基于倉儲物流角度的燈浮標出入庫動態平衡分析

李昊 李鋒 陸沈添

摘 要：燈浮標在堆存時存在位置分配與有效使用沖突問題，對僅有堆場空間資源帶來嚴峻考驗。在燈浮標堆存時合理化分配與倉儲物流的基礎上提出了燈浮標出入分區庫動態平衡策劃方案，對燈浮標合理配備比例進行科學論證，彌補了目前因保證堆場中的安全距離和燈浮標未被及時利用而帶來的效益低下缺陷。以合理利用燈浮標堆存空間，提高燈浮標流轉效率為目標，建立數學模型，結合動態平衡算法對所提方案進行驗證。結果表明，分區域動態平衡策劃方案能充分利用堆場標位，有效減少堆場的無效空間，提升航標基地周轉利用率，從而達到降本增效的目的。

關鍵詞：燈浮標；堆場；倉儲物流；動態平衡

1? 背景與研究目的

1.1研究的背景

上海航標處燈浮標倉儲成本是其物流成本的重要組成部分，而隨市場經濟環境的變化，上海地區倉儲租金明顯增加，這給燈浮標運輸、倉儲運行成本上帶來嚴峻考驗。在燈浮標倉儲管理方面，根據相關管理辦法要求，航標周轉器材的數量配備的標準一般為轄區內標志總數30%，特殊情況可進行增減，但應滿足航標維護需要。

1.2必要性和目的

堆場存在主要問題是利用率低、效果不明顯、規模不確定、使用頻率低和現有堆場空間資源不能被充分利用。為了解決上海航標處場地空間有限，燈浮標堆存、車輛停放和運動場地相互掣肘等難題，改變以往“堵”的現狀，節約燈浮標倉儲物流成本，進一步優化燈浮標物流倉儲和配送方案，盤活現有堆場空間資源，紓解燈浮標堆場緊缺難題，以最低的倉儲物流成本獲取上海航標處燈浮標運行、存儲和及時使用最優解。對燈浮標配備比例進行科學探討，結合燈浮實際周轉情況，論證所需最低比例，從而節約航標維護成本。

2 上海航標處轄區航標種類數量分析

截至2023年3月初，上海航標處轄區共有航標1 507座（包括代管標、警示牌和管線標），其中燈塔8座，導標4座、立標11座、燈樁369座、在用燈浮標673座（其中燈船及大型燈浮10座，方位標8座、推薦航道標10座、應急沉船示位標10座，由各所有燈船包含霧鐘）、橋梁標志40座、雷應36座、AIS基站67座、AIS航標（實體）128座，AIS虛擬航標158座，DGNSS臺站1座、其他類12座。按照30％的配備要求，上海航標處非業主可用燈浮標共計866座，現場庫620座，堆場246座，報廢庫10座（不含）。上海航標處需要在堆放186座燈浮標來滿足上海航標處日常燈浮運行管理，目前上海航標處基地堆場，租賃堆場和洋山四期碼頭堆場備用燈浮標數量在236座，備用數滿足相關要求和規定，且可以作出適當的數量減少調整。

3 燈浮標場地數量及使用年限階段性分析

3.1燈浮標現場庫和堆場數量分析

截至2023年3月初。現場庫中公用標445座，代管標228座，共計673座。其中非業主鋼制燈浮474座，非業主塑料燈浮146座，共計620座。堆場共計236座包括：朱家浜134座，租賃堆場91座，洋山港四期堆場11座。現場庫非業主燈浮標詳情見表1：

由以上數據分析來看，現場庫中非業主鋼制燈浮474座，非業主塑料燈浮146座，其中兩者的占比分別為54.73%和16.86%，其比例約為3：1，鋼制燈浮占主要部分；堆場中鋼制燈浮218座，塑料燈浮18座，比例約為12：1。按照配備比例要求，盡管堆場塑料燈浮配備數量遠少于44座，但考慮到塑料燈浮的耐用性和較長時間內免于維護保養的特性，鋼制燈浮在數量和使用性能上可與塑料浮優勢互補。

