基于改进型SLP法的制造企业仓储布局优化设计

作者简介：李刚（1990-），男，长安大学汽车学院硕士研究生，载运工具运用工程专业。基于改进型SLP法的制造企业仓储设施布局优化设计（李刚，张磊，珠兰）(长安大学汽车学院，陕西西安，710064)摘要：合理的仓储设施布局是企业实现仓储功能，提高作业效率，降低仓储成本的基础。本文在借鉴现有布局规划理论与实践研究的基础上，根据制造企业仓储特点，提出了一套新的布局方法，即改进型SLP法。并且以Y公司为例，验证该方法的可行性。关键字：仓储设施布局；改进型SLP法；Y公司；可行性Abstract：Reasonablewarehousefacilitieslayoutisthefoundationofrealizingthestoragefunction,improvingworkefficiencyandreducingthestoragecost.Accordingtothecharacteristicsofthemanufacturingenterprise’swarehouse,thispaperproposesanewlayoutmethodonthebasisoftheexistingtheoryandpracticeresearchoflayoutplanning,whichisimprovedSLPmethod.AndtakeYCompanyasanexampletoverifythefeasibilityofthismethod.Keyword：Warehousefacilitieslayout;TheimprovedSLPmethod;YCompany;Feasibility1引言仓储设施布局是物流系统规划的重要一环，它既受到物流系统其它设计环节的影响，也对物流系统的其它设计环节产生影响。从过去到现在，国内外主要应用的方法有摆样法、数学建模法、图解法、系统布置设计SLP(systemlayoutplanning，简称SLP)法四种[1]。这几种仓储布局方法各有利弊，其中以SLP方法最为经典。该方法是二十世纪六十年代美国的Richard.Muther[2]在总结了大量工厂设施布置设计经验的基础上提出的一种以作业单位间物流关系与非物流的关系分析为主线，以系统工程理论为基础，依据系统应该完成的功能，对系统各项设施、投资、人员等进行系统的规划和设计的设施布局方法。目前，传统SLP法在许多工业企业的布局规划设计中都得到了成功的应用。在实际使用过程中具有手工操作性较强、与计算机结合能力强、能提供方案的最优性等特点。本文即是以此方法为基础，根据制造企业仓储特点，提出了一套新的布局方法，即改进型SLP法。2改进型SLP法虽然Richard·Muther提出的系统布置设计方法条理清晰、考虑全面，但在某些特殊情况下，尤其是大型项目或作业位置频繁改变的制造企业仓储系统中进行布局规划时，传统SLP方法的工作量将非常大，不足之处也逐渐显现出来。主要表现在：传统SLP方法在基本要素分析中没有考虑仓储单元和作业单位间运输量分析，从而使输入数据不符合实际仓储系统的约束特点；传统SLP法在物流量分析时没有考虑物料在运输中的成本问题，不能很好的反映物料搬运难易程度；传统SLP方法中物流关系等级指标，非物流关系等级指标对于制造企业不能完全适用，其主观性太强，准确度不高。因此，利用传统SLP方法进行制造企业仓储布局时，需要依据制造企业仓储系统的特点，从基本要素、物流关系指标、非物流关系指标以及综合关系分析方法几个方面对其进行改进。2.1基本要素的改进（1）基本要素增加了仓储单元的分析。首先，定义仓储单元为物料经过后不发生质变的单位[3]。在制造企业中生产单元的主导作用远大于仓储单元，一般情况下仓储单元的布局是在生产单元及生产单元必须部门的位置确定后才进行的仓储单元布局，所以在仓储布局优化的过程中尽量保证生产单元位置不动，改变仓储单元的位置，使整个仓储场区布局达到合理。