物流配送中心内部布局方法研究及应用

同济大学交通运输工程学院硕士学位论文物流配送中心内部布局方法研究及应用姓名：沈钱浩申请学位级别：硕士专业：物流工程指导教师：孙焰20080201摘要物流配送中心是现代物流网络中的一个重要节点。这一节点不仅执行一般的物流职能，而且越来越多地执行指挥调度、信息处理、作业优化等神经中枢的职能，是整个物流网络的灵魂所在。设施优化布局是一个应用非常广泛的问题，需要根据物流作业量和作业流程来确定各设施间的相关程度。布局内容包括仓库布置、工厂部布置、配送中心内部布置等。本文讨论了物流配送中心内部布局的规划内容与方法、物流配送中心的区域布置规划、布局方法介绍、仓库内部布局和方案评估等内容。物流配送中心的结构规划由区域布置规划、库房设计、装卸平台设计、货场及道路设计和其它建筑与环境的结构规划与设计组成。物流配送中心的区域布置和结构规划就是根据物流作业流程和物流路线，确定各功能区域的面积和各功能区域的相对位置，最后得到物流配送中心的平面布置图，确定建筑的不同形式和标准。目前物流中心的设施布局规划方法主要是引用工业工程学中的设施布置理论。具有代表性的系统布置设计SLP(systemlayoutplanning)和系统搬运分析SHA(systematichandlinganalysis)理论，应用关系图和关系表来分析设施间的相关程度，从而确定各设施的相对位置：随着计算机科学的发展，出现了以设施之间的密切度最大为目标，确定一个设施加入到区域中的顺序矢量和相对位置的方法；又有以总搬运费用最少为目标，通过将设施的位置两两交换的方法对一个给定的布局方案进行逐步改进的方法。本文又对方案的评估与选择作了介绍，并对如何在仓库内进行设备、物品和人员办公的合理布局进行了进～步的探讨。最后，举以实例，讨论了浙江长兴捷通物流有限公司的内部布局问题。通过对港区物流量的预测，推荐使用船型、装卸工艺以及建设规模的大小，并给出总平面布置建议。关键词：物流中心布局方法平面布置第1章绪言1．1物流配送中心布局概述物流配送中心是现代物流网络的中的物流节点。这一节点不仅执行一般的物流职能，而且越来越多地执行指挥调度、信息处理、作业优化等神经中枢的职能，是整个物流网络的灵魂所在。物流配送中心概念有广义与狭义之分：广义的物流配送中心包括港口、机场、铁路货运站、运输仓库、流通商品集散中心以及生产者自身拥有的物流设施等。狭义的物流配送中心概念即流通商品集散中心与生产企业拥有的物流设施等。设施的平面布局模型也称为二维选址模型，主要研究在一个给定区域内确定具有一定面积要求的各个设施的最佳位置问题。一个物流节点一般由若干个物流设施组成，当不同类别的货物运到节点后，根据物流作业流程要求，需要在其不同的设施中进行处理。不同性质及不同功能的节点，货物在其设施上处理的时间(或数量)和处理的次序是不相同的，因此，布置各种设施在节点内的相对位置是否合理，非常重要。1．2物流配送中心布局国内外状况1．2．1国外的发展状况现有物流系统平面布局优化方法所得到的布局方案，其分区的形状都是不规则的。国外一些最新的布局思想和做法，具有了调整这种不规则分区形状的优化整形方法。使用这些方法，可以把给定的布局方案转变成一个具有矩形分区形状的新方案，并且分区的相对位置没有大的变化。实算测试表明，算法所得到的布局方案的总运输距离不劣于原布局方案：ALDEP等是基于目标函数．最近发展的算法是采用多目标设计方法，例如MOCRAFT同时考虑到最小成本和最大密级度来进行布局，它是多目标的CRAFT方法．布局的算法可分为二大类，一类是逐步推定法，它是按一定选择原则把物流配送中心内部布局方法研究及应用工作单元一个接一个置A．N空的生产面积中去，CORELAP、ALDEP等属于这类算法．另一种算法是迭代改进法，它是在一个初始布局基础上通过交换工作单元位置来取得更好的目标函数值，CRAFT、MOCRAFT等属于这类算法。1．2．