Реконструкция склада и модернизация технологии

Слово «кризис» напоминает мне индийские мантры. Оно столь же часто повторяется и сложно разгадать его истинный смысл. Однако опыт последних 8 – 10 месяцев показал, что специалисты по логистике, выступавшие на ряде конференций – от ММЛФ-2009 до семинаров на выставке «Логистика и Склад» в июне этого года – оказались правы в своих прогнозах. Владельцы бизнеса наконец-то начали задумываться об эффективности и стоимости эксплуатации своих складов! А эти мысли неизбежно приводят, по крайней мере, к идее модернизации склада. И вот здесь очень часто включается механизм поиска самого простого и дешевого решения вопроса. К сожалению, это довольно типичная ошибка, которая имеет научное название – «отсутствие системного подхода». Обычно пытаются найти тот самый «Архимедов рычаг», который позволит перевернуть мир. А проще говоря – найти самый «узкий» участок на складе и, за счет его кардинального улучшения, решить проблему модернизации. Чаще всего начинают покупать и внедрять новую систему управления складом. Я, собственно говоря, ничего не имею против внедрения на складе современной WMS, но любой специалист знает, что автоматизация беспорядка приводит к беспорядку в квадрате. Однако, критиковать всегда легче, чем предложить какую-то разумную программу действий. Поэтому давайте попробуем сформулировать шаги такой программы, а затем рассмотрим их подробнее. 

• Проведение логистического аудита действующей складской системы
• Разработка концепции повышения эффективности внутренней логистики компании
• Проведение ретроспективного анализа потоков товаров и расчет потребного количества мест в зонах хранения и обработки товарных потоков на некоторое количество лет прогноза развития бизнеса
• Выбор типов технологий для различных зон хранения и обработки потоков товаров
• Создание набора объемно-планировочных и технологических решений. Т.н. «Гипотез склада»
• Выбор оборудования, подъемно-погрузочной техники для каждой из гипотез и расчет их потребного количества
• Выбор типа системы управления складом (WMS) и разработка требований к ее адаптации и внедрению
• Расчет потребных ресурсов для эксплуатации склада – штатное расписание производственного персонала, электроэнергия, тепло, вода, канализация, ……
• Подготовка плана-графика строительных и прочих работ по модернизации склада
• Расчет бюджета склада – капитальных и эксплуатационных затрат
• Оценка окупаемости и экономической эффективности проекта реконструкции.

Итак, начнем с логистического аудита. Смысл этого шага – в выборе возможной концепции повышения эффективности бизнеса за счет снижения логистических издержек. В условиях сегодняшней рыночной экономики, когда доход бизнеса ограничен ситуацией на рынке и, как правило, мало управляем, повысить рентабельность бизнеса можно только за счет снижения себестоимости. Сэкономить на материалах и технологии производства товаров весьма трудно! Стоимость же логистики потоков материалов и товаров составляет от 30 до 70% от общей себестоимости производства и дистрибуции товаров. Именно в этой сфере лежат основные возможности по росту рентабельности. А, значит, и победа в конкуренции. А ведь складские затраты составляют значительную часть общих логистических затрат. На первом этапе реконструкции склада необходимо выявить основные пути решения логистических проблем:

• Модернизация технологии и системы управления в существующем складе
• Реконструкция здания склада и параллельная модернизация
• Строительство нового складского здания
• Аренда склада
• Передача обслуживания потоков логистическому оператору – т.н. «3PL» компании.

