یک مطالعه شبیه سازی از سیستم تخلیه و بارگیری یک انبار

چکیده

در انبارمورد بحث همه فرایند های بارگیری و تخلیه به صورت همزمان اجرا می شوند .در این مقاله مدلی شبیه سازی شده برای سیستم بارگیری و تخلیه در انبار با استفاده از نرم افزار Arena ارائه می شود . هدف از این مطالعه یافتن یک استراتژی برای بهینه کردن زمان کامیون ها برای بارگیری و تخلیه می باشد . فرایندها در سیستم تخلیه، شامل چک کردن ،تخلیه ،آب بندی و مرتب کردن و انبار مواد است و در سیستم بارگیری شامل تحویل سفارش، بسته بندی سفارش ، تضمین کردن ، بارگیری و بازرسی بار روی کامیون ها می باشد . بکارگیری کارگران و زمان انتظار آنها در فرایند های مختلف مورد بحث قرار می گیرد تا مشکلات سیستم برطرف شود . نتایج بدست آمده از شبیه سازی مدل می تواند در روند سیستم تحولی ایجاد کند، کاهش انتظار بیش از حد کامیون ها در هر فرایند و همچنین صف های طولانی به هنگام بارگیری و تخلیه از نتایج مثبت این پژوهش می باشد .
کلمات کلیدی : شبیه سازی ، انبار ، بارگیری ،تخلیه ، ARENA

1. مقدمه

انبارها یکی از مهمترین مراکز توزیع می باشند، دریافت و تحویل رابط یک انبار برای ورود یا خروج جریان مواد می باشند. بار(محموله) ورودی به انبار آورده می شود. در بارانداز دریافت ها تخلیه می شود و سپس ذخیره و انبار می شود. سفارشاتی که از ذخیره ها برداشته می شود(آماده می شود) از طریق باراندازها به وسیله بارکش ها ،کامیون ها و وسایل حمل بار برای مشتریان ارسال و فرستاده می شود (Gu. J,2007)
امروزه مطالعات شبیه سازی کاربرد های زیادی در مهندسی صنایع و علوم دیگر پیدا کرده است و به عنوان ابزاری در جهت افزایش ظرفیت تولید و منافع یک کارخانه می باشد. مطالعات شبیه سازی تنها به فهمیدن و درک فرایند ها کمک نمی کند، بلکه مدل کردن گرافیکی در محیط Arena کمکی به بهبود تصمیمات مدیران در عرصه کار خود می باشد . شبیه سازی به طور گسترده ای برای برنامه های کاربردی در صنعت مهندسی به عنوان ابزاری برای افزایش ظرفیت تولید و سود شرکت استفاده می شود و همچنین در تولید، حمل و نقل مواد، تحویل، فرآیندهای کسب و کار و... کاربرد دارد (Khalid. S,2011) ..
مطالعات متعددی در این زمینه انجام گرفته است، نا و همکاران (2009) بیان کردند که تکنیک های شبیه سازی به طور گسترده در تحلیل فرایند های برنامه ریزی بنادر و ترمینال ها استفاده می شود . آنها ورود و خروج کشتی ها و فرایند بارگیری و تخلیه بار از کشتی ها را با استفاده از نرم افزار Arena شبیه سازی کردند .آنها پس از استفاده از شبیه سازی ، یک برنامه منظم و هدفمند برای ورود و خروج کشتی ها بدست آوردند. گریسلی2008) ) از شبیه سازی Arena به منظور تحقیقی روی از کار افتادگی بالا برها در یک کارخانه تولیدی و عملیاتی که بالا برها انجام می دهند ، استفاده کرد . دشپندی و همکاران (2007) از نرم افزار Arena به منظور مدل کردن و تحلیل عملیات بار گیری کامیون ها در جهت بهینه شدن بار وتخصیص مناسب بار به هر کامیون استفاده کردند. چونگ و کارین2009) . ( با استفاده از نرم افزار Arena موضوع بارگیری و تخلیه یک انبار را تحقیق کردند .آنها ورود و خروج یک بار به انبار را بررسی کردند و روشهایی را برای کاهش زمان انتظار کامیون ها در انبار ارائه دادند.
در این مقاله ،یک مطالعه شبیه سازی شده به منظور غلبه کردن بر برخی از مسائل تخلیه و بارگیری در انبار شرکت به پخش اصفهان ، بالاخص زمان انتظار در فرایندهای مختلف صورت میگیرد. رانندگان کامیون ها دارای یک صف طولانی با مدت زمان زیاد برای انجام عملیات بارگیری دارند این زمان های انتظار برای رانندگان باعث از بین رفتن فرصت ها به منظور به کاربردن هرگونه توزیع دیگر می شوند وکارگران بایستی به صورت اضافه کاری در انبارها کارکنند. مدیریت درک کرده که مشکل از عدم تسیهلات وکارگران می باشد . مدیریت همچنین هدفش مینیمم کردن هزینه ها در کارخانه می باشد بنابراین با شبیه سازی کردن سیستم بارگیری و تخلیه در کارخانه به کمک نرم افزار Arena به منظور یافتن یک استراتژی برای بهینه کردن زمان انتظار هر کامیون در انبار و همچنین غلبه کردن و از بین بردن اضافه کاری در سیستم می باشد .

