仓库布局规划设计方法研究

1传统仓库布局方法及存在问题1.1传统仓库布局方法理论仓库是对货物进行储存、保管的重要场所，是物流中心和配送中心的核心仓储要素，也是构成整条供应链和物流网络的重要节点，在现代城市和企业物流体系中发挥了非常重要的作用。如果由于仓库布局的不合理而影响了仓储物流的效率不仅会增加仓库的物流成本，而且会产生整个供应链和物流网络的瓶颈，增加社会物流成本，同时减弱仓储企业的竞争力。所以建设仓库之前，必须对其布局进行合理规划。仓库布局规划就是在仓库在供应链中的位置和物流网络中的地位确定后，根据仓库建成后的主要货物货种和货物的存货量以及预测的各种货物的周转率等条件，通过对基础资料的分析，确定仓库的类型和仓库的面积、仓库内所需的作业区以及各作业区的面积和作业区在仓库内的布置，在此基础上再确定仓库运作所需的人员和设备。仓库布局规划主要包含基本规划、详细规划和运作规划三个层次的规划，基本规划是对仓库的初步设计，确定仓库的总体规模和总体布局；详细规划是对仓库布局的进一步细化，确定各个作业区的具体布局、仓库内动线布置以及仓库的内部布置；运作规划主要确定仓库在具体的物流运作中针对仓库的布局所要采取的拣货、仓储等策略。仓库布局规划的最终目标就是有效的利用空间、设备、人员和能源，最大程度的减少物料搬运，缩短拣货作业流程，力求投资最低，进货、出货、拣货和储存四大主要部分协调配合，仓库各种功能柔性化。为人员和设备提供合理的工作空间。要实现以上的目标就要综合运用运筹学、系统工程、工业工程以及数学理论等多种方法，同时做到宏观与微观相结合，将定性分析、定量分析和个人经验结合起来，同时将物流的观点作为仓库布局的出发点，并贯穿在区域布置的始终。1.2传统仓库布局的一般步骤通常仓库的布局规划主要包括以下的步骤：规划资料分析物品特性分析储运单位分析订单变动趋势分析功能区域设置区域能力设置区域面积设置功能区域选择物流动线选择物流流程设置物流相关性分析活动相关性分析形成初始方案方案评价选择最优方案图1仓库规划布局的一般步骤（设施设备选用）更多货架请参阅、仓库作业功能区域规划仓库作业功能区域规划主要确定仓库建成以后所需要具备的物流功能区域，是仓库布局规划的基础。一般来说，仓库通常包含以下的功能区域：装卸货平台、进货暂存区、理货区、库存区、拣货区、补货区、分类区、集货区、流通加工区、出货暂存区、退货处理区、辅助作业区等，功能区域规划就是根据货物的种类、货物作业需求以及仓库的特殊要求，确定仓库建成后需要包含的物流功能以及相应的功能区域。2、仓库作业功能区域面积规划功能区域面积规划主要研究在确定仓库所需的功能区域后，计算各个功能区所需的面积，对新建的仓库来说，通常需要概算建成后的物流量的要求，通过物流量来预测所需的功能区面积。通常有以下一些指标：储存保管作业区——单位面积作业量：0.7～0.9吨/平方米收验货作业区——单位面积作业量：0.2～0.3吨/平方米拣选作业区——单位面积作业量：0.2～0.3吨/平方米配送集货作业区——单位面积作业量：0.2～0.3吨/平方米辅助生产区域的面积是仓库面积的5％～8％通过以上的指标就可以概算仓库各功能区的面积以及总面积。3、仓库作业区域能力规划在确定作业区之后，根据其功能的设置，进行作业能力的规划。作业区能力的规划主要包含以下三方面的内容：仓储区储运能力的规划方法：主要有周转率估计法和商品送货频率估计法拣货区的储运能力规划能力平衡分析4、仓库物流作业流程、物流动线设计仓库内的作业流程主要包含以下6项内容：客户及订单管理、入库作业、理货作业、装卸搬运作业、流通加工作业、出库作业。比较典型的物流作业流程如图1所示。进货进货验收入库订单管理拣货流通加工集货暂存发货检验出库库存管理盘点补货装卸搬运装卸搬运装卸搬运装卸搬运图1典型物流作业流程物流动线的选择与物流作业流程密切相关，它决定了物流作业的在仓库内的连接方式和各种作业之间的位置关系，通常包括以下6种物流动线形式：直线型：出/入口在仓库的相对面，无论订单大小与拣货品项多少，均要通过仓库全程。