Сложность ситуации заключается в отсутствии  в этот момент точных расчетов по потребной размерности зон склада. Кроме того, всегда надо помнить, что кажущееся самым разумным решение чаще всего оказывается далеко не самым эффективным. Поэтому, результатом такого аудита должна стать программа проектирования  с набором наиболее вероятных гипотез конструкции, типа технологии, оборудования и системы управления складом – т.е. концепция модернизации логистики. Не может быть одной гипотезы, т.к. невозможно будет доказать ее оптимальность. Не с чем сравнить!. Но и нет смысла разрабатывать 5-6 вариантов таких гипотез – слишком долго и дорого!. По опыту известно, что обычно достаточно 2-3 варианта. А вот выбор этого набора вариантов лучше всего предоставить приглашенному эксперту. Если у него «за спиной» десятки проектов, то вероятность выбора  наилучшего набора вариантов очень высока. Разработка такой концепции должна начинаться с точного расчета потребных размеров склада. Но склад – это не просто здание. Это управляемый и настраиваемый  станок по переработке потоков товаров. А выбор станка всегда начинается с понимания размеров того, что на нем будет обрабатываться. Поэтому, в основе методологии  реконструкции существующего склада или же проектирования  нового лежит  анализ потоков товаров за предыдущий период, прогноз развития бизнеса компании на будущее и, основанный на этом, расчет потребных размерностей складских зон и иных характеристик склада. Проведение таких расчетов осложняется очень большой размерностью и трудоемкостью задачи, потребностью в специальных программах и в наличии информации о геометрических и физических характеристиках товаров. Описание этого раздела плана работ   выходит за рамки данной статьи. Его можно найти в других работах автора (*). В силу указанных сложностей часто делается попытка не расчета, а оценки характеристик товарных потоков по осредненным данным. Рекомендовать этот путь не хочется, т.к. точность таких расчетов наперед не доказуема, а ошибки выявятся только при эксплуатации склада, когда уже ничего нельзя изменить. Зная размерность склада, точнее говоря, основных его зон – хранения запасов товаров и отбора и комплектации заказов, можно приступать к выбору типа технологии. Имеется в виду не утилитарно понимаемая технология, как набора операций для заданного уровня обработки товарного потока, а именно «БАЗОВОЕ» описание метода хранения товаров, метода доступа к товарам и необходимой для этих методов техники хранения, перемещения грузовых единиц с товарами, отбора, комплектации и экспедирования заказов. Фактически, речь идет комплексном, системном описании взаимосоответствия  ВСЕХ элементов склада друг другу. Это не искусственный шаг, а анализ накопленного за многие десятилетия опыта строительства и оборудования складов по всему миру. Такой подход существенно упрощает выбор гипотезы для проектировании и сокращает их количество. Можем использовать следующую систему описания «Базовых технологий»:

• Широкопроходные
• Узкопроходные 
• Комбинированные 
• Сверхплотное хранение 
• Высокоавтоматизированные (High Bay)