2国内的发展状况目前国内的内部布局设计方法有基于缪瑟的系统布置设计(SLP)思想的发展及延伸。如：将此思想应用于配送中心的功能区域布置，提出了设施作业单元相互位置模型、作业单元布置算法和SLP坐标系的概念；大连理工大学计算机研究所研究人员提出的：以并行遗传算法(PGA)为基础，提出了一种并行混合遗传算法(PHGA)可以很好地改善算法的局部搜索性能，并在布局设计中得以应用。物流配送中心内部布局方法研究及应用第2章物流配送中心规划2．1物流配送中心的功能集货发货功能：将分散的、小批量的货物集中起来，便于集中处理的功能。储存功能：为了满足市场需求的及时性和不确定性，不论何类物流配送中心，均需具务储存功能。生产企业所谓“零存在是将库存转移至物流企业和商业企业，以减少自己的资金占用。分拣功能：根据客户对多种货物的需求和运输配载的需求，将所需货物从储存货物中挑选出来，以便集中配货。加工包装功能：物流配送中心根据客户需要，将材料进行简单加工，方便客户的运输和精加工。配送功能：根据客户需求，将货物按时按量送至客户。有专业配送、综合配送、共同配送、经销配送、供应配送等。商品展示与贸易功能。信息功能：货物到达、分发、装卸、搬运、储存保管、销售、客户、价格、运输工具及运行时间等各种信息在这里交汇、收集、整理和发布。2．2物流配送中心规划与设计的原则动态原则：在物流配送中心规划时，应详细分析现状及对未来变化做出预测的基础上进行，在一定范围内能适应数量、用户、成本等多方面的变化。竞争原则：物流配送中心的布局应体现多家竞争。对于政府部门进行建设规划尤其重要。低运费原则：物流配送中心必需组织运输与配送活动，因而运费原则具有特殊性。由于运费和运距、运量有关，所以低运费原则常简化成最短运距和运量的问题，通过数学方法求解以作为物流配送中心布局的参考。交通便利原则：物流配送中心的运输配送活动领域在中心之外，这一活动需依赖于交通条件。布局时必需考虑现有的交通条件。统筹原则：物流配送中心的层次、数量、布局是与生产力布局、消费布局等密切相关的，互相交织且互相促进和制约的。规划一个合理的物流配送中心，必须统筹兼顾、全面安排。物流配送中心内部布局方法研究及应用2．3物流配送中心规划内容物流配送中心在规划时要重视配送中心的组织建设和功能规划，将有限的空间进行合理的布置，它也是未来配送中心建立核心竞争力的有力保证。物流配送中心的规划设计一般来说包括如下内容：配送中心的规划与设计——包括选址规划；配送中心结构规划与设计——包括库房设计、货场及道路设计及公用设施规划；配送中心的设备及其选用——包括装卸、搬运、输送、分拣等设备的选用；配送中心的作业流程设计：配送中心管理信息系统设计。现代物流配送中心成为具有多种物流功能的流通形式和作业体系，本文主要是针对配送中心结构规划与设计的方法及内容进行探讨。物流配送中心的结构规划由区域布置规划、库房设计、装卸平台设计、货场及道路设计和其它建筑与环境的结构规划与设计组成。2．4物流配送中心结构规划需要注意的事项确定物流配送中心的设计能力：首先是分析和确定物流配送中心的吞吐量，其次是对水、电、暖等方面的需求做出预测。对土地使用进行合理规划：土地的使用概要根据明确的功能加以划分，货物存储区域应按照无污染、轻度污染和重度污染分开。还要根据实际需要和物流配送中心的年吞吐能力的规划，规划和设计物流配送中心的仓储、办公和生活区的占地情况。考虑防洪排泄、防火因素对物流配送中心基础设施设计指标的要求合理进行物流配送中心运输网络设计。2．5物流配送中心结构规划的主要内容物流配送中心结构规划的主要内容包括区域布置规划、库房设计、装卸平台设计、货场及道路设计和其它建筑设施规划。物流配送中心内部布局方法研究及应用2．5．1区域布置规划包括物流作业区域、辅助作业区域和建筑外围区域三部分。与物流作业区域相对应，辅助作业区域和建筑外围区域也统称为外围辅助活动区域。(1)物流作业区域布置以物流作业为主，仅考虑物流相关作业区域的配置形式，由于物流配送中心内的作业形态大部分为流程式作业，不同的订单有相同的作业程序，因此适合以生产线式的布置方法进行规划。