BADANIA LOGISTYCZNE
A. Ferrari, A. C. Cagliano, G. Zenezini, A. Carlin i G. Mangano
Magazyny automatyczne odgrywają kluczową rolę w nowoczesnych procesach logistycznych i są szeroko wdrażane w takich sektorach jak produkcja, logistyka, dystrybucja masowa, handel elektroniczny oraz medycyna. Stanowią jedno z najbardziej efektywnych rozwiązań do składowania i obsługi jednostek ładunkowych bez udziału człowieka. W zakresie transportu wewnętrznego przemieszczanie tych jednostek może być realizowane przez powszechnie już stosowane wózki samojezdne (AGV). Wśród najnowszych i najbardziej zaawansowanych systemów na szczególną uwagę zasługują autonomiczne roboty mobilne (AMR), zdolne do samodzielnego poruszania się po niezdefiniowanych wcześniej trasach oraz planowania trajektorii umożliwiającej unikanie kolizji.
Projektowanie i zarządzanie tymi zautomatyzowanymi systemami logistycznymi wymaga odpowiednio wykwalifikowanej kadry kierowniczej oraz personelu operacyjnego. Firmy mają jednak trudności ze znalezieniem specjalistów posiadających kompetencje odpowiadające ich potrzebom w zakresie procesów logistycznych, a w szczególności wdrażania systemów magazynowych. Aby zapewnić efektywny i oparty na współpracy przepływ materiałów, pracownicy muszą dysponować nowymi umiejętnościami technicznymi i operacyjnymi. W związku z tym niezbędne są innowacyjne metody nauczania, umożliwiające rozwój kompetencji młodych inżynierów.
Koncepcja learning factory powstała w amerykańskim sektorze produkcyjnym ponad 30 lat temu
Liczne badania pokazują, że ludzie najefektywniej przyswajają i utrwalają wiedzę poprzez doświadczenie. W praktyce podejście to jest często realizowane w tzw. fabrykach dydaktycznych (learning factories). Model ten, opracowany w amerykańskim sektorze produkcyjnym ponad trzy dekady temu, został w ostatnich latach zaadaptowany w Europie jako środowisko szkoleniowo-edukacyjne, w którym studenci oraz specjaliści wykorzystują wiedzę teoretyczną w praktyce pod nadzorem ekspertów. Celem jest rozwijanie umiejętności rozwiązywania rzeczywistych problemów w warunkach symulujących środowisko przemysłowe.
Autorzy przeanalizowali projekt zrealizowany w logistycznej fabryce dydaktycznej Politechniki Turyńskiej, w którym udział wzięli studenci studiów pierwszego i drugiego stopnia.
Innowacyjna metoda nauczania
Choć rozwiązania te znalazły zastosowanie w licznych procesach produkcyjnych, ich upowszechnienie w środowisku magazynowym wciąż pozostaje ograniczone. Niemniej jednak pojawiają się próby wdrażania innowacyjnych metod dydaktycznych w obszarze kształcenia logistycznego. Wśród nich dominują dwa podejścia: jedno oparte na symulacjach i grach dydaktycznych oraz drugie realizowane w środowiskach operacyjnych takich jak specjalistyczne laboratoria.
Należy wspierać zdobywanie praktycznych doświadczeń w zakresie zarządzania operacjami realizowanymi w magazynach automatycznych, aby przyszła kadra inżynierska oraz kierownicza mogła lepiej zrozumieć potencjał, zalety i wady dostępnych na rynku rozwiązań w obszarze magazynowania i transportu wewnętrznego. Pozwoli im to podejmować bardziej świadome i trafne decyzje w przyszłej działalności zawodowej. W związku z tym autorzy badania zaprojektowali zajęcia praktyczne, podczas których studenci kierunków inżynierskich zarządzają automatycznym magazynem pojemnikowym w logistycznej fabryce dydaktycznej, realizując zadania z zakresu przyjęcia towaru, składowania, przygotowywania zamówień, kompletacji zestawów (kitting) oraz wysyłki.
