CC BY
26
УДК 658.78
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-7-135-136
АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ СКЛАДСКИХ СИСТЕМ
С.С. Яковлев, А.Г. Волошко
В данной статье представлен анализ проблем проектирования и модернизации складских систем. Выделены два направления в области проектирования и модернизации складских систем. Первое направлено на проектирование или анализ и модернизацию складского помещения. Второе - на автоматизацию деятельности склада и процессов учета и мониторинга. Для каждого из направлений проанализированы используемые подходы и методы. В рамках проектирования и анализа модернизации складского помещения предложено использовать средства автоматизированного анализа и выдачи рекомендаций, в рамках автоматизации деятельности склада предложен комбинированный метод проектирования автоматизированных складских систем.
Ключевые слова: оптимизация, складские системы, анализ, модернизация, Agile.
Складское хозяйство представляет одну из наиболее динамично развивающихся областей в современной экономике. Склады представляют собой сложный и неотъемлемый элемент в системе функционирования как производственного предприятия, так и точек продажи. Развитие маркетплейсов также открывает новые перспективы в развитии складов и ставит новые вызовы с точки зрения из проектирования и эффективного управления [1].
Поиск передовых методов оптимизации управления складом в современном бизнесе имеет ключевое значение для обеспечения эффективности логистических процессов и удовлетворения потребностей клиентов. Проблема проектирования системы складского хозяйства включает в себя несколько аспектов: проектирование помещения склада с учетом логистических критериев, выбор или проектирование средств автоматизации деятельности персонала склада. Проектирование помещения склада должно учитывать эффективность использования складского пространства, поскольку неоптимальное распределение пространства может привести к нарушениям в логистике и задержкам в поставках. Поэтому необходимо анализировать помещение и логистические цепочки склада, в случае проекта модернизации необходимо оценить склад на предмет малоиспользуемых и неиспользуемых зон, а также длительности и частоту перемещения товаров по складу и пересмотреть организацию хранения на складе и перераспределить зоны с целью оптимизации. Можно рассмотреть следующие методы оптимизации складских систем с этой точки зрения [2]:
1. Планирование площади складского помещения. Эффективное рациональное использование склада возможно только при оценке коэффициента использования площади помещения. При необходимости необходимо корректировать площадь.
2. Зонирование складского помещения. Склад должен быть поделен на зоны: дальнего хранения, ожидания или разгрузки, комплектации и пр. При этом желательно дополнительно придерживаться правил адресного хранения, то есть учитывать особенности транспортировки, характеристики товара и особенностей помещения склада. Отдельно должна быть предусмотрена зона брака, так как вся выбраковка должна храниться в специальном отделе, вдалеке от зоны хранения.
3. Отдельно надо обратить внимание на упаковку (если применимо) товара и выбирать ее с учетом в том числе эффективности занимаемой площади товаром, а также сложности погрузочно-разгрузочных работ.
Выбор или проектирование средств автоматизации деятельности персонала склад предполагает как рассмотрение возможностей использования специальной техники, роботов и инструментов для непосредственного взаимодействия с объектами склада, так и разработку информационных систем для учета объектов на складе и систем управления складом. При этом следует отметить сложность и значительную стоимость проведения работ по автоматизации и роботизации складов, что требует от предприятий значительных инвестиция [2] и от исполнителей специализированных знаний. С другой стороны, автоматизация и роботизация позволяет решать проблему контроля и управления большими объемами товаров для избегания ошибок [3] в учете и потерь, например, за счет использования сканеров штрих-кодов и RFID-меток. Использование специализированной техники для склада, в том числе и штабелеров позволяет более эффективно использовать площадь склада, а также сократить время на выполняемые на складе операции.
Очевидно, что задача проектирования и оптимизации складских систем является очень трудоемкой, поэтому требуется детальный ее анализ, в том числе и с точки зрения выбора подхода к проектированию. В рамках данной статьи мы остановимся на проектировании части, связанной с автоматизацией складского хозяйства.
Обзор методов проектирования складских систем. Существует несколько подходов к разработке складских систем, включая традиционные и современные методы. Рассмотрим их более подробно [4]:
1. Традиционный подход [5]. Этот подход основывается на использовании описания бизнес-процессов и потребностей заказчика для разработки складской системы. Он включает в себя этапы анализа требований, проектирования, разработки, тестирования и внедрения системы. Этот подход обычно требует больших временных и финансовых затрат и может быть менее гибким и адаптивным к изменениям в бизнес-среде.
