基于ABC法和C-W法M物流公司倉(cāng)庫(kù)揀選路徑分析

楊學(xué)春，吳 威

(合肥學(xué)院 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，安徽 合肥 230601)

在傳統(tǒng)型人工倉(cāng)儲(chǔ)中，與揀選作業(yè)直接相關(guān)人員占倉(cāng)庫(kù)總?cè)藬?shù)約為50%[1]，其成本約為倉(cāng)庫(kù)運(yùn)作成本的60%到70%[2]，揀選作業(yè)消耗了大量的人工勞動(dòng)和倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)作成本。目前對(duì)揀選作業(yè)的研究主要集中在儲(chǔ)位規(guī)劃與揀選路徑規(guī)劃領(lǐng)域，葛夢(mèng)媛結(jié)合ABC分類法與EIQ分析法解析了顧客和經(jīng)常訂貨產(chǎn)品的重要性程度，為配送中做出了相應(yīng)的庫(kù)位配置方案[3]。李電生等將倉(cāng)庫(kù)的揀貨路徑看作是TSP問(wèn)題(旅行商問(wèn)題)，并采用圖論的方式加以解決，優(yōu)化后的揀選路徑比原路徑縮短了15%至25%[4]。由于M物流倉(cāng)庫(kù)內(nèi)汽車零部件種類過(guò)多，本文采用ABC分類法改進(jìn)儲(chǔ)位調(diào)整，并將揀貨路徑簡(jiǎn)化成TSP問(wèn)題，引入C-W節(jié)約算法改進(jìn)傳統(tǒng)揀貨路徑，以提高揀選作業(yè)效率。

一、M物流公司揀選作業(yè)分析

M物流公司主要負(fù)責(zé)對(duì)A汽車公司的汽車零部件進(jìn)行二次包裝、儲(chǔ)存以及發(fā)貨出庫(kù)。公司訂單揀貨作業(yè)的流程是：客戶持A汽車銷售單據(jù)到倉(cāng)庫(kù)提貨，倉(cāng)庫(kù)統(tǒng)計(jì)人員接到銷售單據(jù)核實(shí)無(wú)誤后，進(jìn)入WMS系統(tǒng)打印揀貨清單，倉(cāng)管員按照揀貨單的目錄開始揀貨，揀貨使用的設(shè)備是手動(dòng)液壓叉車，集裝器具為托盤，待揀貨完成后送至發(fā)貨區(qū)，并反饋揀貨信息。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，M公司倉(cāng)庫(kù)在揀選作業(yè)方面存在兩個(gè)問(wèn)題。

圖1 倉(cāng)庫(kù)布局簡(jiǎn)圖

1)M物流公司產(chǎn)品存儲(chǔ)方式是定位存放，但是許多庫(kù)位的“定位”是不合理的，尤其是高頻出庫(kù)貨物與低頻出庫(kù)貨物庫(kù)位。一方面，因?yàn)樵S多經(jīng)常出庫(kù)的貨物遠(yuǎn)離出口處，而一些“呆滯品”卻放在出口處的近端，很多時(shí)候，一張揀貨單可能只有一件商品，該商品的儲(chǔ)位又位于倉(cāng)庫(kù)后側(cè)，揀貨員走了很多無(wú)效里程；另一方面，倉(cāng)庫(kù)中出庫(kù)頻率比較高的產(chǎn)品儲(chǔ)位過(guò)于分散，揀貨員經(jīng)常要穿梭在整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的不同庫(kù)區(qū)去揀取這些高頻貨物。物流的倉(cāng)庫(kù)布局及儲(chǔ)位規(guī)劃如圖1所示，該倉(cāng)庫(kù)共有7個(gè)貨區(qū)，其中，S2與S3為閣樓式貨架存儲(chǔ)區(qū)，S4至S8均為地面為托盤存儲(chǔ)區(qū)，在S6與S7、S4與S5中間實(shí)線部分，為不可直接穿越的實(shí)體墻部分，每一個(gè)儲(chǔ)存區(qū)分別有34個(gè)儲(chǔ)位。另外，該倉(cāng)庫(kù)使用的搬運(yùn)工具是手動(dòng)液壓叉車，液壓叉車停放在出口處的兩側(cè)。

