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从社会经济发展的历史轨迹来看,原材料资源领域依靠科技进步,节约消耗、代用、综合利用、回收利用,乃至大量人工合成而获取高额利润,被称为“第一利润源”。人力资源领域依靠科技进步,提高劳动生产率,降低人力资源消耗;或采用机械化、自动化设备来降低劳动耗用,从而降低成本;或通过提高劳动力训练程度来提高劳动生产率,从而增加利润,被称为“第二利润源”。在前两个利润源潜力越来越小、利润开拓越来越困难的情况下,日本早稻田大学教授、权威物流成本研究学者西泽修先生提出“第三利润源”,既对物流潜力及效益的描述:合理组织产供销环节,将货物按必要的数量以必要的方式,在要求的时间内送到必要的地点,让每一个要素、每一个环节都做到最好。随着经济全球化进程的加快与信息技术的高速发展,制造企业获取生产资料与产品市场营销的范围日益扩大,其社会生产、物资流通、商品交易及管理方式正在或即将发生翻天覆地的改革。现代物流作为一种先进的组织方式、管理技术,通过合理布置、设计物流系统,可以大幅度减少工作量,减轻工人劳动强度,减少劳动力数量;可以大幅度缩短生产周期和交货期,提高资金周转率;可以降低物流费用以降低生产成本,减少流动资金占用率;通过优化生产、储存过程中的搬运手段,可以防止磕碰,提高产品质量;通过物流过程的改造,促进新工艺、新设备的使用,达到文明生产、安全生产。因此,现代物流可以提高制造企业管理水平,促进生产系统尽可能多地发挥生产能力,提高企业经济效益,提高企业竞争力。物流系统的功能要素一般包括运输,储存保管、装卸搬运、包装、流通加工、配送和信息处理7部分。其中,运输和储存保管共同构成了物流系统的两大支柱,在物流活动中处于中心地位。而大多数制造企业将运输外包给经销商。因此,储存保管就成为了制造企业获取“第三利润源”的重点。随着经济的发展,消费者的需求方式出现了个性化、多样化的改变;制造企业的生产方式也随之变成了多品种、小批量的柔性生产方式;物流的特征也由少品种、大批量变成多品种、小批量;储存保管的功能也从重视保管效率变成重视实现流通功能。储存保管功能主要是通过仓库来实现的,因此仓库的规划设计也要适应这种变化。
2综述
卢平平(2007)[1]在《现代仓库规划设计应考虑的几大问题》中结合现有仓库实际,提出了现代仓库规划设计应考虑的三大问题:自然因素、社会因素以及仓库内部构成。李新宇(2013)[2]在《我国现代化仓储管理的发展方向》中通过分析我国仓储管理的现状和存在的问题,重点阐述了现代化仓储管理的发展方向。马东博(2005)[3]在《制造企业的仓库设计》中从生产企业的实际出发,结合业务模式和具体运作,对产成品仓库空间的需要和使用效率进行讨论。刘颖、孔庆丽、王睿(2008)[4]在《仓库规划问题的研究》中提出我国仓储业的发展明显滞后,管理落后、设备陈旧,仓库利用率低,已经无法适应市场经济发展的要求,为了能够顺应流通体制改革的不断深化,以及不断扩大开放和对外贸易的发展,对现有的仓库进行重新规划。张娜、李辉(2012)[5]在《多品种跨批量制造企业精益仓储研究与应用》中针对多品种跨批量制造企业仓储管理中储区规划及货位分配存在的问题,从精益生产思想出发,提出精益仓储的理论,建立基于精益思想的仓储优化模型,并结合ABC法对某企业的仓库储区进行优化,提出具体应用方案。研究结果表明,优化方案极大地提高了库房的空间利用率,缩短了物资出入库时间。于占泉、鲁晓春、付近近(2013)[6]在《基于排队论的入库理货区规划研究》中把排队论的原理应用于仓库入库理货区规划研究,建立了入库理货区规划模型;用蒙特卡洛模拟来进行大量的数据分析,减弱随机性对结果造成的影响。结果显示利用排队论原理来规划仓库入库理货区面积,可以使得理货区的利用率达到71.2%,证明该种方法是合理有效的。目前学术界对自动化立体仓库的研究比较集中,自动化立体仓库是物流仓储中出现的新概念,利用立体仓库设备实现仓库高层合理化,存取自动化,操作简便化。自动化立体仓库固然拥有仓库作业全部实现机械化和自动化,便于控制与管理,尤其是配合计算机,不但能够实现作业过程的自动控制,而且能够进行信息处理;采用高层货架、立体储存,能有效地利用空间,减少占地面积,降低土地购置费用;采用托盘或货箱储存货物,货物的破损率显著降低等优点,但是结构复杂,配套设备多,需要的基建和设备投资高;货架安装精度要求高,施工困难,周期长;设备的养护要求高,系统出现故障时,必须依赖供应商提供及时技术援助;储存货物的品种受到—定限制,对长、大货物以及要求特殊保管条件的货物,必须单独设立储存系统;存储弹性小,难以应付高峰的需求;对仓库管理和技术人员要求高,必须经过专门培训才能胜任等。因此,自动化立体仓库主要应用于医药生产、汽车制造、电子制造、烟草制造等高利润精工艺制造企业,并不适合运用于大多数制造企业。综合考虑成本与收益的平衡,高层货架仓库通用于大多数制造企业。本文从理论角度介绍成品仓库所需货位数量的计算;双面货架最佳货位、货架数量,高层货架存储区长、宽度的计算;理货区面积的计算三个问题。
3成品仓库所需货位数量的计算
3.1确定仓库储存不平衡系数kk=SmaxS式中k———仓库储存不平衡系数Smax———仓库月最大产品储存件天数(件×天)S———仓库月平均产品储存件天数(件×天)3.2确定仓库存储容量cc=ktTQ式中c———仓库存储容量(件)k———仓库储存不平衡系数t———产品在库平均储存期(天)T———仓库年运营天数(天)Q———仓库年储存量(件)3.3确定仓库所需货位数KK=cp式中K———仓库所需货位数(个)c———仓库存储容量(件)p———每个货位所能存储产品件数(个/件)
4双面货架最佳货位、货架数量,高层货架存储区长、宽度的计算
某企业欲建仓库,货架布局如图1所示,已知货位长(既两个托盘长度)2.7米,单面货架宽1.2米,双面货架宽2.4米,货架层数h层,仓库总货位数K个,道路宽度a米(所有道路宽度相等),仓库年吞吐量(用托盘表示)d个,每个托盘的物料搬运成本Ch元/个,每平方米仓库的年水、电、维护成本Cs元/平方米,每米外墙的年成本Cp元/米。
4.1确定每列货架最佳货位数量m个4.2确定双面货架最佳数量n列(两个单面货架视为一个双面货架)4.3高层货架存储区长度u米u=n(2.7+a)4.4高层货架存储区宽度v米v=2a+2.7m
5理货区面积的计算
产品入库时堆垛形式如图2所示。综合考虑产品的耐压强度、托盘的稳定性以及货架的高度,仓库工作人员要将产品如图3重新堆垛。由于入库需求速度和理货服务速度不一致,产生了库存,仓库内就需要一定面积的理货区。5.1确定产品入库率λts=W伊DB式中ts———平均入库时间间隔(小时/单)W———仓库每天收货工作时间(小时)D———仓库每月收货工作天数(天)B———每月产品入库单数(单)λ=1ts式中λ——产品入库率(单/小时)ts———平均入库时间间隔(小时/单)5.2确定仓库理货速率μμ=1tn式中μ———仓库理货速率μ(单/小时)th———仓库处理每单入库所需时间(小时)5.3确定理货区等待单数lb=λμ-λ式中b———理货区等待单数(单)λ———产品入库率(单/小时)μ———仓库理货速率μ(单/小时)5.4确定理货区面积SS=TBSTb式中S———理货区面积(平方米)T———每月产品入库托盘数量(个)B———每月产品入库单数(单)ST———托盘面积(平方米)b———理货区等待单数(单)另外还需要留出叉车作业通道。
6总结
仓库的设计和布局对企业的服务成本和服务质量有重要并且长久的影响,一旦规划不当,所带来的不良后果不是建成后能够通过加强管理、完善制度等措施可以弥补的。因此,仓库的设计和布局一定要综合考虑多方面影响因素。本文仅从理论角度提供制造企业成品仓库的规划设计一些计算方法,希望起到抛砖引玉的作用,具体问题还需具体分析。
作者:季砚农 单位:天津天女化工集团股份有限公司
参考文献
[1]卢平平.现代仓库规划设计应考虑的几大问题[J].物流技术,2007,26(2):122-123.
[2]李新宇.我国现代化仓储管理的发展方向[J].物流管理,2013,35(12):36-37.
[3]马东博.制造企业的仓库设计[J].物流科技,2005,28(124):25-27.
[4]刘颖,孔庆丽,王睿.仓库规划问题的研究[J].文化商业,2008(12):264.
