基于客戶需求定制的化肥配送中心設計

文/冉文學 余麗艷 胡珊娜

化肥作為重要的農業生產物資用品,在保障農業可持續發展與糧食安全方面起著舉足輕重的作用。經研究發現，我國現有的化肥供應模式已不能適應形勢需要，造成了化肥的運輸成本、倉儲成本都非常高。因此，迫切需要利用物流管理手段降低化肥供應過程中的物流成本，降低化肥價格。

目前，我國農資市場仍存在流通主體分散、企業規模較小、不規范、市場環境較差、市場秩序混亂等問題，嚴重影響了農資市場的流通效率，制約了資源的優化配置。基于此，本文從選址開始至完成繪圖方案，描述流程，到實現整個設計，最終達到加強化肥等農資產品的物流流通網絡建設，完善物流體系對于推進現代農業生產發展，促進農業結構優化的目標。

目前迫切需要利用物流管理手段降低化肥供應過程中的物流成本

圖1：集裝箱存儲區

圖2：取料包裝區

圖3：出庫分揀區

圖4：機器人碼垛圖

一、定制化的化肥配送中心的系統設計

化肥物流是以廣大農民對農業生產的需求為根本，為農業生產提供高效率、低成本的供應物流服務。化肥物流系統包括化肥的包裝、儲存、配送、信息等一系列活動。

化肥配送中心相當于一個銜接點，銜接著供應商與顧客兩端。供應商將貨物放置在配送中心實現集中儲存與銷售等，當客戶下了訂單，配送中心需要根據訂單進行加工包裝配送等作業流程把貨物交至客戶手中。定制化的化肥配送中心是肥料集貨、儲存、加工、包裝、分類、裝載、運輸和分銷的基礎，它集訂單管理、倉儲管理、加工包裝等多個功能于一體，以實現保障后勤，降低成本。

本方案化肥配送中心的平面設計包括收貨質檢區、集裝箱存儲區、取料包裝區、分揀區、緩存訂單存儲區、AGV充電區、發貨區以及其他區域。

1.收貨質檢區

收貨區是在供貨商裝有化肥的車輛到達后，進行RFID識讀器的掃描錄入信息，核對所裝化肥的準確性并抽取適量化肥進行質檢（未達質量標準要求進行退貨處理）。

2.集裝箱存儲區

集裝箱存儲區實現集裝箱的信息錄入（如圖1），并按不同品種入庫存儲。

（1）將檢查合格的化肥集裝箱通過起重機搬運至指定集裝箱庫的某個貨位。

（2）RFID識讀器掃描集裝箱上的電子標簽錄入信息，計算機上顯示更新后的信息。

（3）當滿載化肥的集裝箱被吸料清空后，把空集裝箱放入存儲區暫存。

3.取料包裝區

取料包裝區，如圖2。

（1）將裝有指定化肥的集裝箱由起重機取至重型AGV上。

（2）重型AGV背負集裝箱到達卸貨點，由起重機吊至相應集裝箱站臺。

（3）無任務的起重機停至中間道，等待指令。

（4）另有一個集裝箱備用暫存。

（5）當第一個集裝箱的化肥全部取出時，可直接將吸料管移至第二個集裝箱繼續工作。

（6）用自動稱量包裝裝置稱所求重量的化肥，并完成包裝。

（7）將貨物信息打印成條碼標簽貼至化肥包裝袋上。

4.分揀區

分揀區，如圖3，主要實現化肥訂單分揀及貨物碼垛。

（1）各個袋裝化肥通過皮帶輸送機匯至總輸送線上。

（2）輸送線上的條碼掃描器掃描化肥包裝袋的標簽，按訂單分揀進入不同集貨口進行托盤的碼垛，如圖4。

（3）碼垛完成后，由貨叉式AGV完成托盤貨物搬運。

5.立庫存儲區

立庫存儲區，如圖5。

（1）貨叉式AGV將實托盤運送至自動化立體庫的入庫端鏈式輸送機上，如圖6。

（2）再由堆垛機將托盤放置于相應貨格。

6.AGV充電區

AGV選用的是集中區域充電，如圖7。當AGV的電量低于預設值時，完成當次運送任務后返回充電區進行充電。

7.發貨區

發貨區，如圖8。

（1）當訂單量達到可以裝車的程度時，將訂單合并起來。

（2）把訂單中所需貨物通過堆垛機送到二樓出庫，通過升降機將托盤從二樓送到一樓。

（3）由伸縮皮帶機把托盤碼放于貨車中進行配送。

（4）當出現緊急訂單時，貨叉式AGV直接將托盤送到貨車內實現配送。

8.其他區域

其他區域則包括AGV的行駛區域、辦公區、中央控制室、配電室、工具儲存室以及男女衛生間等公共區域。

二、化肥配送中心信息技術應用

本文中的化肥配送中心信息系統包括五個模塊，分別是基本資料維護模塊、采購管理模塊、倉庫管理模塊、查詢模塊以及信息跟蹤模塊。

1.基本資料維護模塊

配送中心要先實現初始基本信息的采集與管理，也就是各項基本資料，為之后的采購管理和倉庫管理提供數據支持。基本資料包括供應商信息、車輛信息、化肥信息、工作人員信息四個部分。