2)揀選作業(yè)一般包括訂單準(zhǔn)備、行走、揀取、集中與分類、揀選信息的反饋五個(gè)部分，其中，行走時(shí)間是揀選作業(yè)中消耗時(shí)間最多的部分，為了探究揀貨行走路徑所耗費(fèi)的時(shí)間占比情況，在實(shí)際工作中做了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：隨機(jī)選擇12份揀貨單，并將12份揀貨單的各個(gè)步驟所消耗的時(shí)間分別做了記錄，表1是對(duì)12張揀貨訂單各個(gè)步驟所用時(shí)間的一個(gè)統(tǒng)計(jì)情況。通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn)：揀貨過(guò)程中的行走時(shí)間是影響揀貨效率的最主要因素，對(duì)于絕大部分訂單來(lái)說(shuō)，行走時(shí)間占總揀貨時(shí)間的50%及以上。在M物流公司出庫(kù)作業(yè)的實(shí)際揀貨操作過(guò)程中，揀貨員對(duì)揀貨路徑的選擇，依據(jù)是自己的工作經(jīng)驗(yàn)，如何選擇行走路徑，都是由揀貨員根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和偏好而決定，缺乏合理的揀貨路徑規(guī)劃。

表1 揀貨各步驟時(shí)間統(tǒng)計(jì)表(單位：分鐘)

二、基于ABC分類的貨物儲(chǔ)位調(diào)整

從倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)中提取了一個(gè)月的出庫(kù)數(shù)據(jù)信息。該期間內(nèi)產(chǎn)品共計(jì)出庫(kù)18094件汽車零部件，涉及的種類達(dá)813種，在倉(cāng)庫(kù)近一個(gè)月以來(lái)產(chǎn)品總出庫(kù)量的基礎(chǔ)之上，對(duì)M物流出庫(kù)的商品展開ABC分類，具體過(guò)程如下：

1)利用數(shù)據(jù)透視表將各種型號(hào)的產(chǎn)品出庫(kù)量進(jìn)行匯總求和。

2)采取降序排列方式，對(duì)各類產(chǎn)品總出庫(kù)量排序。

3)計(jì)算出庫(kù)產(chǎn)品的累計(jì)出庫(kù)量。

4)計(jì)算出庫(kù)產(chǎn)品占總出庫(kù)量的累計(jì)百分比。

富察氏微微松了口氣：“總算你還明白事理。”她目光在青櫻身上悠悠一蕩，“只是，你處事一定要如此滴水不漏么？”

5)劃分產(chǎn)品的類別，總種類的10%左右劃分為A類，20%左右劃分為B類，70%左右劃分為C類。

圖2 A類產(chǎn)品存儲(chǔ)圖

根據(jù)上述步驟，得出了基于總出庫(kù)量的產(chǎn)品ABC分類，分類后，A類產(chǎn)品種類為73種，占總種類約為9%，累計(jì)出庫(kù)量達(dá)到了84%；B類產(chǎn)品種類和C類產(chǎn)品種類分別為91種、649種。因此，A類產(chǎn)品是影響出庫(kù)效率的主要因素，對(duì)A類產(chǎn)品進(jìn)行庫(kù)位調(diào)整。通常來(lái)說(shuō)，A類產(chǎn)品的存儲(chǔ)位置一般比較靠近倉(cāng)庫(kù)的前端，示意圖見圖2。符合以下兩個(gè)條件的A類產(chǎn)品，可以對(duì)其儲(chǔ)位調(diào)整：產(chǎn)品庫(kù)位的首代碼不超過(guò)每個(gè)庫(kù)區(qū)庫(kù)位總數(shù)的三分之一，即庫(kù)位首代碼不超過(guò)34/3≈11；單個(gè)品種的日平均出庫(kù)量不小于1個(gè)，即挑選日平均出庫(kù)頻率較高的貨物。經(jīng)過(guò)篩選，符合條件的共有29個(gè)不同型號(hào)的貨位需要調(diào)整，可以把這些產(chǎn)品的儲(chǔ)位移至靠近出口處的庫(kù)位上，調(diào)整結(jié)果見表2。

