田麗娜，徐 菱

TIAN Li-na,XU Ling

（西南交通大學(xué) 交通運輸與物流學(xué)院，成都 610031）

0 引言

電能計量中心是電力行業(yè)的電能計量檢測機構(gòu)，承擔著轄區(qū)內(nèi)電能計量器具全生命周期管理的職能，包括采購、倉儲、檢測、配送、安裝、運行監(jiān)測等各個環(huán)節(jié)。電能計量中心自動化立體倉庫，即智能表庫，是將智能技術(shù)應(yīng)用于倉儲行業(yè)的成功案例。

與一般倉儲行業(yè)相比，智能化表庫物流系統(tǒng)有其自身的特點，傳統(tǒng)電能計量物流系統(tǒng)普遍表現(xiàn)出存儲效率低、自動化水平低、信息不暢通以及“重修較、輕物流”的缺點。計量中心集約化管理的優(yōu)勢得不到充分體現(xiàn)?；谝陨戏治?，本文提出建立智能化表庫。

關(guān)于自動化立體倉庫物流系統(tǒng)設(shè)計的研究取得了較好的成果。關(guān)宏、苑韜[1]、周奇才[2]等采用斯麥霍夫模型，對貨架最佳高度、長度做研究，以費用最小化為目標。Karasawa和Nakayama[3]提出了非線性混合整數(shù)規(guī)劃模型，用于自動化立體倉庫貨架的設(shè)計，減少立體倉庫的整體建設(shè)費用，沒有體現(xiàn)技術(shù)或性能上所能達到的程度。本文將基于此方法基礎(chǔ)上構(gòu)建一套智能表庫物流系統(tǒng)總體設(shè)計的方法，進而對內(nèi)江智能表庫進行設(shè)計。

1 智能表庫物流系統(tǒng)設(shè)計方法

本文基于電業(yè)計量中心倉庫總體設(shè)計的基礎(chǔ)上，設(shè)計流程步驟如下：1)需求分析：對歷史電表數(shù)據(jù)進行歸納、分析、整理，預(yù)測預(yù)期存儲處理量，確定倉庫規(guī)模；2)作業(yè)流程優(yōu)化：找出原有作業(yè)流程中的瓶頸進行優(yōu)化；3)倉庫功能區(qū)布局：結(jié)合優(yōu)化后的作業(yè)流程，應(yīng)用SLP布局方法優(yōu)化；4)確定物料的存儲單元形式及規(guī)格：選擇相應(yīng)的存儲工具形式，并根據(jù)電能表的尺寸設(shè)計存儲工具的最佳規(guī)格；5)設(shè)備選型：結(jié)合電能表的物流特性選擇存儲設(shè)備形式，并根據(jù)存儲工具確定貨格尺寸得出設(shè)備尺寸；6)繪制倉庫的總體布置方案：應(yīng)用繪圖軟件(如auto CAD)繪制倉庫總體布置圖；7)績效評價：對設(shè)計的方案進行評價。

2 方法應(yīng)用實例

本文以內(nèi)江電業(yè)局計量中心為例，說明此方法在智能表庫物流系統(tǒng)總體設(shè)計中的應(yīng)用。

2.1 倉庫現(xiàn)狀

內(nèi)江市電能計量中心負責對該市電能計量器具的采購、倉儲、檢測、配送、資產(chǎn)維護等工作實行集中化、集約化管理。現(xiàn)有庫房1個，面積約750平米，采用貨架儲存方式。庫房內(nèi)現(xiàn)已設(shè)置4排貨架，每排貨架有5層(最高一層大約有6.5米高)，每層有14個貨位，共280個貨位。貨物采用托盤承載，托盤規(guī)格為1.00米×1.20米。庫房分為三個區(qū)域，分別為拆包區(qū)、接待區(qū)和儲存區(qū)。倉庫目前存在勞動強度大、工作效率低、物流不暢通、庫房面積利用率不高、儲位不夠等問題，不能滿足日益增長的倉儲配送需求，因此需要增大生產(chǎn)能力，提高生產(chǎn)效率，滿足倉儲的需要[5]。

