AST-principe als hulpmiddel bij magazijnoptimalisering

Om hardware aan te vullen en de prestaties ervan te maximaliseren, bespreken we hier twee belangrijke, complementaire dimensies: methodes/kader voor ‘modulaire’ magazijnoptimalisering enerzijds en software anderzijds.

Voor magazijnoptimalisering kan hardware-automatisering een oplossing zijn om een aantal problematieken op te vangen, dikwijls gekoppeld aan beter gebruik van de ruimte en de (menselijke) middelen. Er is echter meer, ook software kan flexibel worden ingezet. Dan hebben we het niet over grote transformaties zoals een WMS-implementatie, maar over de integratie van kleinere, slimme apps met snelle implementatie en terugverdientijd, die nieuwe mogelijkheden opleveren en de WMS-functionaliteit en de efficiëntie die ze met zich meebrengen aanvullen en verbeteren. Dat laatste wordt vanuit IT-technologie ‘microservices’ genoemd, een integratie van apps.

Magazijnen worden vandaag geconfronteerd met stijgende kosten. Vooral de prijs die we betalen voor gebouwen, toestellen, mensen en nutsvoorzieningen is onder invloed van verschillende factoren fel gestegen. Daarnaast wordt het moeilijker om mensen aan te trekken en te behouden voor een niet altijd even uitdagende jobinhoud. Magazijnwerk vraagt om een kwalitatieve focus en die is almaar moeilijker terug te vinden in de beschikbare arbeidspool. Bovendien zien we vandaag in magazijnen dat ook de variatie in de dagelijkse werklast grotere variabiliteit dan vroeger kan vertonen, en dit voor steeds kortere doorlooptijden om het werk gedaan te krijgen. Veel uitdagingen dus die om een aangepaste visie vragen.

Versnelde transformatie, van evolutie naar revolutie

Terwijl de globale trend van ‘maak van alles e-commerce’ gezorgd heeft voor een globale omzetgroei tot 1 triljoen dollar, is ook de magazijnruimte toegenomen tot 130 miljoen vierkante meter. Die groei en diversificatie hebben niet alleen voor nieuwe modellen gezorgd zoals micro-verwerkingscenters (MFC) of ‘Airbnb’s voor pallets’, maar creëren tegelijk ook een globale crisis voor talent met de juiste kwalificaties. Ondertussen staan wereldwijd een half miljoen vacatures open en overschrijdt het personeelsverloop in sommige delen van de wereld de kaap van vijftig procent. Bedrijven proberen die onzekerheid aan talent nu met behulp van technologie op te lossen.

Zodoende is ook de automatisering van magazijnen in opmars, met een jaarlijkse groei van ongeveer dertig procent en 26 miljard dollar aan inkomsten in 2023. Leveranciers van oplossingen voor magazijnautomatisering schrappen meer opportuniteiten dan ze er goedkeuren, bouwen nieuwe regionale kantoren en productiefaciliteiten en voeren meerdere overnames uit om hun aanbod te diversifiëren.

Die verlegging van de focus naar een door technologie gedreven magazijn wordt alleen maar versterkt door Industry 4.0-concepten die in vier verschillende categorieën kunnen worden ingedeeld:

1. Robots en cobots:

• fysiek (transport: verplaatsen, opheffen, voorttrekken; handling: selecteren, inpakken, sorteren, bouwen; voorraad: op de grond, in de lucht)
• digitaal (robotic process automation, intelligent agents);

1. Hulpmiddelen voor medewerkers (realtime connectiviteit, AR en handenvrije wearables, VR en gamificatie, vertrouwdheid met data);
2. Dataconnectiviteit en verbruik (IOT, 5G, datahistoriek, analyse);
3. Cyber-fysieke systemen (digital twins van middelen, processen, faciliteiten en netwerken; control towers).

