小蜜蜂物流设施设备优化配置方案
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物流设施设备优化配置方案
摘要
装卸搬运设备能力的配置直接关系到仓库、配送中心等场所的作业效率和经济效益。以往这类问题的研究多是从技术的角度，或是从技术经济的角度对设备的配置加以分析。本文考虑使用数学规划方法，以间歇性装卸搬运设备为例，考虑不同装卸搬运设备之间的配套问题，结合仓库、配送中心的作业流程等方面来探讨装卸搬运设备的配置数量的优化问题。 关键字 小蜜蜂 物流 设施 设备
物流设施设备优化配置方案
目录
1公司简介 .....................................................................................................................3 2公司现状 .....................................................................................................................3 3改进措施 .....................................................................................................................4 4装卸搬运设备配置的原则 .........................................................................................7 4.1适用性与先进性相结合 ......................................................................................7 4.2经济性原则 ..........................................................................................................7 4.3系统化原则 ..........................................................................................................8 5 优化装卸搬运设备配置的步骤 ..............................................................................8 5.1作业流程分析 ......................................................................................................8 5.2设备类型分析 ......................................................................................................8 5.3设备品牌选择 ......................................................................................................8 6 建立优化模型 ..........................................................................................................9 6.1模型假定 ..............................................................................................................9 7 实例 ........................................................................................................................12 8 结语 ........................................................................................................................14
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1公司简介