 «Широкопроходные» технологии на сегодняшний день наиболее известны и применяемы. Эта технология ориентирована на применение т.н. «фронтальных» стеллажей с шириной прохода между ними около 300 см. Этот показатель может существенно меняться как в зависимости от типа и модели техники, используемой для перемещения и подъема груза, так и от размеров самой грузовой единицы. Чаще всего – от 250 до 350 см. Этими же факторами ограничивается высота зоны хранения для этой технологии – не более 12м до ферм перекрытий крыши. Можно, конечно, использовать и здания с меньшей высотой, но тогда надо подбирать и технику с соответствующей высотой подъема груза. Основным преимуществом этой технологии является полная независимость технологических операций друг от друга, т.к. ширина прохода обеспечивает свободный разъезд применяемой техники в нем.  Основной недостаток – низкая плотность хранения, редко превышающая  1,5 паллеты на 1 кв метр зоны хранения. Поэтому при реконструкции склада можно быстро «упереться» в лимит количества хранимых паллет и это потребует расширения склада. Но не факт, что есть необходимая площадка рядом со складом. А, даже ели она и есть, расширение площади склада приведет к резкому увеличению дистанций пробега техники. А это, в свою очередь, снижет производительность технологии и увеличивает эксплуатационные затраты. Поэтому, давно была изобретена «Узкопроходная» технология, резко повысившая плотность хранения товаров (до 3 – 3,5 паллет на 1 кв. метр) за счет уменьшения ширины прохода до 160 – 180 см увеличения высоты хранения до 16 – 18 метров и изменения конструкции подъемной техники. Особенно её механизма размещения паллета в стеллаже – появился специальный «разворотный» узел с вилами. Однако, такая технология редко применяется при реконструкции склада, т.к. не часто встречаются здания с просветом до ферм крыши в 18 – 19 метров! А попытка нарастить колонны и поднять крышу может оказаться нерентабельной. Хотя априорно отбрасывать такую возможность нельзя. Последнее время стала широко использоваться т.н. «Комбинированная» технология, сочетающая в себе достоинства двух вышеописанных. Она позволяет повысить плотность хранения на 25 – 40% по сравнению  широкопроходной технологией, что и делает ее привлекательной при выборе гипотезы реконструкции склада. Эта технология легко вписывается в существующие здания по высоте, а увеличение плотности достигается за счет простой перестановки стеллажей с одновременным сужением проходов до 150 – 170 см. это достигается использованием обычных штабелеров, применяемых в широкопроходных технологиях, но с поворотными узлами вил. Правда, эта технология требует полной реконструкции пола с доведением его до современных стандартов (т.н. высокопрочные «наливные» полы со спецпокрытием). Часто используются и специальные СВЧ – технологии с укладкой в пол специального кабеля, обеспечивающего навигацию штабелера во время его движения в проходе. Отдельно надо помянуть т.н. технологию «Сверхплотного хранения», использующую специальный тип стеллажа – «набивной», отличающийся от «фронтального» тем, образует набор блоков хранения паллет «в глубину» с расположением их в несколько ярусов. Плотность хранения может достичь 4,0 – 4,5 паллеты (стандартной) на  1 кв. метр зоны хранения. Для размещения / выгрузки паллет в таком стеллаже штабелеру придется въезжать в него и двигаться  по блоку до первого свободного места с паллетой, поднятой на нужный уровень яруса. Это весьма неудобно. Особенно при выезде штабелера из блока и резко снижает скорость выполнения операций, что требует больше штабелеров и снижает экономическую эффективность проекта модернизации. Такие стеллажи могут использоваться только для товаров, которые хранятся в большом количестве, приходят большими партиями и отгружаются также большими партиями, соизмеримыми с количеством паллет в блоке. Если хотя бы одно требование не выполняется, то использование таких стеллажей может привести к быстрому снижению загрузки склада и падению показателей эффективности (коэффициентов KPI). Поэтому, применение этого типа технологии хранения должно обосновываться скрупулезным анализом потоков и расчетами. Отмеченные недостатки могут быть частично скомпенсированы за счет применения роботизированных устройств – «радиошаттлов», которые позволяют обслуживать не весь блок сразу, а каждый отдельный тоннель этого блока. Шаттл имеет достаточно мощный аккумулятор, позволяющий таскать паллет внутри тоннеля набивного стеллажа. Этот шаттл сначала привозится штабелером и устанавливается в начале тоннеля. Затем штабелер привозит паллет и устанавливает на шаттл и дает команду по радио на перемещение до первого свободного места. А сам уезжает за следующим паллетом. Т.о. происходит совмещение операций, что сильно экономит время на их выполнение. При реконструкции склада эта технология может оказаться достаточно эффективной. Особенно, учитывая, что такие стеллажи часто применяются для буферизации интенсивных потоков поступающих товаров на складах производства. Если же расчет потребного количества мест хранения на некоторую перспективу дал значение, превышающее 25 – 30 тысяч паллетомест, то надо рассмотреть в качестве гипотезы технологию высокоавтоматизированных складов с использованием рельсовых кранов – штабелеров. Эта зона хранения является симбиозом специальных выстных стеллажей и упомянутого крана-штабелера. Высота этих стеллажей может достичь 40 - 45 метров и паллеты будут разложены более, чем на 20 ярусах. Плотность хранения может достичь 8 – 10 паллет на 1 кв. метр. Такая зона хранения обслуживается краном-штабелером без участия человека. Под управлением специальной электронной системой, сопряженной с общей WMS склада. Эта зона хранения фактически является не зданием, а сложным пространственным механизмом. Указанные параметры являются на сегодня предельными, но часто встречаются такого класса склады с высотами от 24 до 36 метров. Все зависит от расчета потребных размерностей склада и имеющихся ресурсов. Конечно, применение такой технологии должно иметь серьезные обоснования, т.к. стоимость таких систем впечатляет. Однако, при реконструкции склада иногда оказывается выгодным пристроить к старому зданию склада такую конструкцию и вынести туда всю зону хранения.  А в оставшейся части организовать зоны обработки товарных потоков, что очень часто применяют в Европейских странах. Хочется отметить, что стоимость капитальных затрат на такую технологию часто ввергает владельца бизнеса в психологический шок и эту гипотезу просто перестают рассматривать. А зря!   Более низкие, по сравнению с другими технологиями, эксплуатационные затраты могут сделать её конкурентной. О чем, впрочем, будет сказано ниже. В заключении по этому разделу можно сказать, что опыт разработки и расчетов более сотни проектов показывает следующую зависимость  в выборе типа технологии от числа требуемых паллетомест:

• если расчетная  размерность зоны хранения не превышает 10 – 15 тысяч паллетомест, то вполне подойдет «широкопроходная» технология
• В диапазоне требований 12 – 20 тысяч мест – «комбинированная» технология
• При 15 – 30 тысячах мест надо задуматься об «узкопроходной» технологии
• Но, уже при 25 тысячах требуемых мест хранения нельзя сбрасывать со счетов технологию «High Bay»

