王 平，蘭 昊

（江蘇科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212100）

0 引言

倉庫的布置直接影響著倉庫的利用效率、收發(fā)貨作業(yè)效率等方面，已經(jīng)成為企業(yè)物流優(yōu)化的重要因素。合理的倉庫布置可以降低企業(yè)的物流成本，有助于企業(yè)采用先進(jìn)的管理方法和物流技術(shù)、整合內(nèi)部資源、提高效益、降低成本、提高競(jìng)爭(zhēng)力。W造船廠承接我國第一艘大型郵輪的建造，郵輪建造所需閥件的種類和數(shù)量幾乎是普通船舶的數(shù)倍，具有倉儲(chǔ)數(shù)量大、需求量大、物資分類復(fù)雜、揀選費(fèi)工費(fèi)時(shí)等特點(diǎn)，對(duì)倉儲(chǔ)利用能力提出了更高的要求。隨著郵輪建造的進(jìn)行，W造船廠閥件倉庫面臨巨大的壓力，原有的倉儲(chǔ)布置難以滿足郵輪建造的需求，亟需對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)（Systematic Layout Planning，SLP）是美國學(xué)者理查德·廖瑟（Richerd Muther）根據(jù)系統(tǒng)工程的理念提出來的系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)理論。趙敬源，等針對(duì)現(xiàn)有物流園布置方法不成熟、布局模式單一等問題，引入馬爾科夫鏈改進(jìn)傳統(tǒng)系統(tǒng)布局設(shè)計(jì)的方法，對(duì)原規(guī)劃方案進(jìn)行了優(yōu)化。于俊甫，等運(yùn)用遺傳算法分別結(jié)合多行布置模型和一對(duì)一布置模型，從物流強(qiáng)度的角度對(duì)G企業(yè)裝配車間的設(shè)施布置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出多行布置模型的優(yōu)化效果更好。張慧，等采用SLP與Flexsim仿真軟件相結(jié)合的方法，對(duì)企業(yè)車間的設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，縮短了物料的搬運(yùn)距離，提高了設(shè)備利用率及生產(chǎn)效率。林清戀，等運(yùn)用SLP方法，分別對(duì)公司布置和醫(yī)院手術(shù)室的設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)用相互關(guān)系圖進(jìn)行計(jì)算，得到優(yōu)化后的備選方案，并對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，選出最優(yōu)方案。侯智，等采用SLP和遺傳算法相結(jié)合的方式，分別對(duì)變速器廠倉儲(chǔ)和工廠布置進(jìn)行優(yōu)化，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)SLP的繁瑣、主觀性強(qiáng)、結(jié)果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，有效提高了倉儲(chǔ)布置的效率和效益。Calzavara，等從經(jīng)濟(jì)成本和人體工學(xué)的角度對(duì)倉儲(chǔ)進(jìn)行研究，構(gòu)建數(shù)學(xué)模型并提出構(gòu)建倉儲(chǔ)布局的方法。

物料搬運(yùn)系統(tǒng)分析（System Handling Analysis,SHA）可用于全部物料搬運(yùn)活動(dòng)，是一種條理清晰的物流分析方法，可實(shí)現(xiàn)倉庫內(nèi)物料搬運(yùn)方法和方式的合理化。張永強(qiáng)，等采用SLP與SHA相結(jié)合的方法，對(duì)林產(chǎn)品倉儲(chǔ)布局進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出新的林產(chǎn)品倉儲(chǔ)布局方案。馮定忠，等將系統(tǒng)布置優(yōu)化和搬運(yùn)系統(tǒng)分析相結(jié)合，對(duì)生產(chǎn)車間進(jìn)行了規(guī)劃，并運(yùn)用仿真軟件對(duì)車間生產(chǎn)運(yùn)作進(jìn)行模擬，得到車間優(yōu)化后的布置方案和設(shè)備配置方案。李冰通過SLP與SHA相結(jié)合的方法，在分析工程機(jī)械廠基本元素后，通過繪制物流圖和物流-距離圖，對(duì)現(xiàn)有布置進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，最后對(duì)工程機(jī)械廠布置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

