轎車(chē)總裝配送中心平面布局設(shè)計(jì)

唐緒之（同濟(jì)大學(xué)，上海 201804）

TANG Xu-zhi (Tongji University,Shanghai 201804,China)

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的深入，物流已在實(shí)踐中得到了廣泛發(fā)展。配送作為物流鏈上最具增值特性的環(huán)節(jié)之一，倍受社會(huì)及企業(yè)的重視。配送中心的平面布局直接影響配送系統(tǒng)的運(yùn)作成本與效率。因此，有必要科學(xué)系統(tǒng)地分析研究配送中心內(nèi)部物流、信息流、人流，有機(jī)組合與合理配置系統(tǒng)中的建筑物、設(shè)施設(shè)備、運(yùn)輸通道，確定配送系統(tǒng)的最優(yōu)平面布局，實(shí)現(xiàn)配送中心資源的合理配置。

1 傳統(tǒng)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)SLP方法

平面布局屬于系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)的一個(gè)主要內(nèi)容，現(xiàn)階段采用的核心技術(shù)方法是系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)方法。該方法以各作業(yè)單位物流與非物流的相互關(guān)系分析為主線，首先對(duì)各作業(yè)單位之間的相互關(guān)系進(jìn)行綜合分析 （包括物流分析和非物流分析），得到作業(yè)單位綜合相關(guān)圖。再由綜合相關(guān)圖決定各作業(yè)單位之間的相對(duì)位置，輸入基本確定系統(tǒng)的各作業(yè)單位的面積和形狀參數(shù)，采用一定的技術(shù)方法 （文中選擇線形圖法），得到作業(yè)單位面積相關(guān)圖。最后調(diào)整修正單位面積相關(guān)圖，得出可行布置方案。

運(yùn)用SLP進(jìn)行設(shè)施布置的基本出發(fā)點(diǎn)是SLP的五個(gè)基本輸入要素：產(chǎn)品P、數(shù)量Q、生產(chǎn)路線R、輔助服務(wù)部門(mén)S及時(shí)間安排T。設(shè)計(jì)工作一般需要經(jīng)過(guò)確定位置、總體區(qū)劃、詳細(xì)布置、實(shí)施四個(gè)階段[1]。SLP的程序模式如圖1所示。

2 改進(jìn)SLP方法——傳統(tǒng)SLP的CORELAP結(jié)合及CRAFT改進(jìn)

CORELAP程序是計(jì)算機(jī)化的SLP，基本工作原理包括基本要素分析、相互關(guān)系分析、計(jì)算綜合接近程度TCRi、作業(yè)單位排序、位置布置五個(gè)步驟[2]。在作業(yè)單位排序步驟中，CORELAP根據(jù)各作業(yè)單位的綜合接近程度TCRi及綜合相互關(guān)系密切程度等級(jí)確定布置順序，形成布置順序隊(duì)列。最后計(jì)算每個(gè)作業(yè)單位的位置分?jǐn)?shù)，形成位置布置圖。

初始位置布置圖確定后，采用CRAFT算法確定物料搬運(yùn)費(fèi)用矩陣 （各作業(yè)單位之間物料搬運(yùn)流量矩陣×相應(yīng)距離矩陣），計(jì)算總物料搬運(yùn)費(fèi)用C，記Cmin為最小搬運(yùn)費(fèi)用。位置Pi（）交換后進(jìn)行費(fèi)用比較，循環(huán)以選擇搬運(yùn)費(fèi)用最小的為改進(jìn)優(yōu)化方案[3]。該算法的N—S流程圖如圖2所示。

論文結(jié)合案例的實(shí)際情況，將傳統(tǒng)SLP與CORELAP結(jié)合，并采用CRAFT算法改進(jìn)：運(yùn)用SLP思想對(duì)作業(yè)單位進(jìn)行分析，采用CORELAP思想，計(jì)算依據(jù)作業(yè)單位的綜合接近程度值、綜合相互關(guān)系密切程度等級(jí)對(duì)作業(yè)單位進(jìn)行排序，計(jì)算各作業(yè)單位的位置分?jǐn)?shù)，進(jìn)行位置布置以形成最初的位置布置圖。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用編制CRAFT算法優(yōu)化布置方案，取搬運(yùn)費(fèi)用最小的布置方案為最終理想方案，具體實(shí)現(xiàn)方法見(jiàn)實(shí)例。

