Prečo automatizovaný sklad potrebuje riadenie procesov v reálnom čase

Dnešné logistické prevádzky musia priebežne reagovať na meniace sa priority objednávok, dostupnosť pracovníkov, vyťaženie zariadení, vznikajúce úzke miesta aj blížiace sa termíny expedície. Plán vytvorený na začiatku zmeny preto nemusí o niekoľko hodín neskôr viesť k najlepšiemu výsledku. Práve tento problém rieši Warehouse Execution System – WES.

WES je softvérová vrstva na koordináciu a optimalizáciu skladových operácií v reálnom čase. Prepája riadenie procesov vo WMS s riadením automatizovaných technológií vo WCS a priebežne zosúlaďuje objednávky, úlohy, ľudí, kapacity a zariadenia. WES nenahrádza WMS ani WCS. Dopĺňa ich o schopnosť riadiť sklad ako jeden dynamický tok práce.

Výkon technológií ešte nezaručuje výkon celého skladu

Predstavme si distribučné centrum, v ktorom vychystávanie dokáže pripraviť 900 objednávok za hodinu, zatiaľ čo baliaca a expedičná zóna zvládnu spracovať iba 600. WMS môže správne uvoľniť úlohy podľa pripraveného plánu. WCS môže bezchybne riadiť dopravníky, sortery a ďalšie zariadenia. Napriek tomu začne pred expedíciou vznikať fronta rozpracovaných objednávok. Vychystávanie funguje efektívne. Automatizácia funguje správne. Celkový tok skladu však nie je vyvážený.

Výsledkom môžu byť:

• preťažené pracoviská,
• rastúci objem rozpracovaných objednávok,
• nevyužitá kapacita v iných častiach skladu,
• manuálne zmeny priorít,
• časté operatívne zásahy,
• oneskorené expedície,
• problémy s dodržiavaním dodacích podmienok.

Takéto situácie ukazujú rozdiel medzi optimalizáciou jednotlivých procesov a optimalizáciou celej prevádzky. Automatizácia zvyšuje výkon konkrétnych častí skladu. Orchestrácia zabezpečuje, aby tieto časti fungovali ako jeden koordinovaný systém.

Ako sa vyvíjalo riadenie skladu

Každá generácia skladových systémov vznikla ako odpoveď na iný typ prevádzkových výziev. WMS systém priniesol kontrolu nad zásobami a procesmi. WCS umožnil riadiť automatizované zariadenia. WES vznikol z potreby koordinovať celý tok práce v reálnom čase.

WMS systém zaviedol kontrolu nad skladovými procesmi

Prvou zásadnou výzvou moderných skladov bolo získať presnú kontrolu nad zásobami a pohybom materiálu.

Firmy potrebovali:

• vedieť, kde sa nachádza konkrétny tovar,
• evidovať pohyb zásob,
• riadiť príjem, uskladnenie a expedíciu,
• štandardizovať pracovné postupy,
• znížiť počet manuálnych chýb,
• zabezpečiť dosledovateľnosť materiálu,
• prideľovať a kontrolovať skladové úlohy.

Na tieto potreby vznikol Warehouse Management System – WMS. WMS systém určuje, čo sa má v sklade vykonať. Riadi zásoby, objednávky, pravidlá procesov a úlohy spojené s príjmom, uskladnením, vychystávaním, dopĺňaním či expedíciou.

Tento model fungoval mimoriadne efektívne v prostredí, kde sa dala významná časť operácií naplánovať vopred. Objednávky sa spracovávali v dávkach, vychystávanie sa organizovalo do vĺn a kapacity bolo možné plánovať podľa relatívne stabilného objemu práce.

Rozhodovanie prebiehalo prevažne pred samotným vykonaním procesu:

1. systém vytvoril plán,
2. pridelil úlohy,
3. prevádzka ich vykonala podľa nastavených pravidiel.

WMS sa tak stal základnou riadiacou vrstvou moderného skladu.

WCS umožnil riadiť automatizované technológie

S rastúcim objemom objednávok začali sklady narážať na fyzické limity manuálnych operácií. Do prevádzok preto postupne pribúdali:

• dopravníkové systémy,
• sortery,
• AS/RS systémy,
• shuttle technológie,
• automatizované vychystávacie riešenia,
• robotické pracoviská,
• vysokorýchlostné dopravné trate.

