Methodisch ontwerpen van distributiecentra
Citation for published version (APA):
Kempen, van, F. G. J. (2001). Methodisch ontwerpen van distributiecentra. Technische Universiteit Eindhoven. https://doi.org/10.6100/IR549759
DOI:
10.6100/IR549759
Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/2001 Document Version:
Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record Please check the document version of this publication:
• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.
• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.
• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.
Link to publication
General rights
Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.
If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:
www.tue.nl/taverne Take down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl
Methodisch ontwerpen
van distributiecentra
Frank van Kempen
Omslag/Druk: Drukkerij Jansen & van Driel, Houten
© 2001 F.G.J. van Kempen
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij
electronisch, mechanisch, door fotokopieen, opnamen, of op enige andere manier, zonder voorafgaande · schriftelijke toestemming van de copyright houder.
CIP-DATA LIBRARY TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN
Kempen, Frank van
Methodisch ontwerpen van distributiecentra I door Frank van Kempen. - Eindhoven : Technische Universiteit Eindhoven, 2001.
Proefschrift. - ISBN 90-386-2563-4 NUGI 841
Trefwoorden: distributiecentra; ontwerp I opslagsystemen I magazijnorganisatie Subject headings: distribution centre; design I materials handling I warehouses
Methodisch ontwerpen
van distributiecentra
PROEFSCHRIFT
ter verkrijging van de graad van doctor aan de
Technische Universiteit Eindhoven, op gezag van de
Rector Magnificus, prof.dr. R
.
A. van Santen
,
voor een
commissie aangewezen door het College voor
Promoties in het openbaar te verdedigen
op maandag 19 november 2001om16
.
00 uur
door
Frank van Kempen
Dit proefschrift is goedgekeurd door de promotoren:
prof.dr.ir. J.E. Rooda
en
prof.dr. W.H.M. Zijm
Voorwoord
In 1990 werd ik door prof. Rooda benaderd met de vraag ofhet mij interessant leek mee te denken over een ontwerp voor een distributiecentnun voor een groothandel in geneesmiddelen en aanverwantte artikelen. Samen met Eric van Melick begon hiermee de eerste kennismaking met de wereld van de distributie. Na het afronden van zowel een onderzoek- als afstudeeropdracht bij OPG, de bewuste groothandel, kreeg ik tijdens de diploma-uitreiking het aanbod om enerzijds bij OPG in dienst te treden en anderzijds te starten met een promotie-onderzoek met betrekking tot het ontwerpen van distributiecentra in het algemeen. Het promotieonderzoek zou plaats vinden in het kader van de onderzoeken die werden uitgevoerd op het gebied van het ontwerpen van industriele systemen. Hierbij werd hoof dzakelijk gekeken naar productiesystemen. Doel van dit promotieonderzoek was om het gebied uit te breiden richting distributiecentra.
In de daarop volgende jaren volgde de combinatie van het theoretisch onderzoeken hoe op methodische wijze distributiecentra kunnen worden ontworpen en het in de praktijk opzetten van een nieuw distributiecentnun voor OPG. Regelmatig werd duidelijk dat er grote verschillen waren tussen theorie en praktijk. Enerzijds was veel theorie dusdanig abstract dat deze voor de praktijk niet/nauwelijks bruikbaar was, terwijl anderzijds in de praktijk de kennis ontbrak om geftmdeerd een ontwerp te kunnen maken of, nog vaker voorkomend, het ontwerp van een mogelijke leverancier op zijn waarde te kunnen schatten.
Deze combinatie resulteerde in dit proefschrift waarin dan ook wordt getracht om het gat tussen beide werelden te dichten. In dit onderzoek is gekeken op welke wijze de praktijk een helpende hand kan worden geboden bij het ontwerpen van distributiecentra door de theorie praktisch toepasbaar te maken. Resultaat hiervan is een geheel dat ook voor een praktijkgebruiker toegankelijk is.
Natuurlijk kan een dergelijk onderzoek niet door
een
persoon worden uitgevoerd, zeker niet wanneer er naast het onderzoek ook nog in de praktijk een grote installatie moet worden ontworpen en ge'implementeerd. Bij dit onderzoek is dan ook dankbaar gebruik gemaakt van het werk van een groot aantal studenten die in hun onderzoek- en eindstudieopdrachten delen van het totale promotieonderzoek hebben bestudeerd en beschreven: Joep, Maurice, Mark, Marie, Dennis, Pieter, Marcel, Paul, Ralph, Christian, Bart, Frank, Patrick, Hubert, Menno, Klaas, Arjan, Eric en Gert-Jan wil ik hierbij bedanken.Een aantal personen wil ik bij deze met name bedanken. In eerste instantie gaat natuurlijk veel dank uit naar prof. Rooda en prof. Zijm, en in een later stadium ook prof. Boshuisen en prof. de Koster, voor hun commentaar en aanwijzingen tijdens het onderzoek en het schrijven van het proefschrift. Koen Eijsvogels (ASML), Frans Reumkens (Frans Maas) en Vibeke Molegraaf (OPG) wil ik bedanken voor het testen van de spreadsheet. Speciaal wil ik Peter Renders, met wie ik al die "waterdragers" voor mijn onderzoek heb begeleid en die altijd bereikbaar was voor vragen en opmerkingen bedanken.
Tenslotte ook nog een woord van dank voor alle collega's van OPG, collega's van de TU/e en natuurlijk mijn ouders en zus die het jarenlang vol hebben gehouden om te vragen wanneer "dat boek" klaar was, zonder daarbij ooit hun steun te stoppen.
Sam en vatting
Distributiecentra worden steeds belangrijker in de ogen van producenten. W aar voorheen uitsluitend aandacht werd besteed aan de productieomgeving,. daar is de laatste jaren een toenemende aandacht voor distributiecentra te onderscheiden. In eerste instantie werd meer energie gestoken in het ontwerp en de inrichting van eigen distributiecentra, daarna gingen vele producenten over tot uitbesteding. Veel bedrijven zijn zich gaan specialiseren in de opslag, overslag en distributie van artikelen, waardoor producenten weer hllll volledige aandacht op de productie kunnen richten.
Ook op het gebied van het wetenschappelijk onderzoek kan een toenemende belangstelling voor distributiecentra worden opgemerkt. Enerzijds wordt er veel aandacht besteed aan de organisatorische aspecten zoals locatietoewijzing van artikelen, routering etc. Anderzijds wordt, mede dankzij de toenemende technische mogelijkheden, aandacht besteed aan de besturingstechnische aspecten van distributiecentra. Ook is onderzoek verricht naar het inrichten van de distributiecentra; welke opslagmiddelen moeten worden ingezet, welke transportmiddelen kunnen worden gebruikt etc. Het gebruik van deze onderzoeken in de praktijk is echter minimaal. Ervaren ontwerpers baseren hun ontwerpen grotendeels op hllll ervaring, terwijl de onderzoeken voor de ontwerpers en toekomstige gebruikers met geen of minimale ervaring moeilijk toegankelijk zijn.
Dit proefschrift beschrijft een, binnen dit promotie-onderzoek ontwikkelde, ontwerpmethode die gericht is op de minder ervaren ontwerpers en toekomstige gebruikers. Doel van deze methode is dan ook niet om tot een volledig uitgewerkt ontwerp te komen, maar om de gebruiker aan de hand van keuzematrices op basis van productkenmerken een globaal ontwerp te laten maken. Dit ontwerp kan vervolgens worden vergeleken met het werkelijke ontwerp zoals dat door bijvoorbeeld een leverancier wordt gemaakt, waardoor de gebruiker een betere gesprekspartner voor de ontwerper wordt.
De detaillering van het globale ontwerp wordt in dit proefschrift niet nader uitgewerkt. Deze uitwerking is afhankelijk van het gekozen globale ontwerp en kan derhalve niet in een generieke ontwerpmethode worden verwerkt. Ter ondersteuning van het gebruik van de ontwerpmethode is een spreadsheet ontwikkeld.
In dit proefschrift wordt het distributiecentrum opgedeeld in een aantal logische delen, die op hun beurt meerdere abstractieniveaus kennen. Per deelgebied wordt per abstractieniveau een deelontwerp bepaald. Door, daar waar nodig, een vaste ontwerpvolgorde voor te schrijven kunnen invloeden die tussen de deelontwerpen bestaan worden meegenomen in het ontwerp, teneinde suboptimalisatie zoveel mogelijk te voorkomen.
W anneer het distributiecentrum een breed scala van artikelen moet kunnen verwerken, dan wordt de gebruiker van de ontwerpmethode ook een mogelijkheid geboden om per deelassortiment een ontwerp te maken. Dit gebeurt door de artikelen in te delen in klassen, welke worden gebaseerd op productkenmerken van de artikelen.
De geschetste methode is in het proefschrift toegepast op een praktijksituatie. Het resulterende ontwerp blijkt in grote lijnen overeen te komen met de werkelijk ge'installeerde inrichting. De verschillen die tussen het theoretische en het werkelijke ontwerp bestaan kunnen allen worden verklaard.
