煙草行業(yè)箱式立體倉庫管理中貨位分配方法研究——以DQM煙草公司為例

■徐州工程學(xué)院 李 君

1 研究背景

儲箱和儲柜是煙草及其制品的生產(chǎn)加工行業(yè)中通常使用的煙絲存放設(shè)備。DQM煙草公司目前使用了全箱式的立體倉庫作為煙絲存儲的手段 該倉庫與傳統(tǒng)倉庫相比的最大特點是不設(shè)有任何貨架 這種類型的立體庫中煙絲儲箱儲柜的出庫入庫作業(yè)方式和特征與傳統(tǒng)的貨架式倉庫有很大的不同。但DQM公司由于缺乏經(jīng)驗和相關(guān)方面的技術(shù) 在貨位分配問題上仍然沿用了傳統(tǒng)貨架式倉庫中的貨位分配方法 使得煙絲儲箱儲柜出庫入庫作業(yè)效率不高。為此該公司對無貨架全箱式立體倉庫的貨位分配方法問題進(jìn)行了研究 并找到了一個適合公司自身特點的優(yōu)化方案。

2 DQM公司現(xiàn)有貨位分配方法的缺點

2.1 煙絲儲箱儲柜入庫作業(yè)的貨位分配缺乏計劃性

（1）標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱的入庫作業(yè)流程及缺點。根據(jù)煙絲儲箱的物料特質(zhì)、生產(chǎn)批次、加工工序等參數(shù)在倉庫中尋找尚未儲滿的貨位行 如果沒有找到那么就重新開始創(chuàng)建一個新的全空的貨位行 并根據(jù)貨位行號的大小順序?qū)嵤┤霂熳鳂I(yè)。標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱入庫作業(yè)的出發(fā)點是提高倉庫小車的運(yùn)行效率和壓縮單個批次的作業(yè)總耗時 遵照這個原則可以實現(xiàn)在單個或多個入庫作業(yè)任務(wù)中同時往多個空貨位行進(jìn)行排放煙絲儲箱 但這種作業(yè)效率的提高是以犧牲倉庫存儲空間資源為代價的 特別是在多任務(wù)作業(yè)的執(zhí)行中 倉庫貨位的空閑和浪費(fèi)情況尤為嚴(yán)重。

（2）空箱空柜的入庫作業(yè)流程及缺點。根據(jù)煙絲空箱空柜的類別型號和規(guī)格 同種類型規(guī)格的尚未儲滿的貨位行優(yōu)先考慮存入 如果沒有未儲滿的空的貨位行就創(chuàng)建新的全空貨位行 并根據(jù)貨位行號由小到大的順序?qū)嵤┤霂熳鳂I(yè)?？障淇展袢霂熳鳂I(yè)的出發(fā)點也是以提高倉庫小車的運(yùn)行效率和縮短單個批次的任務(wù)時間 從而實現(xiàn)多個作業(yè)任務(wù)以多線程的方式同時并行 但是這種作業(yè)流程會造成過多的貨位行不能排滿的情況 因此這種方法在有大批量空箱空柜等待入庫的情況下比較適用 多線程的入庫作業(yè)方式保證了批次任務(wù)的快速執(zhí)行 比如在初期有很多空箱空柜要初始化入庫時這種方法就很湊效 但與空箱空柜擺放時要盡量使用最少庫位的原則相背離。

（3）尾箱尾柜的入庫作業(yè)流程及缺點。根據(jù)尾箱尾柜的尾料特質(zhì)、生產(chǎn)批次、加工工序等參數(shù)首先尋找尚未擺滿的空貨位行 如果沒有找到就創(chuàng)建新的全空貨位行 并根據(jù)貨位行號由大到小的順序?qū)嵤┤霂熳鳂I(yè)。尾箱尾柜入庫作業(yè)目的也是提高倉庫小車的運(yùn)行效率和縮短單個批次的入庫作業(yè)時間 這種作業(yè)方式允許在單個作業(yè)或多個作業(yè)任務(wù)中同時向多個空貨位行擺 放箱柜 但不可避免地要以犧牲倉 庫可用存儲空間資源為代價 特別 是在多任務(wù)的箱柜入庫作業(yè)中倉儲 空間資源的浪費(fèi)比較嚴(yán)重。此外每 個批次的尾箱尾柜都要單獨占用一 個空的貨位行 造成倉庫存儲空間 的浪費(fèi)。