【关键词】自动化立体仓库;烟草物流;发展;应用
1 引言
早在上个世纪60年代,美国就出现了自动化立体仓库的理念,并且应用于实际生产当中。自动化立体仓库在多年来的发展过程中,其应用范围也在不断的增加,逐渐地走入到了各行各业当中。随着技术的发展和进步,自动化立体仓库本身实现了信息的自动采集、物品的自动分拣、输送、存取,有效地落实了智能化的仓储管理控制,保障了仓储效率。根据相关统计数据显示,一座大型的立体化仓库,可以在一小时内完成800次左右的出入库作业程序。相比于国际社会,我国的自动化立体仓库的发展和应用处于一个较为滞后的阶段,还需要进一步的研究和深度应用。
2 烟草物流自动化立体仓库的应用优势
烟草行业中,其物流管理水平对于企业的发展是非常重要的。我国烟草行业物流管理工作开展的过程中,现代化的物流理念一直是相关技术改革和项目设计的重点方向。自动化的物流系统的构建,以自动化立体仓库为核心,关注对生产过程的服务,打造了一个现代化的物料管理系统,将物料的管理、生产管理、仓储等管理功能融为一体。整个物流体系中,与企业的ERP系统、MES系统进行了联接,并且结合实时的控制系统,对于物流信息进行准确、快速的掌握与执行,并且通过对信息的分析与处理,实现了对无聊的科学管理,提高物流工作开展的有序性,更好地满足企业的生产计划。
首先,自动化立体仓库的应用可以提高整个仓库管理过程的现代化水平。通过自动化立体仓库的应用,实现了信息化的物料信息管理,提高了管理过程中信息的准确性,减少了人为干扰因素,并且有效地控制了人工成本。自动化的管理方式,减少了货物的查找难度,提高了货物取用和管理效率。这种立体化的仓库架构设计,也提高了仓库内部的空间利用率,减少的仓促面积。在一些国外发达地区,仓储设计中,提高整的空间利用率是设计中对先进性与合理性评价的重要指标。在集约化、可持续化发展理念下,这种自动化立体仓库应用于烟草物流中,可以更好地促进行业的发展。
其次,自动化立体仓库的应用可以提高仓库管理能力。在烟草仓库管理中,安全防火问题一直是管理工作的重要内容。通过立体化、自动化的仓库管理模式的应用,采取自动化的物料搬运,可以有效地提高搬运过程的可靠性,减少货品出现损坏等问题。对于烟草物料存放对于周边环境条件要求较高的情况,这种新的仓库管理形式,可以更好地完成对烟草物料的保管工作,减少人为搬运时出现丢失、损坏等情况,提高仓库管理的可靠性。
最后,自动化立体仓库的应用可以提高生产链的完善性。在烟草企业生产的过程中,一条高效、可靠的生产链是保障整个生产过程正常运转的关键。通过自动化立体仓库的应用,实现了对仓库存取效率的提高,提高了不同生产环节之间的衔接效果,并且可以更好地提高生产计划的合理性与可行性,按照仓库的实际情况,实时地对生产计划进行调整和安排,提高了整个生产链的生产控制能力。
3 自动化立体仓库管理系统
物流系统需要结合实际生产的需求,通过对储存、运输、搬运、装卸、包装、配送以及信息处理功能进行系统化的构建,实现对物品的流通。现阶段烟草行业的物流发展已经具有一定的发展基础,整体物流体系初步形成,具有较强的发展潜力。但是,烟草行业的物流发展现阶段还缺乏一个相对科学、完善的发展规划,整体物流管理水平和效率还有待进一步的提高。自动化立体仓库通过利用计算机技术对于仓库中物料进行管理,并且其中采用高层货架和自动化化输送存取设备进行作业。自动化立体仓库通过堆垛机、自动输送系统、高层货架以及自动分拣系统的运用,在配合相应的计算机控制系统与配套设施,完成了自动化的物料出入管理。
结合烟草行业物流需求,自动化立体仓库系统的设计上,要遵循一定的原则。对于仓库内部各个操作过程要进行合理的分析研究,最大限度的控制不同操作间的物理距离,提高距离设计的经济性。减少了移动距离,可以更好地对物流时间进行控制,提高物流运作效率,减少了物流运输成本消耗。在设计过程中,要运用直线前进的原则,各个物料的运输路线要保证合理的顺序,最大限度地对倒流与迂回行为进行避免。在库内运输路线的选择与安排上,要保证路线的足够畅通,并且对特殊物料的供应要开辟专用通道,将人行通道也要与物料通道进行合理的划分。在仓库内部物料作业流程的设计上,要以提高效率为最终目的,减少阻滞,提高作业过程的流畅性。另外,整个自动化立体仓库的设计上,也要保持足够的整体性,综合地考量自动化立体仓库内部设备、线路等布置的科学性。在整个自动化立体仓库设计与应用的过程中,要做好前期的设计工作,并且以全局的角度,对于自动化立体仓库的应用条件、目标进行分析。在基本设计和详细设计阶段,要做好整体布置、控制方式设计、设备配备规划、进度和预算规划等,并根据总体设计的要求,对组成自动化仓库的所有设备和设施的详细计划或选型。
4 结束语
总而言之,作为一个具有较高集成度、现代化程度以及综合性的系统,自动化立体仓库应用于烟草行业的物流管理中具有重要的意义。自动化立体仓库通过对于自动化技术、信息技术、通讯技术、机电技术等的有效整合,实现了自动化与智能化的仓库管理。在烟草行业的物流管理中,自动化立体仓库的运用提高了整体生产力水平,减少了仓库管理成本,提高管理效率,是现代化烟草企业物流管理工作发展的重点方向。
参考文献:
[1]杨玮,张文燕,常晏彬,邱小红,王雯.自动化立体仓库的货位分配优化[J].现代制造工程.2014(12).
北京高科物流仓储设备技术研究所(下称“高科”)是国内最早开发研制自动化立体仓库物流仓储系统的企业之一,专业从事物流仓储系统规划、自动化立体仓库成套设备及计算机管理信息系统(WMS)技术开发与项目实施,属“北京市国家级高新技术企业”,在中关村科技园区昌平园拥有自己的生产制造工厂。高科拥有一支国内最早从事自动化物流仓储设备技术研究、系统规划、工程设计、生产制造、安装调试和服务支持的专业化人才队伍,有着国内先进的科研装备和完善的质保体系,具有承建各行业自动化物流仓储系统的实践经验。自1992年成立以来,高科不断总结经验,积极学习和吸收国外先进技术成果,始终致力于物流仓储系统集成,为不同行业建设了60余座自动化物流仓储系统,受到业界广泛好评。
高科曾成功开发研制的基于自动化物流仓储系统,并符合现代物流与电子商务体系的保税物流配送管理信息系统(天津港保税区国际物流中心),获国家机械工业科学技术进步奖和优秀工程项目设计奖。因此,高科可以根据用户的不同需求,为用户提供最适合的物流仓储系统解决方案、设备及服务,帮助用户实现物流仓储设备自动化和管理信息化,大大减轻劳动强度,降低储运成本,提高物流管理水平。
记者:您认为物流系统集成商在保税物流企业的建设过程中能够起到什么作用?
王倪明:在保税物流园区及其企业建设中,系统集成服务具有非常重要的作用,不只是完成物流设备集成和操作流程制定,而是能为物流系统规划提供专业意见,并能进行工程设计和设备集成。所以,在保税物流园区及其企业建设之前,就应进行统一的规划和设计。
一、规划。仓储是保税物流企业为客户提供的最重要的服务之一。在仓储设施方面,保税物流企业应该采用自动化立体仓库(AS/RS)和平库相结合的存储模式,自动化立体仓库以托盘货物为基本存储单元,其货物特点为易于托盘码放、存储时间较长(一般24小时以上);平库货架可分为叉车式货架和轻小型货架(流利式、搁板式等),叉车货架也是以托盘货物为基本存储单元,其货物特点为易于托盘码放,只是存储时间较短(一般24小时以内);轻小型货架是以存放散货为主,适应于人工分拣或自动分拣。正因为不同形式的仓储模式作用各不相同,所以只有同时建设自动化立体仓库和平库,才能满足不同货物存放的需求。例如,拣选频繁的小件物品和贵重物品,直接放在平库更便于搬运,如果放在立体仓库中则会使作业成本上升。而建库面积的大小,则需要视保税物流企业的发展来确定。
二、设备集成。我始终认为,系统集成商应该站在比设备制造商更高的层面,因为系统集成商可以把多种设备有效地结合在一起,使之在计算机管理控制下自动完成物流作业,而设备制造商则不可能做到。对于这一点,国外企业有更清醒的认识,他们在建仓储设施之前,会首先选择一家优秀的系统集成商提供全面系统规划和设备选型,系统集成商有时不一定具备全部设备制造能力(当然这样可能会对售后服务带来一定影响)。如果系统集成商具有工程设计和生产制造能力。则会对系统实施的性能价格比和售后服务支持(维保、故障远程处理和系统升级)产生积极的影响,高科实施的天津港保税区国际物流中心项目(下称“天保项目”)土建、设备、运行和服务就充分说明了这一点。
记者:在您看来,为保税物流企业和为普通物流企业进行物流系统规划时有何不同之处?请用高科曾做过的具体案例说明。
王倪明:我认为主要有以下两点不同:
一、网上交互。这也是为保税物流企业和普通物流企业进行系统集成设计时最大的区别。网上交互有两点需要特别注意:
1.海关监管。保税区内物流企业一定要做到与海关联网,以协助海关对其进行实时监管。在高科为天保项目完成的保税仓库中,实现了与天津保税区海关的视频联网,保税区海关物流监控官员在自己的办公室里就可以完成日常监管工作。此外,天保项目还利用光纤作为传输介质,成功实现了海关远程控制摄像监视工作,可以远程控制实现旋转镜头角度和变焦作业。这一功能有效地保障了海关日常监管工作的完成,减轻了监管劳动强度。
2.计费及财务管理功能。保税区物流企业多是第三方物流企业,其多客户、多品种、多规格等个性化需求,使其计费及财务管理也必然呈现多元化、复杂化、个性化等特点。而传统仓储计费大多采用固定的按重量或体积收费的方式,显然这种计费方式无法满足保税物流企业的需求。目前,由高科开发设计并不断完善的仓储管理信息系统(WMS),能够实现计费和财务管理与自动化仓储设备入出库作业同步完成的作业流程。该系统在真正实现系统自动计费和财务管理功能的同时,很好满足了客户的各种需求。
二、物流峰值。作为第三方物流,保税物流入出库货物还存在诸多不确定因素,即物流峰值不好掌握,这给保税物流企业的软件设计及其相关系统设计带来一定的难度。目前,由高科开发设计并不断完善的仓储管理信息系统(WMS)管理模块以其程度复杂和准确性高使天保项目在接收货物时的操作相对简单易行。而且,高科为天保项目设计了与仓库整体规模相适宜的货物缓存区。使货物入出库高峰时段的作业压力得以缓解。
其实,无论网上交互的设计,还是物流峰值问题的解决,都应该属于系统集成商对保税物流企业进行物流总体规划的一部分。
记者:作为系统集成商,您对于保税物流企业仓储设施的自动化程度如何看待?