Summary
Distribution centres are becoming more and more important according to manufacturers. In the past most attention was paid to the production environment. During the past years, distribution centres gained more attention. At first company's have put more effort into the development of their distribution centres, later on more and more company's started outsourcing their distribution activities.
Many companies specialised in storage, transshipment en distribution, thereby giving manufacturers the oppertllllity to focus on their core activities, i.e. production.
Also in scientific research, a growing interest towards distribution centres could be noticed. On the one hand, organisational aspects like stock-allocation, routing etc. have been studied. On the other hand, due to the increasing technical possibilities, more attention has been paid to the control of systems. Also the selection of equipment has become a point of interest; which storage-systems should be used, which ways of transportation are available etc. The usage of all these studies in reality though is limited. Experienced designers use their experience to make the designs, while less and inexperienced designers and future users are not able to understand or use the results of the research.
This dissertation describes a newly developed design-method which aims at the less-experienced designers and future users. Therefore the goal of this method is to present the user a global design, based on choice-matrices with product attributes as input, instead of making a detailed design of the warehouse. The resulting design can be compared to the design made by, for instance, a supplier, making the future user a better partner in the negotiations towards the supplier.
The development of a detailed design is beyond the scope of this dissertation. The goal of this dissertation is to provide a generic design method, whereas detailing the design will be different in each situation. To support the use of the design method, a spreadsheet has been developped.
In this dissertation, the distribution centres will be split into a number of logical parts, each existing of multiple levels of abstraction. Per logical part, per level of abstraction, a design will be proposed. If
necessary, the order of the design process is prescribed, which gives possibilities to include design results of one part as input to the design of another part of the warehouse, thus preventing sub-optimisation in the design proces.
If the distribution centre contains a large number of products, there is a possibility to assign products to productgroups and do the design per product group.
The method which is described in this dissertation has been tested in an existing situation. The design which resulted from the method was basically equal to the design as realised in reality. All differences can be explained.
9. Case-studie
74
Voorwoord 5 9.1 Inleiding
74 9.2 Ontwerp van het nieuwe distributiesysteem
74 Samenvatting 6 9.3 Doeldefinitie 76 9.4 Producten 79 Summary 7 9.5 Functies 80 9.6 Process en 81 1. Inleiding 10 9.7 Middelen 84 9.8 Realisatie 86 2. Distributiecentra 17 2.1 Materiaalstroom 17 10. Conclusies 92
2.2 lnformatiestroom (secundaire stroom) 21
2.3 Financiele stroom ( tertiaire stroom) 21 11. Aanbevelingen
94
2.4 Organisatie 22
2.5 Samenvatting 23 Literatuur
96
3. Ontwerpen van distributiecentra 24 Definities
101
3.1 Methodisch ontwerpen van industriele systemen 25
3.2 Methodisch ontwerpen van distributiesystemen 28 Bijlagen
102
3.3 Samenvatting 30 A Analyse-technieken
103
B Keuzes voor Opslag
106
4. Doeldefinitie 32
c
Keuzes voor Goederenontvangst114
4.1 Systemen, eisen en wensen 33 D Keuzes voor Expeditie
120
4.2 Samenvatting. 36 E Keuzes voor Transport als dienstverlening
122
F Uitwerking van de matrices 124
5. Producten 37 G Alternatieven uit de matrices
130
5.1 Bepaling van de productkenmerken 37 H Inputdata case-spreadsheet
141
5.2 Indeling in klassen 38 I Outputdata case op procesniveau
142
5.3 Samenvatting 40 J Outputdata case op middelenniveau
155
K Vergelijking case-ontwerp met praktijksituatie 168
6. Fune ties 41 L Uitwerking case MegaDiscount Inc.
170
6.1 Bepaling van de functies in het distributiecentrum 41 M Spreadsheet voor uitvoeren van bepaling van kenmerken
176
6.2 Samenvatting 44 N Gebruikerstest van de spreadsheet
181
7. Process en 45 Curriculum Vitae
193
7.1 Beschrijving van de werking van de keuzematrices 47
7.2 Productkenmerken 49
7.3 Proceskenmerken 52
7.4 Ops lag 56
7.5 Goederenontvangst 59
7.6 Expeditie 63
7.7 Transport als dienstverlening 65
7.8 S amenvatting 67
8. Middelen 68
8.1 Bepaling van de middelen 68
8.2 Bepaling van capaciteiten 70
8.3 Bepaling van de layout 71
Hoofdstuk 1
Inleiding
Achtergrond van de distributiecentra
Nederland Distributieland is reeds een tiental jaren een veel gehoorde term. Al vele jaren bestaan er distributiecentra, doch de laatste jaren is de belangstelling hiervoor sterk toegenomen.
De basisfunctie van een distributiecentrum is het overbruggen van tijd en samenstelling van productpakketten. Bahke [Bah74] beschrijft dit als volgt:
Opslag is daar nodig, waar verschillen in beweging moeten worden vereffend. Deze verschillen in beweging ontstaan door het optreden van een of meerdere onderstaande zaken:
1. Onderscheid in tij d tussen aankomst en vertrek van een product.
2. Onderscheid in hoeveelheid tussen aankomst en vertrek van een product. 3. Onderscheid in samenstelling qua producten van de in- en uitgaande stroom.
In het verleden waren magazijnen voornamelijk in het bezit van producenten die daarmee voor de opslag en de distributie van hun eigen producten zorgden. De opslag was daarbij ondergeschikt aan de productiefunctie. Dit bleek onder andere duidelijk in activiteiten die in de bedrijven werden ontplooid in de optimalisatie van de productieprocessen. Er werd op velerlei wijzen getracht de kosten van het productieproces te beheersen en indien mogelijk te verlagen. Omdat het vaak economisch voordeliger was om producten in grote series te vervaardigen in plaats van kleine series die direct aansloten op openstaande klantorders werden de producten aan het einde van het productieproces opgeslagen. De opslag van de gerede producten werd dan gezien als een noodzakelijk kwaad om een buffer te vonnen tussen de volgorde en hoeveelheid van de productie en de vraag van de afnemers. Er was nauwelijks aandacht voor de optimalisatie van deze opslag.
Door onder andere de toename van assortimenten (Ford begon met een model in een uitvoering en in een kleur, in 1993 adverteerde Fiat al met 185 modellen in diverse kleuren) en de stijgende bewustwording van de kosten van opslag is de aandacht voor deze functie sterk toegenomen. Men ging de opslag en de bijbehorende handling zien als een separaat gebeuren in het totale productieproces. Sommige bedrijven bouwden kennis en faciliteiten op om de opslag en distributie van hun producten zelf te verzorgen (bijv. de auto-branche ), anderen beperkten zich tot hun corebusiness en besteedden de opslag uit aan derden. Deze derden zijn op te delen in twee typen bedrijven. Enerzijds zijn er de transportbedrijven die reeds het transport voor de producenten verzorgden. Deze hebben hun servicepakket uitgebreid door naast het transport ook de opslag en de samenstelling van de orderpakketten te verzorgen. Anderzijds zijn er nieuwe bedrijven opgericht die zowel de opslag en het
orderverzamelen als het transport kunnen verzorgen. Door het ontstaan van deze
transporteurs/distributeurs zijn er nog meer bedrijven overgegaan tot het uitbesteden van de opslag en distributie om zich zo te kunnen beperken tot hun corebusiness.
Bij de bedrijven die hun eigen distributiefaciliteiten hebben opgebouwd was de volgende ontwikkeling de fysieke scheiding van productie en opslag. Voorheen stond het magazijn bij de fabriek. Tegenwoordig worden deze twee vaak ook fysiek gescheiden. Het productieproces wordt zodanig geplaatst dat de benodigde bronnen dichtbij zijn (grondstoffen, personeel etc.). Het distributiecentrum wordt dan gebouwd op een plaats waar de infrastructuur de beste mogelijkheden biedt om de afnemers te bereiken. Zo hebben vele Amerikaanse en Japanse bedrijven distributiepunten in Europa opgezet om de voorraad dicht bij de afnemers te hebben, waardoor een snelle levering mogelijk is. In 1993 werd in het Tijdschrift voor Inkoop en Logistiek [Tij93] aangegeven dat in bijna de helft van de gevallen deze distributiecentra zijn opgezet in Nederland vanwege onder andere de centrale ligging, de
goede infrastructuur en de meertaligheid van de bevolking. In 1997 was intussen 56%-57% van deze distributiecentra in Nederland gevestigd [Kos98a].
