Automatyka magazynowa - różne aspekty sortowania

Rozszerzenie artykułu oryginalnie opublikowanego w dwumiesięczniku "Nowoczesny Magazyn" 1/2014 [ISSN 1507-465X]
Tytuł oryginalny: Sorter bez granic
Autor: Marek Wierzbicki

Artykuł opisuje jeden z charakterystycznych elementów automatyki magazynowej, który może być wykorzystany w projekcie magazynu

Sortowanie według definicji polega na monotonicznym uporządkowaniu zbioru względem wybranej cechy występującej w każdym elemencie tego zbioru. Przyznam, że gdy patrzę na sortery stosowane w logistyce trudno mi dostrzec realizację tej definicji w praktyce. Możliwe, że przyczyna leży w tym, że angielskie słowo sort jest w oryginale znacznie bardziej wieloznaczne niż polskie sortowanie i może oznaczać również klasyfikowanie, rozdzielanie czy nawet wybieranie, tłumaczone w polskich magazynach jako kompletacja. Dzisiejszy artykuł nie będzie zawierał jednak rozważań o wieloznaczności tłumaczenia słowa sort, a spróbuję dotknąć się do różnorodności funkcjonalnej sorterów zrzutowych w praktyce.

Sortery zrzutowe to urządzenia dedykowane do pracy z pojedynczą sztuką towaru, czyli wspierające pracę w obszarze kompletacji (przynajmniej takie były intencje powstawania tych urządzeń). Są one już dość popularne w Polsce w obszarze poprawy wydajności logistyki magazynowej mimo to przybliżę ich techniczne działanie, aby móc w dalszej części artykułu opowiedzieć o ciekawych i mniej standardowych przypadkach ich zastosowań. Są to urządzenia pozwalające rozwieźć towar od jednego bądź kilku punktów wrzutowych do kilkudziesięciu bądź kilkuset miejsc docelowych. Najmniejsze (tak zwane kołowe) obsługują od 16-20 miejsc docelowych, a największe (czasem nazywane liniowe) to zazwyczaj około 300-400 miejsc docelowych. Dolnym ograniczeniem jest koszt opłacalności inwestycji w porównaniu do płacy pracownika wykonującego podobną pracę manualnie (zwłaszcza, że sortery nie są urządzeniami bezobsługowymi). Górnym ograniczeniem są globalne koszty inwestycji oraz rosnące problemy techniczne i czasowe, które można rozwiązać organizacyjnie mniejszymi urządzeniami (i oczywiście niższym kosztem). Należy jednak powiedzieć, że istnieją wdrożenia przekraczające nawet 1000 miejsc zrzutowych, jednak ze wspomnianych wcześniej względów zdarzają się one bardzo rzadko.

Poza tym bardzo szeroką gamę rozwiązań stanowią urządzenia nazywane również sorterami, które służą do obsługi paczek, o czym wspomnę pod koniec tego wpisu.

Poniżej film prezentujący działanie opisywanego urządzenia nazywanego Luxtorpeda w firmie NoLimit (jeden z klientów BinCode):

Technicznie sorter jest urządzeniem składającym się z uchylnych tacek, zapadni bądź bardzo krótkich pasów transmisyjnych na których towar umieszczany jest manualnie przez pracowników (czasem za pośrednictwem dodatkowych urządzeń pośredniczących). Obsługiwane towary muszą być opatrzone kodem paskowym bądź kodem QR, umieszczonym na produkcie w sposób widoczny dla skanerów, który służy do sterowania tym urządzeniem. Ze względu na koszty i niezawodność tagi RFID nie są preferowane w tych rozwiązaniach, choć istnieją już pojedyncze takie rozwiązania. Pondto istnieją pewne ograniczenia związane z wagą i wymiarami produktów. Przed rozpoczęciem pracy urządzenie trzeba poinformować gdzie ma ono rozwieźć wkładany towar. Odbywa się to poprzez przesłanie do automatyki magazynowej przez program magazynowy odpowiedniego pliku (lub wypełnienia odpowiedniej tabeli w bazie danych) z rozkazami informującymi, który kod paskowy do której stacji docelowej ma trafić. W praktyce sortowany towar musi on spełniać kilka wymogów. Po pierwsze nie może być za mały (myślę że klasycznymi sorterami zrzutowymi nie da się obsłużyć towaru mniejszego niż pudełko zapałek), ani za duży (górną granicą są najczęściej paczki kurierskie o wadze 30 kg). Ponadto towar musi być odporny na zrzucanie czy spadanie z pewnej wysokości. Często standardy obsługi towaru w Polsce są na tyle wyśrubowane, że sorterów nie stosuje się w pewnych branżach (np. książki), mimo że na zachodzie Europy rozwiązania te są powszechne (w przypadku książek chodzi o akceptowany poziom zarysowania lakieru okładki i zagięcia rogów).

