Что такое WMS

Автоматическая идентификация грузов заключается в определении и фиксации информации о товарах на складе. Параметры идентификации включают наименование и логистическую упаковку, срок годности, номер партии, дату производства, завод-изготовитель, номер производственного лота и другие.

Для обмена этими данными между участниками логистической цепи невозможно использовать централизованное хранилище данных, поэтому информацию размещают на этикетках или радиометках, прикрепленных к каждой единичной, групповой и/или транспортной упаковке.

Обычно на складах используются этикетки со штрихкодами и QR-кодами. Гораздо реже можно встретить RFID метки (радиочастотные метки), например, ими маркируется одежда из Европы. Если у нас нет оборудования для чтения радиометок, мы можем использовать штрихкод для идентификации товара.

Наиболее часто используемые форматы штрихкодов – EAN-13 и EAN-128.

EAN-13 обычно включает в себя информацию о продукте и логистической единице.

Штрихкод EAN-128 – это блочный код, который может состоять из нескольких этикеток и содержит информацию о продукте и его логистической упаковке. Каждый блок кода разделен на сегменты, которые содержат идентификатор типа данных и сами данные, такие как название товара, срок годности или дата производства. Этот код стандартизирован и часто используется производителями.

Существует определенный тип информационных систем управления, который называется "системы контроля исполнения". Их основная цель заключается в проверке выполнения задачи исполнителем с помощью различных инструментов, таких как сканеры штрих-кода, контрольные числа и т.д. Для обеспечения контроля исполнения на складе все объекты, с которыми могут работать сотрудники, маркируются штрих-кодами. Например, каждая ячейка на складе, где могут быть размещены грузы, получает свой собственный штрих-код.

Давайте теперь подумаем, как же мы проконтролируем исполнение задачи на размещение груза в ячейку? Раскладывая эту задачу на простые составляющие, имеем:

Для эффективного контроля исполнения необходимо использовать штрих-коды не только для маркировки ячеек на складе, но и для грузов. Если сотрудник будет считывать штрих-коды на каждом этапе работы с помощью специального сканера, мы сможем убедиться, что он:

При автоматизации различных типов складов на предприятиях может использоваться разнообразное оборудование, такое как радиотерминалы, информационные киоски, системы pick-by-light, put-to-light и даже передовые pick-by-vision, а также компьютеры с USB-сканерами, размещенные рядом с исходными и целевыми ячейками. Однако чаще всего используются терминалы сбора данных (ТСД) – промышленные устройства со встроенным сканером штрих-кода и другими функциями в зависимости от комплектации.

Все радиотерминалы подключены к общей радиосети, так что сотрудник получает на экран терминала указания в пошаговом режиме: «Подойдите к месту… и сканируйте его ШК», «Возьмите груз… и сканируйте его ШК», «Разместите в ячейке… и сканируйте ее ШК». Таким образом, мы получаем не только контроль исполнения, но и полезную статистику о времени перемещения сотрудника между ячейками и хронометраж каждого этапа выполнения задачи.

Для эффективной работы на складе необходимо обеспечить корректное распределение задач между сотрудниками, оснащенными радиотерминалами. Важную роль в этом процессе играет функционал диспетчеризации, который является одной из ключевых возможностей WMS.

Представим, что наш сотрудник на погрузчике ездит по складу и выполняет различные задачи: перемещает грузы, ставит и снимает их со стеллажей и т.д. Но далеко не все задания имеют одинаковый приоритет. Некоторые должны быть выполнены срочно, например, если машина уже ожидает отгрузку, а другие могут подождать – на соседних воротах закончили принимать товар и там находятся грузы для размещения.

Для оптимальной работы склада необходимо настроить алгоритм распределения заданий, который позволит максимально эффективно использовать ресурсы и сократить время выполнения заказов.

Алгоритм диспетчеризации может пойти несколькими путями:

1) Выполнять все задачи по FIFO (задачи выполняются в той последовательности, в которой создавались)
2) Сначала расставить пришедший на склад товар, а потом отправить исполнителя на отгрузку (можно и в обратной последовательности)
3) Выполнить весь перечень задач в «попутном» режиме

Теперь подробнее про «попутный» режим: грузы для размещения в машине, которая ждет отгрузки, находятся на складе, в так называемой «зоне экспедиции отгрузки». Представим, что это места на фронтальных стеллажах, находящиеся близко к воротам. Мы берем груз, завозим его в транспорт (или подвозим грузчикам на ворота), затем берем с соседних ворот другой груз для размещения, ставим его недалеко от следующего груза из зоны экспедиции отгрузки, и продолжаем процедуру отгрузки, перемежая ее — таким образом — с процедурой расстановки с приемки. Часто этот функционал называется «чередованием задач» (task interleaving), и именно возможность его гибкой настройки и наличие готовых алгоритмов характеризует действительно хорошую WMS.