2.采購管理模塊

配送中心信息系統采購人員采購管理模塊是提供一個快速和準確的工具，為了供貨及時、而適量地開放采購訂單，讓倉庫貨物在按時裝車前，沒有庫存積壓或不足情況發生。

3.倉庫管理模塊

（1）入庫時先由集裝箱車載到達收貨質檢處，取貨實行質檢，但往往由于質檢所需時間較長，則貨物先入庫暫存。閱讀器掃描集裝箱上的RFID電子標簽，完成入庫信息錄入，系統指令給出在幾號區域卸貨，車輛到達后，起重機按照指令將集裝箱堆疊在相應的集裝箱貨位上完成入庫。

（2）根據訂單要求用吸料機抽取化肥，并通過自動稱量包裝裝置將化肥包裝完畢匯集至輸送線上，經過條碼識讀器按訂單分揀，由碼垛機器人將袋裝化肥碼垛在托盤上。

圖5：立庫儲存區

圖6：入庫端

圖7：AGV充電區

圖8：發貨區

圖9：帶有存儲工序的配送工藝流程

（3）配送是同時完成集貨、理貨、送貨等多項職能的物流活動。傳統倉儲僅保存貨物，而配送需要運送貨物至客戶手中，但又不僅僅是運輸，在發車前需要進行必要的分揀、理貨；是基于上述各組成部分全部完成復核打包之后的配送，但又與其前面的流程操作有著不可分割的聯系。配送的流程是帶有存儲作用的配送，具體如圖9。

4.查詢模塊

查詢模塊提供采購單查詢、入庫單查詢、出庫單查詢、庫存查詢、訂單查詢以及基本資料查詢等六類基本查詢。查詢也可以通過輸入某個條件，如入庫日期、出庫日期、倉庫庫位等，來查詢在這個條件下的集合信息內容。

圖10：整體工藝流程圖

5.信息跟蹤模塊

在信息的跟蹤中，需要用到RFID、條碼、GPS、EDI等輔助技術。

（1）RFID即射頻識別技術，可以不直接接觸標簽，就能通過識讀器識別標簽內部信息。借此，在每一個集裝箱、托盤和貨架上都貼有帶有RFID的標簽，與其貨物進行一一對應的信息綁定,并且可實現對其化肥進行實時跟蹤和追溯。

（2）條碼掃描器則需要正對條碼，用激光掃描條碼才能獲取信息，但其成本較RFID便宜，因此在化肥包裝袋上使用條碼來存儲貨物信息。

（3）GPS系統在物流領域中主要有兩個主要作用：

①實時監控

在一般情況下，監控系統對其配送車輛可實現實時巡回監視。對此，GPS系統非常適用于車輛監控，在配送過程中，工作人員便可實時掌握可調配的車輛在哪里，并通知車輛進行配送。

②路線規劃和導航調度

GPS系統可以根據路況、訂單目的地等信息自動調整車輛行駛路線，使得顧客需求達到最快最優的滿足。與此同時，駕駛者輕松獲得最佳運輸路線，有效降低物流運輸成本，同時也有助于提高調度中心的工作效率。

（4）EDI的作用就是連接供應商和客戶，將配送中心的倉儲、分揀、配送等物流信息提供給供應商以及客戶，供他們實時掌握貨物的流通狀態，同時也會得到供應商和客戶的反饋信息。即EDI系統是進行物流數據交換的。

三、工藝流程設計與項目設計原則

1.工藝流程設計

供應商的貨物到達配送中心后，先進行收貨驗收，信息核對有誤與供應商進行咨詢與反饋，信息核對無誤則取樣質檢，并通過識讀器掃描集裝箱上的RFID電子標簽進行信息錄入。車輛到達指定卸貨口，由起重機工作人員進行卸貨。最終由各自區域的碼垛機器人對袋裝化肥進行碼盤，并將入庫單傳輸到AGV作業操作終端。整體工藝流程圖如圖10。