3 轎車(chē)總裝配送中心平面布局實(shí)例

3.1 轎車(chē)總裝的某配送中心概況

該轎車(chē)總裝配送中心擁有國(guó)內(nèi)一流的物流自動(dòng)化設(shè)施，采用標(biāo)準(zhǔn)化的物流計(jì)量、貨物分類(lèi)、物品標(biāo)識(shí)、物流裝備設(shè)施和作業(yè)流程，提供精細(xì)化和準(zhǔn)時(shí)化的零部件倉(cāng)儲(chǔ)配送等配送業(yè)務(wù)?，F(xiàn)已知配送中心總面積為16 000平方米，功能區(qū)有辦公區(qū)、包裝區(qū)、存儲(chǔ)區(qū)、出貨區(qū)、進(jìn)貨檢驗(yàn)區(qū)、入庫(kù)區(qū)等，年吞吐能力為100萬(wàn)輛車(chē)的主要零部件。主要經(jīng)營(yíng)產(chǎn)品有汽車(chē)總裝的所有配件及維修設(shè)備等。在上述背景下，設(shè)計(jì)該配送中心的平面布局。

3.2 規(guī)劃資料分析

（1）配送產(chǎn)品P。該配送中心的出貨形態(tài)大部分是托盤(pán)出貨 （P→P）和整箱出貨 （P→C）。為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)，安排小部分拆箱出貨 （C→B）。因配送商品種類(lèi)繁多，將商品按小包裝零件 （KLT）、標(biāo)準(zhǔn)包裝零件 （高架存儲(chǔ)零件GLT）、超大包裝零件 （堆垛存儲(chǔ)零件SLT）分類(lèi)存儲(chǔ)。

（2）配送商品的數(shù)量或庫(kù)存量Q。該配送中心的配送對(duì)象在一定時(shí)期的需求基本穩(wěn)定，庫(kù)存量主要以平均量來(lái)考慮。需求波動(dòng)較大的產(chǎn)品，設(shè)立庫(kù)存余量，一般為10%。重要的產(chǎn)品保持較高的庫(kù)存量以避免缺貨。

（3）配送通路R。該配送中心的配送通路模式為零部件制造廠→配送中心→制造中心。

（4）服務(wù)品質(zhì)S。該配送中心的物流服務(wù)品質(zhì)在同行業(yè)處于平均水平之上。

（5）交貨時(shí)間T。該配送中心屬于產(chǎn)前配送，服務(wù)于生產(chǎn)，采用的配送方式為準(zhǔn)時(shí)制配送，一般配送頻率為2小時(shí)一次。

3.3 流程分析和功能區(qū)設(shè)置

（1）流程分析。在本配送中心對(duì)各類(lèi)產(chǎn)品的操作流程基本相同，產(chǎn)品一般經(jīng)歷圖3所示的工藝過(guò)程[4]。

（2）功能區(qū)設(shè)置。根據(jù)配送中心的產(chǎn)品特征，結(jié)合產(chǎn)品工藝過(guò)程，設(shè)置如下功能區(qū) （作業(yè)單位）：辦公區(qū)、包裝區(qū)、存儲(chǔ)區(qū)、出貨區(qū)、入庫(kù)區(qū)。另根據(jù)產(chǎn)品的類(lèi)型和儲(chǔ)存方式，將儲(chǔ)存作業(yè)區(qū)細(xì)化為小包裝零件 （KLT）、標(biāo)準(zhǔn)包裝零件 （高架存儲(chǔ)零件GLT）、超大包裝零件 （堆垛存儲(chǔ)零件SLT）存儲(chǔ)區(qū)。

3.4 作業(yè)單位相互關(guān)系分析

（1）物流分析。計(jì)算各作業(yè)單位對(duì)之間的物流總量 （正反之和），轉(zhuǎn)換成當(dāng)量物流量后計(jì)算和排序物流強(qiáng)度。得出物流強(qiáng)度分析表 （表1），據(jù)此繪制作業(yè)單位物流關(guān)系相關(guān)圖 （圖4）。

表1 作業(yè)單位物流強(qiáng)度分析表

（2）非物流分析。確定本配送中心各作業(yè)單位的相互關(guān)系影響因素 （表2），劃分影響程度等級(jí)，據(jù)此繪制作業(yè)單位非物流相關(guān)圖 （圖 5）。

表2 配送中心作業(yè)單位相互關(guān)系評(píng)級(jí)理由

圖4 配送中心作業(yè)單位物流相關(guān)圖

圖5 配送中心作業(yè)單位非物流相關(guān)圖

（3）作業(yè)單位綜合相互關(guān)系分析。本配送中心的物流因素權(quán)重：非物流因素權(quán)重=2∶1，據(jù)此計(jì)算每個(gè)作業(yè)單位的綜合關(guān)系分值 （本例中分值范圍為-1～12），根據(jù)表3劃分綜合關(guān)系等級(jí)，繪制作業(yè)單位綜合相關(guān)圖 （圖6）。

