Statistical simulation modelling of a warehouse product receiving process - a scenario based assessment

Abstract

The receiving process in a warehouse serves as the initial step in fulfilling customer orders, and any delay or lack of information has the potential to undermine the overall company performance. This study examines a warehouse which reveals inefficiencies in the receiving process, mainly a delay in the adequacy of the products that are received. These issues are aggravated by a constant demand for consumption of the received items, leading to a decline in service level, and as a result, an increase in the total logistic cost. The main objective is to assess the performance of the receiving process via simulation modelling and queuing theory, using scenarios to propose possible implementations to reduce the overall receive time. The receiving process is mapped via interviews with the operators, on-site observations and collecting data through the WMS data base covering the each step of the process, from the arrival of the truck carrying the goods, the adequacy of each product and its final disposal inside the warehouse. Queuing theory enables the performance evaluation of each of the three steps of the receiving system, measuring its workload, utilisation and service rate. Additionally, queuing theory allows for the measurement of cost models for service level, representing the trade off between the cost of operating the receiving process and the waiting time for the products. As the receiving process itself and the queuing theory analysis are complex, the system is modelled as a DT, a simulation model that represents a real system, in a Discrete Event Simulation software called Plant Simulation, converting the concepts and mathematical relationships in a computer executable code to generate the output data. A methodology using statistical tools to calibrate the model is conducted, utilising probability distributions and fitting tests to calibrate the modelled simulation to the gathered and treated data from the WMS. The proposed scenarios include an RFID implementation, the addition of another operator in the receiving process, and a combination of these two. The results indicate that the process still generates infinite queues, even the combined scenario is insufficient to resolve the adequacy bottleneck, with a utilisation rate of 100.99%. Nevertheless, there is a mean 31.34% gain in efficiency compared to the base model scenario, and a significant mean 61.71% reduction in the Estimated Total Cost for the product arrival process in the RFID implementation scenario.

O processo de recebimento em um armazém é o primeiro passo para atender uma ordem de compra de um cliente, qualquer atraso ou falta de informação tem o potencial de detrimir o desempenho geral da empresa. Este estudo examina um armazém que revela ineficiências no processo de recebimento, principalmente um atraso na adequação dos produtos que são recebidos. Esses problemas são agravados por uma demanda constante pelo consumo dos itens recebidos, levando a uma queda no nível de serviço e, como resultado, um aumento no custo logístico total. O principal objetivo é avaliar o desempenho do processo de recebimento por meio de um modelo de simulação e teoria das filas, usando cenários para propor possíveis implementações para reduzir o tempo total de recebimento. O processo de recebimento é mapeado por meio de entrevistas com os operadores, observações no local e coleta de dados por meio do banco de dados do WMS, cobrindo cada etapa do processo, desde a chegada do caminhão transportando as mercadorias, a adequação de cada produto até sua disposição final dentro do armazém. Teoria de filas permite a avaliação de desempenho de cada uma das três etapas do sistema de recebimento, medindo sua carga de trabalho, utilização e taxa de serviço. Além disso, a teoria de filas permite a medição de modelos de custo para o nível de serviço, representando o equilíbrio entre o custo de operar o processo de recebimento e o tempo de espera pelos produtos. Como o próprio processo de recebimento e a análise da teoria das filas são complexos, o sistema é modelado como um DT em um software de DES chamado Plant Simulation, convertendo os conceitos e relações matemáticas em um código executável para gerar os dados de saída. Uma metodologia usando ferramentas estatísticas para calibrar o modelo é conduzida, utilizando distribuições de probabilidade e testes de aderência para calibrar a simulação modelada aos dados coletados e tratados do WMS. Os cenários propostos incluem uma implementação de RFID, a adição de outro operador no processo de recebimento e uma combinação destes ambos. Os resultados indicam que o processo ainda gera filas infinitas, o cenário combinado ainda é insuficiente para resolver o gargalo de adequação, com uma taxa de utilização de 100,99%. No entanto, há um ganho de eficiência de 31,34% em comparação com o cenário do modelo base e uma redução significativa de 61,71% no Custo Total Estimado para o processo de chegada no cenário de implementação de RFID.