Otomatik depolama ve boşaltma sistemleri tasarım parametreleri ve hızlı tüketim ürünleri sektöründe uygulanması
Automatic storage and retrieval system design parameters and implementation of fast moving consumer goods sector
Yazar: YASİN EMRE BURAN
Danışman: DOÇ. DR. MURAT BASKAK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mühendislik Yönetimi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Otomatik depolama ve geri alma sistemleri = Automated storage and retrieval system ; Üçüncü parti lojistik = Third party logistic

Özet:
Depolama fonksiyonunun gereksinimleri, ürün özelliklerine ve ürünlerin konumlandığı sektörün yapısına göre değişmektedir. Bu kavram; depolardaki ve dağıtım merkezlerindeki tüm işlevleri içerir. Depolanan malzemelerin çoğu, depolarda; mal kabul, istifleme/yerleştirme, toplama ve sevkiyat olmak üzere dört şekilde elleçlenmektedir. Tedarik Zincirinde önemli bir maliyet kalemi olan depolama, hareket hızı sıfır olan bir taşımadır.
Depolama, müşteriler için zaman ve yer yararı sağlayan ve katma değerli hizmetler sunan bir fonksiyondur. Deponun zaman yararı, ürünlerin kullanım zamanı gelinceye kadar uygun ve güvenli koşullarda korunmasını, yer yararı ise, müşterilerin ürünlere uygun teslim süresi içinde kolayca erişebilmesini sağlayan mekânları ifade eder. Bu şekilde fiziksel dağıtımın ekonomik güvenilirliği, teslim zamanı iyileştirilmesi ve talebe hızlı tepki verilmesi olanaklı duruma gelir. Lojistik yararları ise; nakliye masraflarından tasarruf yapmak üzere taşımaların konsolidasyonu (birleştirilmesi) ve farklı tedarikçilerden gelip aynı müşteriye gidecek ürün karmalarının hazırlanmasıdır.
Günümüzde rekabet ve müşteri odaklılık artmakta, depo ölçekleri büyümekte, kent dışına gidilmekte, yeni ekipmanlar kullanılmakta, alanı verimli kullanmak önem kazanmakta, daha fazla ürün çeşidi elleçlenmekte, daha sık (toplam sipariş sayısı fazla) ve daha küçük miktarlı sipariş partisi sevkiyatları gerçekleştirilmekte (palet bazından koli hatta adet bazına inilmekte), daha fazla ürün (SKU) ve katma değerli hizmet talebi oluşmakta, gerçek zamanlı bilgi gereksinimi (izlenebilirlik) artmakta, daha fazla iade işlemi olmakta, sipariş çevrim (işlem) süreleri kısalmakta, daha az hata marjlarına izin verilmektedir. Tüm bunlar depolamanın önemini arttırmaktadır.
Depolar; elleçleme, yükleme/boşaltma, koruma, aktarma yer ve ekipmanları ile idarî birim alanlarına sahip, tek veya çok katlı olabilirler. Çok katlı depolar, genellikle depo taban alanının az olduğu durumlarda depo kapasitesini arttırmak amacıyla kullanılırlar. Bu tip depolarda, asansör ve elevatör gibi düşey taşıyıcılar önem kazanır. Depolarda manuel, yarı otomatik ve tam otomatik sistemler kullanılabilir. Otomasyona geçilmesi sonucunda; işçilik giderleri azaltılmakta, süreçlerin hızları arttırılmakta, hata oranları azaltılmakta, optimizasyon sağlanmakta, yeni yazılımlar ve barkod, RFID gibi otomatik tanımlama sistemleri kullanılmaktadır.
Son yıllarda lojistik sektöründe yaşanan değişimler sayesinde hizmetlerin daha etkin ve kesintiye uğramadan gerçekleştirilmesi gereksinimi artmaktadır. Bu durum, süreklilik arzeden ve güvenilir bir şekilde gerçekleştirilecek olan dağıtım ağının değerlendirilmesine bağlı olmaktadır. Kapıdan kapıya teslîmat operasyonlarının sağlandığı günümüz lojistik mantalitesinde ara noktalar olan dağıtım merkezleri ve depolarda, malzemelerin güvenilir bir şekilde depolanması, istifleme, ambalajlama ve kalite kontrol işlemlerinin gerçekleştirilmesi gibi önemli lojistik faaliyetler gerçekleştirilmektedir. Günümüz çağdaş lojistik yönetimi anlayışı içinde günden güne önemini arttıran konuların başında depolama süreçleri gelmektedir. Taşınması gereken ürün ve malzemelerin belirli yerlerde depolanması, lojistik faaliyetlerinin etkinlik ve verimliliğini arttırmaktadır.
