blog

Orderverzamelen: de uitdaging van het verleden en de toekomst

Warehousing

In dit artikel bespreken Iris Vis en Kees Jan Roodbergen lay-out, routerings- en opslagmethoden in het orderverzamelproces. Het hoofddoel bij deze methoden is het reduceren van de gemiddelde reistijd per order. De universitair docenten geven verder de belangrijkste resultaten van hun onderzoek naar het optimaliseren van het orderverzamelproces.

Orderverzamelen: de uitdaging van het verleden en de toekomst
Presentatie iris vis

Tijdrovend proces

Naast het traditionele koopproces in winkels heeft de klant tegenwoordig de mogelijkheid om via de elektronische snelweg boodschappen te doen. Met een simpele muisklik via het Internet of via de mobiele telefoon kan de klant zijn of haar keuze kenbaar maken. Een direct gevolg hiervan is dat magazijnen te maken krijgen met meer orders met kleinere bestelhoeveelheden. Een vergelijkbare trend is te signaleren bij winkeliers die hun opslagruimte omtoveren tot winkelruimte en hierdoor in kleinere hoeveelheden bestellen. Een belangrijk proces in magazijnen is het verzamelen van opgeslagen producten die onderdeel uitmaken van de bestelling van een klant. In veel magazijnen gebeurt dit handmatig omdat producten van allerlei afmetingen op verschillende locaties moeten worden gepakt. Daardoor kenmerkt het orderverzamelproces zich als een tijdrovend en arbeidsintensief proces. Volgens Tompkins et al. (1996) kunnen de orderverzamelkosten oplopen tot 55% van de operationele kosten van een magazijn.

 

Onderzoek

Grofweg kunnen we het orderverzamelproces in drie delen splitsen: het lopen/rijden van product naar product (dus tussen opslaglocaties), het pakken van een product en overige activiteiten zoals informatieoverdracht. Tompkins et al. (1996) geven ook aan dat ongeveer 50% van de tijd van een orderverzamelaar opgaat aan lopen. Nieuwe methoden en technieken moeten worden bedacht om deze looptijd te reduceren. Onderzoek in deze richting houdt zich voornamelijk bezig met het bepalen van de lay-out van het orderverzamelgebied, het routeren van orderverzamelaars en het toewijzen van producten aan opslaglocaties. Zeer gebruikelijk in de praktijk is om eerst de lay-out van het orderverzamelgebied te bepalen en vervolgens te kiezen voor een besturingsregel.

In dit artikel zullen wij laten zien dat het bewandelen van de omgekeerde weg ook interessant zou kunnen zijn. Dit is uiteraard alleen een optie als het nog mogelijk is om de fysieke aspecten te wijzigen. Na een korte introductie van beschikbare methoden, bespreken we de resultaten van studies naar combinaties van lay-out, routerings- en opslagmethoden. Het hoofddoel bij elk van deze methoden is het reduceren van de gemiddelde reistijd per order.

          

Lay-out orderverzamelgebied

Bij handmatig orderverzamelen is het zeer gebruikelijk dat het orderverzamelgebied bestaat uit een aantal parallelle gangen met opslaglocaties aan beide kanten (zie Figuur 1). Aan de voor- en achterkant kan de orderverzamelaar van gang wisselen. Het toevoegen van dwarsgangen in de gangen is een optie. Hierdoor ontstaan blokken met deelgangen waarin de orderverzamelaar opereert. Bij het depot ontvangt de orderverzamelaar instructies over de te lopen route. Na afloop zal hij/zij hier terugkeren om de verzamelde producten over te dragen.