2. Agile-подход [6]. Agile-подход включает в себя разработку складской системы с использованием принципов гибкой методологии разработки ПО, таких как Scrum или Kanban. Этот подход позволяет более быстро реагировать на изменения в бизнес-среде, улучшать качество разработки и улучшать коммуникацию между участниками проекта. Agile-подход может быть особенно полезен для компаний, работающих в быстроизменяющейся среде.
Важно учитывать особенности конкретной организации и её потребности при выборе подхода к разработке складской системы; возможные тенденции и инновации в данной области для обеспечения конкурентоспособности и эффективности складских систем. Поэтому мы предлагаем использовать комбинированный метод (рис. 1) для разработки складской системы, в рамках которого определим следующие шаги и функции:
1. Использование традиционного подхода:
а. Проведение исследования и сбор требований от заказчика. На этом этапе специалисты анализируют потребности и ожидания заказчика от складской системы. Они определяют объемы складских операций, основные
135
требования к хранению товаров, необходимость автоматизации определенных процессов и другие ключевые параметры.
Ь. Анализ бизнес-процессов и потребностей компании. Здесь специалисты изучают текущие бизнес-процессы компании, выявляют узкие места и возможности для оптимизации. Они также анализируют проблемы, с которыми сталкиваются сотрудники склада, и ищут способы их решения.
^ Разработка детального технического задания на основе полученных данных. На этом этапе составляется подробное техническое задание, которое содержит требования к функциональности складской системы, описание процессов хранения и учета товаров, требования к безопасности и интерфейсу пользователя, а также другие важные параметры.
2. Использование Agile-подхода:
a. Создание команды для разработки складской системы. Формируется специализированная команда, которая будет заниматься разработкой и внедрением складской системы. Команда включает в себя разработчиков, те-стировщиков, аналитиков, менеджеров и других специалистов.
b. Разработка бэклога задач на основе технического задания. Создается список задач, которые необходимо выполнить для реализации складской системы. Этот список уточняется и дополняется по мере продвижения работ.
^ Планирование итераций с учетом приоритетов задач и изменяющихся требований. Работа над проектом разбивается на итерации (краткие циклы разработки), в течение которых команда решает определенный набор задач. При необходимости приоритеты могут меняться в зависимости от изменений в требованиях заказчика.
d. Ежедневные собрания для обсуждения прогресса и решения проблем. Каждый день команда встречается для обсуждения прогресса работ, выявления проблем и принятия решений по их решению. Это позволяет поддерживать высокий уровень коммуникации и оперативно реагировать на возникающие сложности.
Рис. 1. Комбинированный метод
3. Кроме того, в рамках проектируемого решения предлагается учитывать современные разработки в области интернета вещей (IoT, Internet of Things) и искусственного интеллекта. Такие решения позволят сделать более эффективный проект складской системы [7]. Использование технологий IoT и ИИ включает:
a. Интеграция датчиков IoT для мониторинга условий хранения товаров. С помощью датчиков Интернета вещей (IoT) осуществляется постоянный мониторинг температуры, влажности, освещенности и других параметров окружающей среды на складе. Это позволяет контролировать условия хранения товаров и своевременно реагировать на отклонения.
b. Разработка моделей на основе искусственного интеллекта для прогнозирования спроса на товары, что может помочь оптимизировать уровень запасов, улучшить планирование закупок и снизить риски излишних запасов. Можно использовать готовые модели, представленные в специальных библиотеках, например, Sktime для Python [8].
c. Оптимизация маршрутов доставки с помощью алгоритмов ИИ и анализа больших данных. С применением алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ) и анализа больших данных оптимизируются маршруты доставки товаров с учетом различных параметров, таких как расстояние, время, стоимость и приоритеты заказов. Это позволяет сократить время доставки, улучшить обслуживание клиентов и снизить затраты на логистику.
Такой комбинированный подход позволит объединить лучшие практики традиционного и гибкого подхода к разработке, а также внедрить передовые технологии для улучшения эффективности и эффективности складской системы. Он учитывает потребности бизнеса, гибкость в процессе разработки и использование современных технологий для достижения наилучших результатов.
Модернизация складской системы. В процессе модернизации складской системы с точки зрения использования складских помещений может также помочь автоматизация. Рассмотрим принципы работы системы, которая на основе текущих данных будет выдавать рекомендации по возможностям изменения складского хозяйства.
