkości emisji zanieczyszczeń. Dzięki implementacji w systemie szczegółowej mapy całej Europy (zawierającą szerokości dróg, wysokości prześwitu pod wiaduktami i estakadami oraz wszelkie inne ograniczenia w ruchu) dzięki czumu możliwe jest skuteczne zarządzanie transportem towarów ponadgabarytowych. Mapy oraz wszelkie informacje na temat dróg w Europie są aktualizowane co najmniej raz w roku. Planer ten stosuje przeszło 55 tys. przedsiębiorstw w tym takie jak Eurokurier, German Pellets czy TSL Transport. 2.3.TMS Falcon Narzędzie TMS Falcon dedykowane jest dla wszystkich firm działających w branży TSL. System opiera się na algorytmie, do którego wprowadza się miejsca początkowe i końcowe podróży oraz rodzaj i ilość ładunku (bądź listy przewozowe). Program umożliwia łączenie wielu zleceń od różnych odbiorców w trakcie jednej trasy przejazdu, dzięki czemu możliwa jest minimalizacja kosztów podróży i obsługi (a także lepsze wykorzystanie czasu pracy kierowców). Ponadto, program umożliwia automatyczne tworzenie cenników na usługi transportowe w oparciu o wprowadzone dane. Z rozwiązania korzystają takie firmy jak: Grupa Żywiec, Selena czy Reckitt Benckiser. 2.4.Qguar TMS System QguarTMS skierowany jest dla wszystkich firm mających styczność z transportem samochodowym ładunków. Składa się z wielu modułów, odpowiedzialnych za wszystkie elementy pracy przedsiębiorstwa transportowego. System ten ukierunkowany jest 4 S t r o n a

na optymalne planowanie tras, łączenie przewozów, przeładunki, monitorowanie przewożonych ładunków i optymalizację kosztów transportu. Program umożliwia także śledzenie partii towaru i nośników magazynowych (np. palet, rollcage y, boxów itp.). Dodatkowym elementem systemu jest dedykowany moduł obsługi towarów ADR. Moduł księgowy pozwala na definiowanie okien czasowych rozliczeń, obsługę i zarządzanie umowami. Wyznaczanie tras przejazdu odbywa się na podstawie map dostarczonych przez Google. Dyspozytor może mieć zatem pewność, że system dysponuje aktualnymi mapami, dzięki czemu może śledzić aktualne utrudnienia na trasie. System stosują takie firmy jak: DSV, Schrader, Raben, jak również UPS Polska. 2.5. Emapa System Emapa jest wysoce rozbudowanym programem ułatwiającym trasowanie, wybór taboru oraz optymalizację operacji logistycznych. Dane wejściowe jakie są wprowadzane do systemu, to punkty początkowe i końcowe przejazdu, liczbę pojazdów logistycznych i ich specyfikację, dostępnych kierowców oraz czas pracy jakim dysponują, rodzaje towarów (ze względu na typ, wymiary i masę) oraz okna czasowe odbiorców. Program umożliwia wyznaczenie marszruty przejazdy, a dzięki nadajnikom GPS w pojazdach i stałemu dostępowi do internetu umożliwia online wyznaczyć trasę alternatywną (poprzez przekazanie jej kierowcy) tak, aby ominąć występujące utrudnienia. Funkcjonowanie systemu umożliwia obniżenia cen usług transportowych. Wśród klientów Emapy można warto wymienić: Lidl Polska, Poczta Polska, Tesco Polska, a także PEKAES. 3. Przykład optymalizacji tras pojazdów Aby przedstawić sposób działania prostych narzędzi optymalizacyjnych przeprowadzono obliczenia mające na celu wyznaczenie optymalnych tras dla pojazdów logistycznych w programie CPLEX (narzędzie optymalizacyjne umożliwiające szybkie rozwiązywanie problemów dużych i bardzo dużych). Obliczenia były wykonywane dla firmy kurierskiej obsługującej tereny miejskie. Obliczenia były wykonywane z uwzględnieniem dwóch kryteriów (minimalizacji czasu przejazdu i minimalizacji drogi przejazdu). 3.1. Optymalizacja tras dla firmy kurierskiej ruch niezakłócony Na potrzeby zadania przyjęto pewne założenia: liczba przesyłek do dostarczenia przez jednego kuriera 50, liczba klientów których musi odwiedzić kurier 9, 5 S t r o n a

