Informatyka w logistyce przedsiębiorstw

Informatyka w logistyce przedsiębiorstw

Informatyka w logistyce
przedsiębiorstw
wykład 5
1. Charakterystyka i funkcje systemu klasy WMS
2. Funkcje systemu WMS
3. Elementy (moduły) systemu WMS
3.1. Operacje magazynowe
3.2. Transport i spedycja
3.3. Planowanie i optymalizacja tras
4. Algorytm najkrótszej ścieżki
4.1. Charakterystyka problemu
4.2. Algorytm Dijkstry
4.3. Przykład optymalizacji trasy
Informatyka w logistyce przedsiębiorstw – wykład 5
1. Charakterystyka systemu klasy WMS
Magazynowy system informatyczny (Warehouse Management System – WMS)
– program do zarządzania ruchem produktów w magazynach, wykorzystywany w
logistyce, zwany też systemem obsługi magazynu wysokiego składu.
Stosowanie systemów WMS w zarządzaniu magazynem prowadzi do redukcji
kosztów logistycznych i podniesienia wydajności pracy personelu oraz sprzętu.
Ponadto WMS umożliwia optymalizację procesów magazynowych, poziomu
zapasów, śledzenie zajętości lokalizacji magazynowych, itp.
2. Funkcje systemu WMS
• Bezbłędna lokalizacja towarów w magazynie. Szczególnym zadaniem
realizowanym w ramach systemów WMS jest lokalizacja towarów w
magazynie oraz kontrola przebiegu obrotu magazynowego. System dostarcza
informacji dotyczących stanu magazynowego według wielu różnych kryteriów
oraz umożliwia sprawną lokalizację każdej partii towaru i każdej pojedynczej
przesyłki. W systemie WMS operator może wygenerować odpowiednią
etykietę i oznaczyć nią jednostki towarowe lub w momencie przyjmowania
towaru do magazynu przyjąć do systemu informacje zawarte na etykiecie
nadanej jej wcześniej przez inny podmiot.
• Kontrola ilościowa i asortymentowa towaru. Za pomocą systemu WMS
możliwa jest kontrola ilości i rodzaju przyjmowanego do magazynu towaru, np.
pod kątem zgodności dostawy z dokonanym wcześniej zamówieniem. Systemy
WMS doskonale sprawdzają się w centrach logistycznych, gdzie ruch towarów
jest intensywny, w jednym czasie następuje zarówno przyjęcie towaru, jak i
wysyłka – skoordynowanie ruchu towarów wymaga automatyzacji operacji
zachodzących w systemie, przy możliwości skontrolowania ich prawidłowości
w każdym momencie – bez konieczności żmudnego przeliczania partii towarów
na regałach magazynowych.
• Planowanie wysyłek z magazynu. Istotną rolę dla usługodawców
logistycznych może stanowić możliwość planowania wysyłek z magazynu w
taki sposób, aby zoptymalizować wykorzystanie posiadanych zasobów, a także
skrócić czas magazynowania i obniżyć w ten sposób koszty „zamrożenia”
kapitału obrotowego. Oznacza to, że system WMS można odpowiednio
zintegrować z innymi systemami wykorzystywanymi przez przedsiębiorstwa w
sferze logistyki.
Rozwiązania typu WMS mają za zadanie koordynowanie prac magazynowych.
Są to wysoce wyspecjalizowane systemy usprawniające procesy, które zachodzą w
magazynach. Systemy te mają duże znaczenie przede wszystkim dla operatorów
logistycznych, którzy obsługują w swoich magazynach i terminalach codziennie dużą
liczbę zróżnicowanych przesyłek, pochodzących od wielu nadawców i kierowanych do
wielu odbiorców.
–2–
Informatyka w logistyce przedsiębiorstw – wykład 5
W firmach świadczących usługi logistyczne systemy WMS stanowią często
technologię wspierającą działanie systemu zarządzającego klasy ERP. Powodem
tego jest fakt, iż procesy magazynowe są na tyle specyficzne, iż wymagają odrębnych
algorytmów, w które systemy klasy ERP zazwyczaj nie są wyposażone. Wynika to z
przeznaczenia systemów ERP tj. ewidencjonowania stanu zapasów w ujęciu
ilościowym i ewentualnie wartościowym, podczas gdy systemy WMS rejestrują takie
aspekty logistyczne jak: parametry logistyczne opakowań, klasy miejsc składowania,
oznaczenia miejsc magazynowych w formie kodów kreskowych, itp.