王倪明:对于保税物流企业来说,自动化程度基本都是相同的。计算机和网络通信以及电气元器件技术的飞速发展,使保税物流企业在管理不同数量(从几百个到几万个)货位时所使用的信息系统是相同的。而且,相对于非保税物流,保税物流的作业流程更简单,尤其是保税物流不存在设备延伸服务的问题。在保税物流中,RF验收组盘后,叉车只需将托盘货物叉至入库作业口。经WMS系统处理后由入出库输送系统将托盘货物送至巷道口,再由巷道堆垛机将托盘货物送到指定的货位上。这一操作过程显然比普通生产物流简单得多,而普通生产物流的要求则更高。例如。有很多企业(机械、电子、化工、烟草等)需要将自动化立体仓库与生产装配线自动衔接起来,即立体仓库出库的原辅料(零部件)
出库后能进行自动分拣并送至每个生产(装配)工位,生产(装配)后的成品或半成品又能自动码盘送回至立体仓库存放。
当然,不可否认的是,自动化立体仓库更适用于大进大出货物的存储作业,而对于小量的、单一的货物,虽然同样可以做到,但成本也会随之上升。这也就是我上面提到的为什么要在建立体仓库的同时建设平库的原因。
记者:请您谈一谈在为保税物流企业进行系统集成设计时,对具体物流操作环节都关注哪些方面?
王倪明:在为保税物流企业进行系统集成设计时,我们通常会以保证日常运营成本最低为原则,具体体现在以下物流操作环节:
1.收货检验。因为是第三方物流运作,所以,保税物流企业需要对所有已接收货物负全责,这就需要在未接收之前,对货物进行详细检查。
2.组盘。利用RF系统进行货物码放,使其空间利用率最高,并保证品种和数量的准确性。同时应注意配套出库货物同一托盘码放。
3.入库存放。原则上要做到:均匀存放,保证对基础载荷的均匀性;存放时间短、周转频率快的货物就近存放,保证入出库作业运行时间短,相应费用低;存放时间长、周转频率慢的货物尽量在远处或高处存放,不占用就近货位;保证入出库作业运行时间短,相应费用低。我们会根据土建要求,达到货架的均载,使其不会出现某个货架超载、同时其他货架空载的情况。而对于轻小型货架,由于是人工搬运,所以准确度要求很高。
4.盘库。财务盘库与实物盘库相结合。天保项目的入出库作业量已达到每工作日60个标准集装箱,人工盘点几乎不可能。目前,天保项目的WMS系统已经实现入出库作业计划下发后对作业计划流水情况以及入出库作业流水的实际情况进行电脑自动盘点,即财务盘库。然后,再对财务盘点过的货位随机抽检,即实物盘库,以确保实际库存与系统内库存相对应。
5.出库。在准确的时间,将准确的货物送到准确的终端客户手中。当客户将接收货物信息传回保税物流企业的信息系统后,系统对库存进行核销并进行财务结算。
记者:作为系统集成商,您对保税物流企业有哪些建议?
王倪明:我提两点建议:
1.先规划后建设。对于中国传统的企业来说,通常都是先买地,再对所建仓库进行规划设计。但我认为,应该规划在先,因为任何企业对物流操作进行设计时都应以最快捷、最简单,即最节省成本为原则。如果土建在先,就会受到土建占地的限制。我很庆幸和天保项目合作,因为天保项目在建设之初,是规划和土建同时进行的,这样一旦发现问题,可以立即和对方协商,使问题得到解决。
关键词:物流仓储自动化高层仓库仓库管理
自从有了生产活动,仓储就出现了,它是生产活动的一个重要组成部分,并随着生产的发展而发展,在其发展的过程中经历了不同的阶段。随着我国制造业的崛起,物流业也得到了迅猛的发展,仓储越来越受到厂商和社会的广泛关注,大大促进了人们对仓储理论的研究,使其逐步发展完善,从而成为一门独立的学科。
仓储的发展过程
人工和机械化的仓储阶段
这阶段物资的输送、仓储、管理、控制主要是依靠人工及辅助机械来实现。物料可以通过各种各样的传送带、工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运,用货架托盘和可移动货架存储物料,通过人工操作机械存取设备,用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备来运行。机械化满足了人们对速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等方面的要求,其实时性和直观性是明显优点。
自动化仓储阶段
自动化技术对仓储技术和发展起了重要的促进作用。上世纪50年代末开始,相继研制和采用了自动导引小车(AVG)、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。到上世纪70年代,旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制行列,但只是各个设备的局部自动化并各自独立应用,被称为“自动化孤岛”。
随着计算机技术的发展,工作重点转向物资的控制和管理,要求实时、协调和一体化。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时的汇总信息,仓库计算机及时地记录订货和到货时间,显示库存量,计划人员可以方便地作出供货决策,管理人员随时掌握货源及需求。
信息技术的应用已成为仓储技术的重要支柱。到上世纪70年代末,自动化技术被越来越多地应用到生产和分配领域。“自动化孤岛”需要集成化,于是便形成了“集成系统”的概念。在集成化系统中,整个系统的有机协作,使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。集成化仓库技术作为计算机集成制造系统(CIMS-ComputerIntegratedManufacturingSystem)中物资存储的中心受到人们的重视,在集成化系统里包括了人、设备和控制系统。
智能化仓储阶段
在自动化仓储的基础上继续研究,实现与其他信息决策系统的集成,朝着智能和模糊控制的方向发展,人工智能推动了仓储技术的发展,即智能化仓储。现在智能化仓储技术还处于初级发展阶段,21世纪仓储技术的智能化将具有广阔的应用前景。上世纪70年代初期,我国开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。1980年,由北京机械工业自动化研究所等单位研制建成的我国第一座自动化立体仓库在北京汽车制造厂投产。从此以后,立体仓库在我国得到了迅速的发展。
据不完全统计,目前我国已建成的立体仓库有300座左右,其中全自动的立体仓库有50多座,其中高度在12米以上的大型立体仓库有8座,这些自动化的仓库主要集中在烟草、医药保健品、食品、通讯和信息、家具制造业、机械制造业等传统优势行业。在此基础上我国对仓库的研究也向着智能化的方向发展,但是目前我国还处于自动化仓储的推广和应用阶段。
自动化仓储的优势和劣势
自动化仓储的优势
采用自动化的立体仓库,充分利用空间自动化立体仓库是现代化仓储的一个重要组成部分,采用多层存放货物的高架仓库系统,高度可以达到30米以上,根据需要可以设置不同的高架类型:高层(大于12米)、中层(5-12米)、低层(5米以下)。这与平库相比可以节约将近70%的占地面积。
实现机械化、自动化,从而提高仓库的管理水平自动化立体仓库系统由货架、堆垛机、出入库输送机、自动控制系统与管理信息系统等构成,能按照指令自动完成货物的存取作业,并对仓库的货物进行自动化管理,使物料搬运仓储更加合理。由于采用货架储存,并结合计算机管理,可以容易地实现先入先出、发陈储新的出入库原则防止货物自然老化、变质、生锈等现象的出现。
降低对人工需求的依赖,特别是降低特殊仓储环境中的人力资源成本由于采用了自动化技术后,自动化仓储能适应黑暗、有毒、低温等特殊场合的需要。
自动化仓储固有的劣势
投资较大,建设周期长自动化仓储的主体是由自动化仓库组成的。自动化仓库的基本组成部分包括:建筑物、货架、理货区、管理区、堆垛机械、配套机械、相关的管理系统和信息系统。这些硬件和软件需要很高的资金投入和安装建设费用。对于自动化仓库的建设项目要进行评估和设计,包括必要性评估、技术评估、系统开发、敏感度的分析。这就要求对过去和未来3-5年中仓库的吞吐量、仓储容量、订单货物的类别等要素分析,还要对设备进行性能评估和选择,这些都需要很长的时间周期和很大的人力、物力、时间投入。
物资吞吐量和种类固定,缺乏弹性当一个自动化的仓库按照计划建设完成之后,仓库的类型、物资的吞吐量和仓库的容量就固定了下来,这时如果外部的因素发生了突然的变化,仓库对其变化不具有较强的适应和变化能力,也就是缺乏弹性。
我国仓储业的优化策略
我国仓储业现状
当前我国自动化仓库使用中存在的主要问题是利用率低、效果不明显、规模不确定、优势不突出,使许多库场资源闲置,特别是一些产品批量小而单一的生产企业实现仓库自动化,库场设施设备资源闲置与重复配置矛盾突出。追究其原因主要是以下的几个方面:
没有做好仓库建设和规划的充分调查分析工作这就使得自动化仓库在建设前的设计和规划中,存在着重大的决策问题。为了自动化而自动化,没有对其必要性进行研究和分析,在建设完成之后才发现在实际的利用中对于自动化的要求很低,利用率很小。
对提高仓库作业机械化、自动化的思想认识不足由于认识不足,对配备的装备不愿使用,思想观念仍停留在人工作业的基础上,对新型的自动化仓库信心不足,并没有把自动化仓储放在一个重要的地位上,从而在思想上放弃了自动化仓储的研究和使用。
由于外部因素和形势的变化收发任务的变化、作业量的变化、货物种类的变化,但是仓库设备和管理系统没有跟着变化和升级,久而久之就失去了原有的市场,仓库处于一种闲置状态。
人员素质跟不上不注重机械操作人员和维修人员的培训,操作维修人员缺乏,使现有装备发挥不出应有的作用。在新建库房设计时没有考虑后续的维护和开发,限制着设备的使用、自动化水平的提高。安装后,部分系统失灵损坏,配件和售后服务跟不上,维修十分困难。
积极应对的措施
由于以上出现的问题直接造成了自动化仓库使用频度低和大量资源的闲置,因此应采取积极的应对措施以改变现有的状况。
盘活资产,充分利用现有设备开发闲置资源,盘活资产存量,提高设备利用率,是物流业在转换经营机制过程中提高经济效益的一个重要措施。把闲置的资源充分置于开放的市场中,打破行业与行政区域界限,让市场对资源进行有效合理的配置。出台相关的政策,鼓励专业机构经营闲置设备,扩展设备信息交流渠道,增强信息服务手段。通过正常渠道有偿转让、变卖、租赁、换用闲置设备。
尽可能实现资源共享,防止资源的不必要浪费研究与推广现代物流管理与运作方式,让生产过程与自动化仓库技术结合,提高企业内部物流的速度。利用网络技术,开展电子商务,实现物流手段现代化和组织网络化,充分利用外部相关产业、企业的资源,真正实现物流经营的规模化、资源共享、风险共担与厂商、批发商、零售商共同建设和使用自动化仓库,成为存货商、配送商、运输商、中转商、流通加工基地及其自有物流基地的后援。为社会提供第三方物流服务,形成一个完整的物流配送体系。在最短时间内完成任何区域内(包括国际)的物流任务,并使物流成本合理,尽可能进行横向联合,开放各自的物流资源,提高市场占有率。
全面提高员工素质,完善自动化仓库的管理机制物流设备要实现高效能利用,需要有相适应的物流环境和科学管理,这些都要求有高素质的人才。在目前缺乏实践经验的情况下,可采取“走出去,请进来”的办法,去发达国家考察学习,请专业人士或高校教师介绍经验、传授知识、办学习班等,或在技术院校招聘物流专业技术型人才,尽快解决操作人员和维修人员缺乏的局面。做好消化吸收工作,使其尽快国产化,以适应市场需要。
自动化仓储是物资流通中的关键单元,担负着重要的作用,在发达国家“建库就建自动仓库”已成为必然。我国经济已逐渐融入世界经济,成为全球的加工基地。但目前,我国自动化立体库市场总体状况是供过于求,且普遍利润较低。自动化立体库是加工企业所需的二线或三线装备,长远来看,其中蕴藏着巨大商机。随着加工企业规模的扩大和投资者信心的增强,自动化立体库必将得到广泛使用。
仓储业发展趋势
随着现代工业生产的发展,柔性制造系统(FlexibleManufacturingSystems)、计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystems)和工厂自动化(FactoryAutomation)对自动化仓储提出更高的要求,搬运仓储技术要具有更可靠、更实时的信息,工厂和仓库中的物流必须伴随着并行的信息流。
射频数据通信、条形码技术、扫描技术和数据采集越来越多的应用于仓库堆垛机、自动导引车和传送带等运输设备上,移动式机器人也作为柔性物流工具在柔性生产中、仓储和产品发送中日益发挥重要作用。实现系统柔性化,采用灵活的传输设备和物流线路是实现物流和仓储自动化的趋势。
关键词:物流仓储自动化高层仓库仓库管理
自从有了生产活动,仓储就出现了,它是生产活动的一个重要组成部分,并随着生产的发展而发展,在其发展的过程中经历了不同的阶段。随着我国制造业的崛起,物流业也得到了迅猛的发展,仓储越来越受到厂商和社会的广泛关注,大大促进了人们对仓储理论的研究,使其逐步发展完善,从而成为一门独立的学科。
仓储的发展过程
人工和机械化的仓储阶段
这阶段物资的输送、仓储、管理、控制主要是依靠人工及辅助机械来实现。物料可以通过各种各样的传送带、工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运,用货架托盘和可移动货架存储物料,通过人工操作机械存取设备,用限位开关、螺旋机械制动和机械监视器等控制设备来运行。机械化满足了人们对速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等方面的要求,其实时性和直观性是明显优点。
自动化仓储阶段
自动化技术对仓储技术和发展起了重要的促进作用。上世纪50年代末开始,相继研制和采用了自动导引小车(AVG)、自动货架、自动存取机器人、自动识别和自动分拣等系统。到上世纪70年代,旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制行列,但只是各个设备的局部自动化并各自独立应用,被称为“自动化孤岛”。
随着计算机技术的发展,工作重点转向物资的控制和管理,要求实时、协调和一体化。计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时的汇总信息,仓库计算机及时地记录订货和到货时间,显示库存量,计划人员可以方便地作出供货决策,管理人员随时掌握货源及需求。
信息技术的应用已成为仓储技术的重要支柱。到上世纪70年代末,自动化技术被越来越多地应用到生产和分配领域。“自动化孤岛”需要集成化,于是便形成了“集成系统”的概念。在集成化系统中,整个系统的有机协作,使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。集成化仓库技术作为计算机集成制造系统(CIMS-ComputerIntegratedManufacturingSystem)中物资存储的中心受到人们的重视,在集成化系统里包括了人、设备和控制系统。
智能化仓储阶段
在自动化仓储的基础上继续研究,实现与其他信息决策系统的集成,朝着智能和模糊控制的方向发展,人工智能推动了仓储技术的发展,即智能化仓储。现在智能化仓储技术还处于初级发展阶段,21世纪仓储技术的智能化将具有广阔的应用前景。上世纪70年代初期,我国开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。1980年,由北京机械工业自动化研究所等单位研制建成的我国第一座自动化立体仓库在北京汽车制造厂投产。从此以后,立体仓库在我国得到了迅速的发展。
据不完全统计,目前我国已建成的立体仓库有300座左右,其中全自动的立体仓库有50多座,其中高度在12米以上的大型立体仓库有8座,这些自动化的仓库主要集中在烟草、医药保健品、食品、通讯和信息、家具制造业、机械制造业等传统优势行业。在此基础上我国对仓库的研究也向着智能化的方向发展,但是目前我国还处于自动化仓储的推广和应用阶段。
自动化仓储的优势和劣势
自动化仓储的优势
采用自动化的立体仓库,充分利用空间自动化立体仓库是现代化仓储的一个重要组成部分,采用多层存放货物的高架仓库系统,高度可以达到30米以上,根据需要可以设置不同的高架类型:高层(大于12米)、中层(5-12米)、低层(5米以下)。这与平库相比可以节约将近70%的占地面积。
实现机械化、自动化,从而提高仓库的管理水平自动化立体仓库系统由货架、堆垛机、出入库输送机、自动控制系统与管理信息系统等构成,能按照指令自动完成货物的存取作业,并对仓库的货物进行自动化管理,使物料搬运仓储更加合理。由于采用货架储存,并结合计算机管理,可以容易地实现先入先出、发陈储新的出入库原则防止货物自然老化、变质、生锈等现象的出现。
降低对人工需求的依赖,特别是降低特殊仓储环境中的人力资源成本由于采用了自动化技术后,自动化仓储能适应黑暗、有毒、低温等特殊场合的需要。
自动化仓储固有的劣势
投资较大,建设周期长自动化仓储的主体是由自动化仓库组成的。自动化仓库的基本组成部分包括:建筑物、货架、理货区、管理区、堆垛机械、配套机械、相关的管理系统和信息系统。这些硬件和软件需要很高的资金投入和安装建设费用。对于自动化仓库的建设项目要进行评估和设计,包括必要性评估、技术评估、系统开发、敏感度的分析。这就要求对过去和未来3-5年中仓库的吞吐量、仓储容量、订单货物的类别等要素分析,还要对设备进行性能评估和选择,这些都需要很长的时间周期和很大的人力、物力、时间投入。