广州市小蜜蜂物流有限公司成立于2005年12月，其前身是广州铁路局联营业务单位。公司业务遍及全国各大城市，是一家集货运咨询，货物运输和配送（公路运输、铁路整车和集装箱的发送和接收）、仓储管理、装卸服务、货物包装及仓储、办公场地租赁等多方面业务的流有限公司成立于2005年12月，其前身是广州铁路局联营业务单位。公司业务遍及全国各大城市，是一家集货运咨询，货物运输和配送（公路运输、铁路整车和集装箱的发送和接收）、仓储管理、装卸服务、货物包装及仓储、办公场地租赁等多方面业务的物流公司。
2公司现状
小蜜蜂物流的商业模式就是基于配送的仓储服务。制造商或大批发商通过干线运输等方式大批量的把货品存放在小蜜蜂物流的仓库里，然后根据终端店面的销售需求，用小车小批量配送到零售店或消费地。目前，小蜜蜂物流公司为各客户单位每天储存的商品量达2.5万元。最近，这家公司还扩大了6万平方米的仓储容量，使每天储存的商品量达10万元左右。按每月流转3次计，这家公司的每月物流量达30万元左右，其总经理运用先进的管理经营理念，使得小蜜蜂物流成为浙江现代物流业乃至长三角地区的一匹“黑马”。小蜜蜂物流为客户提供仓储、配送、装卸、加工、代收款、信息咨询等物流服务，利润来源包括仓租费、物流配送费、流通加工服务费等，业务流程如下：小蜜蜂物流的仓库全都是平面仓。部分采用托盘和叉车进行库内搬运。少量采用手工搬运。月台设计很有特色，适合于大型货柜车、平板车、小型箱式配送车的快速装卸作业。与业务发展蒸蒸日上不同的是，小蜜蜂物流的信息化一直处于比较原始的阶段，只有简单的单机订单管理系统，以手工处理单据为主。以小蜜蜂物流目前的仓库发展趋势和管理能力，以及为客户提供更多的增值服务的要求，其物流信息化瓶颈严重制约了小蜜蜂物流的业务发展。直到最近开始开发符合其自身业务特点的物流信息化管理系统。小蜜蜂物流在业务和客户源上已经形成了良性循环。如何迅速扩充仓储面积，提高配送订单的处理能力，进一步提高区域影响力已经成了小蜜蜂物流公司决策层的考虑重点。
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小蜜蜂物流已经开始密切关注客户的需求，并为客户规划出多种增值服务，期盼从典型的仓储型配送中心开始向第三方物流企业发展。从简单的操作模式迈向科学管理的新台阶，小蜜蜂物流的管理层开始意识到仅仅依靠决策层的先进思路是完全不够的，此时导入全面质量管理的管理理念和实施ISO9000质量管理体系，保证所有层次的管理人员和基层人员能够严格的按照全面质量管理的要求，并且在信息系统的帮助下，使得小蜜蜂物流的管理体系能够上到一个科学管理的高度。
3改进措施
最优的内部库位布置形式及堆垛方式是在物流中很好解决的初级问题，根据小蜜蜂物流的特点应是产品与厂家的划区来分布，因为是大型的产品些，所有堆垛方式很明显应用大的架子与机械设备依据相关物流计划模型和物流发展战略模型，分十二个方面进行分析如下：
1、服务的市场华东地区快速流通民用消费品市场
2、服务的主要产品以民用消费品为主，具体为：家用电器（冰箱、洗衣机、冰柜、电视机等）、酒类（白酒等）、方便食品（方便面、矿泉水等）和其它快速消费品（纸张类）等。
3、主要合作伙伴
公司在广州拥有大型物流基地四个，共计仓储经营面积约10万平方米。从事专业的仓储、装卸、配送、中转运送、零件代行货运等服务，可提供物流咨询、物流方案策划服务。 秉承着良好的服务与开拓的精神，目前，公司已拥有一批固定、长期的知名企业合作伙伴。如：
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明和产业 中粮集团 上海朗特 新日石石油 富田-日捆物流 五羊-本田摩托 统一企业
顶新集团（康师傅） 伊藤忠商社 三菱公司 海尔集团 杜邦化工 宜家家居
尧丰纸业集团 南粮集团
丹阳同乐面粉 潜江同光面粉 长乐东方面粉 上海索尼电子 大连东芝电子 开平嘉士利集团
4、主要作业流程可以分成二块，具体为：
（1）仓储区作业流程生产工厂整车货物→经过干线运输送达仓库→仓库区收货、编组、验货、分类、搬运入储货区库位→对分拣区进行取货补货。
（2）配送区作业流程分拣、组货、检查与验货、包装、发货→配载与装车→送货→交付货物与单证签收。
5、货流量分析货流量可以按不同方式进行分类，一是商品价值，二是商品吞吐量（吨位数），三是实物流量，以单位时间内的箱数、托盘数、整车数、集装箱数计量；不同的分类，存在不同的作用，从物流作业安排的角度，按实物流量计划最有利。具体分析如下：
（1）按商品价值分析每天储存的商品量达2.5万元，最近扩大仓储容量后，每天储存的商品量达10万元，按每月流转3次计，每月物流量达30万元；：如果仓储运输费用按商品价值的10%计算，则该企业的月营业收入应该为30*10%=3000万元，年营业收入为3000*12=3.6万元）。 （2）按商品实物流量分析（很可惜，未具体提供）
6、库位安排与堆垛方式
（1）库位安排方法：一般有二种方式，随机库位安排和固定库位安排；由于小蜜蜂货流量大、客户及货物品项多，可以采用二种方式的结合方法；即：对各供应商库存区采用固定库区，即对每一家主要供应商采用固定储货区域，而同一供
