1. Теоретическая часть

Выполнение основных складских операций связано с использованием однообразного интенсивного ручного труда. Такой режим вызывает повышенную утомляемость работников и, как следствие, снижение производительности и безопасности выполнения работ. Например, утомление машиниста крана в результате напряженного внимания приводит к снижению производительности его работы на 15-20%. Снижение производительности вызывают также индивидуальные особенности операторов, управляющих погрузочно-разгрузочными машинами (ПРМ), отклонения от оптимальных режимов работы и т. -п. [1].

В то же время, с точки зрения управления процессами доставки грузов потребителям, именно складские и погрузочно-разгрузочные операции являются критическими по учету движения грузов от отправителя к потребителю. Неизбежные сбои ручного учета выполнения этих операций ведут к задержке доставки и потерям грузов.

Решить указанные проблемы в значительной степени может автоматизация выполнения складских операций и погрузочно-разгрузочными операциями (ПРР), заключающаяся в создании комплекса машин и механизмов, которые без участия человека выполняют грузовые операции. Функции оператора переходят от управления отдельным ПРМ к управлению автоматизированным комплексом. Сложность решения данной проблемы состоит в том, что для автоматизации обработки грузов необходимо решить не только задачу подбора или создания системы автоматического управления средствами сортировки и погрузки или разгрузки грузов. Требуется разработка комплексной технологии выполнения грузовых операций, предусматривающей согласованность информационных потоков, параметров ГМ, ПРМ и других факторов по всей цепочке доставки грузов от отправителя к потребителю. Практика показала, что автоматизация выполнения отдельных грузовых операций в цепочке доставки грузов может эффективно решать проблемы работы отдельного терминала или склада, но не позволяет существенно влиять ни на сроки доставки, ни на снижение затрат на доставку грузов [2].

Автоматизация выполнения грузовых операций предусматривает решение следующих задач:

осуществление комплекса организационно-технологических мероприятий, связанных с внедрением машиноуправляемых способов обработки грузов: стандартизация тары, обеспечение возможности автоматической идентификации грузов, реализация планировочных решений, позволяющих использовать автоматические ПРМ, и т.п.;

выбор и интеграция технических средств автоматизации;

внедрение информационной управляющей системы, объединяющей на определенных принципах управление объектом автоматизации и обеспечивающей связь с внешними по отношению к этому объекту системами управления.

Технические средства автоматизации в зависимости, от выполняемых функций можно разделить на несколько групп:

средства получения информации - формируют первичный поток данных, которые определяют функционирование автоматизированной системы и позволяют отслеживать результаты работы системы в режиме реального времени. Для получения данных о грузе могут использоваться самые различные датчики;

средства передачи информации связывают между собой территориально разобщенные элементы системы. На небольших расстояниях обычно используют различные провода, для больших расстояний коммутируемые или выделенные каналы связи, радиостанции и т.п.;

средства обработки информации (компьютеры) - на основании полученной информации выполняют необходимые расчеты и формируют управляющие команды;

исполнительные элементы непосредственно воздействуют на груз.

При обработке грузов на автоматизированных складах важную роль играет четкая и быстрая идентификация груза. Автоматическое определение основных параметров груза является основой всех систем автоматизации складских работ.

Автоматические системы выполнения грузовых операций.

Такие системы обеспечивают обработку грузов без участия человека и могут охватывать как выполнение отдельной элементарной операции или бизнес-процесса, так и автоматическое выполнение всего комплекса обработки грузов. В последнем случае такие системы называются автоматическими складами [3].

На современном уровне развития техники и технологий автоматические склады эффективны для переработки строго ограниченной номенклатуры грузов при небольшом количестве выполняемых грузовых операций. Наибольшее распространение автоматические склады получили на автосборочных производствах и специализированных терминалах в системах дистрибуции запасных частей и готовой продукции.

В настоящее время на транспорте общего пользования в условиях переработки обширной номенклатуры грузов, большого количества динамических внешних связей и неопределенности в составе грузовых операций автоматизируется работа только отдельных ПРМ или ограниченного круга взаимосвязанных грузовых операций - бизнес-процессов.

Автоматическая работа ПРМ может основываться на временном или адаптивном принципах.