2.2 需求分析

根據(jù)A市電業(yè)局計量中心2005年至2009年配送各類型電表總數(shù)繪制散點圖，如圖1所示，曲線呈直線，配送量隨時間呈線性增長變化趨勢。因此，可采用直線趨勢預(yù)測法進行預(yù)測。

設(shè)所求直線趨勢模型為y*＝a＋bt， 用最小二乘法估計參數(shù)a和b，見公式(1)。

由計算可以得出，2014年A市電業(yè)局計量中心每天平均出入庫量為3019只。預(yù)測出入庫需要能力為75.475箱，遠遠大于現(xiàn)有出入庫能力。而且由預(yù)測可知現(xiàn)有庫容量小于最大庫存水平，因此，只有改進現(xiàn)有倉庫，才能滿足日益增長的物流需求。

2.3 作業(yè)流程優(yōu)化

根據(jù)調(diào)研得出原有倉庫的作業(yè)流程，如圖2所示。原有作業(yè)流程存在的弊端：1)貨物入庫任意分配貨位，貨位不能充分利用；2)工作人員手持訂單摘果式揀貨，效率低，出錯率高；3)不合格電表退回前無專門區(qū)域存放；4)易造成電表在暫存區(qū)堆積。

通過對原有作業(yè)流程的分析，進行了作業(yè)流程優(yōu)化，如圖3所示。

圖2 原有倉庫的作業(yè)流程圖

1) 托盤立體倉庫入庫：物流控制管理系統(tǒng)自動分配庫位，叉車、輸送機、堆垛機自動將貨物運入倉庫。出庫與入庫類似；2) 出入庫時，物流控制管理系統(tǒng)自動下指令，控制堆垛機、傳送帶等自動化設(shè)備自動入庫、出庫、揀貨等，效率高，出錯率低；3) 設(shè)立廢表區(qū)，專門存放不合格表，統(tǒng)一返回廠家；4)裝箱組盤之后運入托盤立體庫，解決了電表配送前的堆積問題。

2.4 應(yīng)用SLP法設(shè)計立體庫的布局

依據(jù)配送中心運行框架及各區(qū)域詳細功能打分，采用5級打分法。利用相關(guān)關(guān)系表進行綜合密切度計算，物流與非物流因素之比取0.6：0.4，得到功能區(qū)綜合相互關(guān)系圖，如圖4所示。綜合關(guān)聯(lián)圖解如圖5所示?？赡艿牟季秩鐖D6所示[6]。

圖3 優(yōu)化后作業(yè)流程圖

按照初步檢測廢品率為2%，鑒定區(qū)后廢表率為5%，自動化立體倉庫的總庫容量設(shè)計不小于50000只電能表。倉庫為8小時工作制，假設(shè)平均每紙箱電表數(shù)量為15只，每只周轉(zhuǎn)箱電表數(shù)量為20只。則暫存區(qū)：預(yù)測每日作業(yè)量為5911只電表，即296周轉(zhuǎn)箱。周轉(zhuǎn)箱可堆碼8層， 暫存區(qū)面積＝296÷8×0.26＝9.62(m2)

圖4 功能區(qū)綜合相互關(guān)系圖

圖5 綜合關(guān)聯(lián)圖解

拆包區(qū)：預(yù)測每日作業(yè)量為3000只電表，平均每箱拆包時間為0.05小時，所需面積為2m2，拆包區(qū)面積＝200÷×2.5＝3.125(m2)

自動化立體倉庫內(nèi)部物流線路圖如圖7所示。通過分析物流動線沒有發(fā)現(xiàn)迂回運輸或無效運輸。布局設(shè)計合理。

圖6 倉庫布置方案一

圖7 功能區(qū)物流線路圖

2.5 托盤立體倉庫設(shè)計

通過調(diào)研，根據(jù)主要供應(yīng)商電能表原紙箱包裝尺寸，選取1000mm 1200mm托盤，由此得到單位托盤上堆碼紙箱數(shù)量如表1所示。