本文以W造船廠閥件倉庫為研究對(duì)象，針對(duì)閥件倉庫物流量大、物流搬運(yùn)頻繁等特點(diǎn)，采用SLP和SHA相結(jié)合的方法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)SLP方法缺少物料分析、動(dòng)態(tài)分析等缺點(diǎn)，對(duì)閥件倉庫布置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

1 W造船廠閥件倉庫的布置現(xiàn)狀分析

1.1 W造船廠閥件倉庫的布置現(xiàn)狀

W造船廠是國內(nèi)領(lǐng)先的造船企業(yè)，年均生產(chǎn)量約為民船12艘、海工船2艘。由于W造船廠現(xiàn)承接大型郵輪的建造，大量增加的郵輪閥件對(duì)原有閥件倉庫造成了巨大壓力。W造船廠閥件倉庫面積約為10 000㎡，日常存儲(chǔ)閥件約為36 000個(gè)。按照倉庫內(nèi)部各作業(yè)單位的性質(zhì)，可將其劃分為11個(gè)區(qū)域，分別為收貨區(qū)，理貨區(qū)，民、海閥件貨架區(qū)，海工閥件地堆區(qū)，民船閥件地堆區(qū)，郵輪閥件存儲(chǔ)區(qū)，退貨區(qū)，集配區(qū)，出貨區(qū)，設(shè)備區(qū)和辦公服務(wù)區(qū)，如圖1所示。郵輪建造閥件由于其特殊性設(shè)置專有存儲(chǔ)區(qū)，地堆區(qū)閥件存放形式為托盤或木箱，貨架存放閥件以保管員經(jīng)驗(yàn)決定，各作業(yè)單位的面積及作用見表1。

表1 閥件倉庫各作業(yè)單位劃分

圖1 W造船廠閥件倉庫布置圖

1.2 閥件倉庫總物流圖繪制

閥件倉庫作業(yè)流程如圖2所示，具體包括：

圖2 閥件倉庫總流程圖

（1）入庫流程。供應(yīng)商將閥件送至倉庫收貨區(qū)，工作人員將閥件卸貨、清點(diǎn)、交接完成后，在理貨區(qū)對(duì)收到的閥件進(jìn)行分類及外觀檢驗(yàn)，將合格品依據(jù)存儲(chǔ)要求的不同進(jìn)行分類，存入指定區(qū)域。急需的閥件在集配區(qū)交接完成后直接送至出貨區(qū)出庫。

（2）出庫流程。生產(chǎn)部門提前一天向倉庫下訂單，工作人員按訂單到各存儲(chǔ)區(qū)揀貨，運(yùn)至集配區(qū)配托盤，將配好的托盤運(yùn)至出貨區(qū)暫存，待次日配送人員裝車出庫，送至生產(chǎn)線邊。

（3）退貨流程。倉庫管理員在收貨區(qū)卸貨、清點(diǎn)及理貨區(qū)分類、檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格品，將不合格閥件拍照后運(yùn)至退貨區(qū)，待評(píng)估后決定回收或退回供應(yīng)商。

2 基于SHA的倉庫總體布置分析與評(píng)價(jià)

2.1 閥件倉庫搬運(yùn)路線分析

由圖2可知，產(chǎn)生閥件搬運(yùn)物流量的作業(yè)單位對(duì)為14對(duì)，本文分析搬運(yùn)路線時(shí)僅考慮產(chǎn)生物流量的14對(duì)作業(yè)單位區(qū)域。因船舶制造周期長(zhǎng)、物資使用量波動(dòng)大，故選取各作業(yè)單位間每月的閥件物流量進(jìn)行分析。同時(shí)使用曼哈頓距離法計(jì)算出各搬運(yùn)路線的實(shí)際搬運(yùn)距離，得到W造船廠閥件倉庫搬運(yùn)路線匯總表，見表2。

表2 閥件倉庫搬運(yùn)路線匯總表

2.2 基于物流-距離圖的閥件倉庫總體布置分析

按照物料搬運(yùn)的原則，物料搬運(yùn)以各條路線上總的搬運(yùn)量最小為目標(biāo)，即物流量f與搬運(yùn)距離d總體上應(yīng)呈反比關(guān)系，根據(jù)已有文獻(xiàn)[12]可得到物流量與搬運(yùn)距離之間的關(guān)系為：