2.2 煙絲儲箱儲柜出庫作業(yè)的貨位分配缺乏計劃性

（1）標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱的出庫作業(yè) 流程及缺點。根據(jù)煙絲儲箱的物料 性質(zhì)、生產(chǎn)批次和加工工藝工序要 求等參數(shù)首先將尚未擺滿的貨位行 中的儲箱進(jìn)行出庫作業(yè) 如果沒有 未擺滿的貨位行 那么就選擇全部 擺滿的貨位行中的儲箱實施出庫作 業(yè) 并遵守貨位行號由大到小的順 序原則。標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱的出庫作業(yè) 是以提高倉庫小車的運(yùn)行效率和縮 短作業(yè)時間為目標(biāo)的 在單個批次 的出箱作業(yè)中多個貨位行同時進(jìn)行 作業(yè)可以實現(xiàn)多線程并行的效果 但是這種作業(yè)方法會導(dǎo)致多個貨位 行中有剩余的儲箱 另外在多批次 多任務(wù)的條件下 如果裝箱、卷 包、摻兌站臺上都有倉庫小車在運(yùn) 行時 會造成較低的倉庫庫位利用 率。

（2）空箱空柜的出庫作業(yè)流程 及缺點。根據(jù)空箱空柜的類型規(guī)格 首先將尚未擺滿的貨位行中的箱柜 先行出庫 在沒有找到未擺滿的貨 位行時就選擇全擺滿的貨位行上的 空箱柜 并根據(jù)貨位行由大到小的 順序?qū)嵤┏鰩熳鳂I(yè)?？障淇展癯鰩?作業(yè)以提高倉庫小車運(yùn)行效率和縮短作業(yè)執(zhí)行時間為基準(zhǔn) 在單任務(wù)的出庫作業(yè)中可以實現(xiàn)多個貨位行的空箱柜同時出庫的多線程并行效果 但是會導(dǎo)致多個貨位行中剩余沒有出完的空箱柜 從而占用了寶貴的倉庫貨位空間 并且可能會出現(xiàn)部分空箱柜長期不能得到利用 會使得煙絲箱柜中出現(xiàn)異味等問題 用這種帶有異味的箱柜存放煙絲會帶來質(zhì)量問題。

2.3 貨位分配不合理

由于倉庫控制系統(tǒng)(WCS)的問題 經(jīng)常出現(xiàn)AGV小車運(yùn)行到所分配的貨位時該行貨位已經(jīng)全部擺滿 這時只有再為其重新分配新的貨位 造成了AGV小車運(yùn)行效率和整個作業(yè)效率的低下。此外 現(xiàn)行貨位分配方法并未考慮就近分配的原則 而這個原則對于提高倉庫作業(yè)效率具有至關(guān)重要的影響 同時現(xiàn)有的貨位分配方法中并未對倉庫存儲空間進(jìn)行區(qū)域劃分 因此分區(qū)入庫的作業(yè)原則無法貫徹 也影響了AGV小車的運(yùn)行效率和入庫作業(yè)效率的提升。

3 貨位分配方法的優(yōu)化

DQM公司針對現(xiàn)有貨位分配方法中的缺點和不足 首先從倉庫控制系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度模塊著手 對煙絲箱柜的出庫入庫原則和目標(biāo)進(jìn)行了修改 遵循就近原則進(jìn)行貨位分配 同時對倉庫存儲區(qū)域進(jìn)行功能模塊化劃分 從而使得倉庫庫位過多問題得到了解決 最終帶來了較 高效率的箱柜出入庫作業(yè)和庫位利 用率。具體方法如下

3.1 煙絲儲箱儲柜入庫作業(yè)中根據(jù)計劃進(jìn)行貨位分配

（1）標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱入庫作業(yè)的貨位分配方法。根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計劃相關(guān)信息預(yù)計單位時間段內(nèi)所需庫位的數(shù)量 然后基于實際庫位情況的相關(guān)限制條件 遵照實際庫位與分配庫位兩者差值最小化的原則 從而最大限度地減少或降低閑置庫位存儲空間資源的浪費(fèi)。