Эти диапазоны перекрывают друг друга и, к тому же, несколько условны. Но такая оценка дает возможность выбрать конкурирующие технологии в качестве базы для гипотез. Конечно, основным ограничением при модернизации склада будет его существующая конструкция и высота. Но это все-таки не абсолютное ограничение! Нельзя забывать, что мы рассматриваем процесс модернизации технологии и реконструкции склада в целях резкого повышения эффективности его эксплуатации. А при этом надо помнить, что за время достижения складом точки т.н. «безубыточности», когда сумма накопленных за это время расходов будет перекрыта накопленными же доходами, кумулятивные эксплуатационные затраты в 5 – 8 раз могут превысить капитальные затраты на реконструкцию склада!! Если же проанализировать структуру эксплуатационных затрат, то мы убедимся, что значительная их часть состоит из фонда оплаты труда и различных налоговых и социальных выплат, зависящих от количества персонала. Ведь не секрет, что на крупных складах в смену иногда работают несколько сотен человек. Особенно, если склад слабо автоматизирован и выбраны технологии со значительной долей ручного (а чаще – «ножного»!!) труда. Представим себе, что несколько тысяч заказов собираются сборщиками с первого яруса «широкопроходных» стеллажей на складе тысяч в 20 кв. метров. Сборщик 70 – 80% своего времени тратит на перемещение (беготню) по складу. Следовательно, количество сборщиков огромно. В одном из проектов получилось 350 человек в смену! Эта технология называется «Человек к товару». Если же использовать современные механизированные и автоматизированные комплексы для подбора товаров для заказов, их сортировки и комплектации, упаковки и подготовки к экспедированию, погрузки в транспорт, то можно расположить людей в ключевых точках системы и резко, в 5-8 раз повысить их производительность. Во столько же раз упадет потребная численность. А это огромная экономия эксплуатационных затрат. Такая технология обработки потоков называется «Товар к человеку» и именно она должна являться целью модернизации и реконструкции.  Важным критерием при выборе уровня требуемой технологии (и, следовательно, типов и характеристик оборудования) является количество, размерность и структура партий поступающих товаров и отбираемых заказов. Достаточно типовой является ситуация, когда поступление товаров идет относительно большими партиями и трудоемкость процесса приемки и оприходования этих партий зависит от метода доставки ( паллетируемый груз, или же пришедший «навалом») и требованиями по контролю качества и этикетированию упаковок. Эти работы обычно выполняют вручную и на них очень трудно сэкономить трудоемкость. Хотя и в зоне приемки можно организовать систему АРМов (Автоматизированных Рабочих Мест) и, связав ее конвейерами, получить технологию «Товар к человеку». Гораздо сложнее обстоят дела в зонах отбора заказов, их сортировки и комплектации. Здесь все зависит от количества заказов и числа обращений к товарам при подборе. Есть одна универсальная характеристика, называемая «Количество строк подбора», от размерности которой будет зависеть тип технологии подбора  и используемое оборудование. Фактически, это сумма строк всех накладных на отпуск товаров со склада за сутки, которые выбраны при анализе потоков в качестве базовых для дальнейших расчетов. Используя коэффициенты прогноза развития бизнеса можно получить т.н. расчетный поток отгрузки заказов по годам прогноза. И, точно так же, как мы оценили выбор типа технологии хранения в зависимости от количества мест хранения, мы поступим и для этой технологической зоны. Если суточное количество строк отбора  не превышает 6 – 10 тысяч, то ручной отбор во время движения оператора по проходам зоны хранения и отбора вдоль товаров вполне обеспечит решение задачи. Количество операторов можно оценить исходя из норматива отбора в 20 – 30 строк на одного оператора в час при 10 – 20 тысячах нужно уже формировать выделенную зону отбора. Обычно для этого используют различные мезонинные структуры. Либо расположенные над зоной приемки / отгрузки товаров, либо отдельно стоящие, как это показано на рисунке. Разложенные по полкам товары в количестве, достаточном для обеспечения отбора в течение 2-3-х дней, сокращают беготню при отборе заказов и снижают суммарную трудоемкость. За норматив отбора в такой технологии можно принять 40 – 60 строк в час на оператора. Если требуется подобрать 20 – 50 тыс строк, то уже необходимо создать мезонинную 2-4-х этажную конструкцию и установить на ней систему конвейеров с рабочими станциями. Тем самым мы приближаемся к технологии «Товар к человеку». В такой системе норматив отбора может достичь 80 – 100 строк в час. Гораздо более эффективно можно организовать процесс отбора заказа на полках, где товар разложен в непосредственной близости от