物资吞吐量和种类固定,缺乏弹性当一个自动化的仓库按照计划建设完成之后,仓库的类型、物资的吞吐量和仓库的容量就固定了下来,这时如果外部的因素发生了突然的变化,仓库对其变化不具有较强的适应和变化能力,也就是缺乏弹性。我国仓储业的优化策略
我国仓储业现状
当前我国自动化仓库使用中存在的主要问题是利用率低、效果不明显、规模不确定、优势不突出,使许多库场资源闲置,特别是一些产品批量小而单一的生产企业实现仓库自动化,库场设施设备资源闲置与重复配置矛盾突出。追究其原因主要是以下的几个方面:
没有做好仓库建设和规划的充分调查分析工作这就使得自动化仓库在建设前的设计和规划中,存在着重大的决策问题。为了自动化而自动化,没有对其必要性进行研究和分析,在建设完成之后才发现在实际的利用中对于自动化的要求很低,利用率很小。
对提高仓库作业机械化、自动化的思想认识不足由于认识不足,对配备的装备不愿使用,思想观念仍停留在人工作业的基础上,对新型的自动化仓库信心不足,并没有把自动化仓储放在一个重要的地位上,从而在思想上放弃了自动化仓储的研究和使用。
由于外部因素和形势的变化收发任务的变化、作业量的变化、货物种类的变化,但是仓库设备和管理系统没有跟着变化和升级,久而久之就失去了原有的市场,仓库处于一种闲置状态。
人员素质跟不上不注重机械操作人员和维修人员的培训,操作维修人员缺乏,使现有装备发挥不出应有的作用。在新建库房设计时没有考虑后续的维护和开发,限制着设备的使用、自动化水平的提高。安装后,部分系统失灵损坏,配件和售后服务跟不上,维修十分困难。
积极应对的措施
由于以上出现的问题直接造成了自动化仓库使用频度低和大量资源的闲置,因此应采取积极的应对措施以改变现有的状况。
盘活资产,充分利用现有设备开发闲置资源,盘活资产存量,提高设备利用率,是物流业在转换经营机制过程中提高经济效益的一个重要措施。把闲置的资源充分置于开放的市场中,打破行业与行政区域界限,让市场对资源进行有效合理的配置。出台相关的政策,鼓励专业机构经营闲置设备,扩展设备信息交流渠道,增强信息服务手段。通过正常渠道有偿转让、变卖、租赁、换用闲置设备。
尽可能实现资源共享,防止资源的不必要浪费研究与推广现代物流管理与运作方式,让生产过程与自动化仓库技术结合,提高企业内部物流的速度。利用网络技术,开展电子商务,实现物流手段现代化和组织网络化,充分利用外部相关产业、企业的资源,真正实现物流经营的规模化、资源共享、风险共担与厂商、批发商、零售商共同建设和使用自动化仓库,成为存货商、配送商、运输商、中转商、流通加工基地及其自有物流基地的后援。为社会提供第三方物流服务,形成一个完整的物流配送体系。在最短时间内完成任何区域内(包括国际)的物流任务,并使物流成本合理,尽可能进行横向联合,开放各自的物流资源,提高市场占有率。
全面提高员工素质,完善自动化仓库的管理机制物流设备要实现高效能利用,需要有相适应的物流环境和科学管理,这些都要求有高素质的人才。在目前缺乏实践经验的情况下,可采取“走出去,请进来”的办法,去发达国家考察学习,请专业人士或高校教师介绍经验、传授知识、办学习班等,或在技术院校招聘物流专业技术型人才,尽快解决操作人员和维修人员缺乏的局面。做好消化吸收工作,使其尽快国产化,以适应市场需要。
自动化仓储是物资流通中的关键单元,担负着重要的作用,在发达国家“建库就建自动仓库”已成为必然。我国经济已逐渐融入世界经济,成为全球的加工基地。但目前,我国自动化立体库市场总体状况是供过于求,且普遍利润较低。自动化立体库是加工企业所需的二线或三线装备,长远来看,其中蕴藏着巨大商机。随着加工企业规模的扩大和投资者信心的增强,自动化立体库必将得到广泛使用。
仓储业发展趋势
随着现代工业生产的发展,柔性制造系统(FlexibleManufacturingSystems)、计算机集成制造系统(ComputerIntegratedManufacturingSystems)和工厂自动化(FactoryAutomation)对自动化仓储提出更高的要求,搬运仓储技术要具有更可靠、更实时的信息,工厂和仓库中的物流必须伴随着并行的信息流。
射频数据通信、条形码技术、扫描技术和数据采集越来越多的应用于仓库堆垛机、自动导引车和传送带等运输设备上,移动式机器人也作为柔性物流工具在柔性生产中、仓储和产品发送中日益发挥重要作用。实现系统柔性化,采用灵活的传输设备和物流线路是实现物流和仓储自动化的趋势。
关键词:智慧仓储、3D仿真、库存管理策略
许多生产制造企业其产品具备一定的质量存储期限。例如:橡胶制品具备一定的老化期限,超过设定年限后,其性能参数将大打折扣,进而影响安全性能指标。因此如何加强对产品库存的可视化管理,保证产品销售出库遵守先进先出原则,避免产品存放过期,造成资源浪费,是目前各企业面对的难题之一。
本文提出将信息技术、3D仿真模拟技术和物流管理技术相结合,搭建wos智慧仓储优化管理系统方案;通过该系统的构建,提高WMs系统运行的透明度,实现仓库空间使用情况分析及仓库运行和业务流程的可视性,从而预测出实际有效的决策分析和操作并指导执行,达到最合理利用仓库空间、降低成本的目标,从而实现最为有效的管理仓库。其总体构建目标如图1所示。
以下从构建背景、系统策略、采用的优化模型、系统架构、功能架构、系统上线后效益分析等几个方面进行描述。
一、构建背景
智慧仓储优化管理系统建设是为适应市场形势的变化,实现产品智慧制造而提出的。制造企业一般根据市场预测大批量,多品种生产,尽量减少更换工装、物料等产生的资源浪费。所以合理的仓库管理尤为重要。如何利用社会化、信息化的物流手段,优化企业内部管理,避免库存积压,是制造企业迫切解决的问题。目前较突出的问题有以下几点:
1.依靠人工管理模式,难以实现库存的实时、准确盘点。没有有效措施对库存进行压缩,进而优化库存管理。
2.目前很多制造企业往往仓库中产成品占压资金过多,产销存在脱节,生产计划和库存数据不准确。
3.采购和生产、销售不能够有效的协调,存在采购物资存放周期过长、产品针对库龄的分析数据不佳、周转率不高、资金大量积压现情况。
针对上述问题,需要采取有效措施对仓库进行优化管理,其中库存管理策略尤为关键。
二、策略分析
基于对众多企业的研究.并融合物流管理的相关策略原则和算法,提出提高物流效率、降低损耗的管理策略原则,总结如下:
1.基于库存周转率原则:定期对库存产品周转率进行分析,依据产品的属性、销售策略、数量等条件,建立存储的模型。并且将仓库中产品进行合理的定位和分类存储,遵循周转率越高的产品离出入口越近的原则,提高出入库效率,降低人员消耗。
2.基于产品相关性原则:根据历史订单数据,采用数据挖掘技术,对产品属性的相关性进行分析,依据相关性进行排序,库存管理时予以考虑。通过该规则,可有效降低出入库行程,降低工作人员劳动强度,简化盘点等工作。
3.基于产品同一性原则:将同类产品摆放到同一区域时,便于仓管人员盘点,能够花费最少搬运时间实现产品的存取,提高作业效率。
4.基于产品互补性原则:根据历史数据和产品属性分析产品间的互补性,将互补的产品存放的位置尽量接近,缺货或者并发出库时,能够快速出货。
5.基于产品相容性原则:根据历史数据和产品属性分析产品问的相容性,将相容性低的产品进行合理分割,降低产品品质或产品损坏。
6.基于产品尺寸原则:仓库进行库位划分及布置时,考虑产品单位大小及同批次共同存储的数量及整批形状,确认产品和存储库位特性是否相符,所以在存储库位的位置和产品的存储策略建立对应的模型。模型参数灵活,适应不同产品存储的需要,通过该模型.减少空间浪费,提高发货效率;避免由于空间和产品尺寸不匹配导致的物流资源损失。
7.基于重量特性原则:建立货架高度和产品的对应模型,使得重心处于货架下方,避免产品存取的危险。一般原则重量重的存放在下层,重量轻的放置在上层,同时考虑目前存储产品的重量分布情况,合理对产品进行存储。
8.基于产品特性原则:存储时考虑产品的特性,是否具备危险性、腐蚀性等,建立各类物品的存储策略和物流布局。
物流必须符合上述规则,同时规则可根据存储物品特性进行灵活设定,仓库也应符合相关产品的标准:规则间的优先级也要明确,并考虑物流布局,以及分拣的装置和效率,提高工效、空间利用率。
基于上述策略,再采用相应的优化模型算法针对不同的客户进行持续优化改进。
三、优化模型算法
基于策略原则和历史数据进行模型自主优化,本文采用基于策略和知识库的自主管理模型,模型图如图2所示:
图中,S1,S2,…Sn,是使用问题求解算法As对状态记录集R进行分析,得到多种配置调整方案。C为动作策略Pa转化得到的约束条件,u是有效函数计算得到的效用值,S为配置方案的最优解。