2. روش شناسی

چارچوب این تحقیق که بر گرفته از مطالعه بیشینه تحقیقات انجام گرفته توسط محققین مذکور و محققینی دیگر از جمله Law و Kelton (1991) ، Bank و همکاران (1996) ،Barnes و همکاران (1997) ارجاع می شود ، شامل پنج گام می باشد که در شکل( 1) نمایش داده می شود .
گام اول، مدلسازی مسأله است ، که اولین گام تحقیق می باشد و در این گام ، تصویری از مسأله نشان داده می شود که می تواند یک دید کلی از وضعیت مسأله را نشان دهد .
گام دوم ،جمع آوری داده ها می باشد .در این مرحله با توجه به اطلاعان کسب شده و داده های جمع آوری شده توزیع های لازم برای شبیه سازی بدست می آید .(جدول 1)
گام سوم، ترسیم مدل در محیط نرم افزار ARENAمی باشدکه در این مرحله اجرای مدل را با نرم افزار آزمایش می کنیم .پس از اجرای مدل خروجی های فعالیت های مذکور را می توان بدست آورد .
گام چهارم ، تجزیه و تحلیل می باشد .در این مرحله می توان خروجی های بدست آمده از اجرای مدل را بررسی و تحلیل کرد و گام آخر نتیجه گیری پژوهش است .

3. شرح فرآیند انبار

موضوعی که در این تحقیق بررسی می شود راجع به یک شرکت پخش مواد غذایی و بهداشتی در اصفهان می باشد که در این شرکت عملیات بارگیری و تخلیه همزمان انجام می شود . در این شرکت ، کامیون های حاوی مواد غذایی و بهداشتی در فواصل مختلف زمانی وارد می شوند و پس از آب بندی ، انبار می شوند و بعد کامیون هایی برای بارگیری و انتقال به شهرستان ها و خرده فروشی ها آماده می شوند .
تمام عملیات انجام گرفته در هنگام بارگیری و تخلیه را می توان به صورت فلوچارت رسم کردکه در شکل2 و 3 نشان داده می شود ، بنابراین می توان یک تصویر کلی از مسأله مورد پژوهش داشته باشیم .

4. شبیه سازی فرآیند بارگیری و تخلیه

در این انبار، همه فرایندها در سیستم بارگیری و تخلیه به صورت همزمان اجرا می شود.در این مقاله به کمک مدل شبیه سازی نرم افزار Arena ، سیستم بارگیری و تخلیه مورد بحث قرار گرفته است. به کمک این نرم افزار می توان مدت زمان انتظار هر یک از کامیون ها را در انبار بهینه کرد. و همچنین مدیر کارخانه می خواهد بداند که با کدام یک از روش های افزایشی کارگر به چرخه کار یا تعداد دستگا های بسته بندی ، زمان انتظار کامیون ها کاهش می یابد .
توزیع های زمان انتظار و خدمت گرفتن برای فرایند های تخلیه و بار گیری پس از تجزیه و تحلیل ورود و خروج کامیون ها و بررسی فعالیت های انجام شده بار گیری و تخلیه کامیون ها ، در نرم افزار ارنا تحت بررسی قرار گرفته و نتایج آن در جدول ( 1) نمایش داده می شود
در داخل محیط نرم افزار از ماژول هایی چون create ،process ،decide و dispose استفاده می شود که مدل ترسیم شده داخل نرم افزار در شکل (4) نشان داده می شود.