Naast de producenten met een eigen opslag en de transporteurs/distributeurs is er nog een derde type bedrijven dat gebruik maakt van distributiecentra. Dit zijn bedrijven met een groothandelsfunctie. Deze zijn opgezet om de vele kleine leveringen van goederen naar hun afnemers te groeperen tot enkele grote leveringen. Voorbeelden hiervan zijn te vinden in vele sectoren zoals de elektrotechnische sector, food en de farmacie. Op het gebied van de supennarkten zijn het vaak ketens die onder een of enkele namen opereren met (vele) filialen en enkele centrale distributiecentra in eigen beheer. In de elektrotechnische en farmaceutische sector is echter veelal sprake van zelfstandige groothandels met eigen distributiecentra en onathankelijke afnemers.
Ontwikkeling van opslag- en orderverzamelsystemen
In de loop der jaren zijn voor de inrichting van distributiecentra vele opslagsystemen ontwikkeld welke varieren van handmatig bediende magazijnen tot volledig geautomatiseerde orderverzamelsystemen. In de onderstaande tekst zullen enkele systemen worden beschreven om zo een beeld te vormen van de mogelijkheden voor de opslag en het orderverzamelen van producten.
De meest gebruikte opslagmethoden zijn de opslag in legbord- en palletstellingen (zie figuur 1.1 ).
palletstelling legbordstelling
figuur 1.1 pallet- en legbordstelling
De legbordstellingen worden over het algemeen gebruikt voor kleinere producten, terwijl pallets voor grotere producten of artikelen met grote voorraden worden gebruikt. Oorspronkelijk werden de artikelen handmatig uit deze systemen gehaald en getransporteerd. Later zijn er steeds meer machines rond deze opslagsystemen ontwikkeld. De bekendste voorbeelden zijn de palletwagen en de heftruck (zie figuur 1.2).
heftruck palletwagen
figuur 1.2 hejtruck en palletwagen
"
Vervolgens is door een behoefte aan efficient oppervlaktegebruik een reeks van systemen ontwikkeld om oak op grotere hoogte producten uit stellingen te kunnen halen. Als eerste waren dit de bemande magazijnkranen welke het mogelijk maakten om oak op grate hoogte hele pallets uit de stelling te halen of handmatig producten van pallets te pakken (Stelling Bedienings Apparaten = SBA's). Omdat het voor mensen geen prettig werk is om op grate hoogte te werken en het besturen van dergelijke kranen een grate nauwkeurigheid vereist zijn later oak onbemande kranen ontwikkeld die complete pallets naar een pickpositie brengen waar de producten eventueel van de pallet kunnen warden gehaald (Automatic Storage & Retrieval Systems= (AS/RS) (zie figuur 1.3).
figuur 1.3 AS/RS figuur 1.4 pickrobot
Na het picken kan het sys teem de pallets met resterende producten dan weer op de opslaglocatie zetten. De laatste jaren beginnen deze systemen oak in de opslag van kleinere producten/hoeveelheden ingang
te vinden. De opslag vindt dan bijvoorbeeld plaats in kunststof bakken I kratten (de zogenaamde miniload-systemen). Oak zijn er al systemen ontwikkeld waar met behulp van een robotarm de producten direct van een plank warden genomen (zie figuur 1.4). De zojuist genoemde AS/RS werken volgens het principe "goederen naar de medewerker". Terwijl in de meeste systemen de medewerker naar de goederen toe gaat is hier sprake van het tegenovergestelde. Er kan tijd van de medewerker warden bespaard doordat het AS/RS het transport van de medewerker overneemt.
Naast het voortborduren op de legbord- en palletstellingen zijn oak nieuwe opslagmiddelen ontwikkeld. Aan de ene zijde zijn dit vervangers van de opslagsystemen legbord- en palletstellingen. Dit zijn bijvoorbeeld glijbord- en doorrolstellingen (zie figuur 1.5).
glijbordstelling doorrolstelling
t
ter vergelijking:legbardstelling
figuur 1.5 glijbord- en doorrolstelling
Aan de andere kant zijn er oak systemen ontstaan waar de opslag en het orderverzamelen gedeeltelijk of helemaal zijn ge'integreerd. Voorbeelden van gedeeltelijke integratie zijn paternosters en carrousels (zie figuur 1.6).
/
/
paternoster carrousel
=
121I/
figuur 1. 6 paternoster en carrousel
Dit zijn opslagsystemen waarbij alle locaties in een bewegend systeem zitten. De gewenste producten warden door het systeem naar een gedefinieerde positie gebracht. Op die positie kan een picker (of eventueel robot) de producten uit het systeem halen. Voorbeelden van volledig ge'integreerde systemen zijn de orderverzamelautomaten die de laatste jaren vooral in de cosmetica en farmacie hun opgang vinden. De bekendste uitvoering vinden we terug in de zogenaamde A-frames. De producten warden in schachten in de automaat geplaatst en met behulp van pneumatische of electrische uitstoters vrijgegeven naar een transportband. Aan het einde van de band warden de produkten vervolgens in een
bak/doos gedaan (zie figuur 1.7).
figuur 1. 7 A-frame
Door de stijgende mogelijkheden van computersystemen ontstaan er oak meer mogelijkheden om het
pickproces op andere manieren aan te sturen. Zo kan een computer bijvoorbeeld 10 orders samenvoegen tot 1 pickopdracht. In
een
rondgang kunnen dan voor 10 afnemers artikelen warden verzameld waarbij de artikelen direct tijdens het picken of op een later tijdstip warden uitgesorteerdTenslotte is de laatste jaren oak een sterke opkomst van papierloze orderverzamelsystemen te zien. W aar voorheen met pickdocumenten werd gewerkt verschijnen nu steeds meer vormen van
electronische weergave van de pickinformatie. Dit kan gebeuren met behulp van beeldschermen bij werkstations, LED-displays bij artikelen (zie figuur 1.8) of zelfs RF-terminals met een spraakmodule. Bij deze terminals kan de picker dan via een hoofdtelefoon pickopdrachten horen en eventueel informatie via een microfoon terugkoppelen naar de computer welke met de terminal een draadloze verbinding heeft (zie figuur 1.9).
jiguur 1. 8 LED-displays
picken met behulp van LED-displays
RF-terminal met spraakherkenning
figuur 1. 9 spraakherkenning De voordelen van de papierloze picksystemen zijn onder andere een verlaging van foutenkansen, een
verhoging van de picksnelheid en een behoorlijke besparing op het gebruik van papier.
Voor informatie omtrent magazijnen en magazijnsystemen wordt verwezen naar Adams et al.[Ada96],
Esmeijer [Esm96], van Halder [Hal95], Hereijgers [Her95], de Koster [Kos95b ], Pfohl [Pfo96], Spee [Spe96], Tompkins et al.[Tom96] en Wijnberg [Wij95]. Hierin wordt uitgebreid ingegaan op vele zaken op het gebied van de inteme logistiek.
Voor een uitgebreid literatuuronderzoek op het gebied van het ontwerpen van distributiecentra wordt verwezen naar v/d Berg [Ber96a] en Rouwenhorst et al.[RouOO].
Inhoud van dit proefschrift
Het ontwerp van nieuwe distributiecentra en de aanpassing van bestaande distributiecentra geschiedt op dit moment veelal op basis van ervaring met de beschikbare opslag- en orderverzamelsystemen en ervaring van vorige projecten. Ook de Koster geeft in zijn intreerede [Kos98a] aan dat er weliswaar
veel behoefte aan beslissingsondersteunende systemen is, maar <lat deze nag niet bestaan. Een eerste aanzet hiertoe vormt het pakket Logitrace (zie Duve en Mantel [Duv97]). Een uitgebreider beslissingsondersteunend systeem is intussen beschreven door Moerkerken [MoeOO]. Het gevaar van het baseren van een ontwerp op ervaring is echter dat een ontwerp vaak lijkt op een modificatie van een vorig ontwerp, terwijl een totaal andere oplossing misschien veel gunstiger zou zijn. Een eenmaal ingeslagen weg wordt steeds opnieuw gevolgd, met als gevolg <lat het bepalen wie het ontwerp gaat maken al direct een grate invloed heeft op het uiteindelijke ontwerp.
Om enige structuur in het ontwerp aan te brengen kan warden getracht om bestaande ontwerpmethoden
voor fabricage-systemen te gebruiken voor het ontwerp van distributiecentra. Dit lijkt goed mogelijk doordat het productie-verloop van een distributiecentrum eenvoudig is te omschrijven als een opeenvolging van slechts drie processen: ontvangst en opslag van producten, verzamelen van de producten voor een order en deze orders sorteren en laden voor transport. Probleem is echter niet de
complexiteit van de processen, maar de diversiteit van het assortiment. In een fabricage-omgeving is over het algemeen sprake van een beperkt assortiment ( enkele honderden typen producten is al zeer
veel) die vaak oak nag dusdanig veel overeenkomsten vertonen <lat ze via dezelf de productielijnen kunnen warden vervaardigd. Doordat de productievolgorde oak grotendeels is vastgelegd is de
routering van de producten relatief eenduidig en goed te beschrijven. De keuze voor de middelen wordt bepaald door het type bewerkingen en de layout is te ontwerpen door te kijken naar de vorm ( afmetingen) van de machines en de gewenste bewerkingsvolgorde van de producten. In een distributiecentrum is veelal sprake van grate aantallen artikelen (situaties met 10.000 artikelen zijn niet uitzonderlijk), waarbij iedere combinatie van artikelen mogelijk is. Een tweede verschil is oak dat de
volgorde waarin de locaties voor het orderpicken moeten warden aangedaan niet bepaald is. Afgezien
van een aantal randvoorwaarden is de volgorde grotendeels vrij. De combinatie van grate aantallen,
veel combinaties en onbepaalde volgorde heeft tot gevolg <lat de ontwerpmethoden voor fabricagesystemen niet zonder meer zijn te gebruiken voor distributiesystemen.
