配送中心裝卸搬運系統設計研究

王成林,袁 娜,王小亮

（北京物資學院 物流學院,北京 101149）

配送中心裝卸搬運系統設計研究

王成林,袁 娜,王小亮

（北京物資學院 物流學院,北京 101149）

從現代物流的發展需求出發，提出了基于供應鏈的裝卸搬運系統設計理念，并從流程優化入手提升裝卸搬運系統能力，最后建立了裝卸搬運系統設計的量化評價體系。

裝卸搬運系統;系統設計;供應鏈

1 引言

裝卸搬運是配送中心物流作業的核心環節之一，目前針對裝卸搬運系統設計的研究主要集中在區域關系分析、設備能力評價、路徑優化等方面，出現了SLP等系統化布置設計方法，為裝卸搬運系統設計提供了一些方法和依據，但是對于裝卸搬運系統設計的一些核心問題，比如系統全面的設計理念、裝卸搬運量的核算、系統能力評價等還缺少相關的研究。本文主要針對一些相關核心問題展開論述。

2 基于供應鏈的裝卸搬運系統設計理念分析

對于一般的物流節點，裝卸搬運量主要包括中心外部和中心內部裝卸搬運量兩個部分，以配送中心類節點為例，外部裝卸搬運量主要來自上游供應商和下游用戶，配送中心內部裝卸搬運量主要受到配送中心自身作業條件、作業環節等方面的因素影響，目前配送中心往往將自身定義成為派生性需求的執行者，在裝卸搬運對象的形式確認方面缺乏整合的理念，造成了當前配送中心只能定位于單一的貨物轉移處理功能，未達到基于供應鏈進行整體作業模式分析的要求，單純的將系統設計優化目標集中于裝卸搬運量值的消減，沒有起到供應鏈系統核心節點的作用。

基于供應鏈的裝卸搬運系統設計理念是以整體最優為目標，以汽車裝配生產環節為例，要求JIT生產，零件運送幾個小時內就要求運動到工位，供應鏈的盈利額度在于最后終端企業的生產速度，這樣就要求零件的流轉速度很快，傳統的配送中心以單純減小零件的運輸體積、降低配送中心內部裝卸搬運對象體積等為優化目標，將零件設置成為集成包裝模式，以木箱等作為裝卸搬運對象形式，雖然在配送中心內部的出入庫作業和運輸環節上降低了成本，但增加了最后終端的轉換時間，不滿足現代企業的生產模式要求，增加了最后生產企業的生產成本，并沒有為供應鏈整體提供最優的服務；因此目前已經按照零件尺寸定制專用貨架，并加工移動行走機構，其體積增加甚至超過了一倍，但是在這種條件下，配送中心做簡單處理也不需要更換作業形式，最后的汽車裝配廠也是如此，裝卸過程中也擺脫了對叉車等專用設備的依賴度，可以快速完成流轉，提高了流通的整體效率，為供應鏈整體提供了更為優化的解決方案。配送中心為零件提供簡單的流通加工，作為中介形成轉換節點出現。在裝卸搬運系統設計能力時也需要合理地根據供應鏈供貨的時機確定裝卸搬運量，在配貨過程中合理地使用延時技術可以降低庫存周轉量。

綜上所述，配送中心基于供應鏈的整體利益進行裝卸搬運系統設計，可以為供應鏈的成員形成新的利潤增長點，并通過合理的分配形式使供應鏈上的參與主題實現共贏，而不是單純地將盈利模式定位于削減搬運量，在一定程度上增加裝卸搬運量仍可以為企業帶來利潤，要用更為先進的整體理念來分析此類問題。