ładowność pojazdu logistycznego 25 przesyłek, maksymalny czas pracy kuriera 8 godzin. Liczba przesyłek, które kurier musi dostarczyć w konkretne lokalizacje została przedstawiona w tabeli 1. Tabela 1 Liczba przesyłek które muszą zostać dostarczone do poszczególnych lokalizacji 1 2 3 4 5 6 7 8 9 6 1 12 3 1 3 1 14 9 Czas obsługi zleceń w poszczególnych lokalizacjach został przedstawiony w tabeli 2. Tabela 2 Czas obsługi zleceń w poszczególnych lokalizacjach 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 5 38 11 5 11 5 44 29 Trasy przejazdu między siedzibą firmy kurierskiej (określanej jako depot), a poszczególnymi lokalizacjami były wyznaczane na podstawie najkrótszych ścieżek pod względem dwóch kryteriów czasów przejazdu i długości drogi przejazdu (w zaokrągleniu do kilometrów). Odległości między depotem, a poszczególnymi lokalizacjami zostały przedstawione w tabeli 3, natomiast czasy przejazdu (dla ruchu płynnego) zostały przedstawione w tabeli 4. Tabela 3 Odległości między lokalizacjami Depot L1 L2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 Depot 0 2 5 5 7 9 9 12 13 12 1 2 0 4 4 6 8 8 12 12 11 2 5 5 0 3 6 9 10 15 27 15 3 5 5 3 0 4 6 8 14 29 15 4 7 6 6 4 0 3 4 11 12 11 5 11 10 9 7 3 0 2 8 12 12 6 9 8 10 8 4 3 0 6 10 11 7 12 11 17 15 11 8 6 0 10 11 8 13 12 28 16 12 12 11 10 0 5 9 13 12 25 16 12 14 12 12 5 0 6 S t r o n a

Tabela 4 Czas przejazdu między lokalizacjami Depot L1 L2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 Depot 0 4 8 10 11 14 14 19 19 17 1 3 0 5 7 9 13 13 17 17 15 2 9 6 0 5 10 15 18 21 18 20 3 11 9 5 0 7 11 14 20 23 22 4 12 9 10 7 0 5 8 13 17 15 5 16 13 15 11 6 0 5 12 18 19 6 14 12 15 13 7 5 0 8 16 17 7 19 16 21 19 13 12 7 0 15 16 8 19 17 18 24 17 19 17 17 0 8 9 19 16 19 23 17 20 20 20 9 0 Następnie po określeniu wszystkich założeń w programie, wykonano obliczenia mające na celu wyznaczenie tras przejazdu dla kuriera. Otrzymano w ten sposób dwie trasy dla przejazdu. Pierwsza trasa: Depot 2 3 4 6 1 Depot. Druga trasa: Depot 5 7 8 9 Depot. Trasy przejazdu zostały przedstawione na mapie (rysunek 1). Rysunek 1 Trasy przejazdu dla kuriera 7 S t r o n a