Voor deze context focussen we op de eerste twee componenten. Zij blinken uit in het ‘additieve’ karakter van de technologieën: ze kunnen worden ontwikkeld in bestaande magazijnen met minimale impact voor de bestaande infrastructuur. Dat typeert de evolutie van applicaties ondersteund door hardware en automatisering naar applicaties ondersteund door software, die worden gekenmerkt door een aanbod van kleine, flexibele oplossingen. Daarnaast bieden deze oplossingen ongeziene operationele en zakelijke flexibiliteit dankzij drie basisprincipes: ‘adaptability’ (aanpassingsvermogen), ‘scalability’ (schaalbaarheid) en ‘transferability’ (overdraagbaarheid), afgekort als ‘AST’.

- Adaptability: Industry 4.0-systemen zijn niet gelimiteerd tot dezelfde strikte, fysieke beperkingen als grote automatische opslag- en orderverzamelsystemen, maar ondersteund door software (WCS, WES) en kunnen zodoende het doel en de processen die ze ondersteunen, aanpassen of verfijnen om de directe vereisten te ondersteunen;

- Scalabiltiy: meer apparaten of machines kunnen aan het bestaande landschap worden toegevoegd zonder enige integratiekosten, -tijd en -risico. De softwarecontrolesystemen zijn hiervoor gebouwd. Daarnaast komt ‘As-a-Service’ op de proppen, hetzij voor de volledige vloot hetzij voor de extra machines of apparaten die tijdens operationele piekmomenten nodig zijn. Dat biedt een fantastische kans om een automatisch magazijn niet te ‘over-ontwerpen’ voor piekcapaciteit in de toekomst waardoor het vaak niet op volle capaciteit wordt gebruikt. Vandaag houden deze ‘piek-aanpak’ en investering nog veel risico in, wetende dat markten en technologie net als onze levenswijze plots kunnen wijzigen en evolueren. De schaalbare technologie zal er voor zorgen dat er opslag- en verwerkingscapaciteit kan worden toegevoegd naarmate het bedrijf groeit. Zo elimineren we ook het risico op het ontwerpen van een systeem van meerdere miljoenen euro’s gebaseerd op riskante (strategische) veronderstellingen gespreid over het volgende decennium.

- Transferability: Operaties kunnen systemen of afzonderlijke apparaten verplaatsen binnen dezelfde faciliteit, tussen regio’s/zones of processen (bv. inkomend en uitgaand), net zoals de operatoren ook verdeeld worden binnen een site op basis van de dagelijkse werklast per activiteit. Systemen kunnen ook tussen faciliteiten worden overgedragen, bijvoorbeeld om een piek in de ene faciliteit op te vangen terwijl de andere ongebruikte middelen heeft, of simpelweg permanent worden overgedragen naar een nieuwe locatie, wat bijvoorbeeld voor een 3PL’er een groot voordeel is.

Er zijn een aantal aspecten die AST aantrekkelijk of op zijn minst intrigerend maken: vaak financieel rendement binnen de helft van de tijd vergeleken met automatische opslag- en orderverzamelsystemen, een shift van CAPEX naar OPEX via ‘Automatisering-as-a-Service’, installatie op basis van huidige noden en dynamische, ad-hoc schaalbaarheid. Het zal er zo voor zorgen dat bedrijven, ter ondersteuning van hun strategie, eenvoudiger toegang hebben tot automatisering (technologie, processen, implementatie en operationele fase – ‘Durf Denken, Start Klein, Breidt Snel Uit’). Deze methode en gedachtegang zullen verder voor een creatieve evolutie van eigen talent zorgen die de nieuwe applicaties kunnen ontwerpen, implementeren, gebruiken, onderhouden en vernieuwen.

De integratie van automatisering in bestaande manueel beheerde magazijnen is vandaag een evidente vraagstelling, vaak resulterend in modulaire magazijnen waar mensen naast technische hulpmiddelen werken. Op die manier vinden veel conventionele magazijnen zichzelf nu opnieuw uit.