假設(shè)所需要入庫的標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱數(shù)量為M 其入庫流程如圖1所示。如果M＞20就選擇擁有22個庫位的空貨位行進(jìn)行擺放存儲 如果沒有這樣的空貨位行就根據(jù)18、14、10的順序進(jìn)行分配。再找到滿足條件的貨位行后 已經(jīng)分配的庫位數(shù)量用M1表示 剩余的未分配的庫位數(shù)用M2表示 于是有M=M1+M2 然后就M2循環(huán)重復(fù)上述步驟直到完成貨位分配。擁有10個庫位的貨位行優(yōu)先用于擺放剩余箱數(shù)并且出庫時也優(yōu)先 如果找不到滿足條件的空貨位行就按照14-18-22的順序依次進(jìn)行查找 此外由人工方式對計劃庫位數(shù)是否合理進(jìn)行跟蹤審查。

優(yōu)點 圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱的入庫流程可以兼顧倉庫AGV小車的運(yùn)行效率和庫位的使用效率 在單任務(wù)和多任務(wù)的入庫作業(yè)中都可以保證快速有效地進(jìn)行操作 并且在單任務(wù)入庫作業(yè)中可以在計劃貨位行中同時進(jìn)行交叉式多行同時開展入庫作業(yè) 這樣就避免了AGV小車的擁擠 從而可以合理地使用倉庫的閑置庫位。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱的入庫流程

（2）空箱空柜入庫作業(yè)的貨位分配方法。根據(jù)空箱空柜的規(guī)格型號和類別 首先將空箱柜擺放到同種類型的尚未擺滿的空貨位行中 如果沒有找到這樣的空位行就重新創(chuàng)建一個新的空位行 以空位行為基準(zhǔn)單位根據(jù)可用存儲數(shù)由大到小的順序進(jìn)行入庫作業(yè)直到逐行擺滿為止 在這個過程中也可以由人工方式對為擺滿空位行的空箱柜進(jìn)行干涉處理。圖2給出了空箱空柜的入 庫作業(yè)流程。

優(yōu)點 圖2所示的空箱空柜的入 庫作業(yè)流程嚴(yán)格遵守了庫位利用效 率最大化原則 在單任務(wù)空箱柜入 庫作業(yè)中如果沒有摻兌、裝箱、翻 箱等操作任務(wù) 那么倉庫AGV小車 或許會出現(xiàn)短暫等待現(xiàn)象 但對物 流作業(yè)的效率并不會造成多大影 響 此外在多任務(wù)入庫作業(yè)中 如 果裝箱、卷包、摻兌站臺同時并行 運(yùn)行時 單貨位行的入庫作業(yè)模式 仍然可以讓AGV小車流暢的運(yùn)行 同時也考慮到了空閑庫位的充分利用。

圖2 空箱空柜的入庫作業(yè)流程

（3）尾箱尾柜入庫作業(yè)的貨位分配方法。根據(jù)尾箱尾柜裝箱數(shù)量相對較少的特點 其貨位分配方法直接選擇10庫位貨位行 當(dāng)其全部擺滿占用的情況下 選擇14庫位的貨位行進(jìn)行尾箱尾柜擺放 如此繼續(xù)下去。

優(yōu)點 上述尾箱尾柜入庫作業(yè)的貨位分配方法其根本目標(biāo)在于最大程度上提高倉庫貨位的利用率 從而保證無論是單任務(wù)還是多任務(wù)的作業(yè)中都可以以最快的速度實現(xiàn)庫位分配和完成入庫作業(yè) 并且大大提高庫位的利用效率。如果是單任務(wù)操作 可以獲得在制定貨位行中實現(xiàn)多行交叉性并行實施入庫作業(yè) 從而可以合理地利用倉庫的閑置庫位 杜絕AGV小車擁擠。

3.2 煙絲儲箱儲柜出庫作業(yè)中根據(jù)計劃進(jìn)行貨位分配

（1）標(biāo)準(zhǔn)煙絲儲箱出庫作業(yè)的 貨位分配方法。根據(jù)煙絲儲箱、儲 柜的物料性質(zhì)、生產(chǎn)批次和加工工 藝工序要求等參數(shù) 以貨位行為基準(zhǔn)單位根據(jù)可用存儲數(shù)量由小到大的循序進(jìn)行出庫 即擺放煙絲儲箱儲柜少的貨位行優(yōu)先出庫 直到完成出庫作業(yè)計劃。如果對出庫煙絲沒有做出明確要求 那么入庫最早的貨物將最先出庫。