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应商产品库位采用随机库位法储存，这样，有利于提高仓储空间利用率，又有利于出库时及时、准确地寻找到目标商品。
（2）堆垛方式：由于商品流量大，要求仓储的空间利用要尽可能高，因此，建议货物托盘化堆垛后，采用货架式储存；对单个品项储货量大的，可以采用驶入式托盘货架 (Drive-in Pallet Racking)，其空间利于率特别高；对品项多、储量小、托盘货物高度差异大的货物，可采用可调式托盘货架 (Selective Pallet Racking)，以提高仓储空间利用率；对一些重量较轻、体积不大的货物，可采用移动式托盘货架 (Mobile Racking)等等选择。
（3）搬运设备与分拣设备：由于采用以货架储货为主要方式，因此，要匹配相应的搬运设备；库内存货设备与取货设备以电动前移式托盘叉车为主，并根据货架高度，也可匹配一定量的臂式堆高机，对重量大的货物，可采用平衡式燃油叉车；库内水平移动采用座驾式电动叉车（距离长）、自走式电动叉车（距离短）为主，并配一定量的手动托盘叉车；分拣设备以多层分拣车为主，并配少量的（根据货架高度）高位分拣机。
7、当前主要问题与当前重点工作
（1）当前主要问题：信息化严重制约物流业务的发展，具体表理是只有简单的单机订单管理系统，以手工处理单据为主；也就是说，订单处理速度远远不能满足业务发展的需要。
（2）当前重点工作：重点工作有四项，一是迅速扩充仓储面积，二是（增加人员）、提高配送订单的处理能力，三是（通过增加物流服务的市场份额）、提高区域影响力，四是开发符合其自身业务特点的物流信息化管理系统。
11、企业发展战略从典型的仓储型配送中心向（供应链型）第三方物流企业发展，并提供多种增值服务。
8、质量管理与全员教育培训按全面质量管理的管理理念，实施ISO9000质量管理体系，对所有层次的管理人员和基层人员，严格的按照全面质量管理的要求进行在岗培训与教育。
9、相关建议根据本案例提供的资料，针对该企业的现状和发展战略，提供以下建议，希望对该企业和相关人员有所帮助，具体建议如下：
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4装卸搬运设备配置的原则
仓库的装卸搬运设备是仓储设施的重要组成部分，其配置直接影响到仓库的自动化水平、运作流程和效率。为保证装卸搬运设备系统的高效、经济，在进行设备配置时应考虑如下原则：
4.1适用性与先进性相结合
装卸搬运作业的类型、作业环境、作业量、搬运距离、货物本身的物理化学性质等决定了装卸搬运设备的类型、额定作业能力和数量。装卸搬运设备的配置，必须以能够适应作业的需求为基本原则。仓库的作业量大、作业频繁时，需要充分掌握作业发生的规律，考虑配备作业能力较高的大型专用机械设备；作业量小、作业不频繁时，只要根据作业量的平均水平，配备构造简单、造价低廉而又能保持相当作业能力的中小型通用机械设备即可。
此外，装卸搬运设备都有一定的经济寿命，因此在配置设备时，还要充分考虑仓库或配送中心未来的发展和技术的进步，使设备能够在其经济寿命周期内保持适当的技术先进性和作业能力空间。
设备配置就是要在设备的适用性和先进性之间寻找一个适当的均衡点，使设备既能满足需求，又不因为配置过高导致投资过大及作业能力的浪费。
4.2经济性原则
经济性是衡量装卸搬运系统的重要指标。装卸搬运是一个不直接产生经济效益的物流作业环节，装卸搬运设备的购置成本和使用及维修保养成本就直接反映了该环节的经济效益。设备配置的目标就是在满足作业需求和合理的技术先进性的前提下，实现设备在整个购置、安装、运行、维修、改造、更新，直至报废的全过程内的总成本最小，即设备的LCC（Life Cycle Cost，全寿命周期成本）最小。
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4.3系统化原则
装卸搬运设备的配套，是保证前后作业相互衔接、相互协调，保证装卸搬运工作连续稳定进行的重要条件。因此，在进行设备配置时，还要对整个装卸搬运系统进行流程分析，充分考虑各个作业工序之间的衔接，以使配置的设备相互适应，减少作业等待时间，提高作业效率。在新建仓库和配送中心时，应将搬运设备的配置与仓库的布局、设施的规划设计同时考虑，使装卸搬运设备与场地条件、周边辅助设备相匹配，这样才能够实现仓储作业的整体最优。
5 优化装卸搬运设备配置的步骤
5.1作业流程分析
仓库或配送中心的作业流程分析，是明确作业类型、作业环节之间的衔接关系，进而确定装卸搬运设备类型，明确各装卸搬运设备之间的配比关系的必要环节。在这一步骤中，需要明确仓库的布局、货物的出入库流程和库内作业流程，确定各环节中所需设备的基本类型，如是否需要吊车作业、需要何种类型的叉车、是否需要连续输送设备等。
5.2设备类型分析
在作业流程分析的基础上需要进一步明确各种装卸搬运设备的类型。如需要吊车作业，要明确使用的吊车类型，如塔吊、龙门吊、汽车吊等。各种叉车的类型也需要明确，针对其动力装置，即叉车的结构和用途明确所需叉车的类型如手动叉车、电动叉车、内燃叉车的选择。