3 基于流程改善的裝卸搬運系統設計分析

在傳統的配送中心作業體系中配送中心的作業流程已經模式化，這與配送中心傳統的區域布局也有很大的關系，入庫作業區、存儲作業區、揀選作業區、分揀作業區、出庫作業區已經成為系統的經典組成部分，在這種條件下，驗收、入庫、出庫、揀選、分揀、集貨、出庫、補貨等也就形成了經典的作業環節組成部分。此種模式下，貨物沿著入庫作業區、存儲作業區、揀選作業區、分揀作業區、出庫作業區進行流轉，形成了經典的路徑組成部分。在分析需求的基礎上，已經提出了直撥或者越庫等作業模式，通過簡化作業流程消減配送中心的內部裝卸搬運量，但這種作業模式適合特定需求，不能大量使用，因此開發“一機多能”的復合型設備，優化流程，成為提升裝卸搬運系統能力的又一突破口。以籠車為例，以往使用中單純地定位為流轉設備，而將其進行適當的改造后，可以兼具存儲和移動功能，如加上電子標簽等顯示附件，還可以具備揀選和集貨功能，從而以籠車為載體將存儲、揀選、集貨等功能集成，形成了一體化的作業模式，改變了傳統的配送中心布局，優化了作業流程，減少了作業環節，增強了作業功能，縮短了搬運路徑，大幅度地降低配送中心的裝卸搬運量。

綜上所述，在流程再造方面，要適當地引入工程技術，擴展原有的設備能力，例如集成存儲和補貨功能為一體的自動化立體倉庫等，擴充流程優化的參考依據，進而削減裝卸搬運量。

4 裝卸搬運系統設計的量化分析

裝卸搬運作業是典型的作業區域連接環節，其設計涉及到系統的方方面面，歸納如下：

裝卸搬運量：工作量值是設計的主要依據，裝卸搬運量值是制定規則的核心要素，裝卸搬運量直接決定著設計的主要因素，衡量裝卸搬運量的單位以重量、數量以及體積為主。

裝卸搬運形式：裝卸搬運形式主要是指裝卸搬運的貨物包裝形式，包括散裝、箱式、托盤以及其他集裝形式等，決定著裝卸搬運設備的選擇，并決定著單位裝卸搬運量的確認。

裝卸搬運時間：裝卸搬運時間是指搬運量的執行時間以及需要的完成時間，裝卸搬運時間往往具有典型的波動性。

裝卸搬運路徑：裝卸搬運路徑是裝卸搬運操作的形式距離以及路徑的具體形式，裝卸搬運路徑要考慮具體的路線形式，比如轉彎等對速度的影響。

裝卸搬運速度：該參數主要是設定相關裝卸搬運設備在單位時間內的位移改變值，裝卸搬運速度包括多個作業維度，速度值有一定的區別性。

裝卸搬運節點數量：裝卸搬運節點數量包括裝卸搬運人員的起始點以及終止點數量，其分布也影響最終的裝卸搬運量值評定。

裝卸搬運對象特征：裝卸搬運對象具有典型的物理屬性和化學屬性，二者在一定程度上決定著應采用的物流作業形式和采取的設備類型。

裝卸搬運設備屬性：任何一個裝卸搬運作業都需要有一定的設備或者人員作為執行基礎，在進行裝卸搬運系統設計的過程中要和具體的設備屬性進行結合，典型的設備屬性信息包括額定載重量、運行速度、作業形式等。

裝卸搬運流程設置：物流作業流程設置是裝卸搬運作業必須考慮的因素，合理的流程安排可以使裝卸搬運優化。

裝卸搬運強度是綜合描述裝卸搬運工作的參數，目前在配送中心運營過程中大多是采用分項列舉的方式來衡量裝卸搬運的工作量，這樣建立的指標體系框架不夠綜合，無法對裝卸搬運量進行系統評價，因此可以建立相應的裝卸搬運強度參數進行作業總量評價，該參數的定義可以包括一系列的參數，主要包括裝卸搬運需求強度參數、裝卸搬運能力參數等。