конвейера, и оператор совершает минимум движений. Норматив отбора может достичь 120 – 140 строк в час. Рост потребной производительности системы отбора выше 50 – 60 тысяч строк приведет к необходимости либо увеличивать размерности мезонинных  конструкций, либо использовать достаточно сложные и дорогие роботизированные комплексы. Такие, как OSR-32 производства компании KNAPP. Один оператор на АРМе этого комплекса в состоянии отобрать до 1000 строк в час. На рисунке видны два АРМа, включенные в конвейерное кольцо, непрерывно подающее корзинки с товарами из блока стеллажей с их запасом. Приняв решение о типах технологий в зонах приемки, хранения и отбора заказов и выбрав необходимое оборудование для них, можно приступать к его размещению в имеющемся складе. Или же принимать решение о реконструкции существующего здания склада. Не исключен вариант и дополнительного строительства на имеющемся участке. Особенно, если участок располагает ресурсами площади для этого. В любом случае, начинается процесс конструирования. Этот процесс завершится созданием планировки склада с разметкой зон, привязанных к пооперационной технологии обслуживания товарных потоков. Далее, необходимо определить количество потребной для обслуживания выбранной технологии подъемно-погрузочной и специальной техники. А, также, необходимое количество производственного персонала по сменам. Чаще всего эти цифры берут по аналогии с похожими проектами, или же из простых прикидок – «погрузчик перевозит до 25 паллет в час. У нас нужно перевезти 250 паллет за 6 часов. Нужно 1,7 погрузчика. Купим 3!». Ошибки, сделанные на этом этапе, будут исправляться уже во время эксплуатации. Гораздо более эффективным будет построение специальных математических моделей, позволяющих детализировать технологию по каждой зоне и по каждой простой операции. Используя данные по производительности людей и техники, можно рассчитать их потребное количество. Анализируя загрузку исполнителей по времени суток, можно так подобрать сочетание времен и интенсивности выполнения различных технологических операций, чтобы использовать одни и те же агрегаты на разных операциях в разное время. Этот процесс оптимизации технологии может дать значительный эффект и резко уменьшить потребное количество техники и людей. На следующем шаге модернизации необходимо рассчитать ресурсы, необходимые для эксплуатации склада и технологии в нем. Этот расчет сводится в единую таблицу и служит для оценки стоимости эксплуатации. Имея все данные по количеству единиц различного оборудования, размерности различных ресурсов и их стоимости, численности персонала и фонда оплаты труда можно определить необходимые объемы капитальных и эксплуатационных затрат. Разработав план-график реконструкции здания склада, закупки и установки оборудования, внедрения системы управления складом мы определим затратную часть проекта. Такие расчеты должны быть выполнены для каждой из принятых к исполнению гипотез. Однако, если на этом остановиться и сравнивать между собой только затратную часть гипотез, то неизбежно будет выбрана самая дешевая из них.  Поэтому, необходимо найти т.н. «точку достижения безубыточности проекта». Момент безубыточности наступает тогда, когда сумма накопленных доходов превысит сумму расходов. Это напоминает известную методологию оценки окупаемости проекта – т.н. «Payback period». Однако при нахождении точки безубыточности можно не учитывать инфляционные процессы и различные риски. Ведь перед нами стоит задача сравнения нескольких гипотез. А, делая одни и те же упрощения в анализе экономики, мы имеем вполне сравнимые результаты. Сложность такой методики заключается в необходимости расчета доходов склада от его деятельности. Если модернизируется технология и склад логистического оператора (3PL-компании), то эта задача решается без проблем. У такой компании для каждой операции есть расценки, и доходная часть считается автоматически по известному набору и количеству операций. Склад, принадлежащий компании, как правило, является ее внутренним подразделением и чаще всего даже не имеет выделенного бухгалтерского баланса. Это не позволяет выделить из общих доходов компании ту долю, которая приходится на деятельность склада. А, значит, невозможно рассчитать его доходную компоненту. Можно рекомендовать представить себе склад в качестве внутреннего логистического оператора в компании. Т.е. создать некую «псевдо» холдинговую структуру. Задаваясь расценками на выполнение операций (заведомо меньшими, чем у 3-PL компании в регионе), можно использовать предлагаемую методику оценки экономики проекта. В результате применения такой методологии модернизации технологии склада, и самого складского комплекса, можно быть уверенным в гарантированной эффективности выбранной гипотезы. Автор: Александр Максимовский, для TradeMaster