式（1）中：M，N均為常數(shù)。

由于倉庫實(shí)際產(chǎn)生物流的作業(yè)單位對(duì)有14對(duì)，則計(jì)算可得物流量f與搬運(yùn)距離d之間的函數(shù)關(guān)系式為：

按照表2，繪制出物流量-搬運(yùn)距離圖，按照式（2），繪制出閥件倉庫物流-距離基準(zhǔn)曲線，如圖3所示。

圖3 閥件倉庫物流-搬運(yùn)距離及其基準(zhǔn)線圖

2.3 總體布置評(píng)價(jià)

按照物料搬運(yùn)的原則，當(dāng)某個(gè)作業(yè)單位對(duì)的搬運(yùn)距離較大時(shí)，物流量應(yīng)相對(duì)較小，反之物流量應(yīng)相對(duì)較大。通過分析圖2和圖3，并結(jié)合閥件倉庫作業(yè)搬運(yùn)路線特點(diǎn)，對(duì)閥件倉庫作出如下評(píng)價(jià)：

（1）理貨區(qū)與郵輪閥件地堆區(qū)、民船閥件地堆區(qū)與集配區(qū)、集配區(qū)與出貨區(qū)之間的物流量很大，但是搬運(yùn)距離卻很遠(yuǎn)，造成搬運(yùn)費(fèi)用的增高及搬運(yùn)的不便。

（2）從倉庫平面布置圖可以看出，靠近入口的“黃金儲(chǔ)存區(qū)”被物流量小的辦公服務(wù)區(qū)和設(shè)備區(qū)域占用，在進(jìn)行收發(fā)貨時(shí)，會(huì)造成物流量大的區(qū)域其搬運(yùn)距離不必要的增加。

（3）設(shè)備區(qū)進(jìn)出路線被民、海閥件貨架區(qū)阻擋，不利于設(shè)備的進(jìn)出，辦公服務(wù)區(qū)遠(yuǎn)離出口，不利于監(jiān)管物資出庫與交接。

（4）郵輪閥件存儲(chǔ)區(qū)橫跨整個(gè)倉庫，大量的郵輪閥件搬運(yùn)，既不便于其他作業(yè)單位的物資進(jìn)出，又極易造成交通擁堵和混亂。

3 基于SLP的W造船廠閥件倉庫布置優(yōu)化

3.1 物流相互關(guān)系分析

物流分析是倉庫布置優(yōu)化的關(guān)鍵，也是前提，其基本原則是使物料搬運(yùn)費(fèi)用最小，避免物料搬運(yùn)路線的迂回和十字交叉，通常包括物料移動(dòng)的順序和移動(dòng)量?jī)蓚€(gè)方面。常將倉庫各作業(yè)單位間的物流強(qiáng)度劃分為A、E、I、O、U五個(gè)等級(jí)對(duì)物流關(guān)系因素進(jìn)行分析。A、E、I、O、U所表示的物流強(qiáng)度依次減小，物流強(qiáng)度等級(jí)劃分依據(jù)見表3。

表3 物流強(qiáng)度等級(jí)劃分表

根據(jù)表2可得該倉庫作業(yè)單位物流相互關(guān)系圖，可簡(jiǎn)潔的表示倉庫各個(gè)作業(yè)單位之間的物流相互關(guān)系，如圖4所示。

圖4 作業(yè)單位物流相互關(guān)系圖

3.2 非物流相互關(guān)系分析

物流分析是倉庫布置的重要依據(jù)，但不是唯一依據(jù)，W造船廠閥件倉庫中各作業(yè)單位之間的非物流關(guān)系具有同樣重要的地位。依據(jù)R·廖瑟在系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)中的建議，作業(yè)單位的重點(diǎn)影響因素不應(yīng)超過10個(gè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析調(diào)研并咨詢相關(guān)人員后，確定影響W造船廠閥件倉庫作業(yè)單位的非物流影響因素主要有8個(gè)，見表4。