Automatizácia zvýšila priepustnosť skladu, skrátila čas spracovania operácií a umožnila zvládať vyšší objem bez lineárneho rastu počtu pracovníkov. Zároveň však vytvorila potrebu riadiť fyzické zariadenia v reálnom čase.

WMS systém nebol navrhnutý na:

• komunikáciu s PLC,
• smerovanie materiálu v milisekundách,
• synchronizáciu dopravníkov a sorterov,
• okamžité reakcie na stav zariadení,
• priame ovládanie automatizovaných subsystémov.

Preto vznikol Warehouse Control System – WCS.

WCS vykonáva fyzické operácie a koordinuje technologické zariadenia. Rozhoduje napríklad o tom, ktorou trasou sa má prepravka pohybovať, kedy sa má aktivovať konkrétny dopravník alebo kam má sorter nasmerovať zásielku. Jeho hlavnou úlohou je zabezpečiť plynulé a spoľahlivé fungovanie automatizácie.

WCS však spravidla optimalizuje zariadenia alebo konkrétne technologické celky. Nemusí mať dostatočný kontext na optimalizáciu všetkých objednávok, procesov a kapacít skladu ako jedného systému.

WES systém koordinuje celý tok práce

Dnešný sklad potrebuje vedieť viac než len to, čo sa má vykonať a ako majú pracovať jednotlivé zariadenia.

Musí priebežne rozhodovať:

• ktorá objednávka je práve najdôležitejšia,
• ktoré úlohy sa majú uvoľniť,
• kde vzniká úzke miesto,
• ktoré pracovisko je preťažené,
• kde zostáva nevyužitá kapacita,
• ako reagovať na výpadok technológie,
• ako zosúladiť ľudí a automatizáciu,
• ako zabezpečiť expedíciu v rámci dohodnutých dodacích podmienok.

To je úloha Warehouse Execution Systemu.

WES pristupuje k skladu ako k dynamickému systému vzájomne prepojených procesov. Neoptimalizuje iba izolované zariadenie alebo jeden pracovný postup. Priebežne vyhodnocuje stav celej prevádzky a podľa aktuálnych podmienok upravuje poradie, načasovanie a prideľovanie práce.

WMS, WCS a WES: aký je medzi nimi rozdiel

Jednotlivé systémy nie sú priamymi konkurentmi. Každý z nich rieši inú vrstvu riadenia skladu.

Systém	Hlavná úloha	Typické oblasti riadenia
WMS	Riadenie zásob a skladových procesov	Príjem, uskladnenie, vychystávanie, dopĺňanie zásob, expedícia, evidencia zásob
WCS	Priame riadenie automatizovaných zariadení	Dopravníky, sortery, AS/RS, shuttle systémy, PLC a smerovanie materiálu
WES	Orchestrácia práce, kapacít a objednávok	Priority, prideľovanie úloh, vyvažovanie záťaže, SLA, ľudia a automatizácia

Zjednodušene:

• WMS vie, čo treba vykonať.
• WCS vie, ako majú pracovať zariadenia.
• WES rozhoduje, čo sa má vykonať práve teraz, v akom poradí a s využitím ktorých zdrojov.

Prečo statický plán už v dnešnom sklade nestačí

Tradičné riadenie skladu predpokladalo, že väčšinu práce možno efektívne pripraviť vopred. Dnešné prevádzky však ovplyvňuje vysoká variabilita:

• meniaci sa mix objednávok,
• kratšie dodacie termíny,
• omnikanálová distribúcia,
• rôzne úrovne zákazníckych podmienok dodania,
• kombinácia manuálnych a automatizovaných operácií,
• kolísajúca dostupnosť pracovníkov,
• poruchy a odstávky zariadení,
• neočakávané zmeny objemu práce,
• expresné a prioritné objednávky.

Počas jednej zmeny sa môže zmeniť vyťaženie vychystávania, stav automatizácie aj kapacita baliacich pracovísk. Ak systém pokračuje podľa pôvodného plánu, môže vytvárať ďalšiu záťaž práve v časti skladu, ktorá už nestíha. WES systém preto priebežne prehodnocuje situáciu a upravuje tok práce podľa aktuálneho stavu.

Môže napríklad:

• obmedziť uvoľňovanie objednávok do preťaženej zóny,
• zvýšiť prioritu zásielok s blížiacim sa termínom expedície,
• presunúť časť práce na voľné pracoviská,
• zmeniť poradie vychystávacích úloh,
• prispôsobiť objem práce dostupnosti pracovníkov,
• reagovať na výpadok technológie,
• zosúladiť rýchlosť vychystávania s kapacitou balenia a expedície.