Zajęcia praktyczne obejmują realizację zadań z zakresu przyjęcia towaru, składowania, przygotowywania zamówień, kompletacji zestawów (kitting) oraz wysyłki
W ramach badania odtworzono główne operacje centrum dystrybucyjnego w magazynie eksperymentalnym, pełniącym rolę learning factory. W zajęciach wzięli udział studenci zarówno studiów inżynierskich, jak i magisterskich.
Program trzeciego roku studiów pierwszego stopnia na kierunku inżynieria produkcji i logistyki obejmował projektowanie zakładu przemysłowego wraz ze strefami produkcyjnymi, pomocniczymi i magazynowymi. Część programu kształcenia poświęcono doborowi odpowiednich systemów składowania oraz urządzeń transportu bliskiego. Z kolei studenci drugiego roku studiów magisterskich na kierunku inżynieria motoryzacyjna mierzą się z zadaniem zaprojektowania kompletnego układu przestrzennego magazynu automatycznego dla części wykorzystywanych w ich branży.
Magazyn eksperymentalny
Zespół badawczy związany z autorami niniejszego opracowania zdecydował się na wdrożenie niewielkiej instalacji składającej się z magazynu automatycznego oraz floty robotów AMR jako systemu transportu bliskiego. Magazyn automatyczny, który funkcjonuje do dziś, składa się z:
- Systemu składowania z wózkami wahadłowymi na każdym poziomie umożliwiającego przemieszczanie kontenerów, tac lub pojemników w ramach pojedynczych, podwójnych i wielokrotnych cykli operacyjnych.
- Jednego korytarza regałowego składającego się z siedmiu poziomów i ośmiu kolumn, z miejscami składowania o pojedynczej, podwójnej i wielokrotnej głębokości.
- Przenośników rolkowych do wprowadzania i odbierania towarów.
- Dwóch stanowisk roboczych zainstalowanych przy regale przepływowym z systemem pick-to-light.
Magazyn automatyczny opiera się na systemie zarządzania magazynem (WMS) oraz systemie kontroli magazynu (WCS). Pierwszy z nich jest oprogramowaniem służącym do zarządzania operacjami magazynowymi, zapewniającym wgląd w stany magazynowe w czasie rzeczywistym, automatyzującym procesy oraz usprawniającym przepływ i efektywne składowanie towarów. Z kolei system WCS zarządza w czasie rzeczywistym ruchem automatycznych urządzeń magazynowych.
Ćwiczenia praktyczne, w których wzięło udział 62 studentów, skupiały się na odtworzeniu głównych operacji magazynowych fikcyjnej firmy z branży e-commerce. Obejmowały one procesy takie jak przyjmowanie towarów od dostawców, kitting – czyli kompletowanie materiałów i komponentów niezbędnych do przygotowania produktu – oraz picking, polegający na pobieraniu smartfonów i etui zgodnie z zamówieniami klientów.
Rozbudzanie zainteresowania logistyką
Krótkookresowe efekty eksperymentu oceniono na podstawie opinii studentów oraz poziomu ich wiedzy na temat badanego zagadnienia. Efekty średniookresowe zmierzono następnie na podstawie ocen uzyskanych po zakończeniu kursu.
Dla 95% uczestników zajęcia okazały się stymulujące i angażujące, a 90% z nich zadeklarowało, że dzięki nim lepiej poznało zasady funkcjonowania magazynów automatycznych. Zdecydowana większość wskazała, że udział w nich wzmocnił lub rozbudził ich zainteresowanie pracą w sektorze logistycznym. Ponadto 86% studentów oceniło stopień trudności obsługi systemów zarządzania magazynem (WMS) jako niski lub bardzo niski, podczas gdy 91% potwierdziło skuteczność robotów AMR jako efektywnego wsparcia dla magazynów automatycznych. Na koniec studenci studiów magisterskich uznali automatyzację za narzędzie pozwalające zwiększyć wydajność oraz poprawić warunki pracy w magazynie.