Временной принцип автоматического управления основан на том, что операции управления выполняются последовательно через определенные промежутки времени вне зависимости от внешних факторов. Данный принцип не предусматривает обратной связи для исполнительных механизмов автоматического устройства, приходится жестко привязывать тип единицы хранения к месту его складирования. Для строго специализированных складов это не представляет больших сложностей. Однако, если номенклатура хранящихся товаров существенна, такое ограничение становится серьезной проблемой. Например, на складе бытовой техники могут храниться стиральные машины различных моделей разных производителей. Для каждой модели, чтобы транспортирующее устройство могло ее выбрать, необходимо резервировать определенные места хранения. Жесткая привязка такой единицы хранения к определенным ячейкам приведет к тому, что значительная часть ячеек, отведенных под редко завозимые модели стиральных машин, будет пустовать, а другая будет переполнена и новую партию часто покупаемых стиральных машин будет негде разместить.

Адаптивный принцип предполагает получение информации об обрабатываемом грузе непосредственно автоматическим устройством. Транспортный робот, проезжая мимо стеллажей, считывает коды, указывающие на содержимое тех или иных ячеек хранения, и выбирает требуемый груз по коду, переданному ему автоматической системой управления для отбора товара.

По принципу обработки грузов различают три группы автоматических складов.

Гравитационный склад позволяет загружать или изымать единицу хранения только начиная с верхнего ряда (сверху вниз). В зависимости от количества используемых кранов-штабелеров и транспортеров одновременно могут выполняться либо только одна, либо две грузовые операции (принятие и выдача груза). Основное преимущество такого типа склада заключается в минимальной занимаемой площади,

недостаток -- отсутствие прямого доступа к любой единице хранения. Обычно на гравитационных складах в одном вертикальном ряду хранятся однотипные (взаимозаменяемые) товары. По мере необходимости отгрузки товара вертикальный ряд освобождается сверху вниз, затем заполняется новой партией товара и т.д. [4].

Склад единичного хранения позволяет иметь доступ к каждой складируемой грузовой единице. Для этого на складе предусмотрены проходы между рядами стеллажей, по которым могут перемещаться грузовой захват крана-штабелера или тележки с телескопическими вилами. Склады данного типа могут оборудоваться также лифтовыми стеллажами или элеваторами. Лифтовый стеллаж позволяет снимать единицу хранения с любой полки и доставлять к месту выдачи или, наоборот - от места загрузки к месту хранения, а элеватор - перемещать полки по замкнутому контуру.

Проходной склад использует принцип "первым поставил, первым взял", что необходимо для соблюдения сроков хранения и последовательной обработки серий хранящейся продукции. Такой склад напоминает многорядный конвейер, с одной стороны которого происходит загрузка складируемых грузовых единиц, а с другой - их выдача. При хранении однотипных грузовых единиц вместо конвейеров часто используют наклонные пандусы с направляющими, по которым груз перемещается под действием собственной массы от зоны загрузки к месту выдачи. По принципу перемещения груза такие склады часто называют гравитационными.

Автоматизированные системы управления грузовыми операциями. Автоматизированные системы являются "интеллектуальной" частью автоматических систем. В этом случае все процессы управления, формируемые автоматизированной системой, оформляются в виде указаний операторам и чаще всего передаются на ручные терминалы или терминалы погрузчиков. Выполняя определенные действия, оператор отчитывается в их исполнении, используя клавиатуру или считывая сканером штрих-коды с транспортируемых единиц и ячеек хранения.

Основными задачами автоматизированной системы управления складом являются:

- оптимизация основных бизнес-процессов при эксплуатации погрузочной техники;

- повышение оперативности обслуживания клиентов;

- обеспечение полного контроля над товародвижением;

- повышение точности информации о количестве и размещении товаров на складе;

- обеспечение оперативности обмена данными между всеми участниками складского процесса;

- сокращение времени выполнения складских операций и уменьшение объема бумажного документооборота.

Система обрабатывает данные, поступающие в реальном времени, и готовит решения по управлению, формированию и распределению заданий для персонала и взаимодействующих подсистем, одновременно осуществляя контроль над их выполнением. Ядром автоматизированной системы управления складом является подсистема планирования складских работ. Часто эта подсистема строится как экспертная система, в которой собраны данные и актуальная информация, необходимая для принятия решений в соответствии с реализуемой в данный момент технологией работы склада.

Программное обеспечение автоматизированной системы управления складом обычно поддерживает работу радиооборудования, устройств штрихового кодирования, электронных весов, принтеров и сканеров изображений для обмена данными между, всеми участниками технологического процесса.

Автоматизированная система управления складом состоит из следующих основных модулей.