表1 單位托盤上堆碼紙箱數(shù)量及紙箱尺寸表

托盤立體庫貨架存放新表和待配送表。采用組合橫梁式貨架，儲位288個，倉儲容量約2.5萬只?？梢杂嬎愠雒總€托盤上紙箱的堆垛高度，如表2所示。取最大的高度771mm進行設(shè)計，得到托盤式貨架貨格尺寸如圖8、圖9所示。于是，得到托盤立體倉庫貨架基本參數(shù)，如表3所示。

表2 每個托盤上紙箱的堆垛高度計算表

圖8 托盤貨架貨格尺寸示意圖(長-高面)

圖9 托盤貨架貨格尺寸示意圖(長-寬面)

表3 托盤立體倉庫貨架基本參數(shù)表

2.6 周轉(zhuǎn)箱立體倉庫設(shè)計

存放待檢表、合格表和不合格表，同時作為檢定過程中的暫存庫。采用組合牛腿式貨架，電表以周轉(zhuǎn)箱方式直接放置在貨架上。儲位3000個，倉儲容量約2.5萬只。與托盤立體倉庫連為一體，之間采用物理隔斷。周轉(zhuǎn)箱式貨架貨格尺寸如圖10、11所示，貨架參數(shù)如表4所示。

表4 周轉(zhuǎn)箱立體倉庫貨架基本參數(shù)

圖10 牛腿式貨架貨格示意圖(長-高面)

圖11 牛腿式貨架貨格示意圖(長-寬面)

2.7 倉庫布局圖

應(yīng)用Auto CAD軟件繪制倉庫布局圖，如圖12所示。

2.8 經(jīng)濟性評價

對方案進行運行成本分析。根據(jù)調(diào)研分析平面庫和立體庫的運行成本，如表5所示。繪制變化趨勢圖，如圖13所示。

表5 平面庫和立體庫的運行成本比較表

由圖13可知，前五年自動化立體倉庫的運行成本大于平庫運行成本，五年后立體庫運行成本小于平庫運行成本，而且隨著時間推移，二者差距會越來越大。

圖12 倉庫布局圖

3 結(jié)論

本文結(jié)合智能表庫的特殊性，基于提高倉庫性能，建立了智能表庫物流系統(tǒng)的設(shè)計方法。給出了一個應(yīng)用實例，驗證了該方法在智能表庫物流系統(tǒng)總體設(shè)計中的可行性。從實例可以看出：智能表庫物流系統(tǒng)的設(shè)計是一項系統(tǒng)工程，在總體設(shè)計時一定要兼顧各方面要求，使整個倉儲系統(tǒng)達到最優(yōu)。本文就自動化立體倉庫總體設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了初步研究，在實際設(shè)計中需要根據(jù)具體情況完善。

[1] 關(guān)宏,苑韜.立體倉庫規(guī)劃設(shè)計方法研究[J].物流技術(shù),2004 (5)： 50,51.

[2] 羅勇,程國全.SLP法在鋼材配送中心總體規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用研究[J],物流技術(shù).2005(9)：54-56.

[3] 何培東,馬瑞. 自動化立體庫技術(shù)在電能計量中心的應(yīng)用[J].中國物流與采購.2010(4).

[4] Karasawa Y,Nakayama H,Dohi S,1980. Trade-of analysis for optimal design of an automated warehouse [J].International Journal of Systems Science,11(5)：567-576.

[5] 周奇才. 自動化立體倉庫主要參數(shù)優(yōu)化確定[J].上海鐵道大學(xué)學(xué)報,1999 (20) ： 72-75.

[6] 荊明. 自動化倉庫的規(guī)劃[J].物流技術(shù)與應(yīng)用,2008(11)：96-99.