表3 劃分綜合相互關(guān)系等級(jí)的規(guī)則

圖6 作業(yè)單位綜合相關(guān)圖

3.5 作業(yè)單位位置相關(guān)圖確定

3.5.1 作業(yè)單位位置布置——SLP改進(jìn)法

在SLP中，系統(tǒng)總平面布置從各作業(yè)單位相互關(guān)系密切程度出發(fā)，安排各作業(yè)單位之間的相對(duì)位置，關(guān)系密切程度高的作業(yè)單位之間的距離近，反之則遠(yuǎn)，由此形成作業(yè)單位位置相關(guān)圖。論文采用SLP改進(jìn)法對(duì)作業(yè)單位的位置進(jìn)行布置，具體如下。

①計(jì)算綜合接近程度TCRi，結(jié)果如表4所示。

②作業(yè)單位布置順序排序。因TCR4、TCR6最大，故作業(yè)單位4和6為中心單位。根據(jù)其他作業(yè)單位與作業(yè)單位4和6的綜合相互關(guān)系密切程度及其綜合接近程度的高低確定布置順序，最終的布置順序隊(duì)列為4、6、1、5、2、3、7。

③位置布置。以作業(yè)單位2的位置布置為例。在已布置的作業(yè)單位基礎(chǔ)上，作業(yè)單位2共有3個(gè)地點(diǎn)P1,P2,P3供布置，如

表4 作業(yè)單位綜合接近程度計(jì)算表

圖7（a）所示。需要根據(jù)與已布置作業(yè)單位的綜合相互關(guān)系密切程度計(jì)算位置分?jǐn)?shù)，結(jié)果如表5所示。P1位置分?jǐn)?shù)最大，故將作業(yè)單位2布置在P1上，如圖7（b）所示。采用同樣方法確定其他作業(yè)單位的位置，最終位置布置如圖8所示。

3.5.2 CRAFT改進(jìn)位置布置

采用CRAFT改進(jìn)算法，編寫(xiě)其算法程序，以作業(yè)單位之間物料搬運(yùn)費(fèi)用逐步減少為優(yōu)化原則，對(duì)SLP改進(jìn)法得出的初步作業(yè)單位位置布置圖進(jìn)行方案改進(jìn)，最終的作業(yè)單位位置布置優(yōu)化結(jié)果如圖9所示。

表5 作業(yè)單位2的位置分?jǐn)?shù)計(jì)算

圖7 作業(yè)單位2的位置布置

圖8 作業(yè)單位位置布圖

圖9 CRAFT改進(jìn)位置布置圖

3.5.3 線形圖修正位置布置方案

上述布置結(jié)果為理想布置方案，需綜合考慮實(shí)際制約因素，依據(jù)線形圖布置原理，進(jìn)一步優(yōu)化位置布置圖，最終的布置圖如圖10所示。

3.6 配送中心平面布局圖確定

依據(jù)上述作業(yè)單位位置相關(guān)圖，結(jié)合各作業(yè)單位的占地面積及建筑物的空間幾何形狀，設(shè)計(jì)作業(yè)單位面積相關(guān)圖。

3.6.1 作業(yè)單位的面積設(shè)計(jì)

依據(jù)系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)法，綜合考慮各作業(yè)單位的功能規(guī)劃、設(shè)施設(shè)備、作業(yè)能力及物料流動(dòng)模式等，配送中心的平面形式與占地面積大小等參數(shù)參考表6。

3.6.2 繪制作業(yè)單位面積相關(guān)圖

依據(jù)作業(yè)單位線形圖及面積參數(shù)，反復(fù)設(shè)計(jì)調(diào)整得出作業(yè)單位面積相關(guān)圖，如圖11所示。

3.6.3 繪制總平面布局圖

作業(yè)單位面積相關(guān)圖從位置相關(guān)圖演化而來(lái)，只能代表理想的布置方案，須通過(guò)調(diào)整修正得到實(shí)際可行的布置方案?？紤]七個(gè)基本要素以外的其他因素，諸如物料搬運(yùn)方法、建筑特征、道路、場(chǎng)地條件與環(huán)境等修正因素[6]，以及包括廠區(qū)的面積、建設(shè)成本費(fèi)用、廠區(qū)內(nèi)現(xiàn)有條件的利用、政策法規(guī)等實(shí)際條件限制因素后[7]，得出如圖12所示的最終平面布局圖設(shè)計(jì)方案 （圖中的1～7標(biāo)號(hào)分別對(duì)應(yīng)作業(yè)單位的代號(hào)）。

配送中心的平面布局設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分龐大復(fù)雜的工程，需要考慮大量錯(cuò)綜復(fù)雜的影響因素。論文運(yùn)用系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)法、計(jì)算機(jī)輔助布置技術(shù)等相關(guān)理論，對(duì)轎車(chē)總裝配送中心進(jìn)行了平面布局的設(shè)計(jì)及優(yōu)化，該方法可操作性強(qiáng)，且得出的結(jié)果較為滿意，為配送中心的平面布局提供實(shí)踐指導(dǎo)，有效降低配送成本，保障物流的高效運(yùn)作。

表6 配送中心廠房平面形式與占地面積參數(shù) 單位：m2、m

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