 

Bij het bepalen van de lay-out moeten de waarden van de volgende variabelen worden bepaald:

–        lengte gangen

–        aantal gangen

–        aantal dwarsgangen

–        locatie depot

 

 

Figuur 1: Lay-out orderverzamelgebied

 

Roodbergen en Vis (2006) hebben een model ontwikkeld om waarden voor bovenstaande variabelen te bepalen, gegeven de benodigde opslagcapaciteit en het aantal dwarsgangen. Een belangrijke vraag hierbij is of je kiest voor veel, maar korte gangen of voor weinig, maar lange gangen. Naast analytische modellen kan simulatie worden gebruikt bij lay-out bepaling (zie paragraaf 3). Onderzoek heeft aangetoond dat het toevoegen van dwarsgangen kan resulteren in het verkorten van looptijden omdat de orderverzamelaar zo kan afsnijden (Roodbergen en De Koster, 2001). Het depot kan bijvoorbeeld worden gepositioneerd aan een van de zijkanten of in het midden van de voorste dwarsgang. In combinatie met de keuze voor een routeringsmethode kan hier een beslissing over worden genomen.

Een bijzondere situatie kwamen de auteurs tegen bij Koninklijk Tuinbouwbedrijf Lemkes (Vis en Roodbergen, 2004). Doordat Lemkes zijn DC gebruikt voor het cross-docken van planten is het orderverzamelgebied aan het einde van elke dag leeg. Hierdoor ontstaat de unieke situatie om elke dag een nieuwe flexibele lay-out te bepalen. Op basis van historische data was het mogelijk om met behulp van regressie-analyse een vergelijking op te stellen die gegeven het aantal klantenorders en het aantal orderverzamellijsten een zeer efficiënte lay-out voor de volgende dag bepaalt.

 

Routeringsmethoden

Met behulp van een routeringsmethode is het mogelijk om een route te bepalen die elke locatie bezoekt waar een product uit de order opgeslagen ligt (pick locatie, zie Figuur 1).

Het bepalen van een optimale route is slechts in een klein aantal situaties (2 en 3 blokken) mogelijk. Daarnaast zijn optimale uitkomsten vaak onbegrijpelijk voor orderverzamelaars waardoor ze alsnog hun eigen pad kiezen. Daarom en voor andere lay-outs zijn heuristieken ontwikkeld (zie Figuur 2).

 

De simpelste en de in praktijk waarschijnlijk meest gebruikte methode is de S-shape heuristiek. De orderverzamelaar begint in de meest linkse gang, die op te halen producten bevat, en loopt deze gang vervolgens geheel door. In de volgende deelgang keert hij/zij weer terug naar de voorkant. In feite slingert de orderverzamelaar door het magazijn waarbij deelgangen met picks geheel worden doorlopen en gangen zonder picks worden overgeslagen. Een tweede heuristiek is de largest gap (“grootste gat”) heuristiek. Eerst loopt de orderverzamelaar naar de achterkant van het magazijn. Daarna loopt hij/zij in elke deelgang tot het begin van het “grootste gat” (gat = afstand tussen twee opeenvolgende producten) en keert vervolgens terug naar dezelfde kant. De combined heuristiek begint gelijk aan de S-shape heuristiek aan de linkerkant van het magazijn. Deze methode kijkt echter een deelgang vooruit. Per deelgang wordt besloten om door te lopen of om te keren afhankelijk van de te bezoeken locaties in de volgende deelgang. Op de website http://www.logistiek.nL/ is het mogelijk om op een interactieve manier nader kennis te maken met genoemde routeringsmethoden.

 

Figuur 2: Routeringsmethoden met van links naar rechts: S-shape, Largest Gap en Combined

 

Uit meerdere praktijkstudies is gebleken dat de combined heuristiek goede prestaties levert. Implementatie van de combined heuristiek in het DC van de Bijenkorf heeft reducties van loopafstanden tussen de 17 en 34% opgeleverd (zie De Koster et al., 1998). In het DC van Lemkes BV levert implementatie besparingen van 14% op (Vis en Roodbergen, 2004). In het DC van Ankor, groothandel in (tuin-) gereedschap bleken besparingen van 31% mogelijk bij het op de juiste manier kiezen van routerings- en opslagmethode (zie Dekker et al., 2004).

