5. Narzędzia wspierające projektowanie obiektów i procesów magazynowych

Projektowanie obiektów magazynowych jest wieloetapowym procesem wymagającym współpracy specjalistów z różnych dziedzin oraz kontaktu z inwestorami i klientami. Proces ten może być wspierany dzięki wykorzystaniu narzędzi służących do zapisu, wizualizacji i dokumentowania koncepcji projektowych. Zestaw narzędzi mapowania procesów magazynowych, uwzględniających różne potrzeby projektowe, technologie oraz problemy decyzyjne, powinien być stałym elementem warsztatu projektanta. Specyfika narzędzi wspierających projektowanie, szczególnie narzędzi do mapowania procesów magazynowych sprawia, że mogą one zostać wykorzystane jako kanwa budowy modeli obiektów magazynowych na różnych etapach projektowania.

5.1. Mapowanie procesów logistycznych na potrzeby badań symulacyjnych

5.1.1. Przygotowanie mapy procesu

Projektowanie obiektów magazynowych wymaga odzwierciedlania przebiegu procesów magazynowych. Procesy magazynowe należą do szerokiej kategorii procesów logistycznych realizowanych w łańcuch dostaw. Polegają one na przekształcaniu (zmianie postaci) i buforowaniu (przechowywaniu) strumieni materiałów w obrębie magazynu, z wykorzystaniem jego zasobów w postaci urządzeń i środków transportu wewnętrznego, pracowników oraz systemów informacyjnych kierujących przebiegiem procesu i archiwizujących stany tych procesów. Procesy magazynowe, pomimo potencjalnie nieograniczonej liczby wariantów organizacyjnych i technologicznych, składają się z podobnych elementów, układanych w sekwencje odzwierciedlające kolejne przekształcenia dokonywane na materiałach. Powtarzalność elementów procesów magazynowych sprzyja stosowaniu zunifikowanych metod zapisu tych procesów użytecznych do analizy i organizacji ich przebiegu.

Odwzorowanie procesów magazynowych, wymaga zastosowania narzędzi o uniwersalnym charakterze, ogólnie zrozumiałych oraz zaakceptowanych przez praktyków projektowania i zarządzania systemami logistycznymi. W tym zakresie wypracowano standardowe narzędzia zapisu procesów biznesowych i przemysłowych - w tym magazynowych. Metody te mają na celu odwzorowanie graficzne oraz ideowe procesów logistycznych w celu ułatwienia ich analizy i projektowania. Rozróżniane są dwa rodzaje metod zapisu procesów: metody kartowania, służące do jednoznacznego opisu przepływów materiałowych i informacyjnych z wykorzystaniem symboli graficznych i tabel, oraz metody mapowania, które są bardziej zbliżone do werbalnego języka opisu procesu przepływu ładunków i wykorzystują szerzej notację graficzną do prezentacji składowych i przebiegu procesu.

Mapowanie procesu logistycznego zakłada wizualizację składowych procesu na poziomie przepływu materiałów, informacji oraz decyzji. Element ten stanowi o przewadze metody mapowania procesów nad metodami kartowania przepływu. Metoda mapowania procesów może być stosowana zarówno do odwzorowania stanu obecnego dla danego procesu, jak i stanu przyszłego (np. docelowego). Istotą mapowania jest identyfikacja operacji i działań składających się na proces oraz ich powiązań, zwłaszcza operacji kreujących wartość dodaną oraz elementów kosztotwórczych.

Mapowanie przebiegu procesu logistycznego wymaga rozpoznania i dekompozycji procesu do jednoznacznie wyróżnionych (z punktu widzenia celu mapowania) elementów i ich skategoryzowania. Można to osiągnąć przez identyfikację podstawowych funkcji i celów działania systemu logistycznego i stopniową ich dekompozycję, aż do podstawowych operacji (metoda top-down), lub odwrotnie - poczynając od analizy wykonywanych czynności podstawowych przechodzi się do identyfikacji zasadniczych procesów logistycznych (metoda bottom-up).

Elementy procesu oraz współzależności między nimi muszą zostać zapisane zgodnie z wymogami formalnymi narzędzia zastosowanego do mapowania. Na tak zapisanej strukturze procesu można dokonać identyfikacji potrzeb użytkowników oraz właścicieli podprocesów - podmiotów odpowiedzialnych, zarządzających i realizujących, ustalić mechanizmy komunikacji pomiędzy jednostkami zaangażowanymi w proces. Poprawnie wykonana mapa procesu jest podstawą do komunikacji między podmiotami zainteresowanymi jego badaniem (np. w celach projektowania, standaryzacji lub certyfikacji), jest podstawą do usprawnień oraz umożliwia prezentację potrzeb informatyzacji na dowolnym poziomie ogólności. Mapowanie procesów ułatwia podejście procesowe do badanych zagadnień.