（2）物流量Q分析分为仓储单元仓储量Q1、作业单位间的运输量Q2两部分进行分析。在制造企业中,仓储单元的仓储量和生产单元间的运输量存在较大的差异。存储单位的存储量因存储物料的特性不同而不同[4]，比如存在季节性变化的货物，为了防止缺货，在旺季的时候需要对其做存储。不同的货物的安全库存量不同，所以同样量的货物所需的存储面积并不相同。作业单位之间的运输量是决定作业单位间密切程度的关键因素，主要取决于市场的需求量。（3）作业单位间的运输量分析时增加生产配比系数的分析作业单位间运输量的准确性直接关系作业单位间的物流关系的密切程度。制造企业仓储过程中各个物料都有一定的配比系数，此系数根据产品的不同而不同，所以在作业单位间的运输量分析过程中以货物的生产配比系数及物料运输量为依据对运输量的准确性有很大提高。2.2物流关系指标的改进传统SLP方法中物流关系的指标为物流强度即物流量Q（吨）的大小，在制造企业中仅物流量无法表达物料在作业单位间的运输搬运难易程度，所以物流量并不能完全表示两单位的物流关系密切程度。本文中利用运输强度U（元/米）（计算公式为：运输强度=物流量×运费，即U（元/米）=Q（吨）*E（元/吨*米））的概念将物料运费考虑在内[5]，从而在计算作业单位间物流关系时是将物料搬运难易程度包含在内的。参照传统SLP法中对物流强度等级的划分，制定运输强度等级划分表如表2-1。表2-1运输强度等级比例划分表运输强度等级符号承担的物流量比例（%）超高运输强度A40特高运输强度E30较大运输强度I20一般运输强度O10可忽略运输U02.3非物流关系等级确定中指标的改进传统SLP方法中非物流关系等级指标对于制造企业不完全适用，本文依据企业仓储物流特点、企业仓储布局影响因素以及指标的实际可操作性等因素进行指标选取。首先制定制造企业作业单位间的非物流关系评价指标体系如表2-2；其次利用层次分析法原理建立密切程度的相互关系的标度[6],使各作业单位之间的非物流关系量化，如表2-3所示；最后建立作业单位间的关系密切程度等级表如表2-4所示。表2-2作业单位间的非物流关系评价指标体系指标序列号指标所占比例（%）1仓储物流的顺序性402仓储物品自身性质的相似性153仓储物品所需仓储条件的相似性104仓储物品所需运输条件的相似性105噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品的相互影响106装卸设备的相似性57工作联系的频繁程度58监督和管理的方便性5表2-3非物流关系密切程度等级表表2-4非物流关系密切程度等级表符号数值分布相互关系等级A5.5＜Y＜7绝对密切E4.5＜Y＜5.5特别密切I3＜Y＜4.5密切O1.5＜Y＜3一般密切U0＜Y＜1.5不密切V-5＜Y＜0不希望接近2.4综合关系分析方法的改进依据制造企业的特点在综合关系分析中，将物流关系和非物流关系的等级进行配比，等级量化过程时将其量化值按物流关系和非物流关系在综合关系中所占的比例确定[7]。如表2-5。表2-5作业单位间综合关系分析等级组合表符号等级组合综合关系密切程度等级A(A)、(A，E)绝对接近E（A）（I，O，U）（E）(A，E)特别接近I(E)，(I，O，U)，(I)，(A，E，I)(O)，(A，E)接近O(I)，(O，U)，(O)，(I，O，U)，(U)，(A，E，I)一般接近U(U)，(O，U)不考虑V(A，E，I，O，U)，(V)不希望接近2.5利用改进型SLP法进行仓储设施布局优化设计的操作流程利用改进型SLP法进行仓储设施布局优化时，其大致流程步骤与传统方法无异。主要可分为三个步骤：第一步即基本要素分析；第二部即物流关系分析，非物流关系分析，综合关系分析，第三步即仓储需求能力分析与可用仓储面积分析，利用连线法或分块法确定可选布局方案。主要区别在于基本要素分析过程中约束条件增加了作业单位间运输量分析与仓储单元分析；物流相关性分析、非物流性关系分析及综合相关性分析过程中指标的量化选取，计算方法有所不同。