表2 庫(kù)位調(diào)整前后距離表

通過(guò)表2可知，29個(gè)A類產(chǎn)品的儲(chǔ)位由分散在各個(gè)庫(kù)區(qū)集中到了距離出口處較近S5和S6庫(kù)區(qū)的前端，距出口處的距離可以減少了89%，縮短了A類產(chǎn)品的出庫(kù)距離。

三、C-W算法下的揀貨路徑分析

(一)案例選擇

在實(shí)際的揀貨過(guò)程中，多批次小批量揀選占據(jù)著出庫(kù)訂單的很大一部分，對(duì)訂單進(jìn)行整合，之后再進(jìn)行集中揀選是提高揀貨效率的重要方法。表3是隨機(jī)抽取的5張揀貨單，將其合并揀選。

表3 5張揀貨單的匯總

(二)儲(chǔ)位調(diào)整對(duì)揀貨距離的影響

5張訂單中，序號(hào)為H的產(chǎn)品調(diào)整前庫(kù)位號(hào)為S7-26，調(diào)整后庫(kù)位號(hào)為S6-8。按照揀貨員常用的隨意性揀貨路徑方法，以通道為單位次第揀選產(chǎn)品。產(chǎn)品儲(chǔ)位調(diào)整前，揀貨路徑見圖3，儲(chǔ)位調(diào)整后，揀貨路徑見圖4。

圖3 儲(chǔ)位調(diào)整前揀貨路徑圖

圖4 儲(chǔ)位調(diào)整后揀貨路徑圖

經(jīng)計(jì)算，儲(chǔ)位調(diào)整前揀貨路徑為：B-G-F-H-C-E-I-A-D；儲(chǔ)位調(diào)整后，揀貨行走路徑為：E-I-C-F-G-H-B-A-D,揀貨里程節(jié)約9%。

(三)C-W算法下的揀貨效果分析

根據(jù)C-W算法的基本思想[5](P350-P353)，其具體步驟為：

1)首先計(jì)算表3各待揀貨點(diǎn)對(duì)之間的直角距離，aij=aji，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4 各點(diǎn)對(duì)之間的直角距離(單位：步)

2)由于H點(diǎn)距離叉車存放處和揀貨用的托盤位置較近，所以在這里選擇H點(diǎn)作為基點(diǎn)(揀貨的起點(diǎn))。

3)對(duì)各線路節(jié)約值進(jìn)行降序排列，見表5。

表5 各線路節(jié)約值降序排列(單位：步)

4)依次檢驗(yàn)其端點(diǎn)i和j，如果符合條件，就把弧(i，j)插入到線路中。具體的線路調(diào)整過(guò)程見表6。

表6 線路調(diào)整過(guò)程(單位：步)

插入弧(B,D)后，該條路徑已經(jīng)包含了全部的待檢貨點(diǎn)，計(jì)算結(jié)束，揀貨線路為H-B-D-A-C-I-E-F-G-H，揀貨路線見圖5。

圖5 C-W算法下揀貨路徑圖

經(jīng)過(guò)C-W法分析，揀貨距離比傳統(tǒng)的揀貨距離節(jié)約了18%，比儲(chǔ)位調(diào)整后的揀貨距離節(jié)約了9%。

四、結(jié)語(yǔ)

針對(duì)M物流公司產(chǎn)品儲(chǔ)位布局問(wèn)題，利用ABC分類法對(duì)產(chǎn)品的儲(chǔ)位進(jìn)行重新規(guī)劃，采取分類存儲(chǔ)的方式，其儲(chǔ)位距離出口的總里程縮短了89%。針對(duì)倉(cāng)庫(kù)目前的隨意性揀選路徑規(guī)劃所帶來(lái)的路徑迂回與重復(fù)過(guò)多，使得揀貨員行走里程長(zhǎng)的問(wèn)題，采用C-W算法，并進(jìn)行比較分析，得出的揀選路徑明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的揀貨路徑。