5.3设备品牌选择
设备品牌选择是设备配置优化中的重要环节，通过对各种装卸搬运设备品牌的初步选择，可以大大减少最优配置的搜索范围，提高优化模型的效率。在设备的品牌选择中，需要对供应商的资质、设备的各种技术参数、作业性能等进行综
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合评价，并可以结合现场操作人员的口碑，对设备品牌和供应商初步进行筛选，确定备选的设备品牌与供应商的范围。
完成以上工作之后，就可以进入设备配置优化的下一步工作，建立优化配置模型。
6 建立优化模型
6.1模型假定
(1)作业流程假定。作业流程不同，对设备的需求也会不同。这里假定仓库的入库作业流程包括两个主要环节，一是使用龙门起重机从卡车、火车等运输工具上将货物卸下，二是使用叉车将货物运到指定的储存场所。其中一部分货物从卡车、火车上卸下后可以直接存放在站台附近的露天货场，另一部分货物需要再使用叉车到其他储存场所存储。入库作业流程如图1所示。出库作业流程则与之相反。
(2)设备性能假定。考虑不同型号的叉车、汽车吊之间的替代作用，这里假定在具体作业中可以用较大吨位的设备替代较小吨位的设备，但设备的利用率将 9
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降低。为保证实际作业的便利性和不过度损失设备的作业能力，本文只允许相邻吨位的设备才可以替代。
6.2建立模型因在作业流程分析
（l）起重机数量配置模型。设根据设备类型分析所确定的适合现场作业的起重机有n种类型（按额定起重量分类），将需要采用起重机卸下的货物也进行相应分类，见表1。其中，起重机类型按吨位数由大到小排列；货物所占比例除考虑重量外，也可结合货物的尺寸、性质进行分类， 是需要使用起重机装卸的货物占全部货物的比例；B是日平均吞吐量的预测值，α和B可综合考虑仓库或配送中心的现状与计划期的发展进行估算。则起重机数量配置模型如下：
其中，
i-备选的起重机的品牌,i=1,2,...,m；
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j-适合的起重机的类型或吨位,j=1,2,...,n；
cij-i品牌i型号起重机的全寿命周期成本按经济寿命折算后的年度值，由于不同型号的设备的经济寿命会有所差别，按年度折算之后的数值会更有可比性。
xij-配备的i品牌i型号起重机的台数，必须为整数；
pij-i品牌j型号起重机的小时作业能力，可根据相应公式计算得到；
tij-i品牌i型号起重机的日作业时间。
式(1)表示使起重机的全寿命周期成本最小；式(2)表示最大吨位的起重机的作业能力要满足相应货物的作业需求；式(3)表示相邻的大吨位的起重机可以和小吨位的起重机一起完成相应吨位货物的作业；式（4）则表示在单班作业下起重机的日工作时间不超过8小时。
（2）叉车数量配置模型。叉车数量配置模型原理同起重机数量配置模型。设根据设备类型分析所确定的适合现场作业的叉车有。种类型，将需要使用叉车装卸搬运的货物进行分类。
其中，叉车类型按吨位数由大到小排列；货物所占比例为货物占所有需用叉车作业的货物总量的比例，其总量为B1=B(1-α）+Bα（1-β）=B（1-αβ），α、β的含义同起重机配置模型。则叉车数量配置模型如下：
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其中，
i-备选的起重机的品牌，i=1,2，„，m；i-适合的起重机的类型或吨位,,j=1,2,...n；cij-i品牌j型号起重机的全寿命周期成本按经济寿命折算后的年度值，由于不同型号的设备的经济寿命会有所差别，按年度折算之后的数值会更有可比性。
xij-配备的i品牌l型号起重机的台数，必须为整数；pij-i品牌j型号起重机的小时作业能力，可根据相应公式计算得到；
tij-i品牌j型号起重机的日作业时间。
7实例
某储备仓库的设施与作业情况如表
3、表4所示。为简便起见，这里假定备选的起重机和叉车只有一种品牌，经济寿命周期相同，利用上述模型进行计算后得到该仓库装卸搬运设备的配置方案为配置32吨及20吨龙门起重机各1台，配置10吨叉车1台、6吨叉车1台，5吨叉车2台、3吨叉车2台。经分析发现，此配置方案虽然满足了该仓库日常作业的需求，但也发现设备有很大一部分的作业能力闲置了，究其原因是该仓库的业务量过小，储备的货物又必须有相应吨位的起重机或叉车作业，因此该仓库需要做的进一步工作是加强业务拓展，提高仓库作业量。
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8结语
本文所建立的装卸搬运设备配置模型通过业务流程分解，按照物流作业的一般流程考虑了各种设备之间的配套关系，并在目标函数中引入了全寿命周期成本作为参数，充分考虑了设备在使用过程中的经济效益和品牌差别。模型属于典型的整数规划问题，含义清楚，求解简单，便于理解，并可进行敏感性分析，在基层仓库的设备配置规划中的应用具有较好的使用效果。
