煙草行業箱式立體倉庫管理中貨位分配方法研究——以DQM煙草公司為例

■徐州工程學院 李 君

1 研究背景

儲箱和儲柜是煙草及其制品的生產加工行業中通常使用的煙絲存放設備。DQM煙草公司目前使用了全箱式的立體倉庫作為煙絲存儲的手段 該倉庫與傳統倉庫相比的最大特點是不設有任何貨架 這種類型的立體庫中煙絲儲箱儲柜的出庫入庫作業方式和特征與傳統的貨架式倉庫有很大的不同。但DQM公司由于缺乏經驗和相關方面的技術 在貨位分配問題上仍然沿用了傳統貨架式倉庫中的貨位分配方法 使得煙絲儲箱儲柜出庫入庫作業效率不高。為此該公司對無貨架全箱式立體倉庫的貨位分配方法問題進行了研究 并找到了一個適合公司自身特點的優化方案。

2 DQM公司現有貨位分配方法的缺點

2.1 煙絲儲箱儲柜入庫作業的貨位分配缺乏計劃性

（1）標準煙絲儲箱的入庫作業流程及缺點。根據煙絲儲箱的物料特質、生產批次、加工工序等參數在倉庫中尋找尚未儲滿的貨位行 如果沒有找到那么就重新開始創建一個新的全空的貨位行 并根據貨位行號的大小順序實施入庫作業。標準煙絲儲箱入庫作業的出發點是提高倉庫小車的運行效率和壓縮單個批次的作業總耗時 遵照這個原則可以實現在單個或多個入庫作業任務中同時往多個空貨位行進行排放煙絲儲箱 但這種作業效率的提高是以犧牲倉庫存儲空間資源為代價的 特別是在多任務作業的執行中 倉庫貨位的空閑和浪費情況尤為嚴重。

（2）空箱空柜的入庫作業流程及缺點。根據煙絲空箱空柜的類別型號和規格 同種類型規格的尚未儲滿的貨位行優先考慮存入 如果沒有未儲滿的空的貨位行就創建新的全空貨位行 并根據貨位行號由小到大的順序實施入庫作業。空箱空柜入庫作業的出發點也是以提高倉庫小車的運行效率和縮短單個批次的任務時間 從而實現多個作業任務以多線程的方式同時并行 但是這種作業流程會造成過多的貨位行不能排滿的情況 因此這種方法在有大批量空箱空柜等待入庫的情況下比較適用 多線程的入庫作業方式保證了批次任務的快速執行 比如在初期有很多空箱空柜要初始化入庫時這種方法就很湊效 但與空箱空柜擺放時要盡量使用最少庫位的原則相背離。

（3）尾箱尾柜的入庫作業流程及缺點。根據尾箱尾柜的尾料特質、生產批次、加工工序等參數首先尋找尚未擺滿的空貨位行 如果沒有找到就創建新的全空貨位行 并根據貨位行號由大到小的順序實施入庫作業。尾箱尾柜入庫作業目的也是提高倉庫小車的運行效率和縮短單個批次的入庫作業時間 這種作業方式允許在單個作業或多個作業任務中同時向多個空貨位行擺 放箱柜 但不可避免地要以犧牲倉 庫可用存儲空間資源為代價 特別 是在多任務的箱柜入庫作業中倉儲 空間資源的浪費比較嚴重。此外每 個批次的尾箱尾柜都要單獨占用一 個空的貨位行 造成倉庫存儲空間 的浪費。

2.2 煙絲儲箱儲柜出庫作業的貨位分配缺乏計劃性

（1）標準煙絲儲箱的出庫作業 流程及缺點。根據煙絲儲箱的物料 性質、生產批次和加工工藝工序要 求等參數首先將尚未擺滿的貨位行 中的儲箱進行出庫作業 如果沒有 未擺滿的貨位行 那么就選擇全部 擺滿的貨位行中的儲箱實施出庫作 業 并遵守貨位行號由大到小的順 序原則。標準煙絲儲箱的出庫作業 是以提高倉庫小車的運行效率和縮 短作業時間為目標的 在單個批次 的出箱作業中多個貨位行同時進行 作業可以實現多線程并行的效果 但是這種作業方法會導致多個貨位 行中有剩余的儲箱 另外在多批次 多任務的條件下 如果裝箱、卷 包、摻兌站臺上都有倉庫小車在運 行時 會造成較低的倉庫庫位利用 率。