Sortery do zastosowań logistyczno-dystrybucyjnych zostały wymyślone jako urządzenia wspierające pracę magazynów kompletacyjnych, które obsługują duże, jednorodne sieci sklepów stacjonarnych, sprzedających towar o krótkim czasie życia. Doskonale nadają się do obsługi sklepów odzieżowych, obuwniczych czy z płytami CD i DVD. Przynoszą bardzo wysoki zysk tam, gdzie pojawia się możliwość oszczędności pracy ludzkiej dzięki kompletacji dwustopniowej. Jeśli taki sam towar ma trafić do kilkudziesięciu sklepów to „najtaniej” jest wyciągnąć z magazynu w jednym ruchu kompletacyjnym od razu całą zamówioną liczbę sztuk i potem je rozsortować. Na nieco innej zasadzie działa się w przypadku obsługi zamówień internetowych - magazynier kompletuje wszystkie dyspozycje do jednego pojemnika by potem automatycznie podzielić towar na konkretne zamówienia. W skrajnych i optymistycznych przypadkach czas kompletacji towaru można skrócić ponad stukrotnie (a kilkanaście czy kilkadziesiąt razy szybciej nie jest tu żadnym wyczynem). Przyspieszenie wynika z tego, że kompletujący udaje się do lokalizacji składowania tylko jeden zamiast wielu razy. Często towar można pobrać z obszaru opakowań zbiorczych a nie z obszaru kompletacji pojedynczych sztuk. Oczywiście po wyciągnięciu zbiorczym towar trzeba rozsortować na poszczególne zamówienia czy sklepy. Manualne sortowanie jest wolne i trudno je przeprowadzić dla większej liczby punktów docelowych niż 10-12. I właśnie takie potrzeby doprowadziły do powstania zrzutowych sorterów mechanicznych. Pozwalały one zwiększyć liczbę punktów docelowych, zwiększyć szybkość pracy i obniżyć liczbę błędów w rozdzielaniu towaru.

Pomysłowość ludzka nie zna jednak granic. Szybko się okazało, że intencjonalne zastosowanie sorterów może mieć alternatywę. Z czasem okazało się że tych innych pomysłów jest więcej.

W skrajnym przypadku, z którym zetknąłem się jako jednym z moich pierwszych kontaktów z tym urządzeniem było całkowite odwrócenie jego funkcjonalności. We wspomnianym magazynie (niestety ze względu na obowiązującą mnie tajemnicę doradcy nie mogę wymieniać nazw firm) stał w magazynie w strefie … przyjęć i służył tylko i wyłącznie do liczenia przyjmowanego towaru! Jak niemal każda z osób pracująca z towarem pochodzącym z Chin wie, że Chińczycy dość swobodnie podchodzą do kwestii zgodności dostarczanych produktów z dokumentem dołączonym do dostawy. Często się zdarza, że brakujące sztuki odzieży czy butów w jednym kolorze lub rozmiarze są uzupełniane innymi towarami z tej samej serii. Niestety nie jest też rzadkością, że w dostawie trafia się kolekcja konkurencyjnej firmy bądź zwyczajnie brakuje droższych czy ciekawszych produktów. Takie podejście pozwala na zautomatyzowanie wyznaczania wskaźnika OTIF, który pozawala na szacowanie wiarygodności dostawców.

