Symulacje procesów to kluczowy etap projektowania przestrzeni magazynowej wyposażenia i transportu wewnętrznego
Kluczowym etapem projektowania przestrzeni magazynowej stają się symulacje procesów. Dotyczą zarówno wyposażenia samych obiektów, jak i funkcjonowania w nich środków transportu wewnętrznego. Specjaliści są zgodni: bez symulacji procesów zagwarantowanie odpowiedniej efektywności obiektu stoi pod dużym znakiem zapytania.
Zdjęcie: Freepik.com
Co do tego, że obecne zmiany w globalnych łańcuchach dostaw wymuszają na magazynach głęboką transformację operacyjną, a aby zarządzanie nimi było skuteczne, informacje muszą płynąć sprawnie i szybko między działami i członkami zespołów – nie ma wątpliwości m.in. Ireneusz Borowski, Managing Director Poland, Dassault Systèmes. – Operacje magazynowe, które można płynnie połączyć w czasie rzeczywistym, poprawiają wyniki biznesowe i pozwalają elastycznie dostosowywać się do dynamicznych warunków gospodarczych – dodaje.
ELEMENT KONIECZNY Łukasz Wilk, Kierownik Zespołu Doradztwa Logistycznego, DataConsult, jest zdania, że symulacje procesów logistycznych stały się już standardem w projektowaniu nowoczesnych obiektów, zastępując nieprecyzyjne, intuicyjne metody planowania. Pozwalają one na wirtualne odwzorowanie układu magazynu (layoutu) oraz przetestowanie różnych scenariuszy operacyjnych – od strategii składowania po procesy kompletacji, jeszcze przed etapem realizacji inwestycji. – Dzięki nim możliwe jest dokładne prognozowanie wydajności, kosztów operacyjnych oraz poziomów zapasów. Zaletą takiego podejścia jest niższy koszt oraz krótszy czas analizy w porównaniu do testów rzeczywistych. Główną przewagą tego podejścia jest jednak znacząca redukcja ryzyka inwestycyjnego, co jest kluczowe zwłaszcza przy wdrażaniu kosztownych systemów automatyki magazynowej – dodaje Ł. Wilk. Zdaniem Andrzeja Bobińskiego (Prezes Zarządu, Logifact-Systems) symulacja staje się przydatna w przypadku projektów dotyczących procesów magazynowych o dużym stopniu złożoności i znacznym wolumenie przepływu, szczególnie przy zastosowaniu rozwiązań z zakresu automatyki magazynowej. – W takiej sytuacji projektowanie oparte na metodach deterministycznych często jest niewystarczające. Symulacja pozwala na sprawne testowanie oraz ocenę przebiegu zaprojektowanych procesów magazynowych, co umożliwia wykrycie trudnych do przewidzenia błędów planistycznych – mówi A. Bobiński, zaznaczając przy tym, że w modelu symulacyjnym badana jest zarówno wydajność, jak i obciążenie urządzeń (w tym automatyki) i pracowników w odniesieniu do czasu. Ważną przewagą stosowania symulacji, w stosunku do tradycyjnego projektowania, jest możliwość testowania dużej liczby scenariuszy rozwiązań, zarówno jeśli chodzi o wielkość i strukturę strumieni materiałowych, jak i warianty samego rozwiązania. Anna Kłudkowska, Dyrektor Sprzedaży, ISS RFID, potwierdza, że nowoczesne magazyny to złożone środowiska operacyjne, w których jednocześnie funkcjonują ludzie, systemy automatyczne, urządzenia transportowe i systemy informatyczne. – Projektowanie ich wyłącznie na podstawie layoutu lub doświadczenia projektowego często nie pozwala przewidzieć rzeczywistych zachowań procesów – mówi A. Kłudkowska, podkreślając, że to właśnie symulacje umożliwiają przetestowanie różnych scenariuszy operacyjnych jeszcze przed rozpoczęciem inwestycji, np. zmian wolumenów, reorganizacji stref czy wprowadzenia automatyzacji. Dzięki temu można ocenić wpływ tych zmian na wydajność i przepustowość magazynu. – W praktyce coraz częściej wykorzystuje się także dane pochodzące z systemów automatycznej identyfikacji, takich jak RFID UHF, które pozwalają dokładniej odwzorować rzeczywiste przepływy towarów i zasobów w modelach symulacyjnych – podsumowuje A. Kłudkowska.