适合于作业流程简单、规模较小的物流作业双直线型：出/入口在仓库的相对面，但具有两条通路。适合于作业流程相似，但有两种不同的进出货形态的物流形式锯齿型：出/入口在仓库的不同侧面，路线成锯齿状，通常适应于多排并列的库存货架区内U型：出/入口在仓库的同侧，可根据进出货频率大小，将物流量大的物品安排在靠近进出口端的储区，缩短这些物品的拣货搬运路线分流式：适应于批量拣货的分流作业集中式：适应于因储区与物品特性，而把订单分解在不同区域拣货，然后再进行集货的作业5、仓库作业区域布置设计仓库作业区域布置设计是仓库布局规划的核心环节，它决定所需的存储区、拣货区、进货区等各个物流功能区域在仓库中的位置、各区域的物流关系，并确定合理的物流流程。目前，对仓库作业区域进行布置设计主要有三种方法：动线布置法：动线布置法是以仓库内的物流动线形式作为布置的主要依据。主要包括两种方式，一种是流程式，首先确定物流配送中心内由进货到出货的主要物流动线形式，并完成物流相关性分析。在此基础上，再按作业流程顺序和关联程度配置各作业区域位置。即由进货作业开始进行布置，再按物流前后相关顺序按序安排各物流作业区域的相关位置；另一种是关联式，以整个仓库的作业配置为主，根据活动关联分析得出各作业区域间的活动流量，各区域间的流量以线条表示。为避免流量大的区域间活动经过的距离太长，应将两区域尽量接近。活动相关性布置法：是根据各区域的活动相关表进行区域布置的方法。首先汇总各个作业区的基本资料如作业流程与面积需求等，然后制作各个作业区的作业关联图，根据关联图的基本资料，选择与各部门活动相关性最高的部门区域先行置入规划范围内，再按作业关联图中的关联关系和作业区域的重要程度，以此置入布置范围内。图形构建法：此方法与活动相关性布置法相似，所不同的是活动相关性布置是以作业区间接近程度（定性测量）作为挑选作业区的方法，而图形构建法则是以不同作业间的权数总和（定量测量）作为挑选作业区的法则。6、仓库物流通道和装卸平台设计通道设计主要是通道设置和宽度的设计，通道的正确布置和宽度设计将直接影响物流效率，影响各物流作业区活动高效性、有序性和安全性，通道设计的主要考虑因素包括：通道形式、搬运设备的型号、尺寸、能力和旋转半径、储存货物尺寸、储存批量尺寸、储存区到进出口及装卸区的距离等等。装卸平台是物料在设施流通程序的起点和终点，它将物料在室内的流通与对外运输结合在一起，所以它必须与整个设施系统的效率相匹配，才能保持整个物流系统的高效性，装卸平台的设计主要包括以下个方面的内容：装卸平台位置选择装卸平台数量选择装卸平台类型选择装卸平台高度确定7、仓库物流设施设备设计物流设施设备的设计主要以功能需求、选用型号和所需数量等内容为主，主要包含以下设施设备的选用：容器设施的选用储存设备的选用物料搬运设备的选用订单拣取设备的选用流通加工设备的选用物流配合设备的选用8、方案评价方案评价是对多种仓库布局方案进行比较的评价方法，以定性的评价为主目前主要的评价方法包括：优缺点列举法因素分析法点评价法权值分析法层次分析法经济效益比较法1.4传统仓库布局方法存在问题从以上对传统仓库布局方法的描述可以看出，传统的布局方法在对仓库进行布局时存在以下的问题：1、传统布局方法没有形成对不合理布局的预知能力传统布局规划设计方法从初始资料的分析到最终方案的确定的每一个步骤都是以特定的理论为依据的，最终布局的合理与否也就取决于每一种理论对相应的问题描述的准确性，所以其中任何一个环节产生的误差都有可能被放大并且导致整个布局方案的不合理。也就是说，传统的仓库布局方法没有充分考虑仓库建成后可能产生的不合理的布局，没有形成对不合理布局的预知能力。同时考虑到仓库的基础设施的建设成本较高，而且一经建成就不能轻易修改，传统的布局方法就会存在较大的资金浪费风险。