De literatuur op het gebied van distributiecentra kan warden verdeeld in twee groepen. Enerzijds warden keuzes die op deelgebieden moeten warden gemaakt al dan niet methodisch beschreven. Hierbij valt te denken aan bijvoorbeeld ontwerpcriteria voor AS/RS. Anderzijds zijn er stappenplannen beschreven die weliswaar het totale ontwerpproces omvatten, <loch niet verder ingaan op de keuzes die
moeten warden gemaakt. Het doel van dit onderzoek is daarom om te komen tot een methodische ontwerpwijze voor de inrichting van distributiecentra, waarbij de nadruk ligt op de opslagfunctie. Voor het ontwerpen van crossdocking-faciliteiten is deze methode niet geschikt. Getracht wordt om de gebruiker van de ontwerpmethode een zo breed mogelijk oplossingenveld te bieden, voorzien van hulpmiddelen om toch binnen een beperkte tijd tot eenjuiste keuze te komen.
De ontwerpmethode zoals die in <lit promotie-onderzoek is ontwikkeld en in <lit proefschrift wordt beschreven is gericht op de minder ervaren ontwerpers en toekomstige gebruikers. Doel van deze methode is dan oak niet om tot een volledig uitgewerkt ontwerp te komen, maar om de gebruiker aan de hand van keuzematrices op basis van productkenmerken een globaal ontwerp te laten maken. Dit ontwerp kan vervolgens warden vergeleken met het werkelijke ontwerp zoals dat door bijvoorbeeld een leverancier wordt gemaakt, waardoor de gebruiker een betere gesprekspartner voor de ontwerper wordt. Bij deze ontwerpwijze wordt de nadruk gelegd op de opslagfunctie. Voor het ontwerpen van crossdocking-faciliteiten is deze methode niet geschikt.
De detaillering van het globale ontwerp wordt in <lit proefschrift niet nader uitgewerkt. Deze uitwerking is afhankelijk van het gekozen globale ontwerp en kan derhalve niet in een generieke ontwerpmethode warden verwerkt. Omdat de benodigde capaciteit niet wordt bepaald betekent dit ook dat het niet mogelijk is uitspraken te doen omtrent de kosten van het ontwerp.
Om het resultaat van de ontwerpmethode nader te verduidelijken wordt in dit kader een aantal elementen genoemd dat na het gebruik van de methode bekend zal zijn. Tevens wordt aangegeven wat in ieder geval niet als resultaat mag warden verwacht. Resultaat van het ontwerp zijn een aantal kenmerken van de uit te voeren activiteiten (processen) en voorbeelden van machines, installaties etc. (middelen) die daarbij kunnen warden gebruikt. Zo kan uit het model het advies volgens om met een vrij lokatiesysteem te werken waarin de orders opdracht-georienteerd warden verzameld. Op het middelen-niveau wordt dan bijvoorbeeld aangegeven dat kan warden gewerkt met onder andere legbordstellingen en palletstellingen. Wat niet mag warden verwacht is een exacte specificatie van deze stellingen. In een later stadium moeten dus nag zaken als de benodigde capaciteiten (benodigd aantal stellingen, locaties, maar oak benodigd aantal
medewerkers), de layout en de exacte uitvoeringsvorm (bijv. smalle gangen, gangen geschikt voor een reach-truck of gangen die geschikt zijn voor een vorkheftruck) warden bepaald.
In het kader van dit onderzoek wordt alleen gekeken naar de opslag van eindproducten. De
tussenopslag van halffabrikaten in het fabricage-proces wordt buiten beschouwing gelaten. Er wordt
aangenomen dat de distributiecentra die in dit onderzoek worden beschreven organisatorisch onafhankelijk zijn van de productiesystemen die voor de bevoorrading van het distributiecentrum zorgen.
Het onderzoek beperkt zich tot stukgoederen, dus geen bulk-/stortgoederen en geen "losse" gassen of vloeistoff en. Deze beperking heeft bijvoorbeeld gevolgen voor keuze van mogelijke opslagsystemen (geen tanks, silo's etc.) en de mogelijke transportsystemen (geen transport via leidingen, vijzels etc.) De methode beperkt zich grotendeels tot het ontwerp van de technische/fysieke uitvoering van
distributiecentra en neemt de korte te~jn operationele aspecten slechts mee indien dit voor het
ontwerp van belang is. Onder operationele aspecten worden zaken als bijvoorbeeld de allocatie van opdrachten aan pickers en routering van pickers verstaan.
Ook zaken als assortimentsbepaling, vestigingsplaatsbeleid, distributiestructuur ( een DC of meerdere DC's) en voorraadbeheersingssystemen worden niet meegenomen in het ontwerp, maar verondersteld bekend te zijn voor aanvang van het ontwerp. Ook het bouwkundig ontwerp wordt niet meegenomen in het onderzoek, doch dit ontwerp hoeft niet voor aanvang van het ontwerp van de inrichting gereed te zijn. Hierbij wordt aangenomen die tijdens het ontwerp van het gebouw en de inrichting een goede afstemming tussen beide zaken plaats vindt. Zo zal bij een situatie waarin bouwkundig alleen laagbouw mogelijk is (bijvoorbeeld door bepalingen in een bestemmingsplan) niet mogen worden gekozen voor een inrichting waarbij hoogbouw wordt gebruikt.
Als eerste wordt in hoofdstuk 2 een algemene beschrijving van distributiecentra gegeven. In hoof dstuk 3 wordt dan gekeken op welke wijze in de literatuur het ontwerp van distributiecentra wordt beschreven. Om een breder beeld te krijgen en aan te sluiten bij eerder uitgevoerd onderzoek wordt ook gekeken naar ontwerpmethodieken zoals deze voor productiesystemen zijn ontwikkeld en wordt onderzocht of een of enkele van deze methoden ook een basis kunnen bieden voor het ontwerp van distributiecentra. De ontwerpmethode die is ontwikkeld binnen de sectie Systems Engineering van de Technische Universiteit Eindhoven en beschreven door Brandts [Bra93 ], biedt hiertoe mogelijkheden. In het vervolg van dit hoofdstuk wordt dan kort beschreven op welke wijze deze methode kan worden toegepast.
In hoof dstuk 4 wordt het opstellen van de randvoorwaarden voor het ontwerp van een
distributiecentrum uitgewerkt. Deze worden onder andere gevormd door de eisen en wensen van de omgeving van het te ontwerpen systeem. Naast de eisen en wensen van de omgeving wordt aangenomen dat ook de producten in dit ontwerpproces een randvoorwaarde vormen. Deze worden immers niet door de ontwerper bepaald, maar zijn meestal voor aanvang van het ontwerpproces al bekend. In hoofdstuk 5 worden de producten welke in het distributiecentrum worden opgeslagen beschreven.
In hoofdstuk 6 wordt het ontwerp van de functies binnen het distributiecentrum nader uitgewerkt. Deze
functies kunnen worden opgebouwd uit processen, welke in hoofdstuk 7 worden beschreven. In
hoof dstuk 8 wordt de keuze van de middelen beschreven, welke het fysieke distributiecentrum vormen.
In hoofdstuk 9 wordt de ontwerpmethode getoetst aan de hand van een case. In dit hoofdstuk wordt het ontwerp van een distributiecentrum beschreven en worden de resultaten van de fysieke uitvoering bekeken.
In hoof dstuk 10 worden de conclusies van het onderzoek samengevat, waarna in hoofdstuk 11
aanbevelingen voor vervolgonderzoek worden beschreven.
Hoofdstuk2
Distribu tiecen tra
Een distributiecentrum is volgens van Dale [Da195] een plaats vanwaar goederen of producten worden gedistribueerd, waarbij distributie wordt omschreven als uitdeling, verdeling. Distributiecentra hebben als doel om enerzijds de tijd tussen productie en afname te overbruggen en anderzijds de producten die afkomstig zijn van verschillende (gespecialiseerde) fabrieken voor een afnemer samen te voe gen [Roo93]. De meerwaarde die het distributiecentrum aan de producten toevoegt is dan ook zowel van economische ( overbrugging van tijd) als van functionele aard (samenvoegen van producten). Krippendorf [Kri69] verklaart de functionele meerwaarde doordat de eenheden het distributiesysteem in een andere toestand verlaten dan ze er binnenkomen; er vindt een kwantiteits- en/of sorterende verandering plaats.