Endüstri 4.0 ile birlikte teknolojik yeniliklerin sanayideki ve elbette depolama ve dağıtım sektöründeki ağırlığı artmakta, manuel işlemleri azaltmak, insana bağlı hataları ve diğer dezavantajları enazlamak ve maliyet avantajı sağlamak amacıyla otomasyonun kullanımının hızlı bir şekilde yaygınlaşması beklenmektedir.
Bu çalışma kapsamında Otomatik Depolama ve Boşaltma Sistemleri (ODBS) tasarımında dikkate alınan parametreler ve depo tasarımına konu olan bileşenler ayrıntılı olarak ele alınmış ve bu bilgiler ışığında Hızlı Tüketim Ürünleri (FMCG) sektöründe faaliyet gösteren bir firmanın da içinde yer alacağı şekilde tasarlanan çok kullanıcılı bir deponun tasarım aşamaları paylaşılmıştır. Çalışma beş ana bölümden oluşmaktadır.
İkinci bölümde araç boşaltma ile ürünlerin depo alanına girişiyle başlayarak, depo içerisinde mal kabul, adresleme, farklı yöntemlerle sipariş toplama, modelleme, konsolidasyon, sevkiyat, çapraz sevkiyat, hızlı dağılım (flowthrough), iade elleçleme ve katma değerli hizmetler süreçlerinin ayrıntılarına yer verilmiştir.
Üçüncü bölüm farklı tip otomatik depolama ve elleçleme sistemlerini de içeren otomatik depolama tasarım bileşenlerini konu almaktadır. Rampa alanından başlayarak, mal kabul operasyonlarında kulllanılan ekipmanlar, farklı tiplerdeki ve ölçülerdeki ürünlerin stoklanmasında kullanılan otomatik stoklama sistemleri, çeşitli sipariş türlerine yanıt verecek sipariş toplama ekipman ve otomasyonları, ambalajlama ve rotalama operasyonlarında kullanılan otomasyonlar ele alınmıştır. İstisna yönetimi başlığı altında ise otomasyona uygun olmayan, büyük, küçük ya da düzensiz ölçülü ürünler, iadeler, hasarlı ürünler, özel depolama koşullarına tabî ürünler ve yüksek sezonsallığa yanıt verebilmek için esnek kapasite sunulabilmesi ve ODBS'nin arıza, hata, kesinti vb. durumlarda operasyon sürekliliğinin sağlanabilmesi amacıyla tasarlanacak konvansiyonel depoya ilişkin bilgiler paylaşılmıştır.
Dördüncü bölüm ODBS tasarım, planlama ve hesaplamalarında dikkate alınan parametrelere ayrılmıştır. Depo yeri seçimi makro ve mikro ölçekte olmak üzere iki ayrı başlık altında ele alınmıştır. Ürün ve pazara göre yer seçimi "Makro ölçekte yer seçimi" başlığı altında, imar durumu ve insan kaynakları potansiyeli "Mikro ölçekte yer seçimi" başlığı altında; ürün ölçüleri, ağırlıkları, "Ürün Ana Verisi" başlığı altında; SKU stok miktarları, sezonsallık, gelecek tahminlemeleri, özel stoklama koşulları "Stok Yapısı" başlığı altında; araç boşaltma yapısı, sipariş hazırlama yapısı, katma değerli hizmetler (VAS), rotalama ve araç yükleme yapısı "Sipariş Yapısı" başlığı altında incelenirken "Ambalajlama Standartları" ve SKU Yapısı" ayrı ana başlıklar olarak ele alınmıştır.
Beşinci bölümde tasarım parametreleri ve ilişkili veriler dikkate alınarak otomatik depolama ve elleçleme sistemlerinin seçimi, tasarımı ve planlanmasının FMCG sektöründe uygulanmasına yer verilmiştir. Araziden en yüksek verim ile yararlanılması, sezonsal dalgalanmaların verimli yönetilmesi, genel giderlerin birim (m2, personel vb.) başına etkisinin azaltılması ve farklı tipteki operasyonlara yanıt verilebilmesi amacıyla çok katlı, konvansiyonel ve otomasyonel olarak karma bir yapıda, çok kullanıcılı bir depo tasarlanmıştır.
Sonuç ve öneriler bölümünde, çalışmanın çıktıları değerlendirilmiş, operasyonel, finansal ve teknolojik kısıtlara ilişkin koşulların ortadan kaldırılması ya da gelişim göstermesi durumunda elde edilebilecek potansiyel kazanımlara ilişkin düşünceler sunulmuştur.

Abstract:
The requirements of the storage function depend on the product characteristics and the nature of the sector in which the products are located. This concept; includes all functions in warehouses and distribution centers. Most of the materials stored in warehouses; the goods are handled in four ways: acceptance, stocking / placement, collection and shipment. Storage, which is an important cost item in the supply chain, is a transportation with a zero movement speed.