Obecne standardy logistyczne (zarówno te dotyczące obsługi magazynów dystrybucyjnych B2B jak i logistyki e-commerce) bardzo negatywnie traktują istnienie nawet niewielkich rozbieżności pomiędzy rzeczywistym, a elektronicznym stanem magazynu. Jedną z podstawowych metod minimalizacji ich do akceptowalnych poziomów (poniżej jednego promila) jest dbanie o zgodność stanów rzeczywistych i informatycznych od chwili wejścia towaru do magazynu. Sorter wykorzystywany jest w tym wypadku jako klasyczne urządzenie liczące i rozdzielające towar z dokumentu przyjęcia zgodnie z potencjalną dyspozycją rozkładania towaru w regały (ewentualnie dołączanie do realizowanych zamówień z pominięciem strefy kompletacji). Każda niezgodność między deklarowaną listą dostawy, a jej rzeczywistą zawartością jest wychwytywana i raportowana. Pozwala to na sprawdzenie czy dostawa jest zgodna z dokumentem. Oczywiście może się zdarzyć, że kody paskowe (bo to kody są sprawdzane a nie rzeczywisty towar) nie są przypisane (przypięte, przyklejone) do właściwych towarów. Niestety tej kontroli nie da się wykonać inaczej jak poprzez ręce i oczy człowieka (jest to tak zwana białkowa weryfikacja indeksów).

Istota takiego wykorzystania sortera uwzględnia znaną chyba większości osób kwestię, że im wcześniej wykryjemy niezgodność w towarze (bliżej jego wejścia do magazynu), tym ponosimy niższe koszty obsługi tego błędu.

Innym sposobem wykorzystania sorterów jest implementacja metody one touch czyli jednorazowego dotykania towaru w procesie przerzutów między sklepami. Klasyczna rada związana z obsługą towaru w magazynie należąca do tak zwanych najlepszych praktyk to minimalizacja liczby dotknięć towaru w czasie jego obsługi w magazynie. One touch to synonim jednorazowego dotykania się do towaru w czasie jego obróbki, który maksymalnie przyspiesza jego przepływ przez magazyn. Przerzuty to metoda poprawiająca alokację towarów polegająca na wycofywaniu produktów ze sklepów, w których się one nie sprzedają i przekazywaniu ich do sklepów, w których jest na nie duży popyt. W czasie wprowadzania nowego asortymentu do sklepu (bluzki, buty, płyty) nie wiadomo gdzie będzie się on najlepiej sprzedawał (albo wiadomo tylko z pewnym przybliżeniem). W związku z tym jego przydział do sklepów jest dość zachowawczy. Oznacza to, że czasami dochodzi do sytuacji niedotowarowania w części sklepów i przetowarowania w innych. Oczywiście dzieje się tak, gdy dotowarowanie, czyli replenishment z magazynu jest niemożliwy (stan danego produktu wynosi zero).

Aby zapobiec sprzedaży utraconej należy jak najszybciej przetransferować produkty o niezrównoważonym popycie i podaży między sklepami. Przy odpowiednio skonfigurowanych procesach i wydajnym sorterze taki transfer trwa poniżej 48 godzin (najczęściej nie więcej niż półtora dnia otwarcia sklepu). Po południu pierwszego dnia towar jest wysyłany ze sklepu do centrali, drugiego dnia rano jest odbierany od kuriera, by po przejściu przez automatykę magazynową i przypisaniu go do paczki do konkretnego sklepu docelowego po południu wyjść z magazynu centralnego i o 9 rano trzeciego dnia trafić do sklepu. Sorter służy w tym wypadku zarówno do rejestracji przyjęć ze sklepów wysyłających i przygotowania wysyłki do sklepów odbierających. W praktyce koszty takiej operacji są minimalne, gdyż sklepy z reguły i tak często odsyłają do centrali defekty, reklamacje czy opakowania zwrotne i niejako „przy okazji” mogą odsyłać transfery. A koszt wysyłki do sklepów jest zerowy, gdyż transferowane sztuki dołącza się do zwykłej wysyłki sklepowej (dotowarowania).

Warto zwrócić uwagę, że w ramach transferów między sklepami firmy wykorzystują dwa różne modele działania. Model częstszy, znacznie mniej efektywny to przerzuty między sklepami realizowane w sposób bezpośredni (peer-to-peer albo P2P). Model ten jest nieefektywny ze względu na duże koszty przerzutów (każdy w sieci sklep musi wysłać towar przynajmniej do kilku sklepów), które często powodują rezygnację z przesunięć, co negatywnie wpływa na zarządzanie zapasami w obszarze alkoacji towaru. Remedium na to jest zastosowanie przerzutów gwiaździstych w których każdy sklep odsyła towar do centrali, która rozsyła go do odpowiednich sklepów. Koszty przesyłek znacząco spadają (każdy sklep odsyła tylko towar do centrali a zasilanie sklepów odbywa się bezkosztowo poprzez dołączenie przerzutu do standardowej paczki z dotowarowaniem). W tym modelu zastosowanie sorterów przynosi bardzo dobre efekty.