一次系统配置优化的决策过程包括三个阶段:采集、分析和规划。在采集阶段,通过对历史物流数据的采集、归纳、分析:分析容积率E、库存周期I、出入库效率A、出入库频度K等参数,将得到的各种数据经过算法知识Am的状态映射处理,转换成系统状态知识,并存储到知识库中的状态记录集R中。
分析阶段主要对系统的未来库存存储情况及出入库负荷情况进行预测,并寻找可以满足预测从而得到系统需求的配置方案。在此阶段需要使用采集阶段得到的样本记录集R,根据不同系统参数和不同目的的需要,在算法库AS中选择适合的算法进行分析。得出系统需求预测结果,并根据预测结果计算可以满足系统需求的资源配置调整方案S1,S2,…Sn。
分析阶段得到预测系统工作量和其他状态参数,并得到不同的配置方案对应的系统性能参数,在规划阶段中要根据策略确定最终的配置方案。可以运用策略管理算法Ap将动作策略转化为对应的一组限制条件C,同时使用效用函数计算各个性能参数的效用值u。这个阶段可以用规划的方法执行,如下规划函数:
Max S=U1(p1)+u2(p2)+…+un(Pn)
Subject to:
Restrictions=(c1 c2…,cn)
式中,P为系统性能参数值,n为性能参数个数。上述规划函数目的就是在满足由动作策略转化而得的约束条件C1,C2…,Cn的前提下,根据各个系统性能参数对应的效用函数求取系统总效用的最大值,获得最优的配置调整方案。
这样,就将配置方案选取的过程转化为线性规划问题来求解,最终在配置方案集中选取一个满足限制条件而且效用最大化的配置方案。最终将配置方案应用和系统配置调整中,完成一次自优化过程。然后将算法应用到系统中进行管理,一段时间后,将数据进行整理。重新进行学习和优化.通过此模型不断改进各级管理策略和模型参数。
本方案采用服务器集中存储数据,采用多层架构设计,实现软硬件架构的灵活性部署。
四、系统架构
智慧仓储物流管理系统设计考虑多种库存模式,引入信息化技术、RFID等多种物流管理技术。总体系统架构图,如图3所示。对于平面库采用叉车部署车载电脑,实现智能化引导存储。同时也对自动化立体仓储系统进行了集成设计,综合各种仓储方式的存储策略,该系统可灵活设置部署,能够建立多样化的建模模型,模型参数针对不同的产品及存储策略原则采用优化算法进行优化,从而实现库存的最优化管理。
引入条形码技术将仓库、货架、库位,增加可视化的标签,通过条码扫描技术进行快速的入库出库业务操作。在叉车等物流装备上,按照系统指示进行智能化引导,最大化提高物流的效率。引入RFID技术,可实现货物的自动盘点,减轻人员工作量,提升自动化程度。通过自动化立体仓库,也可以实现产品的自动存储。入库时,存储货位的选择由系统根据各种优化的策略模型进行动态指定。满足最大化存储量的同时,达到最快的出入库效率。并且定期根据历史数据给出存储优化的建议措施。通过空余时间的库位调整,优化整体出入库的效率,满足市场和客户的要求。
所有数据集中存储到数据库服务器,数据库服务器采用双机冗余备份的方式,保证数据的完整性和系统可靠性。数据库服务器实现系统所有数据存储、挖掘、分析:WEB服务器实现对外展示的窗口,保证数据展示的实时性。通过WCS系统,实现对现场AGV、自动调度系统、自动扫描系统、自动分拣系统等的智能化调度和集成。
五、系统功能架构
智能仓储优化管理系统功能架构图,如图4。该系统分为用户管理、菜单管理、配置管理、数据模拟、数据分析、信息管理、参数管理等几大模块。系统采用模块式架构,实现可配置的灵活策略,可以实现业务逻辑与不同客户的快速搭建和实施。以下对各模块的主要功能做简要描述:
1.用户管理
用户管理:实现用户数据的管理,对用户对应岗位、名称、部门进行设定。实现用户状态的实时更新,用户编码规范化管理;
权限管理:对用户的权限进行设置,按角色、岗位分配权限。权限变更、审批流程化、规范化,避免无授权用户访问系统,保证信息安全性;
操作日志:实时记录登录用户的操作行为,对登录、退出及在线期间的功能操作,关键数据项操作进行记录,防止关键数据的安全。并且可通过系统及时追溯相关的操作行为,对正确的行为进行纠正,避免恶意用户的非授权操作行为。
2.菜单管理
菜单配置:菜单模块化,可根据系统的功能进行配置。支持不同地区、不同操作系统菜单的个性化设置;
菜单分组管理:针对不同的角色对菜单进行分组,实现菜单分组的个性化管理
功能管理:对功能进行个性化的配置,对名称、功能项、是否权限管理等进行配置
仓库综合现状:规划仓库的总体布局,对库区、库位划分、库位填充料、库位占有率等进行配置;
仓库出入库频率:对于数据分析展示参数的设置,数据展示格式的设置;对于出入库频率等参数进行设置。
3.配置管理
因素管理:配置仓库管理的因素、要素,针对各要素及其属性进行规范化管理,确定其优先级,因素进行分类、分组管理;出库频度、产品别保管日数、装载率、材料类出库量、材料类出库频度、在库日数等进行管理;
因素范围管理:定义各因素的约束条件,针对各约束条件设置针对性的警示方式(设置不同的颜色等);
仓库配置:仓库进行规划,合理配置仓库的范围、存储产品属性等.不同仓库之间的调度策略等信息;
库位配置:针对每个仓库进行合理规划,针对存储产品的属性、出入库频率等进行规划,合理规划库区、库位的大小,物流的路径等;
调度策略:针对产品在不同仓库库位间的物流调度策略进行配置;
存储策略:针对产品在不同仓库、库区、库位进行存储的策略进行配置;
编码规范:设定产品、库位、库区、仓库等的统一编码规范,并且与其他系统进行接口保证基础数据的一致性;
分析策略:对数据采集、存储、数据分析周期、数据挖掘的策略进行配置,实现数据分析成果的灵活性。
4.数据模拟
3D查询:通过3D图形的可视化方式对库位信息进行直观的展示,可根据不同的分析参数进行转换,根据不同因素展示不同的效果。管理人员能够对库存现状及异常情况进行分析;
3D模拟:查询所有仓库、区域、库位信息,通过3D立体图的形式进行展示,通过不同颜色对库位信息按照不同因素进行形象展示。根据预期的目标,制定不同的移库策略(例如:相同商品可以合并,不同品级库位不能移动等),根据策略模拟执行后的效果展示,对比前后3D展示图形,查看是否符合目标效果。确认后下达指令给WMS系统。
预测模型:根据不同的场景,不同的管理模式,内置不同的预测模型,实施时可以进行灵活设置,并与之配置不同的参数。
5.数据分析
产品等级库存配置:根据产品出库频度划分等级,采用各种报表展示,显示不同产品等级的产品库存配置情况;
库位填充率:图表和报表的形式展示各仓库的库位填充率情况,超过标准的异常情况进行不同的颜色提示;
平均移动距离:不同的时间周期统计各设备或操作工的平均移动距离,为仓库优化存储提供数据分析支持;
工作时间查询:统计各设备或操作工的工作时间,通过不同的报表格式进行展示;
出库效率分析:分析整体以及各区域各设备的出入库效率,优化存储模型,改进存储策略,提升出入库效率;
产品库龄分析:根据销售数据、出入库数据,分析估算产品的库龄,统计分析产品的库存周转率,方便控制生产和补充库存,同时为销售提供数据支持。
6.信息管理
库位利用率:分析统计库位的使用情况,图表或者报表的格式进行展示。对于库位容量不足或者存储不合理的现象进行预警提示。
库存分析:分析统计2D库位的绘制数据,分析统计实时库存,并进行实时的监控和分析。
7.参数管理
库区规划:对于厂区、仓库、库区、库位进行合理的划分,制定标准的编码规范体系,以及各库位的管理策略;
指标管理:制定各数据统计分析的策略,出入库的流量控制策略,产品存储策略,展示模型策略等指标;
参数设定:设定配置因素参数、因素关系参数、模型参数,日志记录周期等参数;
系统变量:设置系统菜单变量,设置系统公共code编码,语言设置,系统变量名称及属性设置。
六、效益分析
该系统平台实施后,通过3D的形式实时展示库位情况,对于库龄不同颜色进行预警提示:物流管理人员对异常现象及时进行感知并且采取有效的措施进行处理。图5为某库位的3D模拟展示图。
分区域出库频度进行库位管理,通过优化措施进行处理后,该库管理出库口较近的A区域出库频率大幅提高,存放长期库存离平台最远的c区域出库频度大幅降低。统计如图6。
根据监测及不断的强化管理,采取有效措施,使得库位的利用效率大幅提升,表现在空闲库位数量增加,库位堆放堆积率提高,统计如图7。
使得配车平均时间大幅减少,平均移动距离大幅降低,优化存储策略,减少移动距离,缩短出货时间。统计数据如图8。
徐正林认为,从物流系统设计和规划角度来看,库存优化广泛存在于物流系统建设和仓储管理的方方面面,其目的在于提升整个物流系统的运作效率。
记者:六维对库存优化有怎样的理解?