（2）空箱空柜的出庫作業流程 及缺點。根據空箱空柜的類型規格 首先將尚未擺滿的貨位行中的箱柜 先行出庫 在沒有找到未擺滿的貨 位行時就選擇全擺滿的貨位行上的 空箱柜 并根據貨位行由大到小的 順序實施出庫作業。空箱空柜出庫 作業以提高倉庫小車運行效率和縮短作業執行時間為基準 在單任務的出庫作業中可以實現多個貨位行的空箱柜同時出庫的多線程并行效果 但是會導致多個貨位行中剩余沒有出完的空箱柜 從而占用了寶貴的倉庫貨位空間 并且可能會出現部分空箱柜長期不能得到利用 會使得煙絲箱柜中出現異味等問題 用這種帶有異味的箱柜存放煙絲會帶來質量問題。

2.3 貨位分配不合理

由于倉庫控制系統(WCS)的問題 經常出現AGV小車運行到所分配的貨位時該行貨位已經全部擺滿 這時只有再為其重新分配新的貨位 造成了AGV小車運行效率和整個作業效率的低下。此外 現行貨位分配方法并未考慮就近分配的原則 而這個原則對于提高倉庫作業效率具有至關重要的影響 同時現有的貨位分配方法中并未對倉庫存儲空間進行區域劃分 因此分區入庫的作業原則無法貫徹 也影響了AGV小車的運行效率和入庫作業效率的提升。

3 貨位分配方法的優化

DQM公司針對現有貨位分配方法中的缺點和不足 首先從倉庫控制系統任務調度模塊著手 對煙絲箱柜的出庫入庫原則和目標進行了修改 遵循就近原則進行貨位分配 同時對倉庫存儲區域進行功能模塊化劃分 從而使得倉庫庫位過多問題得到了解決 最終帶來了較 高效率的箱柜出入庫作業和庫位利 用率。具體方法如下

3.1 煙絲儲箱儲柜入庫作業中根據計劃進行貨位分配

（1）標準煙絲儲箱入庫作業的貨位分配方法。根據生產作業計劃相關信息預計單位時間段內所需庫位的數量 然后基于實際庫位情況的相關限制條件 遵照實際庫位與分配庫位兩者差值最小化的原則 從而最大限度地減少或降低閑置庫位存儲空間資源的浪費。

假設所需要入庫的標準煙絲儲箱數量為M 其入庫流程如圖1所示。如果M＞20就選擇擁有22個庫位的空貨位行進行擺放存儲 如果沒有這樣的空貨位行就根據18、14、10的順序進行分配。再找到滿足條件的貨位行后 已經分配的庫位數量用M1表示 剩余的未分配的庫位數用M2表示 于是有M=M1+M2 然后就M2循環重復上述步驟直到完成貨位分配。擁有10個庫位的貨位行優先用于擺放剩余箱數并且出庫時也優先 如果找不到滿足條件的空貨位行就按照14-18-22的順序依次進行查找 此外由人工方式對計劃庫位數是否合理進行跟蹤審查。

優點 圖1所示的標準煙絲儲箱的入庫流程可以兼顧倉庫AGV小車的運行效率和庫位的使用效率 在單任務和多任務的入庫作業中都可以保證快速有效地進行操作 并且在單任務入庫作業中可以在計劃貨位行中同時進行交叉式多行同時開展入庫作業 這樣就避免了AGV小車的擁擠 從而可以合理地使用倉庫的閑置庫位。

圖1 標準煙絲儲箱的入庫流程

（2）空箱空柜入庫作業的貨位分配方法。根據空箱空柜的規格型號和類別 首先將空箱柜擺放到同種類型的尚未擺滿的空貨位行中 如果沒有找到這樣的空位行就重新創建一個新的空位行 以空位行為基準單位根據可用存儲數由大到小的順序進行入庫作業直到逐行擺滿為止 在這個過程中也可以由人工方式對為擺滿空位行的空箱柜進行干涉處理。圖2給出了空箱空柜的入 庫作業流程。

優點 圖2所示的空箱空柜的入 庫作業流程嚴格遵守了庫位利用效 率最大化原則 在單任務空箱柜入 庫作業中如果沒有摻兌、裝箱、翻 箱等操作任務 那么倉庫AGV小車 或許會出現短暫等待現象 但對物 流作業的效率并不會造成多大影 響 此外在多任務入庫作業中 如 果裝箱、卷包、摻兌站臺同時并行 運行時 單貨位行的入庫作業模式 仍然可以讓AGV小車流暢的運行 同時也考慮到了空閑庫位的充分利用。