Learning factory okazała się stymulującym i angażującym środowiskiem edukacyjnym dla 95% studentów, a 90% z nich dzięki niej lepiej poznało zasady funkcjonowania magazynów automatycznych
Wyniki badania wskazują, że doświadczenie to może być bardziej efektywne w przypadku studentów studiów magisterskich niż studiów pierwszego stopnia, prawdopodobnie ze względu na ich większą wiedzę z zakresu procesów logistycznych i magazynowych. Innowacyjne metody nauczania, odzwierciedlające rzeczywiste warunki funkcjonowania przedsiębiorstw, pogłębiają wiedzę techniczną, naukową i zawodową studentów, a jednocześnie zwiększają ich motywację i zaangażowanie.
Choć metodologia ta i jej założenia pedagogiczne mają charakter uniwersalny, ich kompleksowe wdrożenie wymaga od instytucji odpowiedniej infrastruktury oraz zasobów umożliwiających tworzenie podobnych immersyjnych środowisk edukacyjnych, przy wykorzystaniu dostępnych programów finansowania.
Model przedstawiony w niniejszej pracy proponuje również dynamiczną i interaktywną metodę nauczania zarządzania operacjami w szkołach biznesu, w szczególności na kursach z zakresu zarządzania łańcuchem dostaw i logistyki. Dzięki umożliwieniu zdobycia praktycznego doświadczenia z wykorzystaniem zaawansowanych technologii – takich jak magazyny automatyczne i roboty AMR – podejście to sprzyja rozwijaniu krytycznego myślenia, umiejętności rozwiązywania problemów oraz podejmowania decyzji, które są kluczowe dla rozwoju kariery zawodowej w obszarze zarządzania operacjami.
AUTORZY BADAŃ:
Autorzy badania są członkami Grupy badawczej Systemów Inżynieryjnych i Logistycznych (RESLOG), wyspecjalizowana grupa badawcza Politechniki Turyńskiej, zajmująca się optymalizacją procesów logistycznych i systemów zarządzania projektami. Wspiera firmy i organizacje publiczne, oferując wiedzę naukową, zaawansowane szkolenia i badania stosowane w celu poprawy efektywności łańcuchów dostaw w przemyśle, ochronie zdrowia i sektorze publicznym, a także oferuje strategiczne doradztwo w zakresie optymalizacji planowania, realizacji i nadzoru projektów.
- Andrea Ferrari. Badacz (postdoc) w Katedrze Inżynierii Zarządzania i Produkcji na Politechnice Turyńskiej (Włochy).
- Anna Corinna Cagliano. Profesor zwyczajny w Katedrze Inżynierii Zarządzania i Produkcji na Politechnice Turyńskiej (Włochy).
- Giovanni Zenezini. Adiunkt w Katedrze Inżynierii Zarządzania i Produkcji Politechniki Turyńskiej (Włochy).
- Antonio Carlin. Starszy pracownik badawczo-dydaktyczny w Katedrze Inżynierii Zarządzania i Produkcji na Politechnice Turyńskiej (Włochy).
- Giulio Mangano. Profesor uczelni w Katedrze Inżynierii Zarządzania i Produkcji na Politechnice Turyńskiej (Włochy).
Publikacja oryginalna:
Ferrari, A., Cagliano, A. C., Zenezini, G., Carlin, A. & Mangano, G. Learning factory in logistics: Evaluation of the effects of a hands-on experience for automated warehouse processes. Decision Sciences Journal of Innovative Education, Vol. 23. Issue 4. Wiley (2025).
© 2025 The Author(s). Decision Sciences Journal of Innovative Education published by Wiley Periodicals LLC on behalf of Decision Sciences Institute.
Published under CC BY 4.0 license.