優(yōu)點 上述煙絲儲箱儲柜出庫作業(yè)貨位分配方法 實質(zhì)上是一個貨位行完成出庫后再考慮另外一個貨位行 不允許多個貨位行同時出庫 這在理論上會導(dǎo)致出庫作業(yè)效 率的降低。實際上這種出庫作業(yè)方 法更適合DQM公司 理由有兩點 一是成品煙絲翻箱的頻率是1個車次/20分鐘 每個車次2箱 如果多個工作站臺同時發(fā)出請求 一般會有3-4分鐘的時間差 實際上單貨位行出庫不會造成AGV小車的擁擠 二是半成品煙絲摻兌時 其頻率為1個車次/10分鐘 每個車次2箱 而摻兌站臺不會同時發(fā)出請求 所以物流作業(yè)效率并不會受到影響 同時也保證了單個貨位行以最快的速度清空 從而快速獲得空閑庫位。圖3給出了煙絲儲箱儲柜的出庫作業(yè)流程。

圖3 煙絲儲箱儲柜的出庫作業(yè)流程

（2）空 箱空柜出庫作業(yè)的貨位分配方法。根據(jù)煙絲空箱空柜的規(guī)格型號和類別遵守先入先出的出庫原則 對每個貨位行計算其平均入庫時間 然后選擇入庫時間最早的貨位行 直到該貨位行出庫結(jié)束為止。

優(yōu)點 上述出庫方法在確保了物流作業(yè)效率的前提下 以先入先出為基本原則 將先入的貨位行箱柜首先出庫直到出完為止 這樣可以完成倉庫庫位的快速回收和清理 并且可以相對均勻地保證每個空箱柜的使用頻率 防止空箱長期放置內(nèi)部出現(xiàn)異味。圖4給出了空箱空柜出庫作業(yè)的流程。

圖4 空箱空柜的出庫作業(yè)流程

3.3 以就近原則進(jìn)行貨位分配

將倉庫劃分為若干區(qū)域 記為A、B、C、D、E AGV小車在進(jìn)行箱柜揀選時依據(jù)所在區(qū)域就近查找最近的貨位。DQM公司的煙絲倉庫區(qū)位劃分如圖5所示。

煙絲實體箱柜的入庫根據(jù)ED-C-B-A的順序進(jìn)行 E區(qū)優(yōu)先擺放 出庫則根據(jù)物料特質(zhì)、生產(chǎn)批次、加工工序等參數(shù)優(yōu)先查找靠近站臺的貨位 煙絲空箱柜入庫作業(yè)時優(yōu)先在B區(qū)進(jìn)行擺放 出庫時則根據(jù)先入先出的原則進(jìn)行 而不是直接對B區(qū)的空箱進(jìn)行優(yōu)先出庫 也就是說在先入先出原則與就近原則有沖突時優(yōu)先選擇先入先出原則。

圖5 DQM公司的煙絲倉庫區(qū)位劃分

3.4 指定特定區(qū)域進(jìn)行入庫作業(yè)

對倉庫某個區(qū)域以貨位行為單位進(jìn)行劃分 并且保證貨位行行數(shù)可以進(jìn)行靈活調(diào)整 該區(qū)域標(biāo)識可以存放的煙絲類型規(guī)格和型號 入庫時考量該區(qū)域的裝箱計劃數(shù)與可用貨位數(shù) 并優(yōu)先在該區(qū)域擺放滿足條件的煙絲箱柜 如果指定區(qū)域沒有可用的貨位 那么就依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的入庫流程進(jìn)行入庫擺放作業(yè)。

4 總結(jié)

DQM公司新的貨位分配方法在結(jié)構(gòu)上調(diào)整了空箱和實體箱的出庫入庫規(guī)則 在功能上實現(xiàn)了按計劃進(jìn)行貨位的分配 在實際效果上提高了倉庫貨位的利用效率和煙絲箱柜的出庫入庫效率。DQM公司的做法對于其他煙草企業(yè)箱式立體倉庫管理和貨位分配具有較廣泛的借鑒意義。