 

Opslagmethoden

Binnenkomende producten zullen veelal eerst worden opgeslagen. Toewijzingsregels kunnen worden gebruikt om producten toe te wijzen aan een opslaglocatie. Bij random opslag worden producten op een willekeurige locatie neergelegd. Een andere methode is om producten op te slaan op basis van hun vraagfrequentie. Producten die vaak in bestellingen voorkomen, liggen zo dicht mogelijk bij het depot. Producten die incidenteel worden besteld, liggen verder naar achter. Deze methode wordt gecombineerd met het toewijzen van producten aan vaste locaties. Een nadeel is dat niet voorhanden producten wel hun eigen opslaglocatie houden, met als direct gevolg lege locaties. Een oplossing hiervoor is class-based opslag. Producten worden, op basis van vraagfrequentie, in klassen verdeeld. Snellopers in magazijn worden geclassificeerd als A producten. De daarna snelste als B producten etc. Gangbaar is het gebruik van 3 klassen. Elk van de klassen heeft een eigen deel van het opslaggebied. Hierbinnen worden producten random aan een locatie toegewezen. Wenselijk lijkt om A producten zo dicht mogelijk bij het depot te leggen.

 

We onderscheiden de volgende opties voor ABC opslag (zie Figuur 3):

– “accross-aisles” (=over de gangen heen): A producten worden toegewezen aan beginlocaties van elke gang. C producten in de eindlocaties en B producten er tussenin.

– “within-aisles” (=in gangen): alle producten in een gang behoren tot dezelfde klasse. A producten liggen in de gangen het dichtst bij het depot.

– “nearest-subaisle” (=dichtstbijzijnde deelgang): alle producten in een deelgang behoren tot dezelfde categorie. A producten liggen in die gangen waarvan het middelpunt het dichtst bij het depot ligt (zie Roodbergen, 2006).

– “nearest-location” (=dichtstbijzijnde locatie): A producten worden toegewezen aan locaties die zich het dichtst bij het depot bevinden. Deze methode is optimaal als alle bestellingen uit slechts 1 orderregel bestaan.

 

Figuur 3: Opties voor ABC opslag, met zwart A producten, donkergrijs B producten en lichtgrijs C producten

 

Om de prestaties van bovenstaande methoden te meten, zijn simulatie-experimenten uitgevoerd om orderverzameltijden te bepalen. De resultaten worden in de volgende paragraaf besproken.

 

Simulatiemodel

In de vorige paragrafen hebben we verschillende lay-out, routerings- en opslagmethoden beschreven. Het is nu van belang om de juiste combinatie van methoden te vinden die ervoor zorgt dat loopafstanden worden geminimaliseerd. Een optie om dit te doen is het uitvoeren van een simulatiestudie. Het is vaak een tijdrovende en kostbare klus om een simulatiemodel te bouwen. Echter een goed werkend model biedt de gelegenheid om veel alternatieven te vergelijken en de beste te kiezen. Op het internet is een vrij toegankelijk simulatiemodel te vinden (zie voor een beschrijving De Koster en Roodbergen, 1999). Het nadeel van dit pakket is dat de gebruiker zelf de verschillende alternatieven moet bedenken en een voor een moet invoeren. Het is dan maar de vraag of de beste combinatie wordt gevonden.

 

Resultaten onderzoek

Roodbergen en Vis (2006) en Roodbergen (2006) hebben recentelijk met behulp van simulatie onderzoek gedaan naar de volgorde waarin beslissingen kunnen worden genomen en welke besturingsregels samen moet worden gebruikt om tot goede prestaties te komen. We bespreken de belangrijkste resultaten.

In de experimenten bestaat het orderverzamelgebied uit parallelle gangen. De totale ganglengte (= aantal gangen keer ganglengte) varieert in de experimenten tussen 50 en 500 meter. De afstand tussen twee aangrenzende gangen is 2,5 meter. Ook dwarsgangen zijn 2,5 meter breed. Het aantal te bezoeken locaties per route varieert tussen de 1 en 30.

Een van de doelen van de studie was om op basis van een gekozen routeringsmethode optimale lay-outs te bepalen. Hiermee draaien we dus de in de praktijk vaak gehanteerde beslissingsvolgorde om. Uit onze studies blijkt dat de keuze van de routeringsmethode grote invloed heeft op de lay-out. Of anders geformuleerd: als de lay-out wordt geoptimaliseerd op basis van een routeringsmethode anders dan gebruikt dan is een efficiency verlies dat kan oplopen tot 18% te constateren.