In een distributiecentrum kunnen drie stromen worden onderscheiden. Dit zijn de materiaalstroom, de
informatiestroom en de financiele stroom. Naast deze drie stromen is er nog een organisatie aanwezig
die zorg draagt voor de aansturing en het onderhoud van deze stromen.
In het vervolg van dit hoof dstuk zullen bovengenoemde stromen en de organisatie nader worden uitgewerkt.
2.1 Materiaalstroom
De materiaalstroom is de primaire stroom in een distributiecentrum. Dit is de stroom van producten die door het distributiecentrum vloeit welke door diverse afdelingen in het distributiecentrum wordt
behandeld. In hoofdstuk 3 zal de indeling worden beschreven zoals die in dit proefschrift wordt
gebruikt. In dit hoofdstuk wordt beschreven op welke wijze de afdelingen in de literatuur worden omschreven.
De voomaamste afdeling in een distributiecentrum zoals dat in dit proefschrift wordt bekeken is de opslag. Hier worden de goederen opgeslagen en weer verzameld. Esmeijer [Esm93] plaatst in de goederenstroom voor deze opslag een _ontvangst-afdeling (in de overige literatuur goederenontvangst genoemd) waar de goederen in het distributiecentrum binnenkomen en achter de op slag een uitgifte (in de overige literatuur expeditie genoemd) waar de goederen gereed worden gemaakt voor vertrek (zie figuur 2.1).
figuur 2.1 goederenstroom volgens Esmeijer [Esm93]
W anneer de materiaalstroom in de afdelingen ontvangst en uitgifte wordt beschouwd, kan deze op drie manieren worden beschreven: continu, intermitterend en variabel. Continu houdt in dat er per tijdseenheid een nagenoeg constante stroom goederen wordt geleverd. Er wordt van een intermitterende stroom van goederen gesproken wanneer de ontvangst of uitlevering op vaste tijdstippen plaatsvindt. Bij een variabele stroom is er sprake van een onregelmatig aankomst-/vertrekpatroon in ontvangst ofuitlevering.
Tompkins [Tom85] splitst de voornoemde opslag in twee delen, te weten bulkopslag en pickopslag. In de pickopslag wordt de voorraad geplaatst waaruit direct orders worden verzameld. In de bulkopslag worden de voorraden voor het aanvullen van de pickplaatsen opgeslagen. Tevens wordt de bulkopslag in een aantal situaties gebruikt voor het verzamelen van grote hoeveelheden van bepaalde producten (zie figuur 2.2).
~I
bulkopslagH .... __
P_ic_k_o_ps_i_ag___.1---11•~1
expeditiefiguur 2.2 goederenstroom volgens Tompkins [Tom85]
Bahke [Bah74] plaatst tussen de pickopslag en de expeditie nog een verpakkingsafdeling (in de voorgaande beschrijvingen wordt deze als onderdeel van de expeditie gezien). In deze verpakkingsafdeling worden de verzamelde eenheden samengevoegd tot een verzendklare transporteenheid (zie figuur 2.3).
~
bulkopslag~
figuur 2.3 goederenstroom volgens Bahke ]Bah74]
pickopslag verp.
afd.
expe-ditie
Nederkoorn [Ned93] onderscheidt in de functie goederenontvangst twee processen: ontvangst/controle en reconditionering van zendingen (zie figuur 2.4). Het proces reconditionering omvat het ompakken van ingekomen goederen in uniforme opslagmiddelen. Dit is veelal noodzakelijk wanneer wordt gewerkt met automatische opslagsystemen welke een beperkt aantal vormen en groottes van transporteenheden kunnen verwerken.
In de functie opslag worden drie processen aangegeven. Het eerste proces is de inslag, welke het transport van de reconditionering naar de opslagplaatsen verzorgt en de goederen in of op de opslag plaatst. Het proces ops lag betreft het verblijf van de goederen in de fysieke locatie. Het laatste proces is orderverzameling. Hier worden de producten op basis van klantenorders uit de opslagplaatsen gehaald en getransporteerd.
In de expeditie bestaat naast het gereedmaken van de zendingen nog een proces klant-specifieke bewerkingen. Dit soort processen komt veel voor in distributiecentra met producten die onderling grote overeenkomsten vertonen zoals bijvoorbeeld computers. Daar warden "standaard-computers" opgeslagen. Op het moment dat de afnemer van een specifieke computer bekend is worden bijvoorbeeld de juiste software op de computer ge'installeerd en het juiste toetsenbord toegevoegd. Hierdoor kunnen op basis van
een
standaardmodule in de voorraad diverse uitvoeringen computers worden uitgeleverd. Het voordeel hiervan is de mogelijkheid tot een voorraadverlaging en een verkleining van de kans op incourante voorraad. Daarnaast kan ook worden gedacht aan het uitvoeren van extra bewerkingen die per afnemer verschillend kunnen zijn (bijv. het prijzen van artikelen).
con-trole
a-.
opslagfiguur 2.4 goederenstroom volgens Nederkoorn [Ned93]
uitslag expeditie
Fiirwentches [Fiir74], Gudehus [Gud73] en Rulkens [Rul93] onderkennen naast alle delen van het distributiecentrum nog een aparte afdeling voor het intern transport (zie figuur 2.5). Dit is in vele gevallen namelijk een aparte dienst die over de grenzen van de voorgaande afdelingen heen gaat. De rechtstreekse verbindingen tussen afdelingen zijn vaste vormen van transport zoals transportbanden etc. Het transport dat door de aparte af de ling transport wordt uitgevoerd is een flexibele transportvorm zoals bijvoorbeeld verzorgd door vorkheftrucks. Het gevolg van het bestaan van de transportafdeling als aparte dienst is wel dat er op een hoger hierarchisch niveau een vorm van coordinatielbesturing nodig is om deze transportafdeling aan te kunnen sturen.
goederen-ontvan st bulkopslag pickopslag
transport
jiguur 2.5 goederenstroom volgens Furwentsches {Fur74] e.a.
expeditie
In veel literatuur wordt alleen de hoofdstroom door het distributiecentrum beschouwd. Het is echter van wezenlijk belang oak de overige stromen te onderscheiden daar deze een grote invloed op het proces of op de kosten van de processen kunnen hebben.
Van Bernmel [Bem92] beschrijft naast de inkomende stroom producten van een leverancier oak nog een stroom goederen die afkomstig is van een productie-af de ling en een retourgoederenstroom.
afval
goederen-ontvan st bulkopslag pickopslag
figuur 2. 6 goederenstroom volgens van Bemmel [Bem92]
expeditie afnemer produktie
De retourgoederenstroom is de stroom met goederen welke eerder aan een afnemer zijn geleverd en welke door de afnemer terug zijn gestuurd. Dit kan om diverse redenen zijn gebeurd zoals: levering van het verkeerde artikel, levering van het verkeerde aantal, bereiken van een vervaldatum, beschadigde levering, niet voldoen aan de gestelde verwachtingen etc. De productie- en retourgoederenstroom zullen in dit onderzoek niet apart worden beschouwd. De productiestroom wordt buiten beschouwing gelaten: omdat het onderzoek organisatorisch onafhankelijke distributiecentra betreft kan deze stroom worden beschouwd als een leveranciersstroom. De retourgoederen-stroom wordt niet nader bekeken omdat een gedeelte van de afhandeling van de retouren vaak zeer probleem-specifiek is en daarna evt. gebruik kan worden gemaakt van de processen welke voor de leveranciers-stroom zijn ontwikkeld. Als uitgaande stromen onderscheidt van Bernmel de stroom richting afnemer van het distributiecentrum, een stroom naar een eventuele volgende productiestap en een afvalstroom. De stroom naar een eventuele volgende productiestap wordt niet apart bekeken daar organisatorisch onafhankelijke distributiecentra worden beschouwd. Indien een dergelijke stroom toch aanwezig is, dan zal het productiesysteem dat na het distributiecentrum komt worden beschouwd als een afnemer van het distributiecentrum. De afvalstroom ontstaat meestal in de goederenontvangst, omdat daar de inkomende goederen uit worden gepakt en omdat daar ook de retourgoederenstroom wordt verwerkt. In deze retourgoederenstroom kunnen namelijk oak producten zitten die moeten worden vernietigd. Ook binnen het distributiecentrum geeft van Bemmel diverse stromen aan zoals weergegeven in
Alle goederen zullen via de goederenontvangst in het distributiecentrum komen. Een gedeelte van de totale inkomende stroom zal dan in de bulkopslag worden opgeslagen. Een antler gedeelte van de inkomende stroom heeft te weinig voorraad om een bulkopslag te vormen en zal dan ook in zijn geheel direct in de pickopslag worden opgeslagen. Tenslotte kan er ook een gedeelte van de goederen rechtstreeks van de goederenontvangst naar de expeditie worden gebracht. Dit gebeurt vaak bij goederen die bijvoorbeeld niet tot het assortiment van het distributiecentrum behoren, maar die wel via het distributiecentrum kunnen worden besteld en geleverd. Daarnaast komt deze stroom ook voor bij goederen die slechts een zeer korte verblijftijd toestaan vanwege bijvoorbeeld bederfelijkheid. Denk hierbij bijvoorbeeld aan groenten, fruit en zuivel. W anneer een distributiecentrum in staat is om (voor een deel van het assortiment) de inkomende goederenstroom op korte termijn gelijk te laten zijn aan de uitgaande goederenstroom, dan is het zelfs mogelijk om deze inkomende stroom direct naar de expeditie te verplaatsen en deze daar weer uit te sorteren. In dit geval wordt van cross-docking gesproken.