徐正林:2004年,基于公司在货架行业的优势,六维提出了“多元化”发展目标,有意识地淡出货架市场,逐步转型为物流系统集成商。目前。我们的业务主要包括货架生产和物流系统集成两部分。六维对于库存优化的理解正如公司“规划时空”的产品理念所表达的内涵。即最大限度地提高运作效率和空间使用率。
从硬件设备和系统集成服务提供商的角度出发,库存优化的实现贯穿于物流系统的前期规划、实施和使用的全过程,并体现在方案设计中,要求供应商对客户的仓库现状进行了解、分析和调查,以确定方案的设计、投资预算、效益等。自动化物流系统项目的核心是解决效率问题,带来仓库物流运作效率的大幅提升。对于这类项目来说,前期规划很重要,它直接决定着物流系统投入使用后能否正常运行,达到客户预计的需求。前期规划的内容包括基础建设、流程、设备配置等,基于提高仓库物流运作效率的考虑,这些也是实现库存优化的前提和出发点。
记者:目前六维在库存优化方面能为客户带来哪些价值?请结合实际项目说明。
徐正林:目前,六维的产品及服务主要包括六个方面:
1 仓储设备:包括轻、中、重型组合可调式货架,各种非标形式货架;
2 提供物流系统的咨询、规划、设计:
3 自动化立体仓库及其管理控制系统;
4 工位器具系列:各种标准、非标工位器具和金属结构件;
5 物流输送系统:各种输送机和生产流水线控制系统;
6 搬运设备系列:堆垛机、高速提升机、旋转台车。
无论是为客户提供硬件产品、软件系统,还是整体方案的设计,六维都会把实现仓库运作效率作为前提和最终目标。其中,库存优化也是必须考虑的。以今年我们在做的亚马逊和丰田两家客户为例。亚马逊是美国最大的在线零售商,最初为客户提供各类图书、音像、软件、玩具礼品、百货等商品。随着公司朝着多元化方向发展,今天其经营范围已扩展到服装鞋帽、消费电子、日用消费品、个人护理、钟表首饰等数十万个品类。六维获得了亚马逊在美国、欧洲、中国、日本等全球物流中心的货架采购订单。由于经营的产品种类众多,如何通过不同的存储设备和存放方式提高仓库利用率和作业效率,是其实现库存优化的一个有效途径。为此,六维专门聘请日本专家并成立开发小组,为亚马逊研发了z英寸、9英寸、12英寸、18英寸、24英寸等8个系列的货架产品,以适应不同规格产品的存放。同时,为了更灵活地利用空间,我们还对货架结构进行了调整,把层高由每50厘米任意可调改为25厘米任意可调。
在丰田的项目中,六维为丰田汽车零部件物流中心提供货架系统。该物流中心的作业特点在于少批量多品种,同时,很多零部件形状不规则。因此在进行货架系统设计时,要综合考虑不同物品的外形、尺寸、存取特点等因素。为此,六维和丰田的日本专家一起研发了各种档杆、分割杆等货架辅助设施,以实现高效存放。据计算,辅助设施的制造成本在整套货架系统中所占的比例高达50%。此外,这套货架系统还涉及一些小型零配件的存放。
记者:在实现库存优化的过程中,六维会重点关注哪些环节?
徐正林:仓库管理始终处在不断变化的状态,这也是库存优化的一个重点和难点。随着客户经营,情况不断发生变化,会带来存放物品的种类、作业方式等的变化,对货架系统的要求也会随之改变。因此,仓储系统不能是一成不变的,应该能够根据客户的实际使用状况对设备、方案、现场作业等方面进行调整或重新规划设计。
出于这些考虑,2009年,六维决定率先在业内开展“诚信六维一质量万里行”活动,主动上门对客户的货架系统使用状况进行回访,并针对其仓库管理的现有需求提出合理化建议。到目前为止,我们已经拜访了50多家客户并提供了相关服务。作为六维客户服务的延伸,该活动得到了客户的高度评价。
记者:六维一直十分关注物流系统集成的新技术,现阶段,在实现库存优化方面有哪些新技术以及应用方式?
徐正林:特别是在制造业企业,很多企业的原料库管理需要与众多供应商进行对接。其中,供应商的水平参差不齐给制造业的仓库管理带来了不小的困难,很多供应商仍采取手工作业方式,送货单的类型、格式也不统一。在这种情况下,基于条码技术的数据采集无法真正实现高效。针对这类应用,六维最近也在开发一些产品,比如利用影像扫描技术代替条码,对包装物进行扫描,直接把其中的图标或汉字输入计算机进行处理,从而省去贴条码的环节。这种技术比较适用于大批量、少品规的仓库作业。目前,如何提高效率,实现影像和数字技术的转换等是该技术推广应用的研究重点。
同时值得关注的还有仓库功能的变化。如今在一些制造业企业,仓库不仅用来存储物品,还开始具备了一些物流配送中心的性质,比如增加了简单的加工职能,并被逐渐纳入生产流程。这相应对整个仓库的物流系统提出了更复杂的要求。这种模式很多年前出现在日本,尤其以汽车制造企业为典型代表,目前在国外已有广泛应用。受到这种管理方式的启发,我们想到可以通过将ERP和WMS的相关功能进行结合,改变仓库原来的简单存放功能,使之成为支持生产、配送的企业物流中心。
记者:对于物流系统集成商而言,提供库存优化服务需要具备怎样的能力?
徐正林:库存优化不是依靠某种技术或设备可以解决的问题,而是需要从系统规划、流程设置、管理模式等方面进行考虑,在此基础上,选择适合的技术、设备去实现。对于物流系统集成商而言,做好库存优化服务首先需要对物流系统的作业流程有比较全面的认识和理解,从系统设置上进行库存优化。比如,根据作业效率和出入库频率,设计货物的存放位置,通过系统设置优化仓库存放方式。同时,在自动化仓库里,自动盘库就是在做库存优化,因此可根据出入库作业情况,进行空闲时段的自动盘点功能设置。
物流系统的运作效率与整个方案的设计密切相关。因此,物流系统集成商必须有能力为每一个客户提供量身订做的方案设计。其中,不同行业、不同企业在库存优化方面有不同的要求,需要对物品属性、状态、出入库特点等多方面因素进行综合考虑。与国外相比,国内的物流系统集成商存在行业经验方面的差距,缺乏系统分析的方法和思路。这也是近年来六维一直在与日本专家合作的原因。
此外,库存优化并不完全局限于仓库内部,还有可能延伸到与生产相关的环节。在这种情况下,物流系统方案的规划和设计必须结合整个企业的外协、采购、生产等流程,以及相关的信息系统应用。
记者:六维对下一步的发展有何计划?其中,在帮助客户实现库存优化方面,有怎样的优势体现?