3.2燈浮標購置年齡階段性分析

上海航標燈浮標購置年齡階段分析見表2。

由以上數據分析得知，上海航標處近五年內采購的塑料燈浮是鋼制燈浮的2.0倍，占總體數量的18.24%。十年以上燈浮標有394座，占比45.0%。十幾年以及下的占比55.0%，20年以上的燈浮標50座，占比5.77%。

4 燈浮標倉儲物流的概念、重要性及報廢條件

4.1燈浮標倉儲物流的概念

燈浮標倉儲物流區別于傳統倉儲物流概念，是一種供應鏈管理的方式，指的是將燈浮標從采購生產、運輸堆存和使用的全過程中，涵蓋堆存、管理、調配、使用和返廠維修等環節的一種綜合性服務體系。其目的是最大化降低燈浮標運行成本、提高燈浮標使用頻率、減少堆積，其各個環節都極為重要，如圖1所示。

4.2倉儲的重要性

燈浮標倉儲物流在現代供應鏈管理中的重要性體現在以下幾個方面：一是保障燈浮標堆場庫存數量，倉儲物流能夠提供安全、及時的堆場庫存儲備，確保供應鏈中各環節的順暢運轉。二是燈浮標運轉效率，通過科學合理的倉儲分區布局和管理模式，來大幅提升燈浮標在運輸、裝卸等環節的效率，進而提高燈浮標在整個供應鏈的運轉效率。三是降低成本，倉儲物流能夠通過減少燈浮標庫存積壓、提高場地利用率，降低燈浮標運營成本。

4.3燈浮標報廢條件

根據《東海航海保障中心航標周轉器材管理辦法》東海航導〔2021〕24號和《上海航標處航標周轉器材報廢管理實施細則》東海滬標〔2022〕24號，上海航標處燈浮（含燈架）報廢條件如下：

鋼制燈浮標：（1）使用3年為一個保養周期，經過3次深度保養（噴砂、除銹）回收后。（2）被撞后維修成本超過原價值50%。（3）浮體表面兩平方米內有1次修補，再次破損后。（4）浮體被撞破損超過總面積30%。（5）浮體鋼板厚度低于使用時厚度的80%。（6）浮體被撞嚴重變形，難以修復。

非鋼制浮標：（1）使用周期超過15年。（2）浮體被撞后開裂，難以修復。

考慮到采購年限較久的燈浮標，比如：15年及以上的燈浮標，盡管使用周期內外觀良好，但存在極大的安全隱患。平衡錘與尾管底部連接處極易受到海浪沖擊產生磨損而導致銹蝕、斷管的可能。如圖2所示，2005年采購的2.4 m鋼制燈浮S6壓鐵丟失，除船舶撞擊產生強大的外力，從斷裂位置可以看出銹蝕嚴重、鋼材厚度明顯低于生產時檢測厚度。

為此，提出使用周期內鑒定鋼制燈浮報廢年限和報廢具體條件的行業具體標準，具體可參考船級社對船舶鋼板檢測的技術要求。

對于非鋼制燈浮標，其優點環保、輕便等。但也存在嚴重的缺陷，比如輕微碰撞后會產生裂痕，發泡棉會緩慢吸水，長時間的浸泡導致浮體傾斜、穩性降低而下沉，甚至沉沒，這不僅影響后期肇事船舶查詢成功概率，而且很大程度上影響燈浮實際助航性能。

5 浮標生產運輸、堆存和采購經濟成本分析

5.1上海航標處燈浮在生產、運輸經濟成本分析

上海航標處燈浮標生產運輸及存儲經濟成本分析，主要包括以下幾個方面：一是生產成本，燈浮標生產所需的人力、物力、財力等資源投入等費用。二是運輸成本，將燈浮標從生產地運至上海航標處堆場所需的費用，包括運輸工具的租賃、燃料、司機工資、保險等各種費用，目前根據燈浮標的尺寸，大型半掛車輛每次能夠承載兩座燈浮，費用是980元/車次。三是堆存成本，為了保證燈浮標使用的穩定型，需要將其用開闊場地堆存，這就涉及到支付堆存租金、管理成本和車輛運維成本等。