Naast bovenstaand beschreven stromen is er ook nog een goederenstroom mogelijk van de bulkopslag naar de expeditie. Deze goederenstroom wordt vaak gebruikt om grote orders efficient te kunnen verwerken. In plaats van de picklocatie leeg te maken en deze later weer aan te vullen, wordt de order direct in de bulkopslag verzameld.
Zoals ook uit de beschrijving van van Bemmel blijkt komt er op vele plaatsen binnen het DC transport voor. De functie van dit transport is echter veelal gelijk en kan dan ook door dezelfde personen of middelen worden uitgevoerd. In dit proefschrift zal het transport tussen de diverse afdelingen dan ook als een aparte afdeling worden beschouwd. Hierdoor zijn ook de diverse stromen tussen de afdelingen eenvoudig weer te geven (zie figuur 2.7).
goederen-ontvan st bulkopslag
figuur 2. 7 goederenstroom tussen de afdelingenzoals behande/d in dit proefschrift
afval afnemer
De structuur van een distributiecentrum zoals aangegeven in figuur 2. 7 vormt de basis voor dit proefschrift. In deze structuur komen 6 afdelingen voor, te weten:
-goederenontvangst -bulkopslag
-pickopslag
-klantspecifieke processen -expeditie
-transport als dienstverlening
Er wordt uitgegaan van deze zes af de ling en om een maximaal scala van distributiecentra te kunnen beschrijven en ontwerpen: met behulp van deze structuur kunnen immers ook minder complexe distributiecentra worden beschreven. Hierbij valt dan te denken aan distributiecentra waar geen klantspecifieke processen worden uitgevoerd, distributiecentra zonder bulkopslag etc.
2.2 Informatiestroom (secundaire stroom)
Zoals in paragraaf 2.1 vermeld is de primaire stroom in het distributiecentrum de materiaalstroom. Om deze stroom te kunnen sturen is een informatiestroom nodig. Deze informatiestroom vormt een onderdeel van de seclUldaire stroom. Deze seclUldaire stroom omvat niet alleen de informatiestroom voor de besturing van de materiaalstroom, maar bevat alle informatie die nodig is om het totale distributiesysteem te besturen. Deze besturing is op te splitsen in twee delen, te weten de besturing van de materiaalstroom en de besturing van de financiele stroom. De financiele stroom zal in de volgende paragraaf worden behandeld.
Het gedeelte van de informatiestroom dat de besturing van de materiaalstroom verzorgt bevat zaken als orders, overzichten van ontvangen goederen, overzichten voor het aanvullen van picklocaties, voorraad- en locatielijsten etc .. Samengevat is dit informatie die de behandeling van goederen beschrijft. De stroomrichting van deze informatie is tegengesteld aan de richting van de materiaalstroom: de materiaalstroom start aan de zijde van de leveranciers met de producten en eindigt bij de afnemers met de geleverde orders. De informatiestroom voor de besturing van de materiaalstroom start bij de afnemers met de orders en eindigt aan de zijde van de leveranciers met de bestellingen van het distributiecentrum. Voor zaken als tracking en tracing is ook informatie nodig die buiten deze grenzen valt, doch deze informatie wordt uitsluitend geregistreerd en niet gebruikt voor de besturing van het distributiecentrum.
Het gedeelte van de informatiestroom dat de besturing van de financiele stroom verzorgt omvat facturen, crediteuren- en debiteurenadministratie, overzichten van leveringen etc. Samengevat is dit informatie die plaats en verplaatsing van de financiele middelen beschrijft. De stroomrichting van de informatiestroom voor de besturing van de financiele stroom is tegengesteld aan de informatiestroom die de materiaalstroom bestuurt: de stroom start bij de leveranciers met de facturen die bij de geleverde bestellingen horen en eindigt bij de afnemers met de facturen welke bij de geleverde orders horen.
2.3 Financiele stroom (tertiaire stroom)
De derde en reeds eerder genoemde stroom in het distributiecentrum is de financiele stroom, ook wel tertiaire stroom genaamd. Deze stroom beschrijft de beweging van de financiele middelen in de distributieketen. De stroomrichting van de financiele stroom is tegengesteld aan de stroomrichting van de informatiestroom die de financiele stroom bestuurt: de financiele stroom start met de betalingen van de afnemers en eindigt bij de betalingen aan de leveranciers voor de geleverde goederen. Bij de financiele stroom moet worden opgemerkt dat de stroomrichting in tegenstelling tot de materiaalstroom en de informatiestroom alleen een richting aangeeft. De volgorde van afhandeling hoeft niet noodzakelijkerwijs dezelfde te zijn. In een aantal gevallen zal een distributiecentrum de goederen gedeeltelijk of geheel voorfinancieren. Dit houdt in dat er eerst een geldstroom van het distributiecentrwn naar een leverancier is terwijl de geldstroom van de afnemer(s) naar het distributiecentrwn pas later plaatsvindt. De materiaalstroom zal over het algemeen beginnen bij de leverancier en pas later van het distributiecentrum naar de afnemer gaan. De informatiestroom start over het algemeen bij de afnemer en gaat pas daarna van het distributiecentrum naar de leverancier. W el kan een distributiecentrwn in de startfase een voorschot op de eerste orders van de afnemers nemen door een voorraad op te bouwen. In dat geval zal er eerst een informatiestroom van het distributiecentrum naar de leverancier plaatsvinden, gevolgd door een materiaalstroom van de leverancier naar het distributiecentrum. Na deze eenmalige actie zullen echter de orders van de afnemers weer leiden tot bestellingen aan de leveranciers, waardoor de oorspronkelijk beschreven volgorde weer tot stand wordt gebracht. Door de initieel aangelegde voorraad van artikelen is
een
orderstroom weliswaar gerelateerd aan verschillende artikelen (levering uit voorraad, nieuwe artikelen worden besteld), doch het sturende effect van de orderstroom blijft gehandhaafd.
2.4 Organisatie
N aast de drie zojuist beschreven stromen is er in het distributiecentrum ook nog een overkoepelend geheel nodig dat deze stromen aanstuurt en onderhoudt. In dit proefschrift wordt dit beschreven als zijnde de organisatie van het distributiecentrum.
Bij deze organisatie kunnen per stroom een aantal voorbeelden worden gegeven.
Vo or de materiaalstroom kan worden gedacht aan een afdeling inkoop/voorraadbeheer. Deze af de ling zal ervoor zorgen dat er voldoende voorraad in het distributiecentrum aanwezig is om direct aan een bepaald percentage van de vraag te kunnen voldoen. In het algemeen zal er niet worden gestreefd naar
100% direct leverbaar, maar bijvoorbeeld 98% of 99%. V aak wordt er gekozen voor een percentage dat
lager is dan 100% omdat de kosten die nodig zijn om direct aan 100% van de vraag te voldoen vaak niet opwegen tegen de baten. Het gedeelte van de orders dat niet direct leverbaar is wordt vaak gevormd door extreem grote orders of door orders voor zeer weinig gevraagde artikelen. W anneer het percentage niet direct te leveren orders niet te hoog is, dan zal de afnemer vaak begrip op kunnen brengen voor de wachttijd die dan ontstaat. In dat geval zal het niet op voorraad hebben van die artikelen of hoeveelheden dus nauwelijks schadelijke gevolgen voor de omzet hebben. W anneer dit percentage echter te hoog wordt, kan irritatie bij de afnemer ontstaan, waardoor de afnemer indien mogelijk deze orders, of nog erger alle orders, bij een antler distributiecentrum zal plaatsen, met alle nadelige gevolgen voor de omzet. Het is de taak van onder andere de af deling voorraadbeheer om dit zoveel mogelijk te voorkomen. (Ben andere partij is in deze natuurlijk ook de afdeling die de contacten met de afnemers onderhoudt en daarmee de gevoeligheid van het genoemde percentage afkan tasten.) Ben andere afdeling die voor de aansturing van de materiaalstroom zorgt is bijvoorbeeld een afdeling personeelszaken. Deze zorgt ervoor dat een gedeelte van de "productiemiddelen", zijnde de mensen in het distributiecentrum, optimaal functioneert. Bnerzijds kan dit worden aangestuurd door een juiste beloning van de mensen (salarissen, bonussen etc.) terwijl anderzijds zaken als opleidingen hiertoe kunnen bijdragen. Bij opleidingen hoeft dan niet altijd aan omvangrijke cursussen te worden gedacht. Ook relatief eenvoudige zaken als til-instructies kunnen hier in belangrijke mate aan bijdragen.