PRZEPŁYWY POD OBSERWACJĄ
Ł. Wilk (DataConsult) nie wątpi, że to analiza przepływu towarów oraz danych stanowi fundament projektowania efektywnej przestrzeni magazynowej, gdyż pozwala na przejście od założeń teoretycznych do planowania opartego na dowodach. Proces optymalizacji układu funkcjonalnego powinien być zawsze poprzedzony szczegółowym mapowaniem strumieni procesowych, co umożliwia precyzyjną identyfikację obszarów o największym obciążeniu oraz wykrycie potencjalnych, tzw. wąskich gardeł. Główną korzyścią płynącą z tak pogłębionej analityki jest skuteczna eliminacja marnotrawstwa poprzez redukcję zbędnych ruchów towarów oraz ograniczenie nadmiernych buforów. – Praktyka projektowa dowodzi, że skoncentrowanie się na optymalizacji ścieżek kompletacyjnych pozwala znacząco obniżyć koszty operacyjne przy jednoczesnym skróceniu czasu obsługi zamówień – tłumaczy Ł. Wilk. Robert Gozdek, Prezes Zarządu, Asiston, potwierdza, że analiza przepływu towarów odpowiada na kluczowe pytanie: którędy, jak często i w jakiej ilości każda jednostka przechodzi przez magazyn? Bez tej wiedzy magazyn projektuje się „na oko”, co prowadzi do zbędnych ruchów, dłuższych operacji i przestrzeni, która nigdy nie będzie pracować pełną mocą. – Jej znaczenie jest widoczne na trzech poziomach. W wymiarze fizycznym umożliwia logiczne rozmieszczenie towarów – szybko rotujące bliżej stref kompletacji, a wolno rotujące dalej. W wymiarze czasowym pozwala projektować magazyn pod rzeczywiste wahania wolumenów, a nie pod średnią. Natomiast w wymiarze danych zapewnia synchronizację systemów, np. WMS, z rzeczywistym ruchem towarów – mówi R. Gozdek i dodaje, że wynikiem tego jest krótszy czas operacji, lepsze wykorzystanie przestrzeni i niższe koszty. A. Bobiński (Logifact- Systems) podkreśla, że analiza przepływów i powiązanych z nimi danych logistycznych jest przy projektowaniu magazynu absolutnie niezbędna zarówno dla stanu obecnego, jak i przy uwzględnieniu prognozowanych zmian w określonym horyzoncie czasowym. – Wszystkie zaprojektowane procesy magazynowe (z dokładnością do poszczególnych operacji) muszą zostać prawidłowo zwymiarowane zarówno co do wielkości przepływu, jak i struktury. Dopiero na podstawie ustalonych i prawidłowo zwymiarowanych procesów magazynowych można opracować layout magazynu oraz zaprojektować jego wyposażenie w niezbędne urządzenia i infrastrukturę techniczną (w tym automatykę magazynową) – tłumaczy Szef Logifact-Systems.
NIEZBĘDNE WYPOSAŻENIE
Ł. Wilk (DataConsult) zaznacza, że symulacje logistyczne stanowią kluczowe narzędzie pozwalające na obiektywne porównanie wariantów wyposażenia i systemów transportu wewnętrznego jeszcze przed etapem inwestycji. Jest to szczególnie istotne w przypadku systemów automatycznych, gdzie modelowanie pozwala precyzyjnie ocenić wydajność różnych scenariuszy, takich jak liczba przetworzonych zleceń czy czasy kompletacji. Dzięki symulacji możliwe jest optymalne konfigurowanie floty robotów AGV/AMR oraz pracy przenośników, co ma gwarantować płynność przepływu towarów i eliminować ryzyko powstawania zatorów. To, że wybór wyposażenia magazynowego, czyli regałów, systemów składowania czy rozwiązań automatycznych, nie powinien zaczynać się od analizy ofert dostawców, lecz od zrozumienia rzeczywistych procesów operacyjnych, potwierdza R. Gozdek (Asiston) i dodaje, że symulacja pozwala odpowiedzieć np. na takie pytania jak: czy wysokie regały są w ogóle uzasadnione, skoro większość zleceń dotyczy towarów w strefie niskiej, czy system shuttle odpowiada liczbie indeksów i rotacji, czy inwestycja w automatykę przyniesie realny zwrot? A. Kłudkowska (ISS RFID) zwraca uwagę na to, że w modelach symulacyjnych coraz częściej uwzględnia się dane operacyjne zbierane w magazynach, np. za pomocą systemów RFID, które pozwalają precyzyjnie odwzorować rzeczywiste czasy operacji, trasy transportowe czy lokalizację jednostek logistycznych. – Dzięki temu decyzje dotyczące wyposażenia magazynu mogą być podejmowane na podstawie danych, a nie jedynie założeń projektowych – zaznacza A. Kłudkowska.