Wendbare implementatie van AST

Aanpasbare, schaalbare en overdraagbare oplossingen implementeren moet grotere organisaties met meerdere magazijnen uiteraard als muziek in de oren klinken om zowel investerings- als operationele kosten te besparen in tijden van moeilijk voorspelbare activiteit. Qua gebruik van automatiseringssoftware kan dat natuurlijk ook voor kleinere organisaties, die voor hun activiteitschommelingen een beroep kunnen doen op verhuurmodellen van leveranciers. Voor de implementatie van softwarecomponenten ligt dat wellicht anders. Er is zich, ook binnen de magazijnautomatisering, een hele markt aan het ontwikkelen van apps die zich in een ‘open’ architectuur vlot in de bestaande softwareondersteuning laten integreren.

Die toepassingen richten zich op specifieke domeinen, met als primaire zorg een deel van het proces op zodanige specialistische manier te ondersteunen dat dit binnen de standaard systemen niet voorhanden is, of om ontwikkel- en integratietijd vraagt.

Die toepassingen – apps – laten zich vlot in bestaande systemen en processen integreren aangezien ze daarvoor gebouwd zijn (zie verder). Bovendien kunnen ze in een testomgeving, desnoods zonder integratie, worden gebruikt voor bewijstesten, de ‘proof-of-concept’-fase. En binnen de bestaande WMS-logica kunnen werkstromen worden opgezet die beslissen in bepaalde situaties de logica van de app al dan niet toe te passen. Op die manier kunnen we heel flexibel en wendbaar een magazijnproces opzetten, met de nodige IT-ondersteuning, om situatiegebonden optimalisering in de aansturing door te voeren (zie ook de cases).

Microservices: de toekomst van flexibiliteit en schaalbaarheid

De magazijnomgeving is voortdurend in ontwikkeling. De toenemende vraag naar snellere levertijden, complexere orderstromen en de noodzaak om kosten te besparen, dwingen magazijnbeheerders ertoe hun processen voortdurend te optimaliseren. Microservices bieden een innovatieve oplossing om die uitdagingen aan te pakken.

Microservices zijn een architectonische stijl waarbij een applicatie wordt opgedeeld in kleine, onafhankelijke services. Elke service heeft een eigen verantwoordelijkheid en communiceert met andere services via API’s (application programming interfaces). Dat maakt de applicatie modulair, schaalbaar en eenvoudig te onderhouden.

De voordelen van microservices in de magazijnomgeving zijn talrijk. Op het vlak van flexibiliteit maken microservices het mogelijk snel nieuwe functionaliteit toe te voegen of bestaande functionaliteit aan te passen zonder de rest van de applicatie te beïnvloeden. Dat is ideaal in een dynamische omgeving waar de behoeften voortdurend veranderen.

Op het vlak van schaalbaarheid kunnen microservices worden opgeschaald of afgeschaald om aan de veranderende vraag te voldoen. Dat helpt kosten te besparen en de efficiëntie te verhogen. Doordat microservices onafhankelijk van elkaar opereren, is de kans op fouten kleiner. Dat verhoogt de betrouwbaarheid van de applicatie. Bovendien zijn microservices eenvoudig te onderhouden en te testen. Dat maakt het eenvoudiger ‘bugs’ te vinden en te corrigeren.

Een van de belangrijkste aspecten van microservices is de integratie. De verschillende services moeten naadloos met elkaar kunnen communiceren om een efficiënte werking van de applicatie te garanderen. Er bestaan verschillende manieren om microservices te integreren, waaronder:

- API-integratie: dit is de meest gebruikte manier om microservices te integreren. Services communiceren met elkaar via API’s die een gestandaardiseerde manier bieden om data uit te wisselen.

- Event-driven integratie: bij ‘event-driven’ integratie communiceren services met elkaar door middel van events. Een event is een bericht dat een gebeurtenis in de applicatie beschrijft. Services kunnen zich op events abonneren en worden op de hoogte gebracht wanneer er een event plaatsvindt.

