Заказчик проекта — один из крупных российских производителей продуктов питания. Распределительный центр обрабатывает полный складской цикл: приёмку продукции, размещение на хранение, комплектацию заказов и отгрузку в торговые сети. Склад работает в посменном режиме с широким ассортиментом продукции с ограниченным сроком годности, поэтому ошибка в планировании персонала или техники стоит дорого: сорванная комплектация машины задерживает поставку скоропортящегося товара.
Работа склада — это набор взаимосвязанных потоков: машины прибывают по графику, заказы собираются волнами, водители электропогрузчиков пополняют зону отбора, готовые паллеты ожидают отгрузки в зонах временного хранения, параллельно выполняются инвентаризация и обработка возвратов. Все ресурсы связаны между собой: численность комплектовщиков определяет темп сборки волн, количество электропогрузчиков — скорость пополнения и вывоза паллет, ёмкость зон временного хранения ограничивает пропускную способность склада. Избыточный штат увеличивает издержки, недостаточный — приводит к нарушению плановых сроков комплектации и задержкам отгрузок.
Задача
Заказчик сформулировал две ключевые задачи для будущего инструмента. Первая — регулярная оценка текущего и требуемого количества персонала: комплектовщики, водители электропогрузчиков, грузчики. Вторая — периодическая оценка пропускной способности склада, влияния изменения параметров и наличия «узких мест» в основных процессах: сборке заказов, приёмке, отгрузке, постановке паллет на хранение и пополнение, работе в зоне возвратов.
К инструменту предъявлялся набор требований:
- точное воспроизведение топологии склада по схемам заказчика: расположение складских зон, доков, станций зарядки, стеллажей;
- реализация реальных бизнес-процессов складской логистики и логики системы управления складом (WMS);
- расчёт ключевых показателей: необходимой численности по ролям, пробегов и времени выполнения заданий, план-факта, пропускной способности, загруженности зон по часам и нагрузки на ворота.
Решение
Проект реализовывался последовательно, в четыре этапа:
- На этапе анализа и подготовки данных было проведено предпроектное обследование: описание складских процессов, выгрузка и валидация данных из WMS, систем регистрации прихода транспорта.
- Затем был разработан цифровой двойник – модель склада AS-IS. Второй этап также включал визуализацию, разработку отчётов и сравнение прогонов модели с реальными сменами.
- Следующим этапом разработана и протестирована на исторических данных модель расчёта персонала.
- Завершающим этапом стало написание документации, обучение пользователей и передача системы в эксплуатацию.
Модель AS-IS — виртуальный цифровой двойник склада
Модель AS-IS воспроизводит фактическую работу склада на основе «цифрового следа», автоматически выгружаемого из WMS. Набор .CSV-файлов — приёмка, пополнение, сборка, отгрузка, регистрация транспорта, инвентаризация — содержат данные о каждой операции: кто, когда, из какой и в какую ячейку перемещал товар. Топология объекта — зоны хранения, доки приёмки и отгрузки, рампа, станции зарядки, стеллажи с ячейками — перенесена в модель в точном соответствии со схемами заказчика.
Результаты прогона выводятся на четыре экрана: «Общий вид» с анимацией и ключевыми счётчиками, «Статистика» с метриками за период, «Загрузка» персонала по типам ресурсов и «Журнал» операций. Модель рассчитывает среднее время комплектации машины, количество машин с нарушением планового срока сборки, производительность и трудозатраты на паллету и на машину, загрузку каждого типа персонала. Сравнение прогонов с фактическими сменами подтвердило адекватность модели. Имея такой цифровой двойник, заказчик может в любой момент посмотреть, что происходило на складе, чем было вызвано то или иное отклонение в метриках. На следующем этапе данная модель использовалась как эталон для калибровки модели планирования ресурсов.
Модель планирования ресурсов на базе прогноза спроса
Модель планирования отвечает на вопрос: сколько нужно ресурсов. Вместо истории операций она загружает прогноз отгрузок по товарным позициям (SKU) и точкам доставки, справочники товаров с весогабаритными характеристиками и алгоритмы сборки из WMS, после чего самостоятельно генерирует задания на приёмку, комплектацию, пополнение и отгрузку. Пользователь варьирует количество операторов, комплектовщиков и водителей электропогрузчиков, а также технологические параметры: производительность комплектовщиков, начальное размещение товара и долю занятых паллетомест, долю отборов, требующих пополнения, процент возвратов, правила отгрузки товара монопаллетами.
Прогон за сутки или неделю отвечает на главный вопрос планирования: какова минимальная численность персонала и техники, при которой склад справляется с прогнозным грузопотоком без нарушения плановых сроков.
Результат
Заказчик получил инструмент плановых расчётов и анализа склада, который позволяет:
- определять минимально необходимую численность комплектовщиков, водителей электропогрузчиков, операторов и складской техники под прогноз спроса — с контролем соблюдения плановых сроков комплектации;
- оценивать пропускную способность и «узкие места» — нагрузку на ворота по часам, дефицит паллетомест, перегрузку зон временного хранения, маршруты с наибольшим пробегом — до внедрения изменений на реальном объекте;
- сравнивать варианты по план-факту — модель планирования и модель AS-IS.
В рамках проекта проведена серия критичных для бизнеса экспериментов совместно с бизнес-пользователями, подготовлена документация, выполнено обучение сотрудников.
Цифровые модели превратили склад в управляемую среду для принятия решений: любое изменение — от корректировки численности смены до перепланировки стеллажей и внедрения систем автоматизации — сначала проверяется на модели и лишь затем переносится на реальный объект.