TRANSPORT ZOPTYMALIZOWANY
Jeszcze kilkanaście lat temu, mówiąc o transporcie wewnętrznym w magazynach, myśleliśmy niemal wyłącznie o wózkach widłowych. Dziś to także systemy oparte na liniach przenośnikowych, robotach AGV/AMR lub rozwiązaniach hybrydowych. Zwraca uwagę na to m.in. Ł. Wilk (DataConsult), zaznaczając, iż kluczem do sukcesu jest uwzględnienie w symulacji realnych parametrów, takich jak prędkości urządzeń, ich przepustowości oraz specyficznej logiki ruchu. – Dzięki testowaniu różnych konfiguracji liczby przenośników, rozmieszczenia stacji buforowych czy przebiegu tras robotów mobilnych możliwe jest wcześniejsze zidentyfikowanie i wyeliminowanie wąskich gardeł – wyjaśnia Ł. Wilk. Na kosztochłonność transportu wewnętrznego w magazynie zwraca uwagę m.in. R. Gozdek (Asiston), zaznaczając przy tym, że jest on ściśle powiązany z układem i organizacją magazynu, dlatego błędy w projekcie często widać dopiero później. – Symulacja pozwala nam określić optymalną liczbę urządzeń transportowych przy danym profilu zleceń. Zbyt duża liczba wózków widłowych powoduje kolizje i blokowanie się pracowników, a zbyt mała tworzy kolejki przy przyjęciach i wydaniach. Analiza pozwala zobaczyć, które trasy są najbardziej obciążone i gdzie przecinają się drogi ruchu. W przypadku rozwiązań automatycznych, takich jak AMR czy AGV, symulacja jest kluczowa dla właściwego zaprojektowania tras i stref buforowych. Pozwala również porównać rzeczywiste koszty różnych wariantów transportu – tłumaczy R. Gozdek, zaznaczając, że najważniejszym czynnikiem nie jest koszt zakupu urządzeń, lecz koszt przemieszczenia jednostki ładunkowej w danym modelu operacyjnym. Modelowanie procesów pokazuje nam, gdzie i kiedy będą powstawać zatory, np. przy przyjęciach, pakowaniu czy dokach.
LISTA DANYCH KLUCZOWYCH
Ł. Wilk (DataConsult) tłumaczy, że wiarygodność i użyteczność biznesowa symulacji procesów magazynowych zależą bezpośrednio od jakości oraz kompletności dostarczonych danych wejściowych. – Fundamentem modelu są precyzyjne dane wolumenowe, obejmujące profile zamówień w ujęciu dobowym i sezonowym, strukturę asortymentową (SKU), partię oraz częstotliwość operacji przyjęć i wydań. Równie istotne są parametry operacyjne, do których należą rzeczywiste czasy wykonywania poszczególnych czynności magazynowych, prędkości poruszania się jednostek transportowych oraz czasy cykli pracy systemów automatycznych – wylicza Ł. Wilk, zaznaczając przy tym, że model musi również uwzględniać pełne spektrum dostępnych zasobów, w tym liczbę pracowników przypisanych do konkretnych stref, harmonogramy pracy, co pozwala na wierne odwzorowanie dynamiki pracy. – Należy podkreślić, że bez rzetelnego uwzględnienia tych zmiennych symulacja pozostaje jedynie uproszczonym schematem, pozbawionym wartości analitycznej – tłumaczy Ł. Wilk. Na liście R. Gozdka (Asiston) znalazły się natomiast: wolumeny z rozkładem szczytowym, a nie średnie dzienne; struktura zleceń (np. liczba linii, złożoność, jednostki kompletacji); dane asortymentowe (rotacja, klasyfikacja ABC/XYZ, gabaryty); rzeczywiste parametry urządzeń (a nie dane katalogowe); zasoby ludzkie z uwzględnieniem przerw i zmienności indywidualnej, jak również pełna logika procesów, włącznie z wyjątkami. – Braki, reklamacje, towary uszkodzone zdarzają się rzadko, ale generują największe przeciążenia i często to właśnie one są źródłem wąskich gardeł – podsumowuje R. Gozdek. A. Bobiński (Logifact-Systems) zaznacza, że informacje (np. o dostawach, zleceniach wydania, zaopatrzeniu produkcji itp.) powinny być generowane na podstawie danych rzeczywistych (z uwzględnieniem prognoz zmian) i muszą uwzględniać różne scenariusze, np. okresy szczytowe, sezonowe zmiany w strukturze i wielkości dostaw i wydań czy planowane wzrosty. – Opracowanie dobrych generatorów danych często jest zadaniem trudnym, szczególnie gdy nie dysponujemy odpowiednimi danymi dla stanu obecnego – zauważa nasz rozmówca. Podobną opinię wyraża A. Kłudkowska (ISS RFID), podkreślając, że coraz większe znaczenie mają również dane zbierane automatycznie w procesach logistycznych (technologie RFID UHF umożliwiają monitorowanie ruchu towarów i zasobów w czasie rzeczywistym, co pozwala dokładniej odwzorować rzeczywiste procesy w modelach symulacyjnych).