Ben derde belangrijke factor voor de materiaalstroom is de afdeling die de allocatie van artikelen verzorgt. In veel distributiecentra wijzigen de afzetgegevens van afzonderlijke artikelen regelmatig of zelfs continu. Daarom moet continu worden gekeken of artikelen nog op de juiste locaties liggen. Ben van de hulpmiddelen hiervoor is het toepassen van een indeling in opslaggebieden. Artikelen worden dan in gebieden opgeslagen die een bepaalde afzetsnelheid vertegenwoordigen. Binnen het gebied is de positie van het artikel nauwelijks van belang. Bij een wijziging in de afzetsnelheid van een artikel kan dan snel worden gezien of een artikel moet worden verplaatst omdat de wijze van picken vaak wordt afgestemd op de afzetsnelheid.
De informatiestroom wordt onder andere ondersteund door een af de ling die de orders van afnemers registreert. Hier worden de documenten gemaakt die in het distributiecentrum het verzamelen van de
orders aansturen. Anderzijds vloeien er uit deze informatie ook facturen voort, welke weer mede de
financiele stroom aansturen.
De financiele stroom wordt aangestuurd en beheerst door afdelingen zoals crediteuren- en debiteurenadministratie. Hier worden betalingen van afnemers en betalingen aan leveranciers geregistreerd en verwerkt.
2
.
5 Samenvatting
In dit hoofdstuk is een beschrijving gegeven van de opbouw van een distributiecentrum. Het distributiecentrum is opgebouwd uit drie stromen en een overkoepelende organisatie.
De drie stromen zijn de materiaalstroom (primaire stroom), de informatiestroom (secundaire stroom) en de financiele stroom (tertiaire stroom).
De primaire stroom beschrijft de plaatsing en verplaatsing van de goederen in het distributiecentrum en de tertiaire stroom beschrijft de plaatsing en verplaatsing van de financiele middelen in het distributiecentrum. De secundaire stroom beschrijft de besturing van de primaire en tertiaire stroom. De organisatie is een overkoepelend geheel dat de aansturing en het onderhoud van de drie beschreven stromen verzorgt.
Hoofdstuk 3
Ontwerpen van distributiecentra
Het ontwerp van distributiecentra wordt op diverse wijzen beschreven. Verschillende auteurs, bijvoorbeeld Adams [Ada96], Allegri [Al193], Ffuwentches [Fiir74], Gudehus [Gud73], Topper [Top96] en Tompkins [Tom96] gaan in op de keuze van systemen. Anderzijds wordt door onder andere Ashayeri en Goetschalckx [Ash88], Aggteleky [Agg90] en de Koster [Kos95a] het ontwerpproces beschreven. Hierin wordt niet zozeer aangegeven welke keuzes gemaakt dienen te worden, maar vooral op welke wijze het ontwerpproces dient te verlopen.
De wijze waarop het ontwerpproces wordt beschreven komt bij de meeste auteurs overeen en is over het algemeen een stappenplan met daarin 3 of 4 stappen die na elkaar worden uitgevoerd.
Aggteleky [Agg90] bijvoorbeeld beschrijft een 3-stappenplan bestaande uit een voorstudie welke wordt afgesloten met een opdrachtomschrijving, een projectstudie welke wordt afgesloten met een beslissing voor het te ontwerpen systeem en tenslotte een uitvoeringsproces dat door aanvang van het bedrijfsproces wordt afgesloten. De projectstudie is daarbij opgebouwd uit:
• een bedrijfsanalyse
• een systeem- en struktuurontwerp: welke systemen en mensen zijn in welke hoeveelheden nodig ( capaciteiten)
• een globaal ontwerp: de ruimtebehoefte en de globale layout worden bepaald.
• een detailontwerp: indelingen worden bepaald, ondersteunende afdelingen (bijv. ook laadstations voor heftrucks) etc. worden ontworpen. Tevens worden ook de bouwkundige aanpassingen bepaald.
• een investeringsplan: nadat is bepaald wat zou moeten worden gebouwd dient te worden bezien wat de financiele consequenties zullen zijn.
Topper [Top96] heeft het ontwerpproces niet alleen beschreven, maar dit ook verwerkt in een computerprogramma. Middels dit programma worden op basis van kenmerken van de markt, artikelen etc. keuzes gemaakt voor het ontwerp van het distributiecentrum. In tegenstelling tot dit proefschrift gaat Topper bij het maken van de keuzes uit van praktijksituaties. In het model zijn data van bestaande distributiecentra verwerkt. Deze data worden vervolgens gebruikt voor het maken van keuzes voor nieuwe distributiecentra. Hierbij bestaat, zoals ook in de inleiding aangegeven, het risico dat een ingeslagen weg wordt vervolgd zonder te kijken of dit de beste oplossing is. Er zijn immers een aantal ontwerpen op die manier uitgevoerd, waarvan data in het model zijn verwerkt zodat een enigzins vergelijkbare situatie en dus zal een dergelijke gemakkelijk weer tot een zelf de on twerp zal lei den. Ashayeri en Goetschalckx [Ash88] delen het ontwerpproces op in een extern en een intern gedeelte. In het externe deel worden allerlei factoren vastgelegd die niet door de ontwerper van het magazijn worden bepaald zoals de opbouw van de order, bestel- en aanvulpatronen etc. In de interne fase vindt het eigenlijke ontwerp van het distributiecentrum plaats. Na een classificatie van de producten en een analyse van het vraagpatroon wordt een capaciteitsbepaling voor de order-picking uitgevoerd, alsmede een keuze voor het opslagprincipe en de mechanisatiegraad. Daarna worden de layout en het informatiesysteem ontworpen. Tenslotte wordt nog bekeken op welke wijze de picking plaats dient te vinden (bijv. al dan niet door middel van het vormen van batches).
Het nadeel van beide hierboven beschreven methodes is dat het sequentiele stappenplannen zijn. Omdat iedere stap grote consequenties voor de volgende stap kan hebben is het gewenst om ook vooruit te kijken en eventueel een stap terug te kunnen doen (iteratief proces). Een voorbeeld van een dergelijke methode is bijvoorbeeld de Systematische Layout Planning (SLP) zoals die door Muther [Mut63]) is beschreven doch deze beperkt zich tot het ontwerp van de layout. Om het oplossingveld te verbreden is besloten om een dergelijke methode binnen het ontwerp van industriele systemen in het
algemeen te zoeken. Over het algemeen zijn deze methoden gericht op het ontwerp van productiesystemen, doch wellicht biedt een dergelijke methode ook mogelijkheden om te worden toegepast voor het ontwerp van distributiesystemen. Een tweede reden om aansluiting te zoeken bij het ontwerp van industriele systemen in het algemeen is het feit dat mogelijk ook andere inzichten betreff ende het ontwerpen van distributiecentra worden verkregen.
Er wordt in dit hoofdstuk geen volledig overzicht van de beschikbare literatuur op het gebied van het ontwerpen van industriele systemen gegeven, maar wordt gebruik gemaakt van reeds eerder verrichtte onderzoeken. Meer informatie en literatuurverwijzingen worden onder andere beschreven in Ballou [Bal92], v/d Berg [Ber96a], van Bokhoven [Bok93], Brandts [Bra93], Dullens [Dul92], Habraken [Hab96], de Koster [Kos98a], Rouwenhorst et al.[RouOO], Tompkins et al.[Tom96] en Voorbraak [V 0092]. Hierin wordt uitgebreid ingegaan op vele zaken op het gebied van de interne logistiek.
Voor een uitgebreid literatuuronderzoek op het gebied van het ontwerpen van distributiecentra wordt verwezen naar v/d Berg [Ber96a] en Rouwenhorst et al.[RouOO].