2.項目設計原則

由于每個農戶的消費習慣及配送地不同，因此對配送中心的規劃設計提出了更多的要求。

（1）服務原則：為提供客戶定制化服務，就需要配送中心根據最短路線、最低成本等多角度規劃配送布局方案。

（2）低運費原則：配送車輛極大可能裝有多個訂單貨物，故整合同線路的多訂單以及選擇最短路徑配送更多的訂單客戶，即能滿足降低運費的條件。

（3）動態性原則：銷售是柔性的，用戶需求會產生變化，交通條件也會發生變化；由于市場的不穩定性，成本和價格也會發生變化，因此配送中心應當根據每個季度或者高峰低谷期來調整銷售策略。

四、實例分析

化肥分為元素肥和復合肥。元素肥料是一種單一肥料，只含有氮、磷、鉀中的一種成分，而復合肥通常被稱為含有兩種或更多成分的肥料。據中國農資網的數據表明，浙江寧波奉化市的耕地面積為34.79萬畝，糧食播種面積17.7萬畝，一年所需的氮肥純量5662噸，磷肥純量2780噸，鉀肥純量511噸，復合肥純量1049噸。

1.數據分析

本文中的化肥物流配送中心的倉儲配送對象選取了以下幾類常見肥料。

（1）氮肥

氮肥純量5662噸是指氮元素的折純量為5662噸，根據三種肥料的含氮量按尿素:碳酸氫銨:硫酸銨=4:1:2的比例求得三種肥料的年需求量。

圖11：配送中心功能區域規劃平面圖

（2）磷肥

磷肥純量2780噸指的是五氧化二磷（P2O5）折純量2780噸，根據三種肥料的五氧化二磷含量按過磷酸鈣:磷酸二銨:重過磷酸鈣=1:2:2的比例求得三種肥料的年需求量。

（3）鉀肥

鉀肥純量5 1 1噸指的是氧化鉀（K2O）折純量511噸，根據三種肥料的氧化鉀含量按硫酸鉀:氯化鉀:碳酸鉀=1:1:1的比例求得三種肥料的年需求量。

（4）復合肥

復合肥總需求量為1049噸，三種肥料按硝酸鉀:磷酸二氫銨:磷酸二氫鉀=1:1:1的比例求得三種肥料的年需求量。

2.設備需求量

根據季節性銷售明顯的特性，化肥以兩個主要季度銷售量作為物流配送中心的倉儲量。所有化肥的年需求量為23712.1噸，則物流配送中心應該儲存11856噸的化肥。

（1）集裝箱的需求量：11856÷22≈540個。

（2）集裝箱入庫倉儲為15行×12列×5層=900個＞540個。900個集裝箱包括滿載以及空載緩存。

（3）箱式托盤的動載為1000kg，靜載4000kg，以動載量計算。立體庫內的箱式托盤所需量為11856噸÷3000kg=3952只。

（4）庫位設計為12列×10層×40行×2（托盤位）=9600個托盤位。貨格不僅存放緩存的已分揀訂單貨物，同時也是空托盤的存儲位。

（5）重型AGV需要馱運滿載以及空載的集裝箱，共配備6臺重型AGV。接運滿載的托盤入庫，也需要將出庫的空托盤送至碼垛區，當存在緊急訂單時，也要送至發貨口，因此一天的工作量最多能達到150×3=450托盤，工作8小時需配備10臺AGV。

3.功能區劃分

整個配送中心包括收貨質檢區、集裝箱倉儲區、出庫區、取料包裝區、分揀區、立庫存儲區等功能區域。本方案配送中心功能區域規劃布局簡易示意圖，如11。

總面積:162×144＝23328m2

（1）作業區域面積:15390m2；收貨質檢區：18×18=324m2；集裝箱存儲區:108×45＝4860m2；取料包裝區:108×36＝3888m2；分揀區:99×18=1782m2；AGV充電區：18×36＋27×18=1134m2；緩存訂單存儲區：27×117=3159m2；發貨區:27×9＝243m2

（2）其它區域面積：7938m2

控制管理區＋生活區:18×18×2＋9×1 8×5＋2 7×9＋1 8×3 6＋9×9=2430m2

AGV行駛區域＋卸貨區＋無利用面積:5508m2

五、結束語

本文主要針對化肥的定制化銷售，根據重心法選址將配送中心建于奉化市尚田鎮，并對化肥供應以及設備的選用做出了數據分析，設計了從采購進貨、入庫倉儲、分揀配送的一系列流程，達到了全程信息化、自動化的效果。將供應商、配送中心和收貨方三者緊密聯系，實現信息交互。化肥配送中心的投入使用，將使客戶使用的化肥達到嚴格監測以及按客戶需求定量包裝，有效地保障化肥配送中心的安全運作，保證訂單的準確性以及化肥的高品質。研究過程中，對于需求主體和化肥需求量的預測會有些偏差，且本文僅選擇了幾種最常見的化肥種類，因此希望能在以后的研究中彌補這些不足，達到全方位統籌，使配送中心各部分更加契合地形成一個有機整體。