現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部功能布局規(guī)劃研究

李琴琴，王 偉，陸參軍

LI Qin-qin, WANG Wei, LU Can-jun

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

(School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， Sichuan， China)

現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部功能布局規(guī)劃研究

李琴琴，王 偉，陸參軍

LI Qin-qin, WANG Wei, LU Can-jun

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

(School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， Sichuan， China)

通過闡述現(xiàn)代物流配送中心的一般作業(yè)流程和功能區(qū)劃分，利用改進的SLP 方法分析現(xiàn)代物流配送中心各功能區(qū)之間的物流和非物流相關性，研究功能區(qū)間的綜合相互關系，確定功能區(qū)位置和占地面積，布局設計輔助服務部門，然后采用數(shù)學解析法，建立以物料搬運成本最小、功能區(qū)間非物流關聯(lián)鄰接度最大為目標的函數(shù)，最后通過算例驗證該方法的可行性，能夠得到科學合理的布局方案。

物流；配送中心；功能布局；SLP；數(shù)學解析法

1 現(xiàn)代物流配送中心概述

現(xiàn)代物流配送中心是實現(xiàn)物資供應和銷售環(huán)節(jié)的中轉(zhuǎn)點，在整個物流運作過程中起到重要的作用?，F(xiàn)代物流配送中心能夠?qū)崿F(xiàn)物流、商流、信息流三流合一的多功能運作，以其經(jīng)濟有效的服務方式，保證社會化大生產(chǎn)的需要。隨著物流市場的發(fā)展，現(xiàn)代物流配送中心作為由供應商到客戶的產(chǎn)品中轉(zhuǎn)樞紐，已經(jīng)被生產(chǎn)經(jīng)營者普遍接受，并得到各地政府的支持，這使得各種類型的配送中心迅速發(fā)展崛起。由于我國物流起步較晚，在現(xiàn)代物流配送中心規(guī)劃建設方面還缺乏對配送上下游產(chǎn)業(yè)的整體規(guī)劃，難以發(fā)揮現(xiàn)代物流配送中心的作用。另外，我國還有一部分配送中心是由其他產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型建設，難以滿足實際需求，這要求對原有布局進行重新規(guī)劃或優(yōu)化[1]。

因此，現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)外部布局規(guī)劃是否合理將影響物流效率和物流成本，最終影響配送中心的經(jīng)濟效益和社會效益。采用改進的系統(tǒng)布局規(guī)劃 (System Layout Planning，SLP) 方法[2]與數(shù)學解析法[3]相結合，通過分析功能區(qū)之間物流、非物流關系的密切程度，建立功能區(qū)之間的綜合相互關系，得到初始功能布局；以物料搬運成本最低、功能區(qū)間非物流關聯(lián)鄰接度最大[4]為目標建立模型評價方案，最終得出較優(yōu)布局方案。

通過分析現(xiàn)代物流配送中心自身條件及周邊情況，規(guī)劃配送中心內(nèi)部的作業(yè)活動，主要分為進出倉、倉儲、訂單揀取、配送、流通加工、包裝、退貨作業(yè)等，在實現(xiàn)功能布局前應明確具體的物流活動及其順序[5]，現(xiàn)代物流配送中心一般作業(yè)流程如圖1 所示。

現(xiàn)代物流配送中心的功能區(qū)主要包括物流作業(yè)功能區(qū)和非物流作業(yè)功能區(qū)，其中物流作業(yè)功能區(qū)主要包括倉儲區(qū)、流通加工區(qū)、銜接運輸區(qū)等，非物流作業(yè)功能區(qū)主要包括辦公管理區(qū)、信息處理區(qū)、綜合服務區(qū)等，現(xiàn)代物流配送中心功能區(qū)劃分如圖2 所示。

2 現(xiàn)代物流配送中心功能區(qū)的相關性分析

通過改進的 SLP 方法，對現(xiàn)代物流配送中心的功能區(qū)進行物流和非物流相關性分析，進而得到各功能區(qū)之間的綜合相互關系。

圖1 現(xiàn)代物流配送中心一般作業(yè)流程

圖2 現(xiàn)代物流配送中心功能區(qū)劃分

2.1 物流相關性分析

物流相關性分析應分析現(xiàn)代物流配送中心的物流流通線路選擇和物流流量大小，以其內(nèi)部作業(yè)流程為出發(fā)點，在此基礎上分析各個功能區(qū)之間的物流流通量，繪制物流相關性圖表，最后采用物流強度和物流相關表表示各功能區(qū)之間的物流關系強弱[6]。按照各個功能區(qū)物流量大小可以將功能區(qū)分為 5 個等級，分別用 A，E，I，O，U 表示。功能區(qū)物流流量大小等級表如表1 所示。

表1 功能區(qū)物流流量大小等級表

2.2 非物流相關性分析

現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部還有非物流作業(yè)功能區(qū)，這些區(qū)域雖然與物流活動無關，但與功能區(qū)又有著密切的作業(yè)關系，在現(xiàn)代物流配送中心起到輔助性作用。例如，因物流、信息流動而建立的程序性關系、部門組織關系、環(huán)境關系等。非物流關系密切程度等級一般分為 6 個等級，分別用 A，E，I，O，U，X 表示。令 Gij為功能區(qū)之間非物流關系關聯(lián)度，bij為功能區(qū)之間的鄰近度，dmax為配送中心規(guī)劃區(qū)域周長，非物流作業(yè)功能相關性等級表如表2 所示。