W praktyce system WMS stanowi odrębną całość funkcjonalną, zawiera szereg
specyficznych modułów, odpowiadających poszczególnym grupom procesów
logistycznych, jakie zachodzą w magazynowaniu, łącznie z obsługą magazynów
wysokiego składowania.
Między systemami WMS oraz ERP powinna funkcjonować sprawna wymiana
danych, oparta na ujednoliconych standardach przekazywania informacji. Nowe
klasy oprogramowania zapewniają zwykle obsługę zróżnicowanych danych w
poszczególnych podsystemach informatycznych przedsiębiorstw i swobodne
przenoszenie ich z modułu do modułu. Pozwala to na całkowite automatyzowanie
ruchu produktów w magazynach z wykorzystaniem oprogramowania klasy WMS.
3. Elementy (moduły) systemu WMS
3.1. Operacje magazynowe
Magazynowanie – zespół czynności związanych z gospodarowaniem zapasami lub
organizowanie „wejścia i wyjścia”, „przypływów i odpływów” towarów w
organizacji. Produkty znajdujące się w magazynach są w fazie względnego spoczynku,
ponieważ patrząc z punktu widzenia logistyki, magazynowanie to niepożądane
przerwy w przepływie tych produktów. Niestety ww. przerwy są nieuniknione i należy
się z nimi liczyć, a przede wszystkim podejmować odpowiednie decyzje dotyczące
gospodarki magazynowej.
Podstawowe zadania magazynowania:
• utrzymywanie zapasów dla potrzeb bieżącej działalności przedsiębiorstwa,
• konfekcjonowanie, czyli zestawianie różnych produktów od różnych
wytwórców w jednym miejscu według zamówień odbiorców,
• konsolidowanie, czyli kompletowanie małych partii towarów w jedną dużą
partię wysyłkową,
• dekonsolidowanie, czyli proces odwrotny do wyżej wymienionego –
rozdzielanie danej partii towarów na partie mniejsze zgodnie z
zapotrzebowaniem odbiorców.
–3–
Informatyka w logistyce przedsiębiorstw – wykład 5
Aby skutecznie realizować ww. zadania należy uwzględnić szereg następujących
czynników: warunki techniczne magazynów jako budynków i ich przystosowanie do
pełnionej funkcji oraz wyposażenie techniczne magazynów (np. w odpowiedni sprzęt
do rozładunku itp.), strumienie towarowe (w tym: wielkości dostaw, ich strukturę,
rozkład dostaw w czasie, sposób załadunku i wyładunku, kontroli jakości dostaw itp.),
czasowy i ilościowy rozkład zapotrzebowania oraz organizację (obieg dokumentacji,
system informacji, przygotowanie dostaw, obszary zadaniowe itp.)
Przebieg procesu magazynowania
Czynności przyjęcia, składowania, komplementacji i wydania wpływają na
wielkość oraz sposób ukształtowania i wyposażenia poszczególnych powierzchni
magazynowych, co powoduje, że rozpatrywane są one jako odrębne układy (strefy)
funkcjonalne magazynu.
W procesie magazynowania możemy wyróżnić fazy jego przebiegu, które wyznaczają
następujące strefy funkcjonalne:
• strefa przyjęć materiałów (operacje i czynności przyjmowania), która obejmuje:
o rozładunek środków transportu zewnętrznego,
o kontrolę ilościową i jakościową,
o segregowanie, sortowanie, przepakowywanie i oznakowanie dostawy
zgodnie z ustaloną organizacją magazynu
• strefa składowania materiałów, tj. składowanie i przechowywanie w
określonym czasie, co oznacza:
o ochronę materiałów,
o kondycjonowanie (stopniowe pozyskanie pożądanych właściwości
materiałów).
• strefa komplementacji materiałów (operacje i czynności związane z realizacją
zamówienia), która obejmuje:
o przeformowanie materiałów (towarów),
o wybieranie materiałów według zamówień,
o przemieszczanie materiałów do wydania.
• strefa wydań materiałów (operacje i czynności wydania), obejmująca:
o pakowanie i formowanie jednostek,
o przygotowanie do wysyłki i załadunek środków transportu
zewnętrznego,
o kontrolę wyjścia itp.
Przebieg procesu magazynowania rozpoczyna się od odbioru i przyjęcia.