CO Z WĄSKIMI GARDŁAMI?
Ł. Wilk (DataConsult) nie ma wątpliwości, że to model symulacyjny jest kluczowym narzędziem do identyfikacji wąskich gardeł, a dzięki wizualizacji procesów możliwe jest wykrycie zatorów, przestojów oraz nadmiernych buforów, które w warunkach rzeczywistych mogłyby zostać zauważone dopiero na etapie operacyjnym. – W praktyce symulacja pozwala na testowanie skalowalności poprzez sztuczne punktowe zwiększenie wolumenów, np. o 20–30%, co pozwala określić moment, w którym strefy kompletacji lub konsolidacji przestają efektywnie obsługiwać strumień zamówień. Po zidentyfikowaniu krytycznych punktów, takich jak niewystarczająca liczba stanowisk pakowania w szczytach sezonowych czy zbyt wąskie ciągi komunikacyjne, model umożliwia natychmiastowe przetestowanie scenariuszy naprawczych. Pozwala to na weryfikację skuteczności potencjalnych zmian, obejmujących zarówno modyfikacje infrastrukturalne, jak i optymalizację algorytmów zbiórki towarów, jeszcze przed podjęciem wiążących decyzji – mówi Ł. Wilk. R. Gozdek (Asiston) zauważa, że najczęściej wąskie gardła pojawiają się w punktach styku wielu operacji, np. w strefie pakowania przy jednoczesnej kompletacji wielu zamówień, przy bramie dokowej, gdy nakładają się okna odbiorów i wysyłek, albo w systemie WMS, gdy liczba transakcji na minutę przekracza jego możliwości przetwarzania. – To samo narzędzie pozwala sprawdzić skalowalność, czyli co się stanie, gdy skala wzrośnie o 30% albo pojawi się nowy kanał sprzedaży. Symulacja pokazuje moment, w którym obecna architektura przestaje być wydolna, zanim problem stanie się odczuwalny dla klientów. Różnica między działaniem z wyprzedzeniem a reagowaniem na kryzys to zwykle kilka miesięcy i znacznie wyższe koszty – tłumaczy. A. Kłudkowska (ISS RFID) zauważa, że dzięki symulacjom umożliwiającym analizę przepustowości procesów można wskazać miejsca, w których powstają wąskie gardła, np. w strefach kompletacji, przyjęć czy transportu wewnętrznego. Dzięki temu można wprowadzić zmiany w organizacji procesów lub infrastrukturze jeszcze przed rozpoczęciem inwestycji. – Modele symulacyjne pozwalają również testować scenariusze rozwoju biznesu, takie jak wzrost wolumenów, zmiany struktury asortymentu czy wprowadzenie nowych kanałów dystrybucji – dodaje.
TECHNOLOGIE WSPIERAJĄCE
O zróżnicowaniu rynku narzędzi symulacyjnych wspomina natomiast R. Gozdek (Asiston). – Najbardziej elastyczną klasą są systemy Discrete Event Simulation, AnyLogic, FlexSim czy Simio, które pozwalają budować dokładny model dowolnego procesu magazynowego i testować go w różnych scenariuszach. Systemy te wymagają kompetencji analitycznych, ale w zamian dają pełną kontrolę nad logiką i parametrami modelu. Coraz większą rolę odgrywa digital twin, czyli model cyfrowego bliźniaka magazynu zasilanego danymi z WMS i MES. To jakościowa zmiana w stosunku do klasycznej symulacji, bo zamiast jednorazowego projektu otrzymujemy narzędzie do ciągłej optymalizacji działającego magazynu – tłumaczy R. Gozdek. Jako uzupełnienie traktuje eksplorację procesów, która pozwala odtworzyć ich rzeczywiste przebiegi na podstawie danych z systemów i często pokazuje, że wyglądają one inaczej niż w dokumentacji. Wyniki można wykorzystać jako dane do symulacji.