Optymalne trasy przejazdu wyznaczone na podstawie przyjętych kryteriów mają łączną długość 71 km. Czas przejazdu obu tras z uwzględnieniem czasu operacji związanych z doręczaniem przesyłek w każdej z lokalizacji wyniósł 4h i 39 minut (czas ten nie uwzględnia czasu potrzebnego kierowcy na załadowanie paczek w depocie do pojazdu). 3.2.Optymalizacja tras dla firmy kurierskiej ruch zakłócony W Krakowie tak jak w innych miastach rzadko się zdarza, że przejazd ulicami odbywa się w sposób płynny. W godzinach szczytu często pojawia się kongestia na drogach. Aby pokazać w jaki sposób zmieni się trasa przejazdu gdy niektóre czasy i długości dróg przejazdu ulegną zmianom (wydłużenie niektórych dróg przejazdu oraz zwiększenie się czasu przejazdu wynikające z kongestii). Pozostałe założenia do zadania pozostają takie same. W tabeli 5 i 6 przedstawiono zmienione odległości między lokalizacjami oraz czasy przejazdu między nimi. Tabela 5 Odległości między lokalizacjami - ruch zakłócony Depot L1 L2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 Depot 0 2 5 8 7 25 9 12 26 17 1 2 0 4 11 6 0 18 28 25 22 2 5 5 0 6 12 13 14 15 53 36 3 7 12 3 0 10 7 8 14 86 16 4 15 13 6 4 0 4 4 11 12 22 5 24 30 7 14 7 0 3 14 26 15 6 18 13 13 8 8 3 0 12 10 29 7 12 11 28 31 11 19 13 0 10 28 8 13 12 40 34 22 17 11 13 0 5 9 13 23 68 16 14 14 34 24 5 0 Tabela 6 Czas przejazdu między lokalizacjami - ruch zakłócony Depot L1 L2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 L 8 L 9 Depot 0 6 12 24 16 60 21 28 57 36 1 4 0 7 31 13 0 44 61 54 46 2 13 9 0 15 31 32 40 31 53 72 3 24 34 7 0 27 21 21 30 102 36 4 39 30 15 10 0 10 12 19 25 46 5 52 59 19 35 22 0 14 32 60 37 6 42 30 31 19 22 7 0 25 24 67 7 28 24 52 60 19 44 24 0 22 62 8 28 25 38 78 48 42 25 34 0 12 9 28 46 78 34 30 30 86 60 13 0 8 S t r o n a

Po przeprowadzeniu obliczeń otrzymano następujące trasy dla kuriera: Pierwsza trasa: Depot 1 5 6 4 3 Depot. Druga trasa: Depot 2 7 8 9 Depot. Trasy przejazdu zostały przedstawione na mapie (rysunek 2). Podobnie jak w poprzednim przypadku obliczenie optymalnych tras trwało nieco ponad sekundę, co potwierdza, że możliwe jest szybkie optymalizowanie tras przejazdu w przypadku wprowadzania zmian w systemie (np. zwiększenie się czasu przejazdu spowodowanego kongestią, bądź inna droga przejazdu). Rysunek 2 Trasa przejazdu dla kuriera - ruch zakłócony Optymalne trasy przejazdu wyznaczone (dla ruchu zakłóconego) na podstawie przyjętych kryteriów mają łączną długość 72 km. Czas przejazdu obu tras z uwzględnieniem czasu operacji związanych z doręczaniem przesyłek w każdej z lokalizacji wyniósł 5h i 49 minut (czas ten nie uwzględnia czasu potrzebnego kierowcy na załadowanie paczek w depocie do pojazdu). Optymalizacja z wykorzystaniem CPLEX a umożliwia nie tylko zastosowanie dowolnej liczby kryteriów (także z uwzględnieniem wag poszczególnych kryteriów) na podstawie 9 S t r o n a

których będą wyznaczane optymalne trasy przejazdu, ale także wykonywanie obliczeń dla wielu lokalizacji. Każde jednak zwiększenie ilości zmiennych powoduje zwiększenie złożoności obliczeniowej problemu, co powoduje wydłużenie czasu po którym zostanie wyznaczone optymalne rozwiązanie. Zaletami CPLEX a są: możliwość zastosowania narzędzia do każdego problemu optymalizacyjnego, możliwość współpracy narzędzia z Excelem, szybkość uzyskiwanych wyników. Wadami CPLEX a są: brak interfejsu transportowego, konieczność pisania skryptów pod konkretne działania. Warto jednak zauważyć, że powyższe obliczenia obrazują sposób działania każdego systemu TMS którego elementem jest optymalizacja tras przejazdu pojazdów logistycznych. 4. Bibliografia M. Klecha, Bezstratne planowanie, Top Logistyk, luty marzec 2014 S. Jagiełło, D. Żelazny, Algorytm równoległy dla problemu Marszrutyzacji http://www.comp-win.pl/logix/ http://www.comp-win.pl/ogranicz-koszty-logistyki-i-transportu/ http://www.mapandguide.com/pl/home/ http://www.optidata.pl/oprogramowanie/tms_falcon.html http://www.quantum-software.pl/pl/index.php/qguar-tms http://www.quantum-software.pl/pl/pdf/qguar_tms_pl.pdf http://emapa.pl/pliki/doc/optymalizacja_i_harmonogramowanie_opis.pdf 10 S t r o n a