 

Bij het vergelijken van meer dan 2500 verschillende lay-out problemen hebben we tevens kunnen constateren dat de in de praktijk veelvuldig gebruikte routeringsmethode, S-shape nooit de beste keuze was als de lay-out nog vastgesteld kon worden. Voor 1 blok geldt dat de largest gap het beste presteert en voor meerdere blokken komt de combined heuristiek het beste uit de bus.

Uit een vergelijkende studie van 6 routeringsmethoden in combinatie met 5 opslagmethoden blijkt dat de prestaties sterk afhankelijk zijn van het aantal locaties dat per order moet worden bezocht. Op het moment dat slechts 1 of 2 locaties moeten worden bezocht, is het belangrijk om snellopers zo dicht mogelijk bij het depot neer te leggen (“nearest-location”). Op het moment dat meerdere locaties per route moeten worden bezocht, is opslag in de gang beter (“within-aisle”). Dit is tegenstrijdig met de verwachting dat producten zo dicht mogelijk bij het depot worden opgeslagen (zie Roodbergen, 2006).

 

Samenvattend

In dit artikel hebben we een kort overzicht gegeven van ons onderzoek naar het optimaliseren van het orderverzamelproces. Traditioneel gezien wordt in magazijnen in eerste instantie beslist over de lay-out van het orderverzamelgebied en vervolgens over operationele beslissingen als keuze voor routerings- en opslagmethoden. Ons onderzoek toont aan dat het verstandig kan zijn om tijdens de ontwerpfase al rekening te houden met de te gebruiken routeringsmethode. We hebben tevens aangetoond dat de in de praktijk veelvuldig gebruikte S-shape methode nooit als beste routeringsmethode uit de bus komt als je routering en lay-out bepaling tegelijkertijd in beschouwing neemt.


Bronnen

  • De Koster, R. and Roodbergen, K.J. (1999), Een magazijn ontwerpen op internet, in: SIMLOG Simulatie en logistiek rond de haven, J.A.E.E. van Nunen and L. Verspui (eds.), Eburon, Delft, pp. 117-130.
  • De Koster, M.B.M., Roodbergen, K.J. and Van Voorden, R.A. (1998), Looptijdverkorting in het distributiemagazijn van De Bijenkorf, in: Praktijkboek Magazijnen / distributiecentra, J.P. Duijker et al. (eds.), Kluwer Bedrijfswetenschappen, Deventer, pp. 4.3.F 01-18.
  • Dekker, R., De Koster, M.B.M., Roodbergen, K.J., and Van Kalleveen, H. (2004), Improving order-picking response time at Ankor’s warehouse, Interfaces 34(4), 303-313.
  • Roodbergen, K.J. (2006), A comparison of operating policies for multiple-block warehouses, working paper, RSM Erasmus University Rotterdam.
  • Roodbergen, K.J., De Koster, R. (2001), Routing order pickers in a warehouse with a middle aisle, European Journal of Operational Research 133, 32-43.
  • Roodbergen, K.J., Vis, I.F.A. (2006), A model for warehouse layout, nog te verschijnen in IIE Transactions.
  • Tompkins, J.A., White, J.A., Bozer, Y.A., Frazelle, E.H., Tanchoco, J.M.A., Trevino, J. (1996), Facilities Planning, John Wiley & Sons, New York.
  • Vis, I.F.A., Roodbergen, K.J. (2004), Flexibele lay-out en routering voor het cross-docken van kamerplanten, Praktijkboek magazijnen/distributiecentra, J.P. Duijker, M.B.M. de Koster, M.J. Ploos van Amstel (eds.), Kluwer, Deventer, Chapter 4.3.L.

 

Links bij dit artikel:

www.roodbergen.com/warehouse

www.fbk.eur.nl/OZ/LOGISTICA/

Reageer op dit artikel