Помимо перемещения грузов погрузчиком существует множество и других операций, которые могут выполняться сотней сотрудников в параллельном режиме. В этом случае важно распределить задачи так, чтобы не только обеспечить требуемую приоритезацию, но еще и не допустить таких элементарных глупостей, как отправка нескольких исполнителей в одну и ту же аллею (проход между стеллажами), где они будут толкаться и мешать друг другу. На этом месте грамотный читатель наверняка прокомментирует, что важно не только избавиться от столкновений, но еще и распределять грузы по складу для обеспечения равномерной нагрузки на имеющуюся площадь. Но одно другое не исключает, а дополняет, что мы и увидим, когда будем говорить о стратегиях размещения.

Здесь придется немного отвлечься, и рассмотреть нынешнюю классификацию WMS. Как правило, в большинстве случаев выделяют 3 класса систем управления складом: «коробочные», адаптируемые и заказные. «Коробочные» системы имеют фиксированную логику, которая меняется только при помощи настройки параметров. Адаптируемые WMS предлагают широкие возможности конфигурирования алгоритмов при помощи правил и конструкторов, а заказные пишутся под конкретного заказчика, и — помимо фиксированной логики, — часто не имеют даже базового инструментария для оперативного внесения изменений.

Почему я обратился к классификации систем, когда глава посвящена стратегиям размещения? Потому что большинство пользователей WMS под «стратегией размещения» привыкли видеть именно то, что предлагается самыми дешевыми системами «коробочного» уровня, вроде такого: «Первый – в зону набора, остальные – в хранение», «Ставить рядом с таким же товаром», «Тяжелые – вниз, легкие – вверх», и так далее. Самое существенное ограничение такого представления – это смешение «теплого» с «мягким». Например, мы вполне можем захотеть все одновременно: размещать тяжелые – вниз, легкие – вверх, ставить вновь поступившие грузы рядом с такими же товарами, и первые пришедший груз поставить в зону набора, чтобы потом не тратить время на пополнение. Именно поэтому в адаптируемых системах понятие «стратегии» очень условно: можно сконструировать десятки и даже сотни правил, которые будут выстраивать логику именно так, как это сейчас необходимо. В этом – огромное преимущество адаптируемых систем перед коробочными, когда речь идет о складе коммерческой грузопереработки, который оказывает услуги по хранению и обработке грузов (так называемые 3PL-склады). Ведь когда на склад приходит новый поклажедатель (клиент склада), у него может быть самая разная продукция: от гаек и консервов до охлажденного мяса. Бывают ситуации, когда размещать грузы приходится с учетом таких невообразимых атрибутов, как первые несколько символов наименования товара.

Тем не менее, какой бы WMS система не была, одним из ее важных преимуществ будет наличие уже готовых правил (вариантов), которые можно использовать – это сильно сэкономит время при подготовке системы к эксплуатации.

Процедура резервирования позволяет зафиксировать определенное количество (объем, вес) товара в пользу некоего документа, операции или иного объекта учета. Так как в системе управления складом учет остатков имеет довольно серьезную степень детализации, включая информацию о местоположении груза, резервировать товар сразу с учетом всего объема деталей является не совсем корректным.

Начнем с того, что в систему управления складом поступает документ, на основании которого мы должны выполнить резервирование. Допустим, это будет заказ клиента на отгрузку определенного количества товара. Сначала мы должны убедиться, что указанное количество есть на складе, иначе нет никакого смысла отправлять этот документ в работу. Именно этот вариант резервирования, который устанавливает резерв на уровне товара и основных параметров учета, часто называется «резерв верхнего уровня». Он обычно выполняется по следующим параметрам:

1. Товар (материал)
2. Склад (если система обслуживает несколько физических складов)
3. Владелец запаса (поклажедатель)
4. Вид / категория запаса (свободно используемый, подозрение на брак, карантин, уцененный и т.п.)
5. Номер или код партии (возможно, составной атрибут)

Перечислять список можно сколь угодно долго, ведь развитые системы управления могут учитывать множество параметров учета запаса и даже расширять этот перечень без необходимости программирования.

Как видно, резерв верхнего уровня создается под документ, так как документ – это самый верхний (укрупненный) уровень детализации в системе управления складом, которой приходится работать на уровне атомарных операций. Но именно для выполнения атомарных операций требуется создание резервов и на «нижнем» уровне, который включает в себя идентификатор ячейки и груза. Дело в том, что на один и тот же груз могут существовать несколько заданий, и нельзя допустить, чтобы в одно место были направлены два сотрудника, один из которых вдруг на подходе к ячейке выяснит, что для исполнения задания товара там явно недостаточно. Причем, некоторые системы накладывают резерв на уровне зоны склада, выстраивая задания в реальном времени, и именно у таких систем возможны вышеуказанные конфликты.