若是订单、物品特性或拣取方法有很大的差别，则可以考虑将物流作业区域分为数个不同形态的作业线，以区分处理订单内容，再经由集货作业予以合并，如此可有效率地处理不同性质的物流作业，类似于工厂中群组布置的观念。(2)辅助作业区域的布置除了物流作业以外，物流配送中心还包含一些管理或行政性的辅助作业区域。这些区域与物流作业之间无直接流程性的关系，因此适合以关系型的布置模式作为区域布置的规划方法。此时的配置模式有两种参考的方法：一、可视物流作业区为一个整体性的活动区域，分析各辅助作业区域及物流作业区域之间的相关活动关系，以决定各区域之间相邻与否的程度。二、将物流作业区域内各个作业区域分别独立出来，与各辅助作业区域一起综合分析其活动相关性，来决定各区域的配置。原则上采用第一种方法较为简便，可以减少相关分析阶段各区域间的复杂度。但是由于配置方位与长度比例的限制会增加，因此配合规划者的经验判断，仍需作适当的人工调整，或者以人工排列方式取得初步的布置方案。(3)建筑外围区域的布置建筑内的相关区域布置完成后，还需对建筑外围的相关区域，如厂区通道、停车场、对外出入大门及联外道路形式等，规划整个物流配送中心的厂区布置。在建筑外围区域布置时，特别需要注意未来可能的扩充方向及经营规模变动等因素，以保留适当的变动性。在通常情况下，区域布置规划是按照上述顺序进行的。如果在实际道路形式、大门位置等条件已有初步方案或已确定的情形下，也可由后向前进行规划，即先规划建筑外围区域的布置形式，再进行物流作业区域及辅助作业区域的规划，这样可以减少不必要的修正调整作业，以适应实际的地理区位限制。2．5．2库房设计根据物流配送中心的作业需求，确定不同的库房类型和要求，规划和设计库房的结构形式，如门式钢架结构或拱型彩板结构，同时设计和确定库房层数、库房净高、库房面积和门窗形式等。2．5．3装卸平台设计根据物流配送中心年吞吐能力的规划，规划相应的装卸平台的数量和类型，确定装卸平台的位置和高度，选择平台高度调节板，设计装卸平台的外围区域。2．5．4货场及道路设计根据物流配送中心的运营要求，确定库区内道路的主要技术指标，选择适宜的道路面层，确定货场的宽度和坡度，设计货场排水系统。2．5．5其它建筑设施规划根据物流配送中心的作业要求，主要进行给水、排水、电力、燃气和供热等设施的规划。12物流配送中心内部布局方法研究及应用第3章物流配送中心区域规划3．1物流配送中心的区域布置规划的内容物流配送中心的区域布置和结构规划就是根据物流作业流程和物流路线，确定各功能区域的面积和各功能区域的相对位置，最后得到物流配送中心的平面布置图，确定建筑的不同形式和标准。3．2物流配送中心区域布置的目标：物流配送中心按功能可分为进货暂存区、理货区、库存区等多个作业区域，合理地布置各个功能区的相对位置至关重要。物流配送中心区域布置的目的是：有效地利用空间、设备、人员和能源；最大限度地减少物料搬运；简化作业流程；缩短生产周期；力求投资最低；为员工提供方便、舒适、安全和卫生的工作环境。3．3物流配送中心区域布置的原则一般来说，在制造企业的总成本中，用于物料搬运的费用占20％’50％，如果合理地进行设施规划，则有可能降低10％’30％。物流配送中心是大批物资集散的场所，物料搬运是最重要的活动，合理地进行区域布置规划，其经济效果将更为显著。物流配送中心区域布置的原则如下：以系统的观点。运用系统分析的方法，求得整体化，同时也要把定性分析、定量分析和个人经验结合起来。以物流的观点作为区域布置的出发点。并贯穿在区域布置的始终，因为企业的有效运行依赖于资金流、物流、信息流的合理化。先从宏观(整体方案)到微观(每个部门、库房)，再从微观到宏观。例如布置设计要先进行总体布置，再进行详细布置；而详细布置方案又要反馈到总体方案中去评价，再加以修正，甚至总头做起。减少和消除不必要的作业流程，这是提高企业生产效率和减少消耗的最有效方