圖2 空箱空柜的入庫作業流程

（3）尾箱尾柜入庫作業的貨位分配方法。根據尾箱尾柜裝箱數量相對較少的特點 其貨位分配方法直接選擇10庫位貨位行 當其全部擺滿占用的情況下 選擇14庫位的貨位行進行尾箱尾柜擺放 如此繼續下去。

優點 上述尾箱尾柜入庫作業的貨位分配方法其根本目標在于最大程度上提高倉庫貨位的利用率 從而保證無論是單任務還是多任務的作業中都可以以最快的速度實現庫位分配和完成入庫作業 并且大大提高庫位的利用效率。如果是單任務操作 可以獲得在制定貨位行中實現多行交叉性并行實施入庫作業 從而可以合理地利用倉庫的閑置庫位 杜絕AGV小車擁擠。

3.2 煙絲儲箱儲柜出庫作業中根據計劃進行貨位分配

（1）標準煙絲儲箱出庫作業的 貨位分配方法。根據煙絲儲箱、儲 柜的物料性質、生產批次和加工工 藝工序要求等參數 以貨位行為基準單位根據可用存儲數量由小到大的循序進行出庫 即擺放煙絲儲箱儲柜少的貨位行優先出庫 直到完成出庫作業計劃。如果對出庫煙絲沒有做出明確要求 那么入庫最早的貨物將最先出庫。

優點 上述煙絲儲箱儲柜出庫作業貨位分配方法 實質上是一個貨位行完成出庫后再考慮另外一個貨位行 不允許多個貨位行同時出庫 這在理論上會導致出庫作業效 率的降低。實際上這種出庫作業方 法更適合DQM公司 理由有兩點 一是成品煙絲翻箱的頻率是1個車次/20分鐘 每個車次2箱 如果多個工作站臺同時發出請求 一般會有3-4分鐘的時間差 實際上單貨位行出庫不會造成AGV小車的擁擠 二是半成品煙絲摻兌時 其頻率為1個車次/10分鐘 每個車次2箱 而摻兌站臺不會同時發出請求 所以物流作業效率并不會受到影響 同時也保證了單個貨位行以最快的速度清空 從而快速獲得空閑庫位。圖3給出了煙絲儲箱儲柜的出庫作業流程。

圖3 煙絲儲箱儲柜的出庫作業流程

（2）空 箱空柜出庫作業的貨位分配方法。根據煙絲空箱空柜的規格型號和類別遵守先入先出的出庫原則 對每個貨位行計算其平均入庫時間 然后選擇入庫時間最早的貨位行 直到該貨位行出庫結束為止。

優點 上述出庫方法在確保了物流作業效率的前提下 以先入先出為基本原則 將先入的貨位行箱柜首先出庫直到出完為止 這樣可以完成倉庫庫位的快速回收和清理 并且可以相對均勻地保證每個空箱柜的使用頻率 防止空箱長期放置內部出現異味。圖4給出了空箱空柜出庫作業的流程。

圖4 空箱空柜的出庫作業流程

3.3 以就近原則進行貨位分配

將倉庫劃分為若干區域 記為A、B、C、D、E AGV小車在進行箱柜揀選時依據所在區域就近查找最近的貨位。DQM公司的煙絲倉庫區位劃分如圖5所示。

煙絲實體箱柜的入庫根據ED-C-B-A的順序進行 E區優先擺放 出庫則根據物料特質、生產批次、加工工序等參數優先查找靠近站臺的貨位 煙絲空箱柜入庫作業時優先在B區進行擺放 出庫時則根據先入先出的原則進行 而不是直接對B區的空箱進行優先出庫 也就是說在先入先出原則與就近原則有沖突時優先選擇先入先出原則。

圖5 DQM公司的煙絲倉庫區位劃分

3.4 指定特定區域進行入庫作業

對倉庫某個區域以貨位行為單位進行劃分 并且保證貨位行行數可以進行靈活調整 該區域標識可以存放的煙絲類型規格和型號 入庫時考量該區域的裝箱計劃數與可用貨位數 并優先在該區域擺放滿足條件的煙絲箱柜 如果指定區域沒有可用的貨位 那么就依據標準的入庫流程進行入庫擺放作業。

4 總結

DQM公司新的貨位分配方法在結構上調整了空箱和實體箱的出庫入庫規則 在功能上實現了按計劃進行貨位的分配 在實際效果上提高了倉庫貨位的利用效率和煙絲箱柜的出庫入庫效率。DQM公司的做法對于其他煙草企業箱式立體倉庫管理和貨位分配具有較廣泛的借鑒意義。