表4 非物流關(guān)系影響因素

在確定各作業(yè)單元的非物流影響因素后，按照一定的關(guān)系密切等級(jí)對(duì)非物流相互關(guān)系進(jìn)行等級(jí)劃分，通常劃分為A、E、I、O、U五個(gè)等級(jí)，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表5。

表5 密切程度等級(jí)劃分表

通過訪問倉庫現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員并結(jié)合相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)給出的建議，根據(jù)表5，可得到各作業(yè)單位間的非物流相互關(guān)系圖，如圖5所示。

圖5 作業(yè)單位非物流相互關(guān)系圖

3.3 綜合相互關(guān)系分析

為了確定W造船廠閥件倉庫各作業(yè)單位之間的綜合關(guān)系密切程度，需將各作業(yè)單位間的物流和非物流相互關(guān)系量化后相結(jié)合。首先要確定它們的相對(duì)重要性。綜合上述對(duì)閥件倉庫的分析，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析可知，W造船廠閥件倉庫的物流相互關(guān)系和非物流相互關(guān)系同樣重要。因此，參考文獻(xiàn)[15]，閥件倉庫各作業(yè)單位之間的綜合關(guān)系計(jì)算方式為：

近年來，國內(nèi)腳手架施工事故屢有發(fā)生，尤其以承重腳手架在澆筑砼和腳手架拆除時(shí)發(fā)生坍塌事故，以及搭設(shè)、拆除等作業(yè)過程中發(fā)生高處墜落事故居多。導(dǎo)致這些事故的原因大多為腳手架設(shè)計(jì)不合理、材質(zhì)不合格、偷工減料、腳手架工不專業(yè)等。隨著建筑市場(chǎng)的發(fā)展壯大，腳手架需求越來越多。為避免或減少腳手架施工事故發(fā)生，國內(nèi)施工企業(yè)可借鑒阿美關(guān)于腳手架的一些先進(jìn)做法，對(duì)腳手架工取證、腳手架方案審批、專業(yè)承包商、專人驗(yàn)收及檢查、掛牌制度等方面進(jìn)一步細(xì)化管理，逐步規(guī)范腳手架搭設(shè)、拆除等施工，全面提升腳手架施工安全管理水平。

式（3）中：TR表示作業(yè)單位對(duì)i、j之間的綜合作用關(guān)系；

MR表示作業(yè)單位對(duì)i、j之間的物流關(guān)系；

NR表示作業(yè)單位對(duì)i、j之間的非物流關(guān)系；

M:n表示物流和非物流相互關(guān)系的相對(duì)重要性，本文取1:1。

綜上，通過量化計(jì)算后，綜合得到W造船廠閥件倉庫各功能區(qū)綜合密切程度相互關(guān)系圖，如圖6所示。

圖6 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系圖

3.4 W造船廠閥件倉庫布置優(yōu)化方案

一般平面布置的方法有線型圖法、圖論法、螺旋法、關(guān)系表法等。由于關(guān)系表法的邏輯性、條理性較強(qiáng)，相對(duì)較易得到較優(yōu)的布置方案，故本文采用關(guān)系表法對(duì)W造船廠閥件倉庫的各個(gè)作業(yè)單元進(jìn)行初始的相對(duì)位置確定。首先根據(jù)圖6繪制各個(gè)作業(yè)單元對(duì)之間的相互關(guān)系工作表，見表6。

表6 各作業(yè)單位對(duì)相互關(guān)系工作表

在不考慮各功能區(qū)實(shí)際占地面積的情況下，將各作業(yè)面積看做面積相同、大小一樣的正方形，在正方形中央寫上作業(yè)單位的名稱，四角分別標(biāo)上A級(jí)、E級(jí)、I級(jí)、O級(jí)，并填上相對(duì)應(yīng)的作業(yè)單位代號(hào)，U級(jí)暫不考慮，得到無面積拼塊如圖7所示。

圖7 無面積拼塊示例圖

無面積拼塊擺放原則為：首先考慮A級(jí)，再依次考慮E級(jí)、I級(jí)、O級(jí)。擁有A級(jí)相互關(guān)系的作業(yè)單位對(duì)要邊靠邊布置，擁有E級(jí)相互關(guān)系的作業(yè)單位對(duì)至少要角對(duì)角布置。最后得到幾個(gè)不同的相對(duì)位置方案。