上述公式中X1代表裝卸搬運需求強度參數，m1代表單位時間內裝卸搬運對象質量，也可以根據作業形式不同使用其他單位；n1代表單位時間內裝卸搬運對象數量；f1代表單位時間內裝卸搬運作業需求頻率；p1代表單位時間內裝卸搬運作業的目標地點數量；c1代表單位時間內裝卸搬運作業需求質量的變化率，可以利用平均質量值與峰值質量值之間的比值來進行描述，c2代表單位時間內裝卸搬運作業需求數量的變化率，可以利用需求平均值數量與需求數量的峰值之間的比值來進行描述，根據實際工作的需要可以將此類參數進行進一步的擴充，來對裝卸搬運的需求進行進一步的修正，以反映裝卸搬運的需求的動態變化情況，如裝卸搬運對象的物理性質的差異程度，比如體積、質量等，本參數只是給定具體的描述方法。以當前配送中心裝卸搬運作業人員的工作強度為例，可以利用上述參數為基礎，建立作業人員作業強度或者效率評價參數，該參數可以參考如下：

其中l1代表單位時間內裝卸搬運對象的運輸距離，t1代表單位時間內裝卸搬運對象的有效工作時間，因為很多裝卸搬運操作都面臨任務接受等輔助作業；式中k1至kn表示相應的調整系數，可以根據具體的作業情況進行因素選擇和數值設定，以工作設備為例，采用叉車、橋式起重機等都可以選擇不同的調整值，傳輸的路徑曲線比例也可以作為參數進行統一考慮，建議同具體應用現場的工時設定等進行并行計算，比如連續式傳輸設備對人員的要求就比較低，這樣更能夠體現指標的實用性。

5 裝卸搬運設備的活性定義

目前對于物料裝卸搬運能力一般應用物料活性進行定義，分為4級，目前已經被廣泛的使用在物流系統的分析之中，筆者認為傳統的物料活性定義沒有考慮與具體的設備匹配，適合一定形式的貨物，為了更好地描述裝卸搬運特點，可以增加裝卸搬運設備的活性定義，該定義主要闡述裝卸搬運設備的能力，可以根據其與物料的配合關系進行定義，首先定位裝卸搬運設備與作業對象之間的配合活性，設定為以下級別，見表1。

從表中的分析可以得出，裝卸搬運設備的配合活性是考慮設備與搬運對象之間關系的一組參數，單純的設備活性則可以設定為是對裝卸搬運設備自身進行定義，即選擇裝卸搬運設備的作業活性進行描述，見表2。

裝卸搬運設備的作業活性說明了裝卸搬運設備的綜合能力，比如設備柔性等，以機器人為例，通過調整抓取方式可以適合拆垛、碼垛、分揀、裝卸搬運等多項業務，用來做裝卸搬運限制較小，特別是目前具有較大裝卸搬運重量的機器人，如有增加相應的走形機構則靈活性更強，比如目前AGV上已經出現了利用機器人作為裝卸移載的應用案例。

配送中心的裝卸搬運作業實現不同作業區域、不同作業任務、不同作業時間的動態變化，是配送中心內部作業的核心環節，以更先進的理念指導配送中心的裝卸搬運系統設計，以合理的統計參數量化裝卸搬運操作可以為系統的設計提供良好的基礎數據支撐，在此基礎上進行設備的合理選型和集成就會更加的準確，為配送中心服務水平的提升提供有利的支撐基礎。

[1]李健，李明.基于SLP的CH油泵廠布局優化[J].機械，2010,（3）.

[2]周曉輝.基于物流優化的設施仿真系統的設計與開發[J].物流與采購研究,2009,（10）32-33.

Design of the Materials Loading and Handling System at Distribution Centers

WANG Cheng-lin,YUAN Na,WANG Xiao-liang
（School of Logistics,BeijingWuzi University,Beijing101149,China）

Starting from the necessities for the development of modern logistics,the paper proposes the idea of the SC-based loading and handling system,sets out to expand its capacity through process optimization,and finally formulates its quantitative evaluation system.

loading and handling system;system design;supply chain

F252

A

1005-152X（2011）03-0067-02

10.3969/j.issn.1005-152X.2011.03.022

2011-02-21

國家科技重大專項-175Kg公斤機器人；北京市物流系統與技術重點實驗室；北京物資學院物流與采購科技創新平臺；北京市教委面上科研資金；北京市組織部優秀青年人才培養專項資金資助

王成林（1979-），男，黑龍江牡丹江人，副教授，主要從事物流工程領域的教學和科研工作。