基于EIQ-ABC的自動化倉庫區域規劃與物流量分析

文/曹沖振 秦 珅 王鳳芹 許彤然 李 赫

倉儲規劃與設計是現代倉儲物流的重要環節，合理的規劃設計對提高物流配送效率非常重要。目前，有很多學者對現代倉儲物流的系統規劃和設計做了研究，利用“E”、“I”、“Q”這三個關鍵點，來研究配送中心的需求特性，其中，E是指“Entry”(訂單)，I是指“Item”(品項)，Q是指“Quantity”（數量）。已有文獻從不同方面對物流資料進行EIQ分析，但沒有對不同類型的貨物具體分類分析，且沒有給出一個詳細而具體的規劃布置方案。

本文在總結文獻研究的基礎上，以某電商企業訂單數據為依據，對立體倉庫以及輸送線進行詳細的布置規劃，并利用Flexsim仿真來驗證倉庫布置規劃的合理性，對倉庫規劃布置方案的確定有重要意義。

一、EIQ規劃分析

EIQ規劃分析是從客戶訂單中包含的項目、訂購數目與訂購次數等綜合因素出發，進行出庫情況的分析。EIQ分析的主要作用是通過對數據分析，得到該倉儲中心物品的種類、出入庫方式、出入庫數量變化，來選擇不同的自動化倉庫類型并合理規劃分區。

1. EIQ規劃過程

EIQ分析首先對訂單數據進行定量化分析，再通過定量化分析過程量變產生質變，確定具體的倉儲類型、總體規模能力、功能區域、作業流程、流程流向、區域分析等，具體的EIQ分析過程模型，如圖1所示。

2. EQ分析

圖1：EIQ分析規劃過程模型

EQ分析，主要目的是對訂單進行分類，確定相關訂單的出入庫處理情況、選擇合適的揀選模式、影響出入庫區的規劃形式等。依據訂單數量，該企業的訂單E與訂單數量Q的關系如圖2(a)。該企業的EQ模式為一般配送中心常見模式，由于量分布趨于兩極化，可用ABC分類法作進一步分類，如圖2(b)，對品

種少而數量大的訂單做重點管理，倉庫選用自動化立體倉庫，分揀區域應使用自動化輸送設備，揀選設備也可分級。

圖2(a)： EQ曲線圖

圖2(b)：ABC-EQ曲線圖

圖3(a)：IQ分布曲線

圖3(b)：ABC-IQ分布曲線

圖4：貨架區域布局方式

圖5：EN分布曲線圖

圖6(a)：IK曲線圖

圖6(b)：ABC-IK曲線圖

3. IQ分析

IQ分析是對出貨量進行研究，主要是相似訂單分布情況，通過分析貨品的重要程度和運量方式、規模、大小，確定倉儲系統的規劃方式、貨位空間的計算，并且對揀貨方式提出要求。IQ分析后，即可確定自動化倉庫系統的分區規劃方式。該企業的IQ分布曲線如圖3(a)；該企業的IQ模式為一般配送中心常見模式，可用ABC分類法進一步分類，如圖3(b)。

對倉庫規劃時，可將產品分類從而劃分儲區，且各類產品儲存單位、存貨水準可設定。倉庫分為整托存儲區、零散存儲區1、零散存儲區2。整托存儲區存放A品項貨物，零散存儲區1存放B品項貨物，零散存儲區2存放C品項貨物，基本貨架區域布局方式，如圖4。

4. EN分析

圖7：EN分析后自動化倉庫布局方式圖

圖8：IK分析后A、B、C三類貨品規劃分布情況

圖9：EIQ分析后自動化倉庫規劃方案

EN分析是對所有訂單的貨物種類進行研究，主要影響出貨方式及出貨區的規劃，經常是配合總出貨商品種類數、出貨種類數及總品項數三項數據綜合考量。該企業的EN分布圖如圖5。該企業的EN約為1，但存在單一訂單出貨量大的情況，并且累積出貨項數比總品項數大得多。該企業的特點為單一訂單的出貨量較大，產品總項數不多，累積出貨項數較出貨總品項大出數倍并較總品項數多，所以揀選方式要采取批量揀取的方式。在本自動化倉儲系統設計當中，分揀作業既要在貨架區域設置，又要在輸送分揀區設置，還要在暫存區設置，揀選分類布局方式，如圖7。