2、传统布局方法是一种静态的布局方法仓库的能力不能满足峰值日的发货要求，由于拣货作业花费很多时间，不能满足发货要求，是仓库布局失败的两个主要表现，产生失败的主要原因是布局方法的静态化。传统的布局方法虽然已经考虑了仓库内的物流作业流程，但在对仓库进行布局时，没有考虑各个作业流程的特殊要求以及各个作业区内部作业方式会对整个仓库布局产生的影响，也就说，传统的布局方式是就布局而布局，是一种静态的布局方法，由此导致的后果是：当仓库正式建成运作后，仓库的运作和仓库内作业区以及通道等设施的布局会产生较多的冲突，影响整个仓储物流系统的效率，并可能造成仓库布局的失败。3、传统布局方法以定性方法为主作为仓库布局的核心环节，仓库作业区域布置的三种方法都是建立在对各个物流作业区的相关性分析的基础上的，然而相关性分析是一种以定性分析为主的方法，这就决定了仓库的布局存在着较大的主观因素；另一方面，仓库布局方案的评价方法目前也是以定性分析为主，同样也不可避免的存在评价是否客观的问题。综合而言，传统的仓库布局方法是一种比较合理的方法，但由于以上问题的存在，传统布局方法产生的布局方案还存在着资金浪费、运作效率低、运作成本高、仓库物流冲突点多等缺陷，这就严重影响了仓库布局方法的应用，所以迫切需要对传统布局方法进行针对性的改进，这就产生了虚拟化仓库布局方法。2基于仿真技术的虚拟化仓库布局方法2.1虚拟化仓库布局方法特点针对传统的仓库布局方法存在的问题，本文提出了基于仿真的虚拟化的布局方法，所谓虚拟化的布局方法，就是通过系统仿真，反复模拟特定仓库布局方案下的仓库运作状况，通过对仿真动画的直接观察和仿真结果的定量和定性分析，提出该布局方案的改进措施，并对方案进行不断的修正，最终获得较优的布局方案的仓库布局方法。虚拟化仓库布局方法的显著特点主要包括：1、将系统仿真技术应用于仓库布局虚拟化布局方法最突出的特点是将数学规划法、统筹法和系统优化法等系统分析的方法与仿真技术相结合，形成对仓库进行形象化描述的系统仿真的方法。将系统仿真技术应用于仓库布局具有以下的优点：具有可视性的特点，通过对模型的动画描述，更加直接的了解仓库的运作情况有利于解决随即因素的影响对仓库的运作进行足够长时间的模拟，有利于系统优化具有柔性化的特点，系统参数改变简单，利于方案的比较2、以定量为主，定性和定量相结合评价指标体系与传统的布局方法相比，虚拟化布局方法的另一个突出的特点是对布局方案的评价中定量化方法的使用比重大大提高。如上文所说，传统的布局方案评价方法如优缺点比较法、因素分析法等都是以定性分析为主的方法，通常根据设计者的经验对布局方案的优劣进行判断；虚拟化布局方法建立了一系列对仓库布局进行评价的指标，对每一个指标都设法通过数学模型进行描述，通过仿真的数量化的结果综合考虑方案的优劣。在以定量分析的同时，在虚拟化的布局方案的评价中，将定性的评价融入定量的评价中，使布局结果更接近实际情况。3、对方案进行反复修正，逐步逼近最优方案虚拟化布局方法的第三个特点是：虚拟化布局方法对仓库布局的设计不是一步就到位的，通常是对初始方案进行若干次修正，反复迭代后才得到一个较优的方案。对方案进行评价的目的就是寻找在该方案中的瓶颈环节，同时提出对这些瓶颈环节进行改进的措施，将这些措施带回原方案中，就会得到一个新的方案，利用仿真方法对新方案再进行评价，会发现新的瓶颈环节。也就是说，每一次的方案评价就是对原有方案进行改善的过程，这样在若干次的评价与修正后，所得的方案会越来越接近于最优的布局方案。4、更加接近仓库实际的运作，降低了投资风险虚拟化的布局方法将系统规划变成了仿真模型，通过运行模型，评价规划方案的优劣并修改方案。这样可以在系统建成之前，对不合理的设计和投资进行修正，避免了资金、人力和时间的浪费。也就是说，虚拟化的布局是“将明天的仓库放到了今天”，通过改变参数对未来仓库的运作进行准确描述，有效的提高了仓库布局方案的可靠性，降低了投资的风险。5、提供了将