Vision picking technology: investigation of order picking efficiency and workload via laboratory testing - Χονδροματίδης, Νικόλαος (2023)
Τα τελευταία χρόνια η πολυπλοκότητα κατά την διάρκεια εκτέλεσης των διαδικασιών εντός των αποθηκευτικών χώρων έχει αυξηθεί σημαντικά, εξαιτίας της ραγδαίας αύξησης του ηλεκτρονικού εμπορίου, των απαιτήσεων των πελατών για συχνές και μικρές παραγγελίες καθώς, επίσης, και της απαίτησης για πολύ μικρούς χρόνους ανταπόκρισης. Παρά το γεγονός ότι όλες οι διαδικασίες ενός αποθηκευτικού χώρου είναι εξίσου σημαντικές και επηρεάζουν το επίπεδο εξυπηρέτησης των πελατών καθώς επίσης και το λειτουργικό κόστος, είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι η διαδικασία της συλλογής παραγγελιών αποτελεί την πιο ακριβή διαδικασία, δεδομένου ότι συμβάλει στο λειτουργικό κόστος σε ποσοστό που αγγίζει το 55% - 65% του συνολικού λειτουργικού κόστους που προκύπτει απ’ όλες τις διαδικασίες μιας εγκατάστασης logistics. Η ανάπτυξη των πληροφοριακών συστημάτων κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαετιών, συνέβαλε στην εμφάνιση μιας σειράς αξιόλογων τεχνολογιών και συστημάτων για τη συλλογή των παραγγελιών (π.χ. συλλογή παραγγελιών με τη χρήση τερματικών συσκευών, με τη χρήση φωνητικών εντολών και με τη χρήση φωτεινών ενδείξεων). Παρ’ όλα αυτά, υπάρχει ακόμη η ανάγκη για την υιοθέτηση μιας τεχνολογίας/συστήματος που θα έχει τη δυνατότητα να αυξήσει την παραγωγικότητα και να μειώσει το ποσοστό λαθών κατά τη διάρκεια συλλογής των παραγγελιών. Με βάση τη βιβλιογραφία καθώς επίσης λαμβάνοντας υπόψη μια σειρά από μελέτες, διαφαίνεται ότι η τεχνολογία της συλλογής παραγγελιών με τη χρήση της όρασης (Vision picking) αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία, δεδομένου ότι μπορεί να προσφέρει πιο γρήγορη συλλογή παραγγελιών, με λιγότερα λάθη και με υψηλό βαθμό ελευθερίας των χεριών των εργαζόμενων συλλογής παραγγελιών. Ο στόχος αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι ο πειραματισμός μίας καινοτόμου τεχνολογίας συλλογής παραγγελιών που βασίζεται στην όραση και αποκαλείται Vision Picking. Οι στόχοι αυτής της διατριβής περιγράφονται παρακάτω: α) Διεξαγωγή βιβλιογραφικής επισκόπησης για την ανάδειξη παραμέτρων που επηρεάζουν την παραμετροποίηση των συσκευών συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking), όπως και την λειτουργική απόδοση του συστήματος, β) Διεξαγωγή εργαστηριακών πειραμάτων για την διερεύνηση της λειτουργικής αποδοτικότητας του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking) βασισμένο σε συγκεκριμένες παραμέτρους, γ) Διεξαγωγή αξιολόγησης του αντιλαμβανόμενου φόρτου εργασίας μέσω του εργαλείου NASA TLX και δ) Συνολική αξιολόγηση του συστήματος συλλογής μέσω όρασης. Η ερευνητική μεθοδολογία που ακολουθήθηκε, περιλαμβάνει μία προσέγγιση τριών φάσεων, ειδικότερα: α) Συστηματική Βιβλιογραφική Επισκόπηση (Systematic Literature Review) για την ανάδειξη των παραμέτρων που επηρεάζουν την απόδοση του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking) (Φάση 1), β) Σχεδιασμών των Πειραμάτων (Design of Experiment) μέσω εργαστηριακών δοκιμών (Φάση 2) και γ) Αξιολόγηση του φόρτου εργασία μέσω του δείκτη NASA TLX (Φάση 3). Στην Φάση 1 διεξάχθηκε μία επισκόπηση παραμέτρων και δεικτών μέτρησης επίδοσης που αφορούν την δοκιμή του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision picking), χρησιμοποιώντας Συστηματική Βιβλιογραφική Επισκόπηση (Systematic Literature Review). Η συγκεκριμένη μεθοδολογία περιλαμβάνει τρία βήματα που πραγματεύονται με μία σειρά κριτηρίων ένταξης για τον προσδιορισμό των ερευνητικών άρθρων, αμέσως μετά από την παράθεση των ερευνητικών ερωτήσεων που εκφράζονται μέσα από τις βασικές παραμέτρους του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking). Συνολικά, 77 άρθρα εξετάσθηκαν. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο αριθμός των δημοσιευμένων άρθρων είναι περιορισμένος για αυτό το ερευνητικό πεδίο και αυτό μπορεί να είναι ένα αντιπροσωπευτικό σημάδι για την πολλά υποσχόμενη ερευνητική εξέλιξη του συγκεκριμένου κλάδου. Με βάση τα, υπό μελέτη, άρθρα, 27 παράμετροι και 3 δείκτες μέτρησης αποδοτικότητας ταυτοποιήθηκαν για τον σχεδιασμό, την ανάπτυξη και τις δοκιμές του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking). Συνεπώς, αυτές οι παράμετροι ταξινομήθηκαν σε τρεις κατηγορίες, ήτοι: α) παραμετροποίηση του συστήματος (system parameterization), β) λειτουργική αποδοτικότητα (operational performance) και γ) συγκριτική αξιολόγηση (comparative assessment) με άλλα συστήματα συλλογής. Η πρώτη κατηγορία πραγματεύεται με τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη της συσκευής και περιλαμβάνει 21 αναθεωρημένες παραμέτρους. Η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει 3 παραμέτρους που ασχολούνται με τις δοκιμές απόδοσης του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking) σε βιομηχανικό περιβάλλον. Η τρίτη και τελευταία κατηγορία περικλείει 3 παραμέτρους που χρησιμοποιούνται για την σύγκριση του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking) με άλλες τεχνολογίες συλλογής σε βιομηχανικό περιβάλλον. Στην Φάση 2, το 2k παραγοντικό σχέδιο (factorial design) υιοθετείται για την διεξαγωγή των εργαστηριακών πειραμάτων, τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking), σε όρους χρονικής επίδοσης συλλογής. Δέκα συμμετέχοντες συνέβαλαν στην διεξαγωγή των πειραμάτων με την χρήση κεφαλοδεσμού συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking headband) αποπερατώνοντας συλλογή παραγγελιών. Το εργαστήριο ΣυΣΠαΛ φιλοξένησε την πειραματική διαδικασία, καθώς είναι εξοπλισμένο με τον απαραίτητο εξοπλισμό, ο οποίος είναι το σύστημα συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking), το Σύστημα Διαχείρισης Αποθηκών (Warehouse Management System – WMS), τις ραφαρίες, το καρότσι, τα προϊόντα κ.α. Ο κάθε συλλέκτης (picker) καλούταν να ολοκληρώσει μία λίστα συλλογής, η οποία δομούταν με διαφορετικές ρυθμίσεις. Έξι παράγοντες (factors) έκριναν τις προαναφερθέντες ρυθμίσεις, ήτοι: α) θέση μπαταρίας, β) τύπος παραγγελίας, γ) επίπεδο αποθήκευσης (storage level), δ) εξοπλισμός επιβεβαίωσης (confirmation equipment), ε) αντικείμενα ανά παραγγελιογραμμή και στ) παραγγελιογραμμές ανά παραγγελία. Καθεμία από τις 320 δοκιμές μετρήθηκαν με χρονόμετρο, προκειμένου να εκτιμηθεί η επίδοση του συστήματος συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking). Όταν ολοκληρωνόταν η διαδικασία, όλα τα δεδομένα αναλύονταν μέσω του MiniTab. Πολλαπλοί παράγοντες (factors) και οι αλληλεπιδράσεις τους αποδείχθηκε πως είναι εξαιρετικά σημαντικοί για το σύστημα συλλογής μέσω όρασης (Vision Picking), ενώ παράλληλα ο καλύτερος συνδυασμός παραγόντων φάνηκε πως είναι διακριτή συλλογή (discrete order) – υψηλό επίπεδο συλλογής (high storage level) – επιβεβαίωση μέσω scanner – λίγα αντικείμενα ανά παραγγελιογραμμή. Παρόλο που η χρονική επίδοση της συλλογής αποτελεί ισχυρό κριτήριο για την αξιολόγηση του συστήματος συλλογής μέσω όρασης, ο ανθρώπινος παράγοντας θεωρείται εξίσου σημαντικός. Υπό αυτό το πρίσμα, μία ανάλυση φόρτου εργασίας έλαβε χώρα, αναπτύσσοντας διάφορες κατηγορίες του φόρτου εργασίας και καταλήγοντας στην χρησιμοποίηση των πιο ευρέως διαδεδομένων μετρήσεων για την αξιολόγηση του (Φάση 3). Η καταλληλότερη μέτρηση που πληροί τις απαιτήσεις της έρευνας είναι ο NASA TLX. Η μεθοδολογία μέτρησης φόρτου εργασίας NASA TLX φάνηκε πως είναι η πιο εφαρμοστή, εφόσον ικανοποιεί και τις ανάγκες της έρευνας, αλλά και τους περιορισμούς του εργαστηρίου. Κάθε συλλέκτης (picker) συμπλήρωνε το ερωτηματολόγιο NASA TLX μετά την ολοκλήρωση μίας λίστας συλλογής. Το ερωτηματολόγιο ζητούσε από του συλλέκτες (pickers) να αξιολογήσουν την εμπειρία συλλογής που έλαβαν σε έξι πυλώνες. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τα ερωτηματολόγια του NASA TLX ήταν ενθαρρυντικά, δείχνοντας ότι ο αντιλαμβανόμενος φόρτος εργασίας των συμμετεχόντων ήταν χαμηλός. Η επισκόπηση όλων των ξεχωριστών παραγόντων έδειξε ότι οι συμμετέχοντες δεν είχαν κάποιο συγκεκριμένο πρόβλημα.