Tworzenie mapy procesu logistycznego obejmuje następujące etapy:

1. Określenie celu mapowania, poziomu szczegółowości odwzorowania i odbiorców wyniku.

2. Określenie zasięgu procesu (granic mapy) z punktu widzenia celu mapowania.

3. Obserwacja procesu i analiza dostępnych danych.

4. Definicja procesu.

5. Wybór narzędzia mapowania.

6. Dekompozycja procesu do podstawowych składowych (top-down) lub synteza podstawowych składowych do procesów zasadniczych (bottom-up).

7. Zapis składowych procesu i powiązań między nimi z wykorzystaniem formalizmu charakterystycznego dla danej metody.

8. Opis właścicieli podprocesów, zasobów, schematów decyzyjnych i odpowiedzialności podmiotów realizujących elementy procesu z wykorzystaniem formalizmy charakterystycznego dla danej metody.

9. Weryfikacja mapy procesu.

10. Sporządzenie dokumentacji.

Definicja procesu obejmuje identyfikację początku i końca procesu oraz jego struktury, wejść i wyjść materiałowych, informacyjnych i finansowych oraz odpowiadających im dostawców i odbiorców, zasobów technicznych i ludzkich niezbędnych do realizacji procesu, właścicieli poszczególnych podprocesów, kryteriów oceny procesu i adekwatnych mierników i narzędzi pomiaru. Dodatkowo należy określić przebieg sterowania procesem.

Metody zapisu procesu przepływu materiałów umożliwiają identyfikację m.in. [19], [46]:

- miejsc powstawania i zanikania strumieni materiałów,

- natężenia strumienia materiałów,

- postaci materiałów i jednostek logistycznych,

- czasu realizacji danego strumienia,

- zakresu przekształceń materiałów ze względu na ich postać fizyczną,

- zdarzeń uruchamiających przepływy materiałowe,

- zakresu kompetencji oraz zadań przydzielonych do zasobów,

- miejsc kosztotwórczych i wąskich gardeł

Metody zapisu procesów logistycznych, użyteczne na etapie modelowania tych procesów, obejmują m.in. [46]:

- wykresy przepływu (ideowe lub na planie obiektu, Sankeya lub sieciowe, wykorzystujące symbolikę graficzną),

- tablice krzyżowe przepływu (prostokątne lub trójkątne, pełne lub uproszczone),

- karty przepływu (dla procesu przepływu lub dla cyklu przepływu),

- karty realizacji operacji (dla procesu operacyjnego, dla czynności operacyjnych, dla czynności obu rąk lub dla procesu obiegu dokumentów),

- schematy blokowe i drzewa decyzyjne, flowcharty,

- symulacyjne schematy przepływu (płaskie 2D lub przestrzenne 3D),

- metody z serii IDEF (Integrated Computer Automated Manufacturing DEFINITION),

- zapisy BPMN (Business Process Modelling and Notation),

- modele UML (Unified Modeling Language) czy CAD.

Wybrane metody zapisu procesów w obiektach magazynowych omówiono w kolejnych podpunktach rozdziału.

5.1.2. Symbolika stosowana w procesach przepływu

Proces przepływu materiałów i informacji w obiektach magazynowych można podzielić na fazy, które składają się z czynności i operacji. Symbolika stosowana do zilustrowania realizowanych czynności i operacji w procesie przepływu może się różnić w zależności od obszaru stosowania i szczegółowości odwzorowania. Na ogół symbolika do zapisu procesu magazynowego obejmuje:

- 7 grup operacji technologicznych: transport, kontrola, obróbka, oczekiwanie, buforowanie, składowanie i czynności kombinowane;

- przedmioty transportu i manipulacji;

- środki transportu wewnętrznego;

- środki transportu zewnętrznego;

- urządzenia pomocnicze;

- miejsca dokonywania czynności.

Podstawowe symbole w mapowaniu procesów logistycznych przedstawiono w tabelach 5.1 i 5.2.

Dodatkowo, w zależności od potrzeb, stosuje się symbole opisujące materiały, środki transportu i urządzenia pomocnicze, miejsca dokonywania czynności, różnorodne stany procesów i dane oraz operatory działania, w tym logiczne. Sposób zastosowania poszczególnych symboli jest ściśle określony.

