轎車總裝配送中心平面布局設計

唐緒之（同濟大學，上海 201804）

TANG Xu-zhi (Tongji University,Shanghai 201804,China)

隨著我國市場經濟發展的深入，物流已在實踐中得到了廣泛發展。配送作為物流鏈上最具增值特性的環節之一，倍受社會及企業的重視。配送中心的平面布局直接影響配送系統的運作成本與效率。因此，有必要科學系統地分析研究配送中心內部物流、信息流、人流，有機組合與合理配置系統中的建筑物、設施設備、運輸通道，確定配送系統的最優平面布局，實現配送中心資源的合理配置。

1 傳統系統布置設計SLP方法

平面布局屬于系統布置設計的一個主要內容，現階段采用的核心技術方法是系統布置設計方法。該方法以各作業單位物流與非物流的相互關系分析為主線，首先對各作業單位之間的相互關系進行綜合分析 （包括物流分析和非物流分析），得到作業單位綜合相關圖。再由綜合相關圖決定各作業單位之間的相對位置，輸入基本確定系統的各作業單位的面積和形狀參數，采用一定的技術方法 （文中選擇線形圖法），得到作業單位面積相關圖。最后調整修正單位面積相關圖，得出可行布置方案。

運用SLP進行設施布置的基本出發點是SLP的五個基本輸入要素：產品P、數量Q、生產路線R、輔助服務部門S及時間安排T。設計工作一般需要經過確定位置、總體區劃、詳細布置、實施四個階段[1]。SLP的程序模式如圖1所示。

2 改進SLP方法——傳統SLP的CORELAP結合及CRAFT改進

CORELAP程序是計算機化的SLP，基本工作原理包括基本要素分析、相互關系分析、計算綜合接近程度TCRi、作業單位排序、位置布置五個步驟[2]。在作業單位排序步驟中，CORELAP根據各作業單位的綜合接近程度TCRi及綜合相互關系密切程度等級確定布置順序，形成布置順序隊列。最后計算每個作業單位的位置分數，形成位置布置圖。

初始位置布置圖確定后，采用CRAFT算法確定物料搬運費用矩陣 （各作業單位之間物料搬運流量矩陣×相應距離矩陣），計算總物料搬運費用C，記Cmin為最小搬運費用。位置Pi（）交換后進行費用比較，循環以選擇搬運費用最小的為改進優化方案[3]。該算法的N—S流程圖如圖2所示。

論文結合案例的實際情況，將傳統SLP與CORELAP結合，并采用CRAFT算法改進：運用SLP思想對作業單位進行分析，采用CORELAP思想，計算依據作業單位的綜合接近程度值、綜合相互關系密切程度等級對作業單位進行排序，計算各作業單位的位置分數，進行位置布置以形成最初的位置布置圖。在此基礎上，運用編制CRAFT算法優化布置方案，取搬運費用最小的布置方案為最終理想方案，具體實現方法見實例。

3 轎車總裝配送中心平面布局實例

3.1 轎車總裝的某配送中心概況

該轎車總裝配送中心擁有國內一流的物流自動化設施，采用標準化的物流計量、貨物分類、物品標識、物流裝備設施和作業流程，提供精細化和準時化的零部件倉儲配送等配送業務。現已知配送中心總面積為16 000平方米，功能區有辦公區、包裝區、存儲區、出貨區、進貨檢驗區、入庫區等，年吞吐能力為100萬輛車的主要零部件。主要經營產品有汽車總裝的所有配件及維修設備等。在上述背景下，設計該配送中心的平面布局。

3.2 規劃資料分析

（1）配送產品P。該配送中心的出貨形態大部分是托盤出貨 （P→P）和整箱出貨 （P→C）。為實現準時化生產，安排小部分拆箱出貨 （C→B）。因配送商品種類繁多，將商品按小包裝零件 （KLT）、標準包裝零件 （高架存儲零件GLT）、超大包裝零件 （堆垛存儲零件SLT）分類存儲。

（2）配送商品的數量或庫存量Q。該配送中心的配送對象在一定時期的需求基本穩定，庫存量主要以平均量來考慮。需求波動較大的產品，設立庫存余量，一般為10%。重要的產品保持較高的庫存量以避免缺貨。

（3）配送通路R。該配送中心的配送通路模式為零部件制造廠→配送中心→制造中心。

（4）服務品質S。該配送中心的物流服務品質在同行業處于平均水平之上。

（5）交貨時間T。該配送中心屬于產前配送，服務于生產，采用的配送方式為準時制配送，一般配送頻率為2小時一次。

3.3 流程分析和功能區設置

（1）流程分析。在本配送中心對各類產品的操作流程基本相同，產品一般經歷圖3所示的工藝過程[4]。

（2）功能區設置。根據配送中心的產品特征，結合產品工藝過程，設置如下功能區 （作業單位）：辦公區、包裝區、存儲區、出貨區、入庫區。另根據產品的類型和儲存方式，將儲存作業區細化為小包裝零件 （KLT）、標準包裝零件 （高架存儲零件GLT）、超大包裝零件 （堆垛存儲零件SLT）存儲區。