方案得分計(jì)算方法：如果A級(jí)作業(yè)單位對(duì)沒有靠邊，則罰2分；若A級(jí)作業(yè)單位對(duì)只靠角，則罰1分；若E級(jí)的作業(yè)單位對(duì)沒有靠角也罰1分；若I級(jí)的作業(yè)單位對(duì)靠邊則加2分，靠角加1分。對(duì)得到的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)、篩選，選出較優(yōu)的布置方案，如圖8所示。

圖8 無面積拼接初始布置方案

基于上文中對(duì)W造船廠倉庫內(nèi)物流作業(yè)圖、物流-距離圖及其基準(zhǔn)線圖和總體布置評(píng)價(jià)、綜合關(guān)系圖等的分析，再根據(jù)無面積拼接初始布置方案中各作業(yè)單位的相對(duì)位置，并結(jié)合各類型閥件的存儲(chǔ)量和存儲(chǔ)面積需求，繪制出初步閥件倉庫優(yōu)化布置方案，最后對(duì)初步優(yōu)化布置方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，得到最終優(yōu)化布置方案，如圖9所示。

圖9 最終優(yōu)化布置方案

4 布置優(yōu)化結(jié)果的評(píng)價(jià)與分析

對(duì)比倉庫原布置方案，優(yōu)化后的布置方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）最終優(yōu)化布置方案很大程度上縮短了作業(yè)單位間的搬運(yùn)距離，其中理貨區(qū)和郵輪閥件存儲(chǔ)區(qū)的搬運(yùn)距離縮短至39m，民船閥件地堆區(qū)和集配區(qū)的搬運(yùn)距離縮短至39.8m，集配區(qū)和出貨區(qū)的搬運(yùn)距離縮短至18.9m。根據(jù)最終優(yōu)化布置方案，計(jì)算出優(yōu)化后各搬運(yùn)路線的實(shí)際物流距離，繪制出物流-距離及基準(zhǔn)線圖，如圖10所示。

圖10 優(yōu)化后閥件倉庫物流-距離及基準(zhǔn)線圖

（2）通過計(jì)算閥件倉庫優(yōu)化前后系統(tǒng)搬運(yùn)工作量可得，優(yōu)化前的月系統(tǒng)搬運(yùn)工作量為18 815.3，優(yōu)化后的月系統(tǒng)搬運(yùn)工作量為15 954.6，優(yōu)化后的搬運(yùn)工作量比優(yōu)化前減少了15.2%。

（3）將物流量小的退貨區(qū)與設(shè)備區(qū)布置于遠(yuǎn)離出入口的位置，倉庫出入口附近的“黃金區(qū)域”布置物流量較大的閥件存儲(chǔ)區(qū)，縮短了搬運(yùn)距離，節(jié)約了搬運(yùn)費(fèi)用，降低了存儲(chǔ)成本。

（4）將設(shè)備區(qū)布置在倉庫上部中間位置，便于設(shè)備的進(jìn)出與物資裝卸。辦公區(qū)布置于靠近集配區(qū)與出庫區(qū)位置，便于管控物資出庫與交接，提高了管理的方便性與管理效率。

（5）將物流量最大的郵輪閥件存儲(chǔ)區(qū)布置于閥件倉庫下側(cè)，靠近理貨區(qū)與集配區(qū)，既方便閥件出入庫，又不會(huì)因?yàn)轭l繁的搬運(yùn)造成擁堵與混亂。

5 結(jié)語

針對(duì)W造船廠閥件倉庫存儲(chǔ)壓力大、布置不合理等問題，基于SLP和SHA相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)了閥件倉庫布置優(yōu)化方案，有效縮短了閥件的搬運(yùn)距離，減少了系統(tǒng)搬運(yùn)工作量，在搬運(yùn)效率、倉儲(chǔ)空間利用等方面有了明顯改善。本文所使用的方法、思路也可為企業(yè)的新建、改建、重組工程提供參考。