Разработка программного комплекса для моделирования различных конфигураций склада

УДК 658.7

Разработка программного комплекса для моделирования различных конфигураций склада

Кислицын Игорь Олегович

Магистрант 2 курса

Новосибирский Государственный Технический Университет

г. Новосибирск, Россия

E-mail:k.yngvarr@gmail.com

Научный руководитель –  Щеколдин Владислав Юрьевич
к.т.н., доцент кафедры маркетинга и сервиса

Новосибирский государственный технический университет,
г. Новосибирск,Россия

E-mail: raix@mail.ru

Development of a software package for warehouse modeling

Kislitsyn Igor Olegovich

2^nd grade master student

Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia

Scientific supervisor – Shchekoldin Vladislav Yurievich

Candidate of Science in Engineering (Ph.D.),

Associate Professor of Marketing and Service Department

Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia

Для исследования влияния расположения стеллажей на эффективность работы склада разрабатывается программный комплекс. Проведён анализ существующих инструментов для симуляции склада.

Ключевые слова: склад, симуляция, эффективность.

A software complex is being developed to study the influence of racking arrangement on warehouse efficiency. The analysis of existing tools for simulation of the warehouse is carried out.

Key words: warehouse, simulation, efficiency.

Постановка задачи. Расстановка стеллажей на складе и распределение товаров по ним существенно влияют на эффективность погрузчиков и время загрузки и выгрузки товаров. На данный момент, самой популярной конфигурацией склада является расстановка стеллажей строго параллельно друг другу (см. рис. 1а). На достаточно больших складах может присутствовать дополнительный коридор, перпендикулярный стеллажам.

Данная схема является самой простой в реализации, но не является самой эффективной. Согласно [1], конфигурация Flying V позволяет увеличить производительность погрузчиков на 12% по сравнению с традиционной, а конфигурация Fish-bone Aisles (рис. 1б) — на все 20%.

Для определения эффективной схемы расстановки стеллажей можно воспользоваться имитационным моделированием. Преимущество данного подхода по сравнению с аналитическим расчётом состоит в том, что просимулировать можно практически любую возможную конфигурацию. Это позволяет исследователям быстро проверять свои самые смелые гипотезы.

Основное предназначение разрабатываемого продукта — это обучение студентов. Выбор метода имитационного моделирования для расчёта характеристик конфигураций позволит студентам наглядно увидеть последствия принятия тех или иных решений при проектировании склада.

а                                                           б

Рисунок 1 — Различные конфигурации складского пространства

Сравнение альтернатив. Для имитационного моделирования складов используют:

• FlexSim;
• Arena;
• AnyLogic.

Данные программные пакеты являются профессиональными средами для проведения имитационного моделирования и их возможности не ограничиваются симуляцией работы склада.

FlexSim

Данный симулятор позволяет проводить имитацию логистических процессов, производства, транспортных потоков и складов. В основе интерфейса лежит принцип Drag & Drop, что позволяет быстро и интуитивно собрать модель склада [2]. Однако, такой интерфейс не является удобным для быстрой проверки различных конфигураций склада, поскольку требует множества перемещений индивидуальных стеллажей и изменения размера каждого в отдельном окне.

Arena

Программный комплекс Arena Simulation — это одно из самых старых и проверенных временем решений для промышленного имитационного моделирования [3]. Он предоставляет широкие возможности для симуляции множества разнообразных процессов, в связи с чем может быть не прост в освоении.

AnyLogic

Самый мощный из представленных симуляторов, позволяет с большой точностью симулировать различные процессы. Поддерживает моделирование скадов, но сложен в освоении, требует тонкой настройки и специфических знаний.

Вывод. Критический недостаток рассмотренных систем заключается в том, что они являются универсальными и сложными инструментами. Также данные инструменты были разработаны в начале двухтысячных и заложенные в их основу принципы проектирования интерфейсов значительно устарели. Это делает перспективу создания нового, специализированного инструмента, основанного на современных представлениях о дружелюбном интерфейсе, привлекательной.

Проект системы моделирования склада. В рамках данной работы разрабатывается программный продукт для имитационного моделирования различных конфигураций склада. Данный продукт позволяет изучить влияние расстановки стеллажей и распределения различных товаров по ним на эффективность работы погрузчиков, а также получить тепловую карту склада.

Моделируется взаимодействие следующих сущностей:

• Стеллажи;
• Точка загрузки;
• Точка выгрузки;
• Поддоны с товаром.

Параметры склада, количество погрузчиков, распределение заказов и поставок во времени задаётся с помощью формы ввода. Размеры и положение стеллажей, местоположение точек загрузки и выгрузки и распределение видов товаров по стеллажам конфигурируются в редакторе.

Программа предусматривает два режима моделирования: наглядный (игровой) и статистический.

В наглядном режиме моделирование происходит в реальном времени, каждый этап отрисовывается на стороне клиента. Это позволяет пронаблюдать работу склада в заданной конфигурации и устранить очевидные её изъяны. Предполагается, что данный режим будет в основном использоваться студентами при изучении работы склада.

Статистический режим предусматривает запуск большого количества симуляций одновременно для получения статистических свойств конфигурации и исследования получаемых эмпирических распределений вероятности различных показателей работы склада.

Один из видов информации, получаемой с помощью разрабатываемой программы – тепловая карта склада. При отображении тепловой карты отдельные ячейки стеллажей окрашиваются в оттенки красного в соответствии с количеством товара, побывавшего в ней за всё время симуляции.

Отображение тепловой карты позволяет наглядно продемонстрировать степень загруженности ячеек склада.

Заключение. Инструмент, разрабатываемый в рамках данной работы, не только позволит студентам изучить как различные конфигурации складского пространства влияют на его эффективность, но и, в перспективе, позволят компаниям с помощью имитационного моделирования принимать взвешенные решения по конфигурированию складов.

Рисунок 2 — Пример тепловой карты склада с простой конфигурацией

Библиографический список:

1. Kevin R. Gue, and Russell D. Meller Aisle configurations for unit-load warehouses // IIE transactions. – 2009. – Vol. 41, N 3. – P. 171-182.
2. W.B. Nordgren Flexible simulation (Flexsim) software: Flexsim simulation environment // 35th conference on Winter simulation: driving innovation, 2003: Proceedings. – P. 197-200.
3. J.E. Hammann and N.A. Markovitch Introduction to Arena [simulation software] // Winter Simulation Conference, 1995: Proceedings. – P. 519-523.
4.