Естественно, резерв верхнего уровня должен учитывать резерв нижнего уровня, поэтому два резерва редко сосуществуют – чаще происходит их преобразование с одного уровня в другой. Именно в рамках этого преобразования WMS система должна определить, в каких зонах склада какие именно операции потребуется выполнить.

Так как набрать товар с большой высоты крайне затруднительно (можно использовать специальную технику или – банально – лестницу, но техника имеет высокую стоимость, а лестница подразумевает очень низкую производительность), для набора коробок и / или штук используют нижние ярусы, позволяющие сотруднику среднего роста дотянуться до требуемых грузов.

Опять же, в зависимости от класса системы стратегия может быть представлена фиксированным алгоритмом с вариантами настроек, либо гибкой логикой правил. Стратегия резервирования чаще всего привязывается к конкретной зоне склада, поэтому получается список «обзора» системой зон склада с указанием на то, как именно в данной зоне будет резервироваться товар, например:

1) Резервирование целыми палетами в зоне хранения (более высокий приоритет)
2) Резервирование по FEFO (first expired – first out) в зоне набора (менее высокий приоритет)

В адаптируемых системах с большой степенью вероятности будет присутствовать возможность создать правила в привязке к произвольным атрибутам, а не только к типу заказа или товару, как это реализуется в дешевых «коробочных» вариантах. Таким образом, опять возвращаемся к 3PL-складам, где гибкость играет большую роль в конкурентоспособности, и лишний раз констатируем, что для подобных объектов адаптируемые системы управления складом являются наиболее подходящими.

После того, как было выполнено преобразование из резерва верхнего уровня в резерв нижнего уровня, мы получим два типа заданий: задания на перемещение целых палет (которые можно выполнить при помощи подъемно-транспортного оборудования, далее – ПТО), и задания на набор (отбор, пикинг, комплектацию заказов – терминов много). Теперь возникает следующая задача: задания требуется объединить в группы по ряду признаков, чтобы обеспечить их эффективное исполнение.

Про задания на перемещение мы уже упоминали, и они очень сильно упрощают любую дальнейшую оптимизацию тем, что за одно перемещение оператор ПТО может взять только одну палету, так что улучшить что-то можно, только выстраивая задания в определенной последовательности. Конечно, есть вариант техники с длинными вилами (можно взять две палеты за раз), а также низких палет (несколько палет ставятся друг на друга, и техника их перевозит), но обзор подобных алгоритмов я бы отнес на следующий раз.

Задания на набор поистине открывают простор для творчества. Дело в том, что зоны набора для транспортных, групповых и единичных упаковок могут быть как раздельными, так и совмещенными. Какие-то зоны находятся на одном уровне склада, и один сотрудник может осуществлять набор одновременно во всех этих зонах, а какие-то разделены по уровням (например, многоуровневый мезонин для штучного набора), и один исполнитель никак не сможет попасть в другую зону склада. Помимо этого, единицы разных габаритов набираются в принципиально разную тару. Если транспортные и групповые упаковки обычно набираются на крупные товароносители (например, деревянные поддоны), то штучные и мелкоштучные единицы могут набираться в коробки или лотки.

Итак, системе необходимо объединить задания по зонам исполнения, затем – сгруппировать по общему признаку (на одних складах используется позаказный отбор, а на других – набирается сразу весь рейс). Далее, в зависимости от зоны и – как мы уже говорили – упаковки, необходимо подобрать оптимальную тару для набора, и распределить задания по единицам тары. После этого, система формирует комплект тары под исполнителя, и только после всех обозначенных шагов мы получаем готовое задание для исполнителя.

У каждой системы свой уровень детализации и набор вариантов, но именно WMS определяет последовательность заданий и в какую тару будет собирать конкретный сотрудник.

Выдача заданий может быть организована абсолютно по-разному. Один сотрудник может одновременно набирать 4 лотка для разных заказов и даже рейсов. Другой сотрудник будет собирать транспортные упаковки по нескольким различным заказам на один поддон, чтобы минимизировать перемещения по складу. В итоге все грузы должны быть распределены таким образом, чтобы они могли быть легко загружены и выгружены из транспорта.

Наборщики не должны об этом задумываться. Система должна выдавать им четкие инструкции: подойти к определенному месту в зоне консолидации, выгрузить туда 1 лоток, затем 2 лотка в другое место и последний лоток в третье место. Следующий работник получит информацию о том, как разместить собранные на палету транспортные упаковки по ячейкам той же зоны. В результате мы получаем оптимально распределенные грузы, которые удобно загружать в транспорт, зная, что WMS провела правильную сортировку: первыми будут выгружены грузы, которые загружались последними.

Это фундаментальная основа практически любой промышленной системы управления складом. На рынке существует множество WMS, которые часто сравнивают между собой и говорят, что «они на 90% похожи». Однако, они схожи только в тех процессах, которые они автоматизируют. Реализация каждой системы индивидуальна, что делает возможным существование более чем 50 различных продуктов на одном рынке.