5.2上海航標處燈浮堆場存儲經濟成本分析

燈浮標堆場存儲經濟成本主要包括固定成本和變動成本，其中固定成本包括土地租金和日常維護等費用，變動成本包括人工管理和日常維修等費用。按照上海浦東新區2023年平均工業用地租金1.36元/平/天計算，每座燈浮標的寬度2.4 m，高度7.9 m，傾斜堆放傾角15°，地面投影長度7.6 m（7.6m=7.9m*cos15°），占地面積約18.24 m2/座。按照最大化占地，100座燈浮標的占地面積近2 000 m2，根據市場價格來算，每年租賃費用約在100萬左右。

這些成本對于商品的價格和市場競爭力都有著重要的影響。每年購入價格起伏不定，這主要受市場大環境影響，導致鋼材和高分子聚乙烯成本變動，按照近5年采購情況分析可知，鋼制燈浮大概4.6萬元/座，塑料燈浮大概9.8萬/座。因此，燈浮標在運輸、存儲數量等方面成本控制非常關鍵，可以采取提高運輸效率、適當減少備用燈浮標、加強倉儲管理等措施來降低成本。

鋼制和塑料燈浮近5年市場大致價格見表3。

6 上海航標處燈浮標動態平衡分析

6.1建立基于倉儲物流角度的燈浮標出入庫動態平衡數學模型

一是模型變量，該模型中，需要確定的變量包括但不限于：燈浮標數量、燈浮標類型、燈浮標采購周期和進出庫時間、存儲區域位置。這些變量需要結合實際情況，并針對性地確定各自的取值范圍。二是模型約束條件，為了確保模型最終能夠達到動態平衡狀態，在設計數學模型時需要考慮約束條件。例如，燈浮標的進出庫操作需要滿足安全、穩定和高效等要求。此外，還需要考慮朱家浜堆場容量和運維需求量平的等問題，以便使整個流程更加順暢和有效。三是模型可行性，在建立數學模型之前，需要首先評估其可行性。通過仿真實驗來驗證模型是否可以實現解決當前問題。如果模型的結果與真實情況高度一致，可以認定該模型具有較高的可行性，如圖3所示。

6.2現有堆場面積及燈浮標動態平衡分析

目前，上海航標處平面堆場可利用面積約為2 200 m2，承載能力期望值為120座，朱家浜碼頭和洋山港四期堆場分別為6座和11座，船載應急配備方面，海巡167輪和海巡160輪各4座，共計145座。按照理想的承載能力期望值，能夠滿足上海航標處日常運維的燈浮標配備數值應低于145座，這樣方能充分利用現有場地進行存儲。

按照每年度計劃起吊140座，加上應急起吊任務，平均每月起吊次數約為18次。每月需返修保養燈浮標約為15座，年度返修數量為180～192座，由于使用年限及船舶碰撞而報廢約10座。根據每年度工廠保養出庫最大值192座和月度起吊平均數量來計算，按照上海航標處航標周轉器材的數量配備的標準，備用燈浮標的數量為總數的30%，即庫存量需要保持186座，鋼制142座，塑料44座。這樣可以保障在10個月內沒有補給的情況下正常運轉，但應考慮后期需要及時保養和適當采購。按照30%的比例進行配備，能夠滿足上海航標處燈浮標運維實際需求，但應該考慮到臨時租賃成本和燈浮標在使用過程中運輸成本等問題，為避免不必要的浪費和使用頻率不足，我們可以作出假設：即滿足上海航標處在7個月沒有補給的情況下，也就是說對30%進行適當試探性調整，調整后的比例約為21%，對應維持日常運維燈浮標的數量為130座，滿足特殊情況下進行增減來維持航標維護需求。上海航標處燈浮標動態分析圖，如圖4所示。

7 堆場存儲合理性分析和討論

堆場存儲合理性分析是通過基礎數據庫系統中現場庫燈浮標數量和類型，結合朱家浜倉儲堆場空間可利用數據模型進行分析，得到現有2.4 m燈浮標（長7.9 m，浮身寬2.4 m）最合理的堆放方式，使得僅有堆場面積被最大程度利用。

7.1系統數據提取分析

在進行系統數據提取分析時，需要對倉庫管理系統中的相關數據進行收集，如燈浮標數量、種類、放置位置、進出庫時間等。此外，還需要利用常見數據分析工具，如Excel：對數據進行處理。通過分析數據建模，預估需求量和制定合理分配方案，從而有助于后續的動態平衡調度工作。