Namiesto slepého vykonávania pôvodného plánu vzniká kontinuálny rozhodovací proces.

Aké problémy rieši orchestrácia skladových procesov

Dynamické uvoľňovanie objednávok

WES systém nemusí uvoľniť všetky objednávky naraz len preto, že sú pripravené na spracovanie. Zohľadňuje dostupnú kapacitu nadväzujúcich pracovísk a vytvára taký objem rozpracovanej práce, ktorý dokáže sklad reálne spracovať. Tým znižuje počet frontov a zabraňuje preťaženiu konkrétnych zón.

Prioritizácia podľa dohodnutých dodacích podmienok

Nie všetky objednávky majú rovnakú naliehavosť. WES systém môže priebežne vyhodnocovať:

• plánovaný čas expedície,
• typ zákazníka,
• prepravnú službu,
• stav kompletizácie objednávky,
• dostupnosť tovaru,
• aktuálne zaťaženie skladu.

Na základe týchto údajov upravuje poradie úloh tak, aby sklad neoptimalizoval iba počet spracovaných položiek, ale aj reálnu schopnosť splniť zákaznícke záväzky.

Riadenie úzkych miest

Úzke miesto sa počas zmeny môže presúvať. Ráno môže byť najviac zaťažený príjem. Neskôr vychystávanie. Pred uzávierkou expedície sa môže úzke hrdlo presunúť do balenia alebo sortácie. WES tieto zmeny priebežne identifikuje a upravuje tok práce tak, aby sa problém ďalej nezhoršoval.

Koordinácia ľudí a automatizácie

Mnohé sklady nie sú plne automatizované. Kombinujú manuálne vychystávanie, dopravníkové systémy, robotiku, automatizované zakladače a manuálne baliace pracoviská. Výkon skladu preto závisí od koordinácie rôznych typov zdrojov.

WES systém môže zosúladiť:

• dostupnosť pracovníkov,
• výkon automatizovaných zariadení,
• počet otvorených pracovísk,
• aktuálny objem objednávok,
• požadovanú úroveň priepustnosti,
• priority expedície.

Výsledkom nie je maximálne vyťaženie každého zdroja za každú cenu, ale optimálny výkon celého procesu.

Reakcia na výpadky a neplánované zmeny

Pri výpadku zariadenia alebo pracoviska nestačí iba informovať operátora. Je potrebné rozhodnúť:

• ktoré úlohy sa majú zastaviť,
• ktoré objednávky možno presmerovať,
• ktoré priority treba zmeniť,
• kde je dostupná náhradná kapacita,
• ako minimalizovať vplyv na expedíciu.

WES systém dokáže tieto rozhodnutia podporovať alebo automatizovať podľa nastavených pravidiel a aktuálneho stavu prevádzky.

Kedy sklad potrebuje WES systém

Nie každý sklad potrebuje samostatnú WES vrstvu. V jednoduchšej prevádzke môže postačovať kvalitný WMS doplnený o riadenie konkrétnych technológií. Význam WES systému rastie spolu s náročnosťou riadenia skladu.

Má pre váš sklad WES systém zmysel?

Otázka	ÁNO / NIE
Využíva sklad viacero typov automatizácie, napríklad dopravníky, sortery, AS/RS, shuttle systémy alebo roboty?	ÁNO / NIE
Kombinuje prevádzka manuálnu prácu, roboty a automatizované zariadenia?	ÁNO / NIE
Spracúva sklad objednávky s rôznymi prioritami, termínmi expedície alebo dodacími podmienkami?	ÁNO / NIE
Mení sa počas dňa výrazne objem alebo štruktúra objednávok?	ÁNO / NIE
Musia pracovníci alebo vedúci zmeny často manuálne meniť priority a preplánovávať úlohy?	ÁNO / NIE
Vznikajú v prevádzke pravidelne fronty, prestoje alebo úzke miesta?	ÁNO / NIE
Spôsobuje vysoký výkon jednej zóny preťaženie inej časti skladu?	ÁNO / NIE
Nedosahuje automatizácia očakávanú mieru využitia alebo priepustnosť?	ÁNO / NIE
Nedokáže sklad dostatočne rýchlo reagovať na výpadky zariadení alebo zmeny kapacít?	ÁNO / NIE
Je výkon skladu výrazne závislý od manuálnych zásahov a skúseností konkrétnych pracovníkov?	ÁNO / NIE
Má sklad problémy s plnením dohodnutých termínov expedície alebo zákazníckych dodacích záväzkov?	ÁNO / NIE
Nie je možné ďalší rast objemu riešiť iba zvyšovaním počtu pracovníkov?	ÁNO / NIE