Kolejnym sposobem na wykorzystanie sorterów w sposób niestandardowy jest porządkowanie końcówek serii. Kiedy rozdrobnienie towarów w sklepach staje się zbyt duże, bądź kolekcje w sklepach zbyt mocno zestarzały się moralnie wycofuje się je ze sprzedaży do magazynu centralnego. Aby zapewnić szybkie wycofanie dużych ilości towaru paczki tworzone w sklepach i trafiające do magazynu są mieszanką wielu towarów i grup asortymentowych. Aby nie zablokować pracy w magazynie oraz nie rezerwować niepotrzebnie dużej ilości miejsc buforowych na te zwroty porządkuje się je za pomocą sortera. Zamiast miejsc docelowych (sklepów czy lokalizacji) każda stacja zrzutowa odpowiada pojedynczym indeksom bądź podgrupom asortymentowym (zależnie od polityki składowania końcówek bądź dostarczania ich do outletów czy dyskontów). Aby obsłużyć zwrot całej kolekcji, który z reguły jest znacznie obszerniejszy (z punktu widzenia liczby indeksów) niż dostępna liczba stacji zrzutowych trzeba zastosować pewne sztuczki zbliżone do rozwiązań stosowanych w kompletacji dwustopniowej (najczęściej jest to sortowanie hybrydowe, zwane czasem sortowaniem półtora-stopniowym). W praktyce polega to na tym, że część wsadu komasuje się w jednym przebiegu, a część w dwóch, czasem nawet więcej przebiegach. Algorytmicznie jest to ciekawe zagadnienie, które jako firma doradztwa logistycznego wdrożyliśmy u kilku klientów, niestety wykracza to poza zakres tego artykułu.

Zupełnie inną klasą urządzeń są sortery paczkowe. Służą one zazwyczaj do sortowania przesyłek kurierskich. Można tu wydzielić dwa obszary działania. Pierwszy to firmy kurierskie, które muszą obsłużyć dziesiątki, czasem setki tysięcy paczek w bardzo krótkim czasie (poczki z części bądź całej Polski spływają do jednego miejsca i muszą być obsłużone w ciągu 3-4 godzin). Drugi obszar to strefa spedycji dużych firm dystrybucyjnych (zarówno B2B jak i e-commerce) - zamówienia muszą być sortowane na kilka kierunków (np. do różnych kurierów). Tu zazwyczaj liczba wyjść jest niewielka (najwyżej kilkanaście) a różnorodność paczek jest mniejsza (dość dobrze wiadomo jakie paczki będą obsługiwane). Ta ostatnia uwaga jest bardzo istotna, gdyż sorter obsługujący tzw. foliopaki ma zupełnie inną konstrukcję niż ten obsługujący kartony, a często oba typy opakowań muszą jechać tym samum kanałem. Jest to bardzo obszerna kwestia, którą zapewne kiedyś opiszę na naszej stronie WWW.

W dzisiejszym artykule przedstawiłem trzy dodatkowe sposoby wykorzystania sorterów obsługujących pojedyncze sztuki towarów w stosunku do klasycznego rozwiązania planowanego jako standardowy przez producentów. Metody te nie wymagają przezbrajania go czy zmiany konfiguracji sprzętowej i pozwalają na tanie podniesienie wydajności oraz automatyzację procesów logistycznych. Jedynymi zmianami jest odpowiednia konfiguracja informatyczna WMS i przekazywanie właściwych informacji do tego urządzenia, czasem dobudowania kilku prostych automatycznych przenośników. W związku z tym warto myśleć o dodatkowych, potencjalnych funkcjonalnościach już w czasie projektowania magazynu (może w tym pomóc audyt logistyczny), gdyż w większości polskich firm wykorzystanie sortera tylko w sposób klasyczny będzie skutkować tym, że urządzenie to nie będzie używane w pełnym zakresie swoich możliwości. Dopiero funkcjonalności dodatkowe (uruchamiane w innych oknach czasowych) spowodują pełniejsze jego wykorzystanie, a co za tym idzie szybszy zwrot z inwestycji w automatyzację magazynu. Takie niestandardowe podejście może więc zaowocować pozytywną decyzją inwestycyjną, choć wcześniejsze próby szacowania kosztów i zysków wypadły negatywnie.