Прежде всего необходимо определить показатели эффективности склада. Будем использовать показатели на основе работ [9]. Представим основные показатели в таблице. Для расчета показателей будем использовать следующие обозначения: Бпол - полезная (грузовая) площадь склада; Sобщ - общая площадь складского помещения; S^ -грузовая площадь^пв — полезная высота (высота стеллажей); Sm - общая площадь склада; Нвс - основная высота склада (высота от пола до выступающих частей перекрытия); Vmm - полезный объём; Vобщ - общий объём склада; Тбор - товарооборот за определенный период времени (сутки, месяц, год); Сср - средняя стоимость 1 т груза; Г - грузооборот склада; Sзанят - полезная площадь склада; Q - количество продукции в тоннах, отгруженной за период времени Т; Q^ - общее количество продукции в тоннах, которое можно разместить на складе.
Показатели эффективности складских систем
Показатель Формула Значение
Коэффициент использования складской площади предприятия Зпол /Зобщ Показывает соотношение грузовой площади склада и общей площади складского помещения
Полезный объём склада Згр х Sm Показывает произведение грузовой площади склада на высоту стеллажей
Общий объём склада Зпс х Нвс Показывает произведение общей площади склада на основную высоту склада (высота от пола до выступающей части перекрытия)
Коэффициент использования объёма склада Упол / У общ Характеризует использование высоты складских помещений
Грузооборот склада Тобор / Сср Характеризует грузооборот склада
Удельный грузооборот склада Г / S™ Величина показывает, сколько тонн товара, прошедшего через склад, приходится на 1 м2 площади склада
Оборачиваемость склада Кобор. = Q / T x Q™ Величина показывает, как часто содержимое склада полностью обновляется
Работа над анализом исходных данных и выдаваемых на их основе рекомендаций к складской системе представлена на рисунке 2.
На этапе сравнительного анализа проводятся сравнение полученных показателей с выявленными граничными условиями и формируется набор рекомендаций. Примеры правил для сравнительного анализа приведены ниже:
1. Коэффициент использования складской площади:
Если коэффициент меньше 0.75, то это означает низкую эффективность использования площади. Необходимо либо сократить арендуемую площадь для снижения расходов, либо нарастить запасы до оптимального уровня, если это экономически целесообразно. Рассмотреть внедрение высокотехнологичных складских решений, таких как вертикальное хранение, для увеличения объема хранимой продукции без расширения площади.
Если коэффициент находится в диапазоне от 0.75 до 0.9, то склад используется относительно эффективно, но существует потенциал для дополнительного улучшения. Улучшение может включать переосмысление макета склада, оптимизацию маршрутов пикеров и введение или обновление складской информационной системы для управления расположением и движением товаров.
Если коэффициент больше 0.9, то склад используется близко к максимально возможной плотности, что может привести к трудностям в доступности товаров и повышению риска повреждения. Рекомендуется расширение складских мощностей или применение методов JIT (Just-In-Time) для минимизации запасов на складе.
2. Коэффициент использования объёма склада:
Если коэффициент меньше 0.75, то рекомендуется сменить схему хранения, внедрить многоуровневые системы хранения для увеличения использованного объема.
Если коэффициент находится в диапазоне от 0.75 до 0.85, то склад использует объем неоптимально. Необходимо провести аудит систем хранения и управления запасами, рассмотреть возможность внедрения автоматизированных систем управления складом (WMS) для оптимизации размещения товаров.
Если коэффициент больше 0.85, то объем склада используется хорошо, но важно следить за обновлением технологий хранения для поддержания и улучшения этого показателя.
3. Оборачиваемость склада:
Если оборачиваемость меньше 2 раз в год, то стоит пересмотреть ассортимент, отказаться от медленно-ходных товаров, активизировать скидки и акции для ускорения продаж.
Если оборачиваемость склада составляет от 2 до 6 раз в год, то это указывает на средний уровень оборачиваемости, что требует оптимизации запасов и улучшения логистических процессов для повышения эффективности работы склада и ускорения оборота товаров.
Если оборачиваемость высока больше 6 раз в год, это говорит о высокой эффективности склада, однако важно следить за постоянным наличием ходовых товаров и качеством их хранения.
Рис. 2. Этапы работы над анализом исходных данных и выдаваемых на их основе рекомендаций
к складской системе
4. Удельный грузооборот склада:
Если коэффициент меньше 5 тонн на м3, то это считается низким удельным грузооборотом. Рекомендуется пересмотреть ассортимент на повышение оборачиваемости, анализ спроса и запасов.
Если коэффициент находится в диапазоне от 5 до 10 тонн на м3, то это считается удовлетворительным удельным грузооборотом, с потенциалом для увеличения. Рекомендуется улучшение процессов складирования и управления запасами.
Если коэффициент больше 10 тонн на м3, то это высокий удельный грузооборот. Рекомендуется поддерживать высокие показатели, инвестиции в автоматизированные системы для поддержания и улучшения результата.