7.2倉儲堆場調研是為實現燈浮標出入庫動態平衡而進行的，主要通過實地考察來尋找最佳的儲存策略和調度方案。在進行倉儲堆場調研時，可以從以下幾個方面進行考慮，如5圖所示。

7.2.1堆場大小：通過實地測量可知，目前朱家浜堆場可利用面積約2 200 m2，其大小和使用的合理性直接決定了存儲數量，因此需要根據實際需要進行評估和規劃。

7.2.2存儲場地現狀與分配：目前，在朱家浜堆場的布局設計方面，按照約定，可將其分配為存放區（U）、緩存區（B） 和動態準備區（D）三個部分，中間設置6 m寬航標堆場道路方便叉車工作，偏北一側留有燈器暫存區和短尾燈浮存放區，如圖6所示。

（1）U存儲區：提供長期穩定存儲空間，主要用于庫存管理、分類存放和燈浮標周轉等方面，期望存放數量為50+20座。

（2）B緩存區：作為短期臨時存儲，用于暫時存儲那些需要頻繁取用的燈浮標。通常情況下，緩存區域離工作場地比較近，方便叉車出入和作出堆存位置的適當調整，期望存放數量為25座。

（3）D動態準備區：負責動態處理燈浮標調度需求，主要用于及時處理應對計劃內和計劃外應急修復任務，期望存放數量為25座。

根據前面作出的期望值假設和數據模型，我們只需要考慮怎樣簡單地把120座燈浮標合理放入三塊區域即可。按照2.4 m燈浮標最大占地面積為18.24 m2/座，順序擺放肯定會產生現有堆場合理存儲數量和配備比例要求之間的矛盾。但存儲區的燈浮標進行尾管隱藏堆放，該問題就能迎刃而解。

通過有效利用燈架傾下方空間，使得前面燈浮尾管隱藏至后面燈架之下，如下圖7所示。其占地面積為5×2.4＝12 m2/座。占地面積節約了6.24 m2/座。根據現場測量結果，航標堆場路道左側區域（老堆場）尺寸（53 m×21 m）、短尾區（18 m×9 m）；航標堆場路道右側區域（老籃球場）尺寸（19 m×38 m）。經數據朱家浜基地（不隱藏尾管方式）約100座，遠低于期望值120座；而朱家浜基地（隱藏尾管方式）存儲數量約150座，遠超出期望值120座，相比之下可多堆放30座燈浮標。

當然這些區域的設計各自都有優缺點，燈浮標的堆存應根據具體場地形狀、出入庫便捷性、燈浮標尺寸和實際工作中的問題等相關因素決定堆存方案。

8 結果與分析

8.1優化后的燈浮標配備比例約為21%，對應維持日常運維燈浮標的數量為130座，滿足特殊情況下進行增減來維持航標維護需求。但配備數量應充分考慮到極端情況下燈浮標實際使用量和燈浮標5個月采購周期。包括臺風過境、長江口主汛期情況影響，發生的漂失和船舶報廢性碰撞。

8.2目前對上海航標處現有堆場進行最大化利用，即堆場存放約175座燈浮標，完全滿足上海航標處日常燈浮標運維。相較于現有配備數量236座，可節省資源61座，按照23年鋼制燈浮市場價格，約節省成本350萬元左右。

8.3對無使用價值的待報廢燈浮應及時處理，節約堆存成本，建議對20年以上的燈浮標進行可使用性評估，不滿足要求的應及時報廢處理。應對使用后的燈浮標進行及時返廠維修，使得返修廠房始終維持15～16座的庫存量。使用過程中也應考慮到燈浮標的使用頻率，避免長期存放導致顏色退化或浮身生銹，影響其使用效果。

8.4盤點庫存的頻率應該根據業務需求和成本效益來決定，一般建議每個季度或半年進行一次。對隱藏尾管式的燈浮標進行重新合理堆存，避免叉車在工作過程中出現取標困難情況。

8.5根據實際使用情況，對動態平衡結果進行為期1～2年的運維成本有效評估。按照實際生產效益，對上海航標處21%比例配備額外的燈浮標進行過渡性消化，使得燈浮標運維成本能夠保持合理的范圍。

參考文獻

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