Tabela 5.1. Wybrane symbole stosowane do zapisu procesów logistycznych

Symbol

Nazwa

Symbol

Nazwa

Symbol

Nazwa

Transport

Transport z przekształcaniem

Składowanie tymczasowe

Kontrola

Kontrola z przekształcaniem

Składowanie

Operacja ręczna

Oczekiwanie

Źródło: opracowanie na podstawie [26], [46].

Tabela 5.2. Wybrane symbole do zapisu procesów decyzyjnych i administracyjnych

Symbol

Nazwa

Symbol

Nazwa

Symbol

Nazwa

Dane

Dokument

Baza danych

Proces, operacja

Łącznik

Karta

Decyzja

Terminator

Źródło: opracowanie na podstawie [26], [46].

W tabelach 5.3 i 5.4 przedstawiono inne symbole stosowane w technikach mapowania procesów logistycznych w obiektach magazynowych i systemach logistycznych.

5.1.3. Karta przepływu materiałów

Karta procesu przepływu jest graficzno-analitycznym przedstawieniem kolejności wyróżnionych czynności w procesie przepływu materiałów i informacji. Zawiera ona dane do analizy, sekwencję zadań i ich rodzaje, opis miejsca, stosowane urządzenia i kategorie pracy ludzkiej oraz może zawierać także czas i odległość przemieszczania. Kolejność realizacji czynności jest przedstawiana przez ułożenie symboli na liniach przepływu, poczynając od źródła aż do ujścia strumieni materiałów. Operacje, miejsca ich wykonywania oraz zasoby realizujące są jednoznacznie numerowane. Karta przepływu materiałów powinna przedstawiać wszystkie drogi przemieszczania materiałów w systemie logistycznym.

Tabela 5.3. Zapis wybranych środków transportowych w technice kartowania

Symbol

Nazwa

Symbol

Nazwa

Symbol

Nazwa

Samochód bez skrzyni ładunkowej

Wózek widłowy podnośnikowy kierowany

Wózek platformowy ręczny

Samochód ciężarowy 33-paletowy ze skrzynią

Wózek widłowy unoszący

Ciągnik z dwoma przyczepami

Ciągnik drogowy z przyczepą

Wózek podnośnikowy prowadzony

Człowiek - praca ręczna

Wagon kolejowy platforma

Przenośnik grawitacyjny

Układnica regałowa

Wagon kolejowy kryty

Przenośnik napędzany

Winda towarowa do góry/na dół

Źródło: opracowanie na podstawie [26], [46].

Tabela 5.4. Zapis wybranych przedmiotów transportu i manipulacji w technice kartowania

Symbol

Nazwa

Symbol

Nazwa

Trzy jednostki paletowe o masie 500 kg każda zawierająca po 16 paczek

Pojemnik

B

Worek

Pudło lub karton

Źródło: opracowanie na podstawie [26], [46].

Kolejność realizacji czynności jest przedstawiana przez ułożenie symboli na pionowych (względnie poziomych) liniach przepływu, poczynając od góry, gdzie znajduje się wejście do systemu logistycznego, przez kolejne przekształcenia, aż do dołu, gdzie jest jego ujście. Wszystkie czynności, a także miejsca, są numerowane w sposób jednoznaczny, seryjnie, w kolejności występowania, tzn. że wszystkie cykle transportowe, począwszy od góry, mają kolejne numery. Podobnie operacje kontroli i przetwarzania.

Przykład karty przepływu materiałów przedstawiono na rysunku 5.1a.

Rys. 5.1. Przykłady zastosowania symboliki do zapisu procesów logistycznych: a) karta przepływu materiałów, b) schemat blokowy.

Źródło: opracowanie własne.

5.1.4. Wykres przepływu materiałów

Wykres przepływu materiału jest przedstawieniem rzeczywistych dróg i kierunków, na których odbywa się przepływ materiału w danym obiekcie magazynowym (systemie logistycznym). Najprostszą odmianą wykresu przepływu jest wykres synoptyczny przepływu materiału jednego rodzaju materiału. Linia ciągła poprowadzona na podkładzie architektonicznym pokazuje drogę przejścia materiału od punktu wejścia do systemu aż do punktu wyjścia.