3 .1 Methodisch ontwerpen van industriele systemen
Ook voor het ontwerp van industriele systemen in het algemeen is lange tijd gebruik gemaakt van stappenplannen etc., welke beschouwd kunnen worden als seriele ontwerpprocessen: alle ontwerpstappen worden eenmalig na elkaar uitgevoerd. Sinds een aantal jaren wordt echter in een aantal situaties getracht om het ontwerpproces zoveel mogelijk parallel te laten verlopen. Hieruit is bijvoorbeeld concurrent engineering ontstaan: diverse groepen van ontwerpers nemen een deel van een ontwerp voor hun rekening waarna deze deelontwerpen worden samengevoegd. Binnen de verschillende groepen worden wel al direct mensen van verschillende disciplines ingezet om vroegtijdig de gevolgen van ontwerpkeuzes in te kunnen schatten (denk bijvoorbeeld aan Design For Assembly, Design For Manufacturability etc.). Het gevolg van dit parallelle ontwerpen is dat de doorlooptijd weliswaar sterk wordt bekort, maar dat er aanzienlijk meer communicatie tussen de diverse groepen nodig is om ervoor te zorgen dat de deeloplossingen ook op elkaar aansluiten. Het streven is dan ook om te zoeken naar een ontwerpmethode die de eenvoudige communicatie van de stappenmethode combineert met de snelheid van ontwerpen van concurrent engineering.
Zoals in het voorwoord aangegeven is dit onderzoek geinitieerd in het kader van onderzoeken op het gebied van het ontwerpen van industriele systemen. Hierbij kan dan ook gebruik worden gemaakt van het promotieonderzoek dat in dit verband is uitgevoerd door Brandts [Bra93] betreffende het ontwerp.
Dit proefschrift beschrijft zowel een literatuuronderzoek naar het serieel en parallel ontwerpen van industriele systemen, alsmede de ontwikkeling van een ontwerpmethode die de zojuist omschreven combinatie bevat. De ontwerpmethode zoals die door Brandts wordt beschreven heeft als voordeel dat de doorlooptijd korter is dan de doorlooptijd bij seriele methoden terwijl de hoeveelheid communicatie in verhouding met de parallelle methoden wordt beperkt. Hieronder zal deze methode in het kort worden beschreven.
Gestructureerd ontwerpen van industriele systemen
De basis van het onderzoek wordt gevormd door de ontwe:rpkubus (zie figuur 3.1):
Ben ontwe:rp wordt gezien als een drie-dimensionaal geheel waarbij de assen het abstractie-niveau van het ontwe:rp, de (sub-)systemen en de attributen weergeven. Ieder vlak dat loodrecht op de (verticale) abstractie-as van de kubus staat kan warden gezien als een bepaald fase in het ontwe:rpproces, waarbij de kubus van boven naar beneden wordt doorlopen. Deze kubus zal in de rest van deze paragraaf warden uitgewerkt.
(Sub)-systemen
figuur 3.1 ontwerpkubus
Attributen
Ben ontwe:rp wordt door Brandts beschouwd als een verzameling van attributen met hun onderlinge relaties. Attributen zijn kenmerken van elementen van het te ontwe:rpen systeem. Enkele attributen van een product dat moet warden opgeslagen zijn bijvoorbeeld: massa, lengte, breedte, hoogte, benodigd opslagvolume, bestelniveau en bestelhoeveelheid. De onderlinge relaties geven het verband aan tussen de verschillende attributen. Zo hangt het netto benodigde opslagvolume (V n) samen met de afmetingen van het produkt (1, b, h), het bestelniveau (B) en de bestelhoeveelheid (Q) (Vn
=
l· b · h · (B + Q), waarbij wordt aangenomen dat de maximale voorraad in het vak moet passen).Bij de aanvang van het ontwe:rpproces zijn alleen de relaties tussen de attributen bekend. N aar mate het ontwe:rpproces vordert wordt van steeds meer attributen ook de waarde bekend.
Bij complexe ontwe:rpen zal het aantal attributen zeer groat zijn. Het is dan verstandig om de attributen in te delen in bijvoorbeeld functionele groepen. Ben product heeft onder andere de groepen fysieke eigenschappen, voorraadparameters en opslagcondities. De groep fysieke eigenschappen omvat attributen als lengte, breedte, hoogte en massa.
Naarmate een ontwe:rp grater wordt, neemt ook de kans op tegenstrijdigheden toe. Indien er voorwaarden aan de waarden van bepaalde attributen zijn gesteld dan bestaat de mogelijkheid dat een attribuut niet aan een voorwaarde voldoet. In dat geval is er een iteratie-stap nodig om het ontwe:rp zodanig aan te passen dat wel aan de gestelde voorwaarde wordt voldaan. Indien uit een bepaald ontwe:rp bijvoorbeeld volgt dat hoogbouw een goede oplossing is, maar vanuit bijvoorbeeld overheidseisen is bekend dat de maximale bouwhoogte Sm is, dan zal een deel van het ontwe:rp opnieuw moeten warden uitgevoerd, uitgaande van de keuze voor laagbouw. Mogelijk ontstaan hierdoor echter weer andere conflicten in de voorwaarden, waardoor opnieuw iteratie nodig is.
Abstractie-niveaus in het ontwerpproces
In veel ontwe:rpprocessen zijn diverse ontwe:rpers gelijktijdig bezig met het ontwe:rp. Om een goede afstemming tussen de ontwe:rpers te houden is onderlinge communicatie belangrijk. Om zowel de communicatie als ook de planning te kunnen beheersen is het verstandig om het ontwe:rpproces te faseren en iedere fase af te sluiten met een (gestandaardiseerd) document. Dit document kan dan weer als uitgangspunt voor de volgende ontwe:rpfase dienen. Op deze wijze wordt ervoor zorg gedragen dat een ontwe:rper tijdens het ontwe:rpproces op de hoogte blijft van de resultaten en beslissingen van de andere ontwe:rpers.
Door vele ontwe:rpers wordt bij het bovenstaande wel de kanttekening gemaakt dat ontwe:rpen een creatief proces is, dat, mede door het iteratieve karakter, moeilijk in stappen kan warden verdeeld. Ben eerste verdeling van het ontwe:rpproces kan echter warden gemaakt door te kijken naar de deelnemers in het ontwe:rpproces. Bij aanvang van het ontwe:rpproces zijn er Belanghebbende Exteme Systemen (BES), die de waarden van een aantal attributen bepalen door het formuleren van eisen en wensen. In deze fase vindt de doel-definitie plaats. In het vervolg van het ontwe:rpproces komen de BES nauwelijks voor, maar warden alle beslissingen door de ontwe:rpers genomen. Deze beslissingen zijn onder andere gebaseerd op de gestelde eisen en wensen.
Ook het vervolg van het ontwe:rpproces kan in een aantal fasen warden verdeeld. Er bestaan geen harde eisen of re gels voor het maken van de verdeling. Deze is onder andere afhankelijk van de complexiteit van het ontwe:rpproces. Zo zal bijvoorbeeld het ontwe:rp van de inrichting van het magazijn van een bakkerij in een klein do:rpje in een fase gebeuren: er wordt bepaald hoeveel schappen er nodig zijn en deze hoeveelheid wordt bij een leverancier besteld. Bij een groat ontwe:rp zal echter wel degelijk een verdere fasering warden aangebracht. Brandts geeft hiervoor in zijn proefschrift een aantal mogelijkheden, varierend van 3 tot 5 fasen, <loch in principe is elk aantal fasen mogelijk.
Subsystemen
Ben van de problemen die ontstaan bij het ontwe:rpen van een groat systeem is het bewaren van het overzicht. Om het totale ontwe:rp te kmmen overzien is het vaak verstandig om het systeem op te delen in een aantal subsystemen. Afhankelijk van de grootte van deze subsystemen kunnen deze ook weer warden verdeeld in subsystemen. Dit opdelen van systemen wordt ook wel decompositie genoemd. Ben bijkomend voordeel van het ontwe:rpen van subsystemen is de mogelijkheid om het ontwe:rp modulair op te bouwen. Zo kan bijvoorbeeld een distributiecentrum warden opgesplitst in meerdere opslagzones die op hun beurt weer bestaan uit meerdere (identieke) pickzones. Bij een storing in een van de opslagzones hoeft dit niet direct gevolgen te hebben voor de andere zones. Daarnaast is het wel weer mogelijk om in de verschillende ontwe:rpen voor de verschillende opslagzones gebruik te maken van gelijke elementen. Hierdoor kunnen de kosten van het totale ontwe:rp warden verlaagd en kan in een later stadium de benodigde voorraad reserve-onderdelen ook warden verminderd.
Ben derde voordeel van het gebruik van subsystemen is de mogelijkheid om de verschillende subsystemen parallel te ontwe:rpen. Verschillende ontwe:rpers kunnen tegelijkertijd aan hetzelfde ontwe:rp werken zonder exact op de hoogte te zijn van de vorderingen van elkaar. W el vereist dit een goede communicatie tussen de ontwe:rpers om ervoor te zorgen dat uiteindelijk de subsystemen goed op elkaar aansluiten.
Daamaast is er bij parallel ontwe:rpen een gevaar voor suboptimalisatie. De kans bestaat dat de ontwe:rpers trachten het door hen te ontwe:rpen subsysteem te optimaliseren naar criteria voor dat subsysteem zonder de gevolgen voor de andere delen van het ontwe:rp of het totale systeem in het oog te houden. Het feit dat twee subsystemen optimaal zijn betekent {liet dat ook het samengestelde