Odbiór polega na ilościowym oraz jakościowym sprawdzeniu dostarczanych
dóbr materialnych. Sprawdzenie ma na celu ujawnienie braków lub nadwyżek
ilościowych oraz wad i braków jakościowych, ujęcie spostrzeżeń w odpowiednie
protokoły i przekazanie dokumentacji do komórek organizacyjnych
odpowiedzialnych za dalszy tok sprawy. Przyjęcie polega na skontrolowaniu
strony formalnej, tj. zgodności dostawy z zamówieniem, wystawieniu dowodów
przychodowych, zaewidencjonowaniu przychodu.
–4–
Informatyka w logistyce przedsiębiorstw – wykład 5
Czynności magazynowe realizowane są automatycznie przez system WMS i
zintegrowany z nim ZSI (ERP), przy czym ZSI „nie musi o tym wiedzieć”. Wynika to z
faktu, iż ZSI zarządza zapasami we wspomnianym ujęciu ilościowym (wartościowym),
a WMS w kontekście ich fizycznej lokalizacji.
W ramach obsługi magazynowej system WMS rejestruje wszystkie pojawiające się w
magazynie jednostki logistyczne. System w sposób dynamiczny przydziela odpowiednie
miejsce magazynowe. Wysyłka towarów realizowana jest w połączeniu z ZSI;
system WMS wyznacza i rezerwuje przeznaczone na ten cel artykuły w odpowiedniej
ilości. Ewentualna kompletacja towarów w systemie WMS polega na generowaniu
nośników do kompletacji co umożliwia pobranie odpowiednich materiałów z
wyznaczonych miejsc składowania.
3.2. Transport i spedycja
System WMS dostarcza użytkownikowi zestaw funkcji pozwalających na
wspomaganie prac związanych z planowaniem i realizacją prac
transportowych związanych z przygotowaniem skompletowanych
przesyłek poszczególnym transportom zewnętrznym.
Kartoteki danych modułu spedycyjnego systemu WMS specyficzne dla planowania
transportu:
• kontrahenci – baza kontrahentów, opisująca poszczególne firmy transportowe,
• środki transportu – kartoteka pojazdów z parametrami typu: powierzchnia,
ładowność, pojemność, itd.
• produkty – parametry dostępnych typów transportowych artykułów,
umożliwiające zróżnicowanie transportu (chłodnia, cysterna, itd.),
• kierowcy – baza danych istniejących kierowców, zawiera informacje
umożliwiające szybki kontakt z kierowcami,
• klasa dróg – baza kategorii i typów dostępnych szlaków,
• trasy – baza realizowanych oraz niezrealizowanych tras,
• typy nośników magazynowo-transportowych – dane umożliwiające np.
przyporządkowanie właściwego samochodu oraz optymalizację załadunku,
• miejscowości oraz połączenia drogowe – kartoteka dostępnych miejscowości
wraz z tabelami odległości.
3.3. Planowanie i optymalizacja tras
Głównym zadaniem tej opcji systemu WMS jest optymalizacja planowania tras dla
przygotowanych wysyłek. Planowanie odbywa się poprzez zastosowanie
odpowiednich algorytmów (np. algorytmu marszrutyzacji, algorytmu najkrótszej
drogi, algorytmu komiwojażera, algorytmu chińskiego listonosza, itd.)
i odpowiednich narzędzi informatycznych.
–5–
Informatyka w logistyce przedsiębiorstw – wykład 5
Optymalizacja trans transportowych odbywa się za pośrednictwem
oprogramowania typu GIS (Geographic Information System) z pełną
możliwością edycji podłączonej mapy (np. E-mapa, Google Maps, itp.)
4. Algorytm najkrótszej ścieżki – algorytm Dijkstry
4.1. Charakterystyka problemu
Problem najkrótszej ścieżki jest zagadnieniem szczególnie istotnym w informatyce w
służbie logistyki. Polega on na znalezieniu najkrótszego połączenia pomiędzy
danymi wierzchołkami grafu, przy czym problem najkrótszej ścieżki od jednego
z wierzchołków do innego wierzchołka grafu można zobrazować jako problem
znalezienia najkrótszej drogi pomiędzy dwoma miastami. W takim wypadku
wierzchołkami grafu są skrzyżowania dróg, krawędziami – drogi, a wartości
(wagi) krawędzi odwzorowują długość danego odcinka drogowego.
Do znalezienia najkrótszej ścieżki pomiędzy dwoma wierzchołkami
zazwyczaj używany jest algorytm Dijkstry.