5-نتایج و بحث

برای مدل شبیه سازی ، دوره تکرار 10 ساعت است که کارگران از ساعت هفت صبح تا پنج بعد از ظهر مشغول کار می باشند ، که در مدت مذکور باید فعالیت های مختلف باید توسط کارگران انجام شود و در صورت کمبود وقت باید کارگران در وقت های اضافه، عملیات را خاتمه بخشند .
پس از اجرای مدل شبیه سازی شده ، نتایج زیر در جدول2 قابل مشاهده می باشد و می توان تعداد هر یک از کامیون های حامل مواد غذایی ، بهداشتی ، آرایشی و دارو در ورود به انبار را در شکل 5 نشان داد .
نتایج نشان می دهد که زمان انتظار برای کامیون های بارگیری و عملیات فرایند های مذکور( بسته بندی سفارش ، آب بندی و بارگیری) بسیار زیاد بوده که در واقع گلوگاه سیستم می باشد. همان طور که مشخص می باشد، متوسط زمان انتظار برای سیستم تخلیه به دلیل اینکه کامیون ها مطعلق به خود شرکت بوده و زمان بندی مناسبی صورت گرفته است، کمتر است .از طرف دیگر در این دوره شبیه سازی شده حدود 10 ساعت 127 کامیون وارد شده در صورتی که فقط 55 کامیون خارج شده است که نشان می دهد که در مدت 10ساعت کار روزانه فعالیت ها به پایان نرسیده و به اضافه کاری کارکنان نیاز دارد .
مدیریت برای رفع این نیاز ، 4 روش بهبود دهنده با استفاده از فاکتورهای زیر پشنهاد می کند که مدل برای هر کدام از این چهار روش به صورت مجزا اجرا شده و بهترین گزینه انتخاب می شود . راهکارهای مورد بررسی در این مدل به قرار زیر می باشد:
1- افزایش فاصله زمانی بین ورود کامیون های تخلیه به 30 تا 60 دقیقه
2- افزایش یک نفر کار گر به سیستم کاری با یک جرثقیل
3-بهبود زمان سرویس دهنده ها
برای حل این راهکارها باید فاکتور هایی در نظر گرفت ، که این فاکتورها عبارتند از :

 زمان ورود کامیون های تخلیه

به منظور کاهش زمان انتظار تخلیه کننده ها ، ورود کامیون های تخلیه کننده باید زمان بندی شود . مدیریت انبار می تواند زمان ورود آنها را سازماندهی کند . پیشنهاد می شود که فاصله زمانی بین ورود کامیون های تخلیه به نیم تا یک ساعت افزایش داده شود .

 تعداد کارگران

اضافه کردن کارگر در بخش های بسته بندی سفارش ، آب بندی و بارگیری به دلیل انتظار خیلی زیاد رانندگان می تواند راه حل مناسب برای رفع این مشکل باشد . پیشنهاد می شود تعداد کارگران و نیز جرثقیل ها که برای انتقال پالت ها در طول بارگیری و تخلیه استفاده می شود ، افزایش داده شوند .

 زمان سرویس دهنده ها

حداکثر و حداقل زمان در فرایند بسته بندی سفارش ، آب بندی و بارگیری در یک روز کاری به ترتیب 12و 90 دقیقه می باشد ، که این مورد را هم می توان با اضافه کردن کارگر رفع کرد .
چهار روش برای بهبود مشکلات مذکور تحت فاکتورهای بالا و پارامتر های زیر ، در جدول (3) مشاهده می شود :
نتایج این روش ها در جدول( 4) آمده است .
که در نهایت با انتخاب گزینه چهارم که افزایش یک کارگر و یک جرثقیل می باشد توانستیم زمان انتظار کامیون ها را تا 70 درصد کاهش دهیم و همچنین متوسط زمان خدمت فعالیت گلوگاه را هم تا 55 درصد کاهش دهیم که این منجر به کاهش دو ساعت اضافه کاری شد که خود می تواند هزینه را که به علت کارگر و جرثقیل به شرکت متحمل شده است را کاهش دهد.

