Problem plecakowy w logistyce

Problem plecakowy powszechnie występuje w życiu codziennym. Poza implikacjami matematycznymi jest też głęboko powiązany z zarządzaniem zapasami, a także operacjami logistycznymi i magazynowymi.

Problem plecakowy – na czym polega?

Problem plecakowy to niewiadoma optymalizacyjna skoncentrowana na znalezieniu najlepszego ułożenia artykułów w kontenerze magazynowym lub transportowym, aby wszystkie się zmieściły i nie przekroczyły ograniczenia wagowego. Ma na celu umieszczenie ładunku o najwyższej wartości wewnątrz hipotetycznego plecaka, dlatego oprócz wagi produktów bierze się pod uwagę ich wartość ekonomiczną i wymiary. Polega na zawarciu jak największej wartości w dostępnej przestrzeni.

Od momentu powstania problem plecakowy był stosowany w wielu sektorach, jednak ma szczególne znaczenie w środowisku logistyki e-commerce, wysyłek i magazynowania. Dlatego twórcy rozwiązań technologicznych dla intralogistyki wykorzystują problem plecakowy w celu optymalizacji procesu realizacji zamówień.

Jakim rodzajem problemu jest problem plecakowy?

Problem plecakowy to jeden z 21 problemów znanych przez matematyków jako NP-trudne i zebranych przez teoretyka informatyki Richarda Karpa w jego pracy pt. Reducibility among combinatorial problems opublikowanej w 1972 roku. Był jednak badany od końca XIX wieku, kiedy George Ballard Matthews opublikował On the partition of numbers.

Nie zidentyfikowano wydajnego algorytmicznego rozwiązania dla problemów Np-trudnych, dlatego w przypadku probelmu plecakowego dąży się do osiągnięcia przybliżonego wniosku, który zapewni najlepszy wynik. Innym przykładem należącym do tego rodzaju jest problem komiwojażera.

Istnieje kilka sposobów podejścia do problemu plecakowego. Pierwszym jest wyszukiwanie wyczerpujące, które polega na przetestowaniu wszystkich możliwych kombinacji. Jednak w związku z tym, że ich liczba rośnie wykładniczo, to rozwiązanie może okazać się nie do końca praktyczne. Inny sposób polega na zastosowaniu programowania dynamicznego i aproksymacji, która pozwala znaleźć wartość bliską optymalnej. 

Problem plecakowy – zastosowania

Choć z perspektywy gospodarstwa domowego problem plecakowy może wydawać się prosty, ma wiele zastosowań również w branży logistycznej i łańcuchu dostaw:

• Przypisanie zasobów. Problem plecakowy uwzględnia wartość i wagę pakowanych artykułów, aby wypełnić plecak produktami o największej wartości, jednak w tym kontekście wykorzystuje się go również do alokacji budżetów. Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie najlepszych możliwych wyników w sytuacjach rzeczywistych jak np. organizacja wydarzeń. Celem jest osiągnięcie jak największej widoczności poprzez wydajne podzielenie dostępnego budżetu na różne działania w celu zwiększenia wpływu.
• Zarządzanie zapasami. Przestrzeń magazynowa jest ograniczona, dlatego jej optymalizacja jest kluczowa w celu maksymalnego zwiększenia zysków i zminimalizowania kosztów. Aby maksymalnie wykorzystać przestrzeń na paletach, w pojemnikach, na regałach czy w magazynach, zaleca się wdrożenie systemu zarządzania magazynem, np. Easy WMS, który ustala kolejność przygotowywania wysyłek i składającej się na nie liczby artykułów.
• Załadunek towarów. Optymalizacja załadunku ciężarówek przypomina rozwiązywanie problemu plecakowego. Ma na celu maksymalne zwiększenie wartości załadowanych dóbr, nie przekraczając dopuszczalnego obciążenia pojazdu. W tym przypadku można ustalić priorytety na podstawie cen produktów, pilności dostawy, drogi i odległości od miejsca docelowego. Zasada dotyczy również transportu pasażerskiego np. w przypadku linii lotniczych.
• Planowanie tras. Choć bardziej dotyczy to problemu komiwojażera, kolejnym zastosowaniem problemu plecakowego jest wyznaczanie tras dostawy. Na tej zasadzie firmy określają, które zamówienia zostaną przypisane do danej trasy, biorąc pod uwagę wymiary przesyłki, miejsce docelowe i nośność pojazdu.

Zastosowanie problemu plecakowego w magazynie

W kontekście zarządzania magazynem problem plecakowy umożliwia zagospodarowanie niewykorzystanej przestrzeni na regałach i stworzenie większej liczby miejsc dla jednostek asortymentowych o dużej wartości, przynoszących większe zyski. Ponadto przynosi znacznie więcej korzyści, np. możliwość odłożenia większej liczby palet w pobliżu stanowisk do przygotowywania zamówień lub klasyfikowanie zapasów według metody ABC.

Problem plecakowy – zalety

Wdrożenie problemu plecakowego przynosi wiele korzyści organizacyjnych:

• Lepsze wykorzystanie zasobów. Problem plecakowy jako ćwiczenie optymalizacyjne umożliwia przypisywanie zasobów w najbardziej wydajny sposób, zapobiegając konieczności planowania dodatkowych transportów i występowania w połowie załadowanych palet.
• Oszczędność czasu i pieniędzy. Uwzględnienie problemu plecakowego zapobiega marnowaniu czy utracie wartości zapasów spowodowanych zwiększonym wykorzystaniem zasobów.
• Sprawniejsze podejmowanie decyzji. Za pomocą systemu opartego na danych można ocenić różne opcje i przeanalizować wiele czynników w celu wyboru najkorzystniejszej opcji.

Optymalizacja logistyki z Mecaluxem

Jeśli chcesz zautomatyzować procesy jak przygotowywanie zamówień i usprawnić logistykę firmową, Mecalux może Ci w tym pomóc. Poza zarządzaniem instalacjami manualnymi lub automatycznymi, czy monitorowaniem zapasów w czasie rzeczywistym, nasze oprogramowanie magazynowe Easy WMS może określać, jaką liczbę artykułów powinna zawierać przesyłka, aby nie przekroczyć dopuszczalnej wagi. Jeśli zawiera również towary delikatne, system wskazuje operatorom, które jednostki należy pobrać w pierwszej kolejności. Skontaktuj się z nami – bez zobowiązań doradzimy Ci w zakresie tego i wielu innych rozwiązań magazynowych, którymi zajmujemy się od 1966 roku.