圖10：一層輸送線

圖11：二層輸送線

圖12：自動化倉庫整體建模

5.IK分析

IK分析是對各類貨品出貨次數的分布進行分析，主要是對貨物的出貨品項進行考量，常常與IQ分析交叉進行，確定倉儲與揀貨系統的分區規劃模型。該企業的IK分布情況如圖6(a)，ABC分類發進一步分類情況，如圖6(b)

該企業的IK分析為配送中心常見模式，可將貨物分為A、B、C三類，A類出貨量大，B類出貨量適中，C類出貨量較小。在規劃時，需要對A、B、C三類貨物分別劃定存儲區域，A類可接近出入口或便于作業的位置及樓層，以縮短貨物行走距離，如圖8。

6 .IQ與IK交叉分析

IQ、IK交叉分析的主要作用是對揀貨策略及倉儲分布策略進行標定，經過交叉分析可以確定貨物存儲類型以及揀選方式，尤其是貨物的存儲位置，并對訂單進行分析。

結合之前的EN分析，多以整托出庫的①、④、⑦貨物在出庫時搭配整托出入庫道口；貨物②、⑤、⑧在出庫時搭配輸送分揀裝置和道口（零散出入庫）；貨物③、⑥、⑨多以單件出入庫為主，應設置單獨的單品入庫通道，配合碼垛機進行入庫作業，得到具體的自動化倉庫規劃方案，如圖9。

二、自動化輸送線規劃

基于EIQ分析結果，對輸送線進行布置規劃。一層主要負責貨品的入庫作業，設計三種入庫方式：單件入庫、整托入庫、零散（帶托盤）入庫。在出庫方面，一層僅設置整托出庫方式，且道口位置接近存儲區立體倉庫。一層輸送線規劃，如圖10。

二層輸送線的入庫作業主要是在高峰期，貨物需要通過貨梯運送到二層進行入庫，由于道口為輔助道口，所以該道口既可以整托入庫，也可以零散入庫。二層輸送線的出庫任務主要是揀選出庫、盤點出庫、整托出庫。二層輸送線規劃，如圖11。

三、Flexsim仿真驗證

對企業自動化倉庫規劃設計完成后，需要對自動化倉庫的各項流程進行

物流量標定來仿真設備使用率以驗證倉庫規劃合理性。對設備使用率的仿真是隨著近年來仿真軟件的發展而得到日益廣泛應用的一種常見仿真驗證方式，所以通過流量標定對各設備進行使用率驗證，以保證系統的穩定運行，并完成企業物流需求。

圖13：堆垛機分區的各點物流值

圖14：一層各點物流量圖

圖15：二層各點物流量圖

表1：堆垛機占比

表2：一層輸送線峰值流量

表3：二層輸送線峰值流量

1. Flexsim仿真步驟

（1）對自動化倉庫進行實體建模，按照設計尺寸在Flexsim中進行1:1實體建模，整托存儲區高密度貨架40列×12層；無人工揀選零散存儲區40列×12層，保有量7680托；人工揀選零散存儲區有高密度貨架39列×8層，低密度貨架39列×12層，保有量6208托。堆垛機數量為12臺，人工揀選零散存儲區、非人工揀選零散存儲區、整托存儲區各4臺堆垛機，對輸送線進行建模。

堆垛機參數設定；堆垛機分區的各點物流值，如圖13。通過物流量對各個堆垛機出入庫進行百分比配置，三種庫區內堆垛機的配比方式不同，見表1。

2.輸送機參數設定。對環線、出入貨線、補貨線上的輸送機進行相似處理，為貨物進時運行、不進時停止處理，其他輸送機進行等待處理。

2.仿真結果研究

通過仿真導出結果繪制的一層流量圖，見圖14，二層流量圖，見圖15。

對輸送線進行流量歸納，得到一層的流量表與峰值使用率，見表2，二層輸送線峰值流量表與使用率,見表3。

對表2、表3進行分析，可以得到輸送機的最大流量點以及最大流量：一層的最大流量點在人工揀選零散存儲區和非人工揀選零散存儲區的交匯處位置，最大物流量為106.1p/h；二層的最大物流點在相同位置，最大流量點為63.1p/h；并且兩層輸送線的使用率分別為69%與39%，兩者均在合理范圍30%～75%以內，驗證輸送線布置合理，庫區規劃合理。

四、總結

本文基于某電商企業訂單數據，應用EIQ分析法與ABC分類法，對倉庫進行具體合理規劃。根據規劃對堆垛機物流量進行了設計，得出系統物流量，之后對輸送線系統進行物流量以及系統設備使用率進行仿真，得到設備使用率在允許范圍之內，驗證了倉儲規劃設計的合理性。