Strzałki wzdłuż linii wskazują kierunek przepływu, natomiast umowne symbole pokazują rodzaj procesów, operacji lub czynności zachodzących w różnych strefach, obszarach lub pomieszczeniach przepływu. Gdy liczba rodzajów jednostek ładunkowych w przepływie wzrasta, wówczas wykres synoptyczny staje się mało czytelny. Możliwe jest zastosowanie symboli niosących dodatkowe informacje na temat procesu.

Na rysunku 5.2a zaprezentowano wykres przepływu wybranych materiałów w zakładzie produkcyjnym z wykorzystaniem symboliki, na rysunku 5.2b przedstawiono zaś kierunki przepływu materiałów, dzięki którym możliwe jest odczytanie odległości pokonywanych w kolejnych cyklach transportowych oraz wskazanie miejsc krzyżowania się przepływów.

Rys. 5.2. Wykres przepływu materiałów na planie zakładu przemysłowego: a) z wykorzystaniem symboliki, b) synoptyczny

Źródło: opracowanie własne.

5.1.5. Wykres Sankeya

Wykres Sankeya prezentuje przepływ materiałów za pomocą strzałek, których szerokość jest proporcjonalna do wielkości przepływu, a kolor odpowiedni dla danej grupy materiałowej. Może być sporządzany ideowo, tj. ze wskazaniem jedynie miejsc początku i końca przepływów (rys. 5.3b), lub na planie zakładu ze wskazaniem dróg przepływu materiałów (rys. 5.3a).

Na schemacie Sankeya przedstawia się na ogół rzeczywiste odległości (w przyjętej skali), wielkości przepływów (masę) w podziale na surowce, wyroby gotowe itp. oraz powiązania transportowe. W przypadku gdy w konkretnym obszarze funkcjonalnym systemu logistycznego są możliwe przepływy materiałów (ładunków) po różnych trasach w wyróżnionej sieci dróg, wówczas wygodne jest przyjmowanie do analizy tzw. wykresów sieciowych.

Rys. 5.3. Wykres Sankeya przepływu materiałów: a) na planie zakładu, b) ideowo

Źródło: opracowanie własne.

5.1.6. Tablice krzyżowe przepływów materiałowych

Przepływy materiałów i informacji można wyrazić w postaci tablic krzyżowych. W polach tablicy podaje się wielkości przepływów w zadanym czasie (np. w ciągu doby, roku lub godziny), wyrażone w odpowiedniej jednostce (np. tony, palety, sztuki, pojazdy itd.) z miejsc dostawy (źródła - tytuły wierszy) do miejsc odbioru (ujście - nagłówki kolumn). Tablica krzyżowa pozwala na bilansowanie wielkości przepływów między elementami systemu logistycznego (tab. 5.5).

Tabela 5.5. Tablica krzyżowa rocznych przepływów materiałowych w systemie logistycznym - przykład

DO:

Z:

Ujście 1

Ujście...

Ujście M

RAZEM

Źródło 1

-

20

30

50

Źródło...

2

-

40

42

Źródło N

3

5

-

8

RAZEM

5

25

70

100

Źródło: opracowanie własne.

Tablica krzyżowa może być:

- prostokątna - do zapisu przepływów dwustronnych między elementami systemu,

- trójkątna - do zapisu przepływów jednostronnych (np. odległości),

- pełna - obejmująca wszystkie elementy systemu logistycznego,

- uproszczona - obejmująca wyłącznie elementy, pomiędzy którymi zachodzi przepływ materiałów lub informacji.

W tabeli 5.4 przedstawiono przykład zastosowania tablicy krzyżowej do opisu przepływów materiałowych w sieci logistycznej.

Tabela 5.6. Tablica krzyżowa rocznych przepływów materiałowych w systemie logistycznych - przykład

DO:

Z:

Dostawca

Magazyn dystrybucyjny 1

Odbiorca 1

Magazyn dystrybucyjny 2

Odbiorca 2

Odbiorca 3

Odbiorca 4

RAZEM

Dostawca

-

25 000

12 500

50 000

7 000

7 500

10 500

112 500

Magazyn dystrybucyjny 1

250

-

45 417

-

-

-

-

45 667

Odbiorca 1

125

454

-

-

-

-

-

579

Magazyn dystrybucyjny 2

500

-

-

-

25 434

27 250

38 150

91 334

Odbiorca 2

70

-

-

254

-

-

-

324

Odbiorca 3

75

-

-

273

-

-

-

348

Odbiorca 4

105

-

-

382

-

-

-

487

RAZEM

1125

25 454

57 917

50 909

32 434

34 750

48 650

-

Źródło: opracowanie własne.