Прием груза. Данный модуль обеспечивает выполнение следующих основных функций:

ввод данных о грузе и сопроводительных документов;

заблаговременная, при наличии заявки, подготовка склада, к приему партии поступающего груза исходя из текущего состояния склада, даты прихода и объема новой партии (перемещение и уплотнение единиц хранения);

формирование набора требований к условиям хранения (температура, влажность, сроки и т. п.) в зависимости от вида поступающего груза;

автоматическое формирование поддонов при необходимости переформирования принимаемой партии груза;

назначение адреса хранения в соответствии с принятыми правилами, проверка совместимости хранения рядом расположенных грузов;

* распечатка этикеток для поддонов (при необходимости);

* формирование и распечатка задания грузчикам на перемещение грузов в определенную ячейку склада или в зону погрузки [5].

Для обеспечения достоверности данных программа должна различать, каким образом в систему введены данные о получаемых и выдаваемых грузах: автоматически с помощью сканера или с помощью клавиатуры для анализа причин возможных ошибок. Основным источником поступления данных в этот модуль являются переносные или стационарные сканеры или терминалы, с помощью которых операторы считывают информацию о принимаемых грузах.

Выдача груза. Данный модуль позволяет ввести информацию о заказе (номер, дата заказа, клиент, перечень запрашиваемых товаров с указанием необходимого количества и т.д.). После ввода информации о заказе происходит резервирование груза, находящегося на складе. После простановки даты утверждения заказа проверяется количество запрошенного и зарезервированного товара для каждой позиции, и в случае соответствия печатается задание для грузчиков на перемещение поддонов из ячеек хранения в зону комплектации. После того как груз отгружен клиенту (со считывающего устройства получен соответствующий код), проставляется дата выдачи товара, и резерв поддона автоматически переходит в расход. Обычно данный модуль содержит программы формирования грузовой партии в зависимости от вместимости используемых для вывоза груза АТС.

Складские операции. В этом модуле автоматически отслеживаются псе изменения, которые происходят с грузом во время хранения. В зависимости от кодов грузов и ячеек, получаемых модулем при работе операторов, фиксируется изменение места хранения, перемещение груза на другой поддон, операции отбраковки и т.п. Все произведенные изменения протоколируются - в таблицу изменений записывается следующая информация: предыдущее значение параметра; текущее значение параметра; пользователь, выполнивший модификацию; дата операции и ее продолжительность. Программа контролирует факт и сроки выполнения всех сформированных заданий.

Информации о грузе. Данный модуль обеспечивает получение общей информации по грузам, хранящимся на складе, - данные о поддонах с грузом определенного наименования: количество единиц на поддоне; количество зарезервированных единиц; дата реализации груза; дата приемки поддона; дата выдачи поддона; ячейки хранения и т. п.

Формирование отчетов. Модуль обеспечивает выполнение следующих функций:

· выпуск инвентарной ведомости;

выпуск отчета об обработке груза за сутки;

выпуск отчета по товару на определенную дату (количество на начало дня, приход, выдача, остаток на конец дня);

выпуск отчета по браку на определенную дату (количество на начало дня, приход, выдача, остаток на конец дня);

выпуск отчета по стоимости хранения за определенный период;

выпуск отчета по движению заказов.

Управление пользователями. Данный модуль обеспечивает регистрацию всех работников, которые имеют доступ к работе с информационной системой. Управление доступом пользователей позволяет разрешать или запрещать доступ пользователей к определенным модулям или функциям информационной системы. Для определенных пользователей определенные данные, хранящиеся в системе, разрешается дополнять (вводить новые), и (или) редактировать, и (или) удалять, и (или) только просматривать.

Справочники. Модуль обеспечивает формирование и снабжение пользователей по их запросам справочной информацией. Как правило, модуль содержит следующие справочные системы:

справочник "Места хранения" (содержит сведения об ячейках складов);

ведение картотеки грузов;

ведение картотеки третьих лиц (поставщики, заказчики и т.д.);

справочник "Группы товаров" (необходим для объединения товаров в группы, для выработки в дальнейшем стратегии размещения товаров одной группы на определенном стеллаже);

справочник "Стеллажи для групп" (предназначен для связи группы товаров с определенным стеллажом, на котором предполагается хранить товары данной группы);