5. Полезный объем склада, общий объем склада, грузооборот склада:
Если отношение произведения грузооборота склада на полезный объем склада к квадрату общего объема склада находится в диапазоне от 0 до 0.5, то это говорит о низкой эффективности использования складских площадей. Рекомендации: пересмотреть размещение товаров на складе, оптимизировать складские процессы, возможно, следует уменьшить объем неиспользуемых складских площадей или повысить грузооборот.
Если отношение произведения грузооборота склада на полезный объем склада к квадрату общего объема склада находится в диапазоне от 0.5 до 0.8, то это говорит о средней эффективности использования складских площадей. Рекомендации: улучшить управление запасами и увеличить количество оборотов склада путем улучшения спроса на товары, а также эксплуатировать имеющиеся площади более рационально.
Если отношение произведения грузооборота склада на полезный объем склада к квадрату общего объема склада находится в диапазоне от 0.8 до 1, то это говорит о высокой эффективности использования склада. Рекомендации: поддерживать текущее состояние эффективности, регулярно анализируя и контролируя складские операции для предотвращения снижения показателя.
Добавляя в анализ дополнительные ограничения, касающиеся экономических, организационных и информационных аспектов можно уточнить рекомендации.
Заключение. В результате анализа проблем проектирования и модернизации складских систем выделены два направления в области проектирования и модернизации складских систем. Первое направлено на проектирование или анализ и модернизацию складского помещения. Второе - на автоматизацию деятельности склада и процессов учета и мониторинга. В рамках первого направления предложено использовать системы для анализа и выдачи рекомендаций по модернизации склада, которые могут использоваться так же и при оценке проекта склада в ходе его разработки. В рамках второго направления предложено использовать комбинированный метод разработки соответствующего ПО для автоматизации и средства ИИ с IoT в качестве средств реализации проекта. Данный подход позволит более гибко реагировать на изменения и вносить соответствующие корректировки в складские системы, что повысит их эффективность.
Список литературы
1. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы. М.: Финансы и статистика, 2006. С. 364-379.
2. Баркова Н.Ю., Деулина Е.Д., Малышева М.А., Кирсанова Д.П., Бородина О.А. Беспилотные летательные аппараты: потенциал использования в системах складирования компаний // Вестник ГУУ. 2022. №5. С. 44-52.
3. Герхардт Э., Богданов О. Эффективность и результативность использования информационных систем // Вестник НГУЭУ. 2013. № 4. С. 36-39.
4. Дмитриев А.В. Управление транспортно-логистическими системами в условиях цифровизации // Известия СПбГЭУ. 2020. №2 (122). С. 163-170.
5. Комаров Г.А., Пупенцова С.В. Разработка экологически ответственной модели управления производственно -складской системой предприятия // Организатор производства. 2021. №4. С. 177-190.
6. Кузина М.Н., Солнцев А.А. Роль информационных технологий в организации складской деятельности // Инновации и инвестиции. 2019. №5. С. 272-276.
7. Скузоватова Н. В. Методы оптимизации складских процессов в эффективном управлении предприятием // Интеллект. Инновации. Инвестиции. 2010. № 3. С. 44-51.
8. Старикова Л.Н. Внедрение современных технологий для управления товарными запасами на торговых предприятиях // Вестник ПНИПУ. Социально-экономические науки. 2017. № 4. С. 36-39.
9. Сухотерин Д.А. Эффективное управление складскими запасами как фактор повышения рентабельности оборотных средств предприятия // Финансовые рынки и банки. 2021. №10. С. 1
10. Шагвалеев А.М. Использование инновационных и интернет-технологий в деятельности торговых предприятий // Вестник ЮУрГУ. Серия: Экономика и менеджмент. 2013. №4. С. 60-64.
Яковлев Сергей Сергеевич, студент, sertyta@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Волошко Анна Геннадьевна, канд. техн. наук, доцент, atroshina@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS AND OPTIMIZATION OF WAREHOUSE SYSTEMS S.S. Yakovlev, A.G. Voloshko
This paper presents an analysis of the problems of designing and modernizing warehouse systems. Two directions have been identified in the field of their design and modernization. The first one is aimed at designing or analyzing and modernizing a warehouse space. The second is to automate warehouse activities and accounting and monitoring processes. For each of the directions, the approaches and methods used are analyzed. As part of the design and analysis of warehouse modernization, it was proposed to use automated analysis and recommendations tools. As part of the automation of warehouse activities, a combined method for designing automated warehouse systems was proposed.
Key words: optimization, warehouse systems, analysis, modernization, Agile.
Yakovlev Sergey Sergeevich, student, sertyta@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Voloshko Anna Gennadevna, candidate of technical sciences, docent, atroshina@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University