3.4 作業單位相互關系分析

（1）物流分析。計算各作業單位對之間的物流總量 （正反之和），轉換成當量物流量后計算和排序物流強度。得出物流強度分析表 （表1），據此繪制作業單位物流關系相關圖 （圖4）。

表1 作業單位物流強度分析表

（2）非物流分析。確定本配送中心各作業單位的相互關系影響因素 （表2），劃分影響程度等級，據此繪制作業單位非物流相關圖 （圖 5）。

表2 配送中心作業單位相互關系評級理由

圖4 配送中心作業單位物流相關圖

圖5 配送中心作業單位非物流相關圖

（3）作業單位綜合相互關系分析。本配送中心的物流因素權重：非物流因素權重=2∶1，據此計算每個作業單位的綜合關系分值 （本例中分值范圍為-1～12），根據表3劃分綜合關系等級，繪制作業單位綜合相關圖 （圖6）。

表3 劃分綜合相互關系等級的規則

圖6 作業單位綜合相關圖

3.5 作業單位位置相關圖確定

3.5.1 作業單位位置布置——SLP改進法

在SLP中，系統總平面布置從各作業單位相互關系密切程度出發，安排各作業單位之間的相對位置，關系密切程度高的作業單位之間的距離近，反之則遠，由此形成作業單位位置相關圖。論文采用SLP改進法對作業單位的位置進行布置，具體如下。

①計算綜合接近程度TCRi，結果如表4所示。

②作業單位布置順序排序。因TCR4、TCR6最大，故作業單位4和6為中心單位。根據其他作業單位與作業單位4和6的綜合相互關系密切程度及其綜合接近程度的高低確定布置順序，最終的布置順序隊列為4、6、1、5、2、3、7。

③位置布置。以作業單位2的位置布置為例。在已布置的作業單位基礎上，作業單位2共有3個地點P1,P2,P3供布置，如

表4 作業單位綜合接近程度計算表

圖7（a）所示。需要根據與已布置作業單位的綜合相互關系密切程度計算位置分數，結果如表5所示。P1位置分數最大，故將作業單位2布置在P1上，如圖7（b）所示。采用同樣方法確定其他作業單位的位置，最終位置布置如圖8所示。

3.5.2 CRAFT改進位置布置

采用CRAFT改進算法，編寫其算法程序，以作業單位之間物料搬運費用逐步減少為優化原則，對SLP改進法得出的初步作業單位位置布置圖進行方案改進，最終的作業單位位置布置優化結果如圖9所示。

表5 作業單位2的位置分數計算

圖7 作業單位2的位置布置

圖8 作業單位位置布圖

圖9 CRAFT改進位置布置圖

3.5.3 線形圖修正位置布置方案

上述布置結果為理想布置方案，需綜合考慮實際制約因素，依據線形圖布置原理，進一步優化位置布置圖，最終的布置圖如圖10所示。

3.6 配送中心平面布局圖確定

依據上述作業單位位置相關圖，結合各作業單位的占地面積及建筑物的空間幾何形狀，設計作業單位面積相關圖。

3.6.1 作業單位的面積設計

依據系統布置設計法，綜合考慮各作業單位的功能規劃、設施設備、作業能力及物料流動模式等，配送中心的平面形式與占地面積大小等參數參考表6。

3.6.2 繪制作業單位面積相關圖

依據作業單位線形圖及面積參數，反復設計調整得出作業單位面積相關圖，如圖11所示。

3.6.3 繪制總平面布局圖

作業單位面積相關圖從位置相關圖演化而來，只能代表理想的布置方案，須通過調整修正得到實際可行的布置方案。考慮七個基本要素以外的其他因素，諸如物料搬運方法、建筑特征、道路、場地條件與環境等修正因素[6]，以及包括廠區的面積、建設成本費用、廠區內現有條件的利用、政策法規等實際條件限制因素后[7]，得出如圖12所示的最終平面布局圖設計方案 （圖中的1～7標號分別對應作業單位的代號）。

配送中心的平面布局設計是一項十分龐大復雜的工程，需要考慮大量錯綜復雜的影響因素。論文運用系統布置設計法、計算機輔助布置技術等相關理論，對轎車總裝配送中心進行了平面布局的設計及優化，該方法可操作性強，且得出的結果較為滿意，為配送中心的平面布局提供實踐指導，有效降低配送成本，保障物流的高效運作。

表6 配送中心廠房平面形式與占地面積參數 單位：m2、m

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