 

Vyhodnotenie

Počet odpovedí ÁNO	Odporúčanie
0–2	Samostatný WES systém pravdepodobne zatiaľ nie je potrebný. Súčasné potreby môže pokryť kvalitný WMS a riadenie jednotlivých technológií.
3–5	WES systém môže mať pre vašu prevádzku význam. Odporúča sa preveriť hlavné úzke miesta, spôsob prideľovania úloh a využitie kapacít.
6 a viac	WES systém pre váš sklad dáva zmysel. Prevádzka pravdepodobne potrebuje dynamickú koordináciu objednávok, ľudí, kapacít a automatizácie v reálnom čase.

 

Ak ste pri viacerých otázkach označili ÁNO, váš sklad pravdepodobne nepotrebuje iba výkonnejšiu automatizáciu, ale lepšiu orchestráciu celého toku práce.

Dôležitým signálom je aj situácia, keď sklad dosahuje dobré lokálne KPI, ale napriek tomu má problémy s celkovým časom spracovania objednávok, dodržiavaním dodacích podmienok alebo stabilitou prevádzky.

WES systém nenahrádza WMS ani WCS

WES sa niekedy prezentuje ako nová generácia systému, ktorá má nahradiť existujúce riešenia. V praxi však jeho úloha spočíva skôr v ich prepojení a koordinácii.

Oblasť porovnania	WMS – Warehouse Management System	WCS – Warehouse Control System	WES – Warehouse Execution System
Hlavná úloha	Riadi zásoby, objednávky a skladové procesy	Riadi automatizované zariadenia a fyzický pohyb materiálu	Koordinuje celý tok práce naprieč skladom v reálnom čase
Primárne zameranie	Procesná kontrola a presnosť údajov	Technologická exekúcia a synchronizácia zariadení	Dynamická orchestrácia objednávok, ľudí, kapacít a automatizácie
Zásoby	Evidencia zásob, kontrola ich presnosti a lokalizácie	Zabezpečuje fyzický pohyb manipulačných jednotiek podľa pokynov	Zohľadňuje dostupnosť zásob pri určovaní poradia a načasovania úloh
Skladové procesy	Riadi príjem, uskladnenie, vychystávanie, dopĺňanie a expedíciu	Vykonáva technologické operácie potrebné na realizáciu procesov	Priebežne koordinuje procesy podľa aktuálneho zaťaženia a priorít
Dosledovateľnosť	Zabezpečuje dosledovateľnosť materiálu, zásob a vykonaných operácií	Eviduje stav a pohyb materiálu v rámci technologických subsystémov	Prepája prevádzkový kontext úloh, objednávok a zdrojov počas ich realizácie
Správa objednávok	Eviduje objednávky, stanovuje procesné kroky a vytvára skladové úlohy	Vykonáva fyzické presuny potrebné na spracovanie objednávok	Určuje, ktoré objednávky a úlohy sa majú vykonať prednostne
Procesné pravidlá	Uplatňuje definované pravidlá, stratégie a pracovné postupy	Riadi zariadenia podľa technických a bezpečnostných pravidiel	Dynamicky prispôsobuje rozhodovanie aktuálnej situácii v sklade
Skladové úlohy	Vytvára, prideľuje a eviduje úlohy	Realizuje úlohy prostredníctvom automatizovaných zariadení	Mení poradie, načasovanie a prideľovanie úloh podľa vývoja prevádzky
Ovládanie zariadení	Spravidla zariadenia priamo neovláda	Priamo riadi dopravníky, sortery, AS/RS, shuttle systémy a ďalšie technológie	Rozhoduje, ako a kedy majú byť technologické zdroje využité
Komunikácia s PLC	Zvyčajne prebieha nepriamo cez integračnú alebo riadiacu vrstvu	Zabezpečuje priamu komunikáciu s PLC a technologickými subsystémami	Využíva informácie o stave zariadení pri prevádzkovom rozhodovaní
Smerovanie materiálu	Určuje cieľ procesu alebo skladovú lokalitu	Riadi konkrétnu fyzickú trasu materiálu v reálnom čase	Zohľadňuje kapacity, priority a úzke miesta pri koordinácii toku
Synchronizácia automatizácie	Poskytuje procesné pokyny a požiadavky	Synchronizuje jednotlivé zariadenia a technologické celky	Zosúlaďuje výkon automatizácie s objednávkami, ľuďmi a nadväzujúcimi procesmi
Bezpečnosť a plynulosť technológií	Definuje procesný rámec a oprávnenia	Zabezpečuje bezpečný, stabilný a plynulý chod zariadení	Reaguje na obmedzenia alebo výpadky zmenou priorít a toku práce
Dynamické rozhodovanie	Rozhoduje najmä podľa vopred nastavených pravidiel a plánov	Reaguje na okamžitý stav technológie	Kontinuálne prehodnocuje stav celej prevádzky a upravuje ďalší postup
Koordinácia objednávok a zdrojov	Spravuje objednávky a vytvára požiadavky na prácu	Koordinuje zariadenia potrebné na ich fyzické vykonanie	Zosúlaďuje objednávky, pracovníkov, pracoviská, zariadenia a dostupné kapacity
Riadenie priorít	Prideľuje priority podľa nastavených obchodných a procesných pravidiel	Vykonáva prijaté požiadavky podľa technologickej logiky	Priebežne mení priority podľa dodacích záväzkov, kapacít a aktuálneho stavu skladu
Vyvažovanie kapacít	Plánuje a prideľuje prácu podľa dostupných údajov	Optimalizuje výkon konkrétnych zariadení alebo technologických zón	Vyvažuje zaťaženie medzi pickingom, automatizáciou, balením a expedíciou
Reakcia na úzke miesta	Poskytuje údaje a procesné možnosti na ich riešenie	Reaguje na lokálne technologické obmedzenia	Identifikuje vznikajúce úzke miesta a upravuje tok práce naprieč skladom
Optimalizácia toku práce	Optimalizuje jednotlivé skladové procesy	Optimalizuje pohyb materiálu a využitie zariadení	Optimalizuje správanie celého skladu ako jedného prepojeného systému
Typ rozhodovania	Procesné a transakčné	Technické a operatívne	Orchestration a real-time optimalizácia
Výsledný prínos	Presnosť zásob, kontrola procesov a dosledovateľnosť	Spoľahlivý výkon automatizácie a plynulý materiálový tok	Vyššia priepustnosť, lepšie využitie kapacít a stabilnejšie plnenie dodacích záväzkov