- Messaging-integratie: ‘messaging’-integratie is een manier om services te integreren door middel van berichten. Berichten kunnen worden gebruikt om data uit te wisselen of om ‘commands’ te versturen.

Microservices kunnen met ERP-magazijnfunctionaliteit of met WMS worden geïntegreerd. Maar een WMS kan ook bestaan uit een verzameling services die zo een flexibele softwareondersteuning bieden.

Gerichte apps

We kunnen ons verwachten aan een groeiend aantal aanbieders en oplossingen om ook in magazijnen apps te integreren die zeer gericht een bepaald proces of een deel van het proces optimaliserend aansturen, geïntegreerd in de WMS-logica. Die apps laten toe snel te schakelen en de operatie flexibel en wendbaar aan te sturen in een omgeving die behoefte heeft aan betere sturing en ondersteuning van de operatoren. Die omgeving zal inderdaad voor magazijnen veel technischer worden dan vandaag, zonder dat de operatoren daarom tot techniekers moeten worden omgeschoold.

Stefan Rusu

Jan De Kimpe

Case 1 : Optimale palletisering tijdens picking

Een FMCG-klant legde Deloitte de problematiek voor waarbij magazijnoperatoren het moeilijk hadden stabiele pallets met een mix aan artikelen en doosformaten samen te stellen. Dat resulteerde in veel herstapelen tijdens de picking, schade in het magazijn en transport en een zestal weken tijd om nieuwe medewerkers op te leiden tot ze op een voldoende productief niveau zaten.

De oplossing werd samengesteld op basis van twee gekoppelde apps: Optioryx en ART4L. Optioryx berekent voor elk order de ideale palletstapeling en voor elke doos de positie op de pallet om een stabiele pallet te bekomen. Optioryx optimaliseert ook de looproute op basis van de kortste afstand in functie van de stapeling. ART4L visualiseert het order voor uitvoering in deze case op een tablet, samen met de pickingvolgorde voor de operator. Toekomstgericht heeft ART4L ook de mogelijkheid om de informatie op andere (handenvrije) toestellen visueel en vocaal mee te geven, bijvoorbeeld via smartglasses, en dit zonder enige aanpassing.

Op basis van de ‘proof-of-concept’ is aangetoond dat met deze tool zeven procent productiviteitswinst wordt behaald (operator tijd voor keuze stapeling en herstapelen zijn niet meer nodig), dat de schade door omvallen quasi nul is en dat de operator nu op een drietal dagen volledige productiviteit zit.

Case 2: De pickroute optimaliseren

Deze toepassing is ontwikkeld door Solvice en richt zich op de optimalisering van de pickroute, rekening houdend met een stapelvolgorde van de mix aan goederen op een pallet. De planningstool houdt ook rekening met alle operatoren en hun geplande routes, om congestie (en dus wachttijden) te vermijden.

Bij conventionele picking legt een picker vaak tot vijftien kilometer en meer per dag af, wat al snel tot de helft van zijn werktijd vergt. Een verkorting van die afstand resulteert dus in productiviteitswinst, zowel bij picking per order als batchpicking met uitsplitsing naar klantenorders. Bovendien kan de routering in reële tijd worden berekend en aangepast om conflictgebieden te vermijden.

Afhankelijk van de omgeving, de stapelvereisten van de goederen en de fysieke organisatie van de pickzone kan met deze tool een productiviteitswinst van vijftien tot twintig procent worden geclaimd.

Over de auteurs

Deze bijdrage is een samenwerking tussen Stefan Rusu (links op de foto) en Jan De Kimpe. Beiden zijn lid van Pics Belgium en denken al een hele poos samen na over de toekomst van warehousing. Stefan is directeur Warehousing, Automation & Production bij Deloitte Consulting. Jan De Kimpe werkt als adviseur voor Logisol Pro en ART4L en is docent aan KU Leuven en IESEG.