4.2. Algorytm Dijkstry
Algorytm Dijkstry znajduje najkrótszą drogę z wierzchołka zwanego źródłem do
wierzchołka zwanego ujściem w grafie, w którym wszystkim krawędziom nadano
nieujemne wagi. Działanie algorytmu polega na przypisaniu wierzchołkom pewnych
wartości liczbowych. Taką liczbę nazywa się cechą wierzchołka. Cechę wierzchołka
określa się stałą (gdy jest równa długości najkrótszej drogi ze źródła do ujścia) albo,
w przeciwnym przypadku, cechą tymczasową.
Na początku wszystkie wierzchołki, oprócz źródła, otrzymują tymczasowe cechy równe
∞ (nieskończoność). Źródło otrzymuje cechę stałą równą 0 (zero). Następnie wszystkie
wierzchołki połączone krawędzią z wierzchołkiem źródła otrzymują cechy tymczasowe
równe odległości od źródła. Potem wybierany jest spośród nich wierzchołek o
najmniejszej wartości tymczasowej. Cechę (wartość) tego wierzchołka zamienia się na
stałą oraz przegląda wszystkie wierzchołki z nim połączone. Jeśli droga ze źródła do
któregoś z nich ma mniejszą długość od tymczasowej cechy tego wierzchołka, to
zmniejsza się tę cechę. Ponownie znajduje się wierzchołek o najmniejszej wartości
tymczasowej i zamienia cechę tego wierzchołka na stałą. Kontynuuje się to
postępowanie aż do momentu zamiany cechy wierzchołka ujścia na stałą (czyli
obliczenia długości najkrótszej drogi ze źródła do ujścia).
–6–
Informatyka w logistyce przedsiębiorstw – wykład 5
4.3. Przykład optymalizacji trasy
Opis problemu:
0) Sytuacja wyjściowa (6 miast – wierzchołków
grafu). Należy znaleźć najkrótszą drogę z pkt. (1)
do pkt. (5). Odległości między „miastami” określają
wartości (wagi) krawędzi grafu. Każdy punkt (poza
wyjściowym tj. źródłem ma cechę ∞).
Przykładowo, aby dojść z pkt. (1) do pkt. (5)
można przejść m.in. drogą 1-6-5 (suma wag:
14+9=23) lub drogą 1-2-4-5 (suma wag:
7+15+6=28).
Rozwiązanie problemu:
1) Krok pierwszy – analiza odległości z pkt. (1)
do wszystkich sąsiadów (2, 3, 6). Wierzchołek (6)
uzyskuje tymczasową cechę: 14, wierzchołki (2)
oraz (3) odpowiednio wartości: 7 oraz 9.
Wierzchołek (1) od początku ma wartość 0 (zero).
2) Krok drugi – z uwagi na najniższą wartość
przydzielonych do tej pory cech (7, 9, 14), w
dalszej kolejności analizowany jest punkt (2).
Ponieważ bezpośrednia odległość między (1) i (3)
jest mniejsza niż suma odległości przez pkt. (2),
pkt. (3) nie zmienia wartości cechy (9<10+7).
Pkt. (4) uzyskuje cechę 22 (7+15). Punkt (1)
uzyskuje miano sprawdzonego (kolor czerwony).
3) Krok trzeci – analizowany jest pkt. (3) z uwagi
na wartość cechy równą 9 (jest to najniższa
wartość spośród: 9, 14, 22). Punkt (2) uzyskuje
miano sprawdzonego (kolor czerwony). Nie są
analizowane odległości do punktów już
sprawdzonych. Spośród pozostałych możliwości
pkt. (6) uzyskuje cechę 11 (9+2<14), pkt. (4)
cechę 20 (9+11<22).
–7–
Informatyka w logistyce przedsiębiorstw – wykład 5
4) Krok czwarty – pkt. (3) uzyskuje miano
sprawdzonego (kolor czerwony). Z dwóch
możliwości tj. z dwóch pozostałych do analizy
wartości cech (11 oraz 20), wybierany jest punkt
o niższej wartości – pkt. (6). W konsekwencji
cecha dla pkt. (5) uzyskuje wartość 20.
5) Krok ostatni – z uwagi na wartość cechy 20 dla
pkt. (4) ewentualna droga do pkt. (5) przez pkt.
(4) to dodatkowa odległość równa +6. Wobec
powyższego, optymalna tj. najkrótsza droga
wiedzie z pkt. (1) do pkt. (5) przez punkty (3)
oraz (6). Łączna odległość w tym przypadku
wynosi 20 (j). 1-3-6-5 (suma wag: 9+2+9=20).
–8–