Storage is a function that provides time and place benefit for customers and provides value-added services. The time benefit of the warehouse is to ensure that the products are protected under suitable and safe conditions until the time of use, and the location benefit means spaces that allow customers to easily access the products within the appropriate delivery time. In this way, it is possible to improve the economic reliability of the physical distribution, the delivery time and the rapid response to the demand. Logistics benefits; consolidation of the transportations to save on transportation costs and the preparation of product mixes from different suppliers to the same customer.
Today, competition and customer focus are increasing, warehouse scales are growing out of the city, new equipments are used, efficient space use is gaining importance, more product types are handled, more frequently (total number of orders is more) and smaller quantity of dispatch party is carried out (from pallet base to item) There are more products (SKUs) and value-added services demand, real-time information requirements (traceability) are increasing, more returns are processed, shorter cycle times are shortened and fewer error margins are allowed. All this increases the importance of storage.
Warehouses; they can be single or multi-storey with handling, loading / unloading, protection, transfer location and equipment, and administrative unit areas. Multi-storey warehouses are often used to increase the capacity of the warehouse where the storage space is low. In such warehouses, vertical carriers such as elevators and elevators gain importance. Manual, semi-automatic and fully automated systems can be used in warehouses. As a result of automation; labor costs are reduced, processes are increased speed, error rates are reduced, optimization is provided, new software and barcode, automatic identification systems such as RFID are used.
As a result of the changes in the logistics sector in recent years, the need for more efficient and uninterrupted services is increasing. This depends on the evaluation of the distribution network to be realized in a continuous and reliable manner. In today's logistics mentality where door-to-door delivery operations are provided, important logistic activities such as reliable storage of materials, stacking, packaging and quality control operations are carried out in distribution centers and warehouses. In today's modern logistics management approach, storage processes are one of the main issues that increase its importance day by day. Storage of products and materials to be transported in certain places increases the efficiency of logistics activities. Inventory is the term used for material, auxiliary material, semi-product or products stored in warehouses against future requirements and has a significant impact on various stages of the supply chain such as procurement, production and distribution. Its main purpose is to act as a buffer against uncertainty in the market. While warehouses are perceived as the places where the products are kept only in the old-style management approach, they are considered as the places that support the sales in the contemporary supply chain approach and become a flow point.
With Industry 4.0, the weight of technological innovations in industry and of course in the warehousing and distribution sector is increasing, and it is expected that the use of automation will be rapidly spread in order to reduce manual operations, minimize human errors and other disadvantages and provide cost advantage.
Within the scope of this study, the parameters which are taken into consideration in the design of Automatic Storage and Retrieval Systems (ASRS) and the components which are subject to warehouse design are discussed in detail and in the light of this information, a multi-user warehouse designed to be included in a company operating in FMCG sector. The study consists of five main topics.
The second chapter consist of detailed definitions of operational processes of warehousing activities such as receiption, addressing, order picking, modeling, consolidation, shipment, cross-docking, flowthrough, return handling and value added services.
The third chapter involves the automatic storage design components, including different types of automatic storage and handling systems. Starting from ramp area, equipment used in goods acceptance operations, automatic stocking systems used in stocking of different types and sizes of products, order picking equipment and automation which will respond to various order types, automation used in packaging and routing operations are discussed. Under the title of exception management, larger, smaller or irregular products that are not suitable for automation, returns, damaged products, products subject to special storage conditions and flexible capacity to be able to respond to high seasonality, and failure, error, interruption etc. of ASRS, information about the conventional warehouse to be designed in order to ensure continuity of operation.
The fourth chapter is devoted to the parameters considered in ASRS design, planning and calculations. Warehouse location selection has been discussed under two separate titles as "Macro Scale" and "Micro Scale". Location selection according to product and market location under the title of "Location Selection in Macro Scale"; building permissions and human resource potential under the title of "Location Selection in Micro Scale"; product dimensions, weights, under the title of "Product Master Data"; SKU stock quantities, seasonality, future forecasts, special stocking conditions under the title of "Stock Structure"; vehicle unloading structure, order preparation structure, value added services (VAS), routing and vehicle loading structure are examined under the title of "Order Structure". Packaging Standards and SKU Diversity Structure are considered as separate main headings.
In the fifth chapter, designing, planning and selection of automatic storage and handling systems, considering design parameters and related data, and implementing them into FMCG sector. A multi-user, multi-storey building has been designed in order to reduce the effect of general expenses on the unit (sqm, personnel etc.), to manage the seasonal fluctuations efficiently and to respond to different types of operations.
In the conclusions and recommendations section, the outcomes of the study were evaluated and the potential gains that could be achieved if the conditions related to operational, financial and technological constraints were eliminated or improved.