6-نتیجه گیری

در این پژوهش ، مدلسازی و شبیه سازی سیستم بارگیری و تخلیه انبار شرکت به پخش اصفهان با استفاده از نرم افزار شبیه سازی Arena انجام شد . این نرم افزار برای بهینه کردن زمان های انتظار در فرایند های مذکور تأثیر قابل توجهی داشته است.
همانطور که در جداول بالا نشان داده شد، زمان انتظار برای کامیون های بارگیری و عملیات فرایند های مذکور (بسته بندی سفارش ، آب بندی و بارگیری) بسیار زیاد بوده و در واقع سیستم دچار گلوگاه می شود .ولی متوسط زمان انتظار برای سیستم تخلیه به دلیل اینکه کامیون ها متعلق به خود شرکت بوده و زمان بندی مناسبی صورت گرفته است، کمتر است . بدین منظور ما از چهار روش بهبود دهنده استفاده کردیم و نتایج آنها را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادیم و مشاهده شدکه با افزایش یک کارگر و یک جرثقیل می توانیم زمان انتظار کامیون ها را تا 70 درصد و همچنین متوسط زمان خدمت فعالیت گلوگاهها را هم تا 55 درصد کاهش دهیم. نتایج بدست آمده از شبیه سازی مدل می تواند در روند سیستم تحولی ایجاد کند، کاهش انتظار بیش از حد کامیون ها در هر فرایند و همچنین صف های طولانی به هنگام بارگیری و تخلیه از نتایج مثبت این پژوهش می باشد .
از آنجا که مطالعه موردی این پژوهش در انبار یک شرکت پخش مواد غذایی و غیره انجام گرفته است ، نتایج حاصل از آن می تواند قابل ارجاع و استفاده در انبار محصولات دیگر باشد . به کمک این مدل ، توانایی مدیریت در بهبود فرایندهای انبار داری و بارگیری و تخلیه و غیره و تحلیل حساسیت آنها در از بین بردن گلوگاهها افزایش می یابد که در بازده کاری سازمان یا شرکت نقش مؤثری می تواتد داشته باشد .
از فواید این پژوهش ، زمینه کاربردی آن می باشد که این پژوهش در آن صورت گرفته است که با توجه به اینکه تحقیقات کاملی در این زمینه انجام نشده است ، می تواند با بهبود فرایند های انبار داری و عملیات بارگیری و تخلیه در شرکت های توزیع مواد غذایی و غیره ،کمک شایان توجهی به چنین شرکت هایی در کشور بکند .

پي‌نوشت‌ها:

1. کارشناسی ارشد مهندسی صنایع – صنایع دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد 0218989062007
2. عضو هیئت علمی گروه صنایع دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف آباد

منابع
ArenaSimulation. 2009. Arena - Forward visibility for your business. Rockwell Automation, Inc.
http://www.arenasimulation.com (2 April 2009).
ArenaSolution. 2009. Arena: Customer Value. http://www.arenasimulation.com/solutions/default.asp (2 April 2009)
ArenaWiki. 2009. Rockwell Arena. Wikipedia. http://en.wikipedia.org/wiki/Rockwell_Arena (2 April 2009).
Banks J., Carson J.S. & Nelson B.L. 1996. Discrete-event System Simulation. 2nd Ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice-Hall.
Barnes C.D., Quiason J.L., Benson C. & McGuiness D. 1997. Success stories in simulation in health care. Proceedings of the 1997 Winter Simulation Conference: 1280-1285.
CHOONG-YEUN LIONG & CAREEN S.E. LOO.2009. A SIMULATION STUDY OF WAREHOUSE LOADING AND UNLOADING SYSTEMS USING ARENA. Journal of Quality Measurement and Analysis. JQMA 5(2) 2009, 45-56
Deshpande P.J., Yalcin A., Zayas-Castro J. & Herrera L.E. 2007. Simulating less-than-truckload terminal operations. Benchmarking: An International Journal 14(1): 92-101.
Gu J., Goetschalckx M. & McGinnis L.F. 2007. Research on warehouse operation: A comprehensive review. European Journal of Operational Research 177: 1-21.
Greasley A. 2003. A simulation of a workflow management system. Work Study 52(5): 256-261.
Jin L. 2009. Simulation of Congestion of visitors moving in 2010 Shanghai Expo. International Conference on EBusiness and Information System Security, 2009. EBISS '09: 1-5.
Kelton W.D., Sadowski R.P. & Sturrock D.T. 2007. Simulation with ARENA. 4th Ed. New York: McGraw-Hill.
Khalid S. Al-Saleh.,2011. Productivity improvement of a motor vehicle inspection station using motion and time study techniques. Journal of King Saud University – Engineering Sciences, 23(1):33–41.
Law A.M. & Kelton W.D. 2000. Simulation Modelling and Analysis. 3rd Ed. Singapore: McGraw-Hill.
Na U.J., Chaudhuri S.R. & Shinozuka M. 2009. Simulation-based seismic loss estimation of seaport transportation system. Reliability Engineering and System Safety 94(3): 722-731.
Rouwenhorst B., Reuter B., Stockrahm V., Houtum G.J.V., Mantel R.J., Zijm W.H.M. 2000. Warehouse design and control: Framework and literature review. European Journal of Operational Research 122: 515-533.
Tahar R.M. & Hussain K. 2000. Simulation and analysis for the Kelang Container Terminal operations. LogisticsInformation Management 13(1): 14-20.