主要流数值分布相互关系等级A5.5＜Y＜7绝对密切E4.5＜Y＜5.5特别密切I3＜Y＜4.5密切O1.5＜Y＜3一般密切U0＜Y＜1.5不密切V-5＜Y＜0不希望接近程如图2-1所示。图2-1利用改进型SLP法进行仓储布局设计流程图3实例验证A公司四号库是一个产成品库（在厂区内，靠近生产车间），该仓库用来专门储存生产车间的产成品，调节生产与销售的关系。使它们在时间和空间上得到协调，保证企业再生产的顺利进行。同时它还具有检验功能，保证产品的质量和数量在物流过程中准确无误。其现阶段仓储设施布局图如图3-1所示，仓储作业过程如图3-2所示。通过现场调研和对仓储需求能力及作业过程的分析研究发现，目前A公司四号库的仓储系统主要存在以下问题：（1）仓储功能结构简单，布局不合理该公司的四号库的仓储面积达10296平方米，采用简单的直线型布置，调研发现该仓库布局非常简单，整个库区只是简单地划分为三个功能区——货架区、堆存区和办公区，给人感觉分区简单、不完善。例如仓库月台变成验货和暂存货物的地方，不仅降低了出入库的效率，也加大了货损货差的频率。尤其该公司是专做空调这种高价值的产品物流，一件物品的货损货差对公司与客户来说都是极大的损失。由于分区不明确，也导致许多员工、送货人员偷懒以及设备利用率降低，把所有货物都放置于离门口最近的暂存区，暂存区货物的增多限制了进入仓P仓储物品仓储单位物品仓储量Q1Q2作业单位间的运输量R作业流程分析S辅助服务部门仓储单位分析TH时间约束分析物流相关性分析非物流相关性分析物流——作业单位相互关系图仓储需求能力分析可用仓储面积物流量分析作业单位相互关系分析运输强度从至表作业关系关联表确定布局方案方案A、方案B、方案C库货物的通道同时也加大了货物查询的难度。（2）仓储需求能力不足对A公司而言，根据2009年出入库情况看，出入库差值在20万台以上，而四号厂房最大规划仓储量为12万台。也就是说，四号厂房无法满足A公司厂产成品全部仓储需求。图3-1A公司现阶段仓储布局图图3-2仓储作业基本流程图（3）仓储设施、人员利用率不足A公司四号库采用的是托盘式存储，依据产品的尺寸选用不同规格的托盘，存储在相应仓储区的货架上。仓库内主要采用叉车进行货物的搬运及上架。而托盘的摆放及货物的拣选主要由技术人员手工操作完成。这样就造成了有些地方人员和设施闲置，而有些地方人员和设备超负荷运转，仓储效率下降。本文主要针对布局问题利用改进型SLP法进行设计，同时，对仓储需求能力和设备、人员利用率予以优化。详细优化设计过程如下。3.1中心功能区域划分A公司仓储运作层面主要有如下三大作业内容：（1）入库作业。具体内容包括卸货进库、入库验收、入库搬运等。（2）在库作业。具体内容有移位搬运、货物储存、产品整理与包装等。（3）出库作业。包括货物装箱、出库搬运、出库装载等。但令人遗憾的是该公司并未对不同作业内容进行严格的分区处理，现场作业混乱不堪。结合现状，可以按作业性质整理出如图3-3所示中心功能区域划分：配送搬运搬运搬运搬运进货拣货储存出货订单处理配送运输物料实时控制与管理补货与库存控制出库暂存区入库暂存区仓储D区仓储A区仓储B区仓储C区图3-3A公司四号库的中心功能区域划分表3-1运输强度从至表DO12345678910111213合计1153891547265827537361.58145222521478853301426478673794727741242481554799189998997986100110120130合计073794727741635991152319000415608其中：O——物料起点，D——物料讫点：1——进货区，2——仓储单位A，3——仓储单位B，4——仓储单位C，5——仓储单位D，6——理货区，7——拣选区，8——出货区，9——退货区，10——办公区，11——空托A公司四号库非物流功能区物流功能区1进货区2仓储A区3仓储B区4仓储C区5仓储D区6理货区7拣选区8出货区9退货区10办公区11空托盘存放区12叉车停放及充电区13废弃物处理