справочник "Тарифы" (позволяет для каждой компании в зависимости от типа обработки (продажа или хранение), количества единиц хранения и периода времени вводить тариф на хранение груза). Успешная работа автоматизированной системы управления складом в значительной степени определяется оперативностью получения информации от операторов и получения ими заданий на выполнение складских операций. В связи с тем, что зона работы большинства операторов может распространяться на весь склад, чаще всего для обмена данными на крупных складах и терминалах используют радиооборудование. Такой подход к обмену данными между работниками, занятыми в едином технологическом процессе, в соответствии с которым они должны работать в компьютерной сети независимо от своего местонахождения, получил название М2М (Mobile-to-Mobile). В этом случае в пределах склада формируется так называемая беспроводная локальная вычислительная сеть (WLAN-- Wireless Local Area Network), которая объединяет переносные компьютеры и терминалы операторов с информационной системой.

Основу аппаратного обеспечения беспроводных сетей составляют радиомодемы, которые преобразуют данные в формат, пригодный для передачи с помощью используемого стандарта радиосвязи, обеспечивают передачу радиосигнала, при необходимости проводят его сжатие и шифрование, принимают радиосигналы с других модемов и преобразуют его в формат данных, используемый информационной системой управления. Радиомодем может иметь направленную или ненаправленную антенну. При использовании направленных антенн несколько увеличивается дальность связи, но поддерживается только топология WLAN "точка-точка". Такую топологию чаще всего используют для обеспечения обмена данными между двумя удаленными стационарными объектами, например двумя складами. Ненаправленная антенна распространяет радиосигнал равномерно во всех направлениях и подходит для поддержки топологии WLAN "все-со-всеми", наиболее подходящей для мобильных пользователей.

Для увеличения дальности радиосвязи используют так называемые радиоудлинители - устройства, принимающие сигнал и передающие его же после усиления. [6]

Снизить стоимость WLAN позволяет установка в основных помещениях приемников радиосигнала - модулей доступа для маломощных радиомодемов, соединенных между собой традиционной физической средой компьютерных сетей: проводами типа "витая пара", коаксиальным кабелем и т.п.

На крупных терминалах, обрабатывающих большегрузные контейнеры, широкое распространение получили косвенные методы идентификации местонахождения груза. Основной проблемой является быстрый поиск требуемой грузовой единицы среди тысяч находящихся на терминале. Обслуживая многих перевозчиков различных видов транспорта, трудно обеспечить наличие на каждой грузовой единице единообразных средств автоматической идентификации. Поэтому для определения местонахождения грузовой единицы фиксируется факт работы ПРМ с данным грузом и с помощью различных технических средств отслеживается перемещение ПРМ. Точка разгрузки заносится в память ЭВМ как текущее местонахождение грузовой единицы. При получении запроса на данный груз ЭВМ терминала ищет ближайший к текущему местонахождению груза ПРМ и передает его оператору данные о месте хранения грузовой единицы.

Виртуальный склад. Отображение информации о некотором объединенном определенными признаками множестве товаров в глобальной компьютерной сети называется виртуальным складом.

Понятие виртуального склада тесно связано с понятиями электронного бизнеса и электронной коммерции. Под электронным бизнесом понимается ведение бизнеса, осуществление бизнес-процессов и бизнес-функций в глобальных компьютерных сетях, главным образом в Интернете. В мире данный подход получил весьма популярное сокращенное наименование Business-to-Business - В2В. Электронная коммерция (Business-to-Commerce - В2С) является частью электронного бизнеса и подразумевает осуществление функций маркетинга, продажи и приобретения продукции и услуг через Интернет.

Технология виртуальных складов как объекта электронного бизнеса стала возможна исключительно с развитием Интернета, который обеспечил свободный доступ к локальным информационным ресурсам организации.

Основное назначение виртуального склада - разрыв материальных и информационных потоков по времени и в пространстве и системе поставок товаров.

Организация, имеющая виртуальный склад, физически может иметь только данные, размещенные на Web-сервере, о товаре, который она может поставить, и условиях его поставки. Сам товар может находиться на складах других организаций, складах производителя или вообще может быть не изготовлен. Такое положение не исключает наличия в некоторых случаях какого-то количества или определенной ограниченной номенклатуры товаров и на складе организации, владельца виртуального склада, особенно, если эта организация занимается розничной торговлей.

Виртуальный склад позволяет повысить эффективность работы системы поставок товаров за счет снижения объемов материальных потоков. Для поставки товаров заказчику формируется конкретная грузовая партия без хранения на промежуточных складах.