 

Konkrétna architektúra závisí od rozsahu riešenia. Niektoré platformy kombinujú funkcie WMS, WES a WCS, iné ich implementujú ako samostatné integrované vrstvy. Podstatné nie je označenie systému, ale to, či dokáže sklad priebežne koordinovať prácu podľa aktuálnych podmienok.

Od automatizácie k orchestrácii

Vývoj skladových systémov ukazuje, že každá nová vrstva vznikla v reakcii na zmenu prevádzkovej reality. WMS priniesol kontrolu nad zásobami a procesmi. WCS umožnil riadiť rastúci počet automatizovaných zariadení. WES reaguje na situáciu, v ktorej už nestačí optimalizovať každý proces alebo technologický celok samostatne.

Dnešný sklad funguje ako prepojená sieť ľudí, objednávok, pracovísk, softvérových systémov a automatizovaných zariadení. Rozhodnutie v jednej časti prevádzky môže okamžite ovplyvniť výkon ďalších zón. Preto je potrebné koordinovať:

• čo sa má vykonať,
• kedy sa to má vykonať,
• kde sa to má vykonať,
• aký zdroj sa má použiť,
• aký vplyv bude mať rozhodnutie na zvyšok skladu.

Práve to predstavuje posun od automatizácie k orchestrácii. Cieľom už nie je iba zrýchliť jednotlivé operácie. Cieľom je zabezpečiť, aby celý sklad pracoval stabilne, koordinovane a podľa aktuálnych obchodných priorít. WES preto nie je náhradou WMS alebo WCS. Je odpoveďou na prostredie, v ktorom sklad nefunguje ako pevne naplánovaná sekvencia procesov, ale ako neustále sa meniaci tok práce, kapacít a rozhodnutí.

Najčastejšie otázky o WES systéme