西门子威迪欧汽车股份公司位于雷根斯堡,为全球领先的汽车制造商提供可应用于不同领域的电子开关设备、安全气囊和防抱死制动系统的控制装置、发动机、变速箱和导航系统。从目前物流中心的日作业能力来看,为了确保生产需要,日入库量1300个料箱和180个托盘的原辅料(相当于每天90辆车),为了确保下游客户的订单能及时处理,日出库量为380个托盘包括1500个料箱,约80辆载重汽车的货量。
公司快速发展急需扩充产能,增强仓储能力,公司决定新建一座功能齐全的物流中心,提升各环节的效率,从仓库即时交货到成品发运,从生产原料和辅料的即时供应到废料清除,从信息技术的整合并与质保部共享信息。经过一番仔细考察与评定,西门子威迪欧汽车股份公司选用德马泰克为该项目的集成商,德马泰克(DEMATIC)除了提供料箱、托盘输送设备的全部货架和输送平台钢结构外,还提供完整的物流设施和信息技术。
项目目标
新建物流中心方案集中于新增仓储能力,与生产线紧密相连,实现仓储和输送全自动功能:原来的仓库用地划归生产用地,生产场地有所扩充;新建的高度自动化的物流中心既能实现客户交货的即时性与稳定性,也能满足生产供给稳定性的要求。
在总体设计上需要从实际情况出发,首先考虑到生产场地扩充后场地仍然有限,原材料的供给量和清运量必须最小化,并确保物流中心内的原材料供给和清运的时间不得超过一小时。再者,如果产能继续扩充,高层货架和料箱货架应具备扩展能力以满足未来需求,所有软件技术的整合也需随之调整,主要是与SAP系统进行连接。最后,由于客户和供货商的料箱各种特制的底面,托盘输送机必须能运送木制和塑料制成的欧洲标准的工业托盘、危险品托盘和网式料箱托盘。
系统组成和作业流程――一个面向未来需求的生产发货仓库
新建物流设施由两部分组成,一个3巷道的托盘高架库和一个10巷道双层的自动化料箱库。
从标准流程看,入库工位首先收到料箱和托盘,将它们分别放入托盘库或料箱库的货位。根据质检工位的要求,料箱出库并被自动地直接送到工位上,托盘用手动起重车集中送到工位。根据操作员向仓库管理终端发出的指令,料箱由170米长的输送线送往生产车间,通过一个桥头配送装置、悬挂式输送机和“输送塔”送到生产车间过道,最后直接送到生产线上。
托盘通过运输桥的电动运输轨道和桥头配送实现双层运输,然后通过起重机和手动起重车配送到生产线上。
成品、空料箱和空托盘采取同样方式运回。运回时,空料箱叠放在一起,到仓库前会被自动平放,并由一个摄像系统检查是否确实是空箱。接着料箱进入料箱库,料箱库可灵活调整,起到空料箱缓冲区的作用。需清洁的、多余的和有问题的料箱被自动送往空料箱回收处。成品根据质检工位的指令会自动出库和重新入库。最后拣选员根据发运任务单将料箱集中起来并送到发运工位的托盘上。拣选时的物料输送可以自由选择是用料箱运输还是托盘运输。
通过“输送塔”和悬挂式输送机将扁平组件的存储输送与生产环节串连起来。
为了提高单位面积的生产率,车间面积几乎都用于生产。生产车间里没有多余的输送场所,因此整个输送系统贯穿整个仓库顶部。18座“运输塔”将输送机上的料箱送到生产线上,同时起到物料缓冲和人机衔接点的作用。“运输塔”是特殊的垂直悬挂运输装置,它由德马泰克研制而成并获得专利授权,首次被西门子威迪欧汽车公司的物流中心采用。塔里面分布着形状可设置的储存隔层,起到节省空间的缓冲作用,并使供给时间控制在1小时以内。目前实测的供给时间是30分钟。在生产布局发生变化后,塔也可以被灵活的移动和设置。
料箱盘的使用节省了运输工作量和储存货位
来自世界各地客户和供应商的料箱由料箱托盘完成输送工作。特制的双层焊接底面料箱托盘能满足耐用性和防折防弯要求,条形码应用使托盘管理更简便。最多可以叠放5个料箱托盘,这样节省了运输工作量和储存货位。
多合一功能的仓库管理系统
集成的仓库管理系统是供应链中重要的环节,内部供应链是指到货、入库、原材料和成品的质检、拣选配送、生产供给、出库和发运拣选。此外系统还管理着托盘库和料箱库、人工仓库如冷藏库和氮气库、以及输送塔里的料箱缓冲库。系统能打印发运单、生成生产供给目的单、整合进货检验和成品质量检验的电子数据。还可以进行料箱和单件物料的拣选,并和SAP R/3连接。
物流中心规划的重点
规划重点是确保生产供给和汽车工业客户供应的稳定性。为达到这个目标,重复规划大部分功能如物料在仓库巷道的均匀分布、带独立库前区域的双层料箱库和一个“暖待机”的双微机系统。整个设施的设计具有很强的防干扰性,操作人员可随时启动备用的输送设施和工位,并可以自动化运行。
新物流中心带来的优势――快速供给和稳定性强
系统一系列的设计亮点为西门子威迪欧汽车公司带来巨大的收获。第一,所有仓库区域包括生产区域的物料流和信息流随时更新并为各个所需部门共享;原料和辅料自动送到生产线,快速的供给时间有效降低了生产车间的零件存量场所,从而提高了单位面积生产率,这样可以立即执行特快发运任务。第二,成品和未用完的原料马上可以从生产线上运走,不需要为成品规划专门的暂存区域。第三,空料箱回收和进货、拣选、生产流程连接起来。发运处得到的物料装在料箱里,省去了人工扫描单件物料包装条形码的工作。进货检验和成品质检的数据流和物料流的整合提高了质量标准,所有的这些都确保了生产和客户供给的快速和稳定。
(西门子德马泰克供稿)
德马泰克的集成任务
作为集成商进行物流中心的规划、方案设计和实施,包括提供机械和电控、自动化网络、仓库管理系统以及现场维修,另外提供整体的物流设备,包含料箱和托盘输送设备的货架和平台钢结构。
技术参数:
3巷道托盘高架库,6500个托盘库位,高:30米,宽:14米,长:65米;
自动料箱库,双层10巷道,96000个料箱库位,高:19米,宽:21米,长:65米;
输送系统全长3200米;
仓库管理采用平行微机系统;
自动化网络;
18座输送塔用于生产供给和清运。
日入库量:1600个料箱,285个托盘
关键词:精益;库位优化;设计
中图分类号:THl62 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)031-000-02
一、前言
在“精益思维”中,要求企业以最小人力、物力和财力的投入,占用最少的时间和空间,创造出最大的价值,为顾客提供最超值的服务。在物流供应链中,仓储管理效率的提高,是实现精益生产的重要环节。基于“精益思维”,通过对仓储库位进行优化,是提高仓储效率的最有效途径之一。汽车生产装配中的零部件物流体系,因需要对成千上万的零部件按照所生产的汽车型号进行排序,并准确无误地送到目的地(装配工位),实现向生产线边准时供货,以保障汽车装配的正常运行,因此更需要对仓储的库位进行合理布局优化。本文着重就汽车零部件物流的线边库位优化,以上海大众宁波工厂LOC大件库位优化为例进行分析,说明库位优化对提高仓储效率的重要意义。
二、货位优化的必要性
在仓储管理中,货位的布局,将直接影响到出入库效率。据统计,卸货、上架、下架和装车发运等作业占可传统仓库物流作业中40%的时间,其余的大量时间均花在人员的无效行走上。劳动力成本是现代物流企业成本中占比最重的一部分,人员的无效移动,势必降低劳动效率。因此,通过对仓库进行合理规划,对库位进行优化,从而减少人员的无效移动,提高作业效率。
对于配送的仓库或者配送中心,高效的拣货能力是提高物流效率的重要办法。而与拣选作业效率紧密相联系的库位布局是否合理,就变得非常重要。对库位进行管理及合理优化是实现这一目标的有效途径,通过对仓库货物的存储库位进行相关的规划、分配、使用、调整等,其目的在于提高仓库空间利用率及拣选人员作业效率,从而降低相关的仓储运作成本,提升企业物流配送服务的能力。
三、库位优化的目标及原则
1.货物存储目标
货物的存储目标是仓库进行货物的存储时想要达到的效果,或是目的,一般仓库都会以以下所列的几项作为各自仓库的存储目标:
(1)保障存储货物质量
(2)最大化空间利用率
(3)确保货物的有效移动
(4)确保高效的后续作业
(5)便于管理
2.货物的存储策略
(1)定位存储
(2)随机存储
(3)分类存储
(4)分类随机存储
3.库位优化的原则
以下是一些在库位优化中通用的原则。
(1)周转率为基础法则。
(2)货物相关性法则。
(3)货物流动密度法则。
(4)货物同一性法则。
(5)其他法则。
4.库位优化的基本思路
(1)明确影响货物存储的关键因素。
(2)收集所需的基础信息。
(3)确定优化的目标和约束。
(4)实施库位优化。
四、上海大众宁波工厂LOC大件库位优化
1.大件零件库位现状分析
上海大众宁波工厂大件储存区主要有A库、B库、C库、D库和E库,如图1、图2、图3、图4、图5所示。五个库区组成每个库区所放的零件的量不同,每个库区都有相应的拣货区以及上线的路线。
2.LOC大件库位问题分析
大件库位的划分主要依据零件规格、数量以及零件上线路线等因素,将其划为A库、B库、C库、D库和E库,其中A库设置了隔离区且D库没有零件上线的路线。但是现在所存在的问题就是每次拣货出库的时候都需要跑到别的库去拣货,这样大大的加长了拣货的过程,同时也延误了出库的时间。如洗涤气罐总成这个零件它的出库路线在E库但是它却放在了B库,从而导致E库的拣货员每次需要出库的时候要跑到B库去拣货,在这个过程中我们浪费掉了在去B库拣货的来回途中,如果我把这个零件放在E库那么我拣货的时间会大大的减少,从而缩短了出库的时间。
3.LOC大件库位优化
(1)优化目的。为了提高上线的速度,提高出库效率,促使其最大化空间利用率、确保货物的有效移动、确保高效的后续作业、便于管理。以物流总量最小作为库位优化的目标,将零件拣货频次和行走距离作为主要考虑的因素。同时,使员工的分工合理化,提高员工的工作积极性。
(2)库位优化实施根据精益生产原则以及货物相关性原则将每个库位进行小范围的变动优化。
①将A库的隔离区与D库的大件零件区进行调换;同时,将其D库的零件按照上线的路线分配到各个库区。②将各个库区拥有上线路线的零件在别的库区的零件移至本库区。③将原本存货在A库且上线路线在B库的零件移至B库,同时把B库的有限空间合理的应用;④把原有存在B库,上线路线是在E库的零件移至E库,将E库零件储存量不大的零件库位适当的减小。⑤将D库的零件需全部移至A库,同时把D库空出的储存面积用来作为隔离零件存放区,原本隔离零件存放区是在A库。
(4)库位优化后的效果。在库位优化后,如图1中A11区中的空白区域我们将放置原有零件的上线路线在A库且零件放置在别库的零件移至A11区。再如图2和4中的B11区和D2区与D3区进行调换,将D2和D3区域划分为隔离区;同时,将原有零件上线路线在B库且零件放置别库的零件移至B11区。通过库位优化后,仓储效率明显提高,员工的劳动强度大大降低,提高了客户满意度,进而提高企业的竞争力或是带来更多的利润。
五、结论
在仓储管理中,入库和出库操作效率将直接影响着仓储效率。因此,在仓储配送工作流程中,首要考虑的是缩短拣货频次高的货物的出库行走距离,也就是对库位进行优化,进而提高出库效率。本文通过对上海大众宁波工厂LOC大件库位的优化设计,充分说明库位的优化对提高仓储效率是大有裨益的,对物流企业的货位优化可提供有益的参考。
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