Operational-level rule-based heuristics for receiving logistics

Abstract

This study is concerned with the receiving logistics problem (RLP) which consists of optimizing inbound operations at distribution centers (DCs), warehouses, and cross-docks (XDs) with staging areas. The objective of the RLP is to minimize the makespan required to move all unit loads from trailers to flow racks, and from flow racks to their respective storage (or delivery) locations. It is assumed that a set of inbound trailers with known composition have been assigned and sequenced to inbound dock doors. The following three inbound logistics decisions are simultaneously considered: i) unloaders’ assignment and scheduling, ii) loads-to-flow rack assignment, and iii) assignment and haulers’ scheduling. In this study we describe the relationship between the problem of minimizing makespan and balancing the unloader-hauler workload. A linear mixed integer formulation of the RLP is presented, and the problem is shown to be NP-hard. Hence, four rule-based heuristics are proposed and evaluated by replicating a variety of unloading scenarios and comparing results. It is concluded that a simple heuristic rule that does not require additional technology outperforms the other rules in terms of solution quality. This study also presents a proof of concept where a single Microsoft Kinect sensor is used for automated monitoring of a dock door in real-time. The proposed system will automatically and in real-time: i) detect when an object breaches the dock door perimeter, and its corresponding speed and direction, ii) count the number of pallets loaded/unloaded to/from a trailer, iii) record the loading/unloading time of each load, and iv) reconstruct an image of every loading/unloading trip at a dock door, irrespectively of the material handling travel speed and direction. Particular emphasis is given to discussing how to extend the proposed concept by using multiple Kinect sensors, the technological challenges for implementation, and the expected benefits of a real-time dock door monitoring system.

Este trabajo se enfoca en resolver el problema de logística de recepción (RLP) que se enfoca en optimizar las operaciones de recepción de mercancía en centros de distribución, almacenes o “cross-docks” con almacenaje temporero. El objetivo del RLP es minimizar el tiempo total de descargar las unidades de los vagones a un estante de gravedad y posteriormente a su lugar de almacenaje (o entrega). Se presume que un conjunto de vagones cuyo contenido es conocido ya ha sido asignado y secuenciado a las puertas de descarga. Los siguientes tres problemas de logística de recepción son considerados simultáneamente: i) asignar y coordinar el personal a descargar vagones (“unloaders”), ii) asignar un estante de gravedad (“flow rack”) a cada paleta que se descarga, y iii) asignar y coordinar el personal que transporta las paletas del estante hasta el lugar de almacenaje. En este estudio se describe la relación entre el problema de minimizar el tiempo total de la operación y balancear las cargas de trabajo para ambos recursos que desmontan camiones (“unloaders”) y transportan las paletas al área de almacenaje (“haulers”). Se presenta una formulación matemática lineal entera-mixta para el RLP y se demuestra que el problema tiene complejidad “NP-difícil”. Por tanto, se proponen cuatro heurísticos basados en reglas para resolver el problema de manera eficiente y se evalúan y comparan estas reglas en una variedad de escenarios. Se concluye que una regla simple que no requiere tecnología adicional supera las otras reglas en términos de calidad de solución. Además, se presenta un concepto en donde se utiliza un sensor de profundidad “Microsoft Kinect” como mecanismo de recolección de datos en el área de descargar camiones. El sistema propuesto es capaz de hacer lo siguiente automáticamente y tiempo real: i) detectar cuando una paleta entra o sale de un camión, documentando su velocidad y dirección, ii) contar el número de paletas que entran o salen en/de un camión, iii) documentar el tiempo que toma montar o descargar una paleta de/en un camión, y iv) reconstruir una imagen de lo que entra o sale en/de un camión, irrespectivamente de la velocidad y dirección del movimiento. El énfasis principal está en discutir cómo establecer un sistema de monitoreo con múltiples sensores para las operaciones de recepción de mercancía, los retos tecnológicos para su implementación y los beneficios de un sistema de monitoreo en tiempo real.