2.3 功能區(qū)綜合相互關系分析

現(xiàn)代物流配送中心布局規(guī)劃時，功能區(qū)之間的物流關系和非物流關系的分析結果往往不一致，因而需要對二者進行加權計算[7]，計算公式如下。

式中：TRij為功能區(qū) i 與功能區(qū) j 的綜合相互關系；MRij為功能區(qū) i 與功能區(qū) j 的物流相關性；NRij為功能區(qū) i 與功能區(qū) j 的非物流相關性；Pi為物料種類；Cij為功能區(qū) i 到功能區(qū) j 的單位搬運成本；Qij為功能區(qū) i 到功能區(qū) j 的物流量；Tij為功能區(qū) i 到功能區(qū) j 的配送次數(shù)；Dij為功能區(qū) i 到功能區(qū) j 的物流距離；m，n 分別為 MRij，NRij的加權值，一般 m:n的值可以取 3∶1 或 2∶1；α 為功能區(qū)非物流關系加權值；Mij，Wij，Eij，Xij代表不同的非物流影響因素下功能區(qū) i 和功能區(qū) j 的關聯(lián)值。

根據(jù) TRij數(shù)量值的大小對功能區(qū)綜合相關性進行等級劃分，創(chuàng)建現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部各作業(yè)環(huán)節(jié)之間的綜合關系表，比較各功能區(qū)之間的相互關系程度，為科學合理地規(guī)劃布局現(xiàn)代物流配送中心各功能區(qū)提供依據(jù)。

3 現(xiàn)代物流配送中心功能區(qū)布局

3.1 確定功能區(qū)位置

由各功能區(qū)的綜合相互關系分析得出各區(qū)域間聯(lián)系的密切程度，以功能區(qū)的綜合相互關系密切程度為依據(jù)在現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部布置不同功能區(qū)間的相對位置，按照各區(qū)域間密切程度級別的高低定位，當遇到同級別時則依據(jù)綜合接近程度分值的高低進行調(diào)整布局。其中，功能區(qū)的綜合接近程度為各功能區(qū)之間關系密切程度的反映，在規(guī)劃布局圖中以距離中心位置的遠近表示各功能區(qū)間關系密切程度的高低：距離遠則表示關系密切程度低，距離近則表示關系密切程度高。當繪制功能區(qū)位置相關圖時，不同功能區(qū)間可以用線條表示，作業(yè)單元關系等級表示符號如表3 所示。

表3 作業(yè)單元關系等級表示符號

3.2 確定功能區(qū)占地面積

表2 非物流作業(yè)功能相關性等級表

在確定功能區(qū)的位置后，可以根據(jù)相關的約束條件確定功能區(qū)的空間形狀和占地面積，畫出功能區(qū)單元面積相關圖。功能區(qū)規(guī)劃設計時首先應考慮物流作業(yè)功能區(qū)，其次是非物流作業(yè)功能區(qū)。對于大多數(shù)配送中心而言，主要的業(yè)務功能是倉儲、配送和加工。因此，一般先重點分析上述 3 個核心功能區(qū)，在此基礎上進行功能區(qū)的擴展。

功能區(qū)占地面積確定的常用方法有 2 種：①計算法，先計算各個功能區(qū)的面積，然后將所得面積累加得到現(xiàn)代物流配送中心的總面積 (現(xiàn)代物流配送中心總面積已知情況下適合用該方法)；②經(jīng)驗法，根據(jù)經(jīng)驗確定一般功能區(qū)的單位面積，然后根據(jù)不同功能區(qū)的作業(yè)量預測值結合功能區(qū)單位面積經(jīng)驗值，大致可以估算現(xiàn)代物流配送中心的作業(yè)面積 (該方法適用于現(xiàn)代物流配送中心總面積不確定的情況)。作業(yè)區(qū)面積標準經(jīng)驗值如表4 所示。

表4 作業(yè)區(qū)面積標準經(jīng)驗值

3.3 布局設計輔助服務部門

現(xiàn)代物流配送中心的輔助服務部門是實現(xiàn)物資流通和配送的支持和保障，占地面積一般為現(xiàn)代物流配送中心的 5%～8%，不涉及直接的物流活動，因而布置相對而言比較集中。辦公管理區(qū)和信息處理區(qū)宜臨近物流作業(yè)功能區(qū)布置，便于現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部的信息流通和辦公管理；綜合服務區(qū)一般放置在相對偏遠的地方，實現(xiàn)人流和物流分離。

4 確定現(xiàn)代物流配送中心布局方案

通過對現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部物流、非物流關系密切程度的分析，將現(xiàn)代物流配送中心布局優(yōu)化問題概括為 2 個目標函數(shù)：物料搬運費用最小、功能區(qū)間非物流關系的關聯(lián)鄰接度最大[8]。采用數(shù)學解析法，結合現(xiàn)代物流配送中心的實際情況建立約束條件，并且在約束條件下求解目標函數(shù)，得到布局方案。

4.1 假設前提

（1）現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部區(qū)域為正方形或長方形。

（2）在市場需求預測、作業(yè)流程設計、功能定位及劃分的基礎上可以獲得以下數(shù)據(jù)：現(xiàn)代物流配送中心的總面積 (S)；功能區(qū)的數(shù)目(N)；各功能區(qū)的面積 (Bi)；功能區(qū)之間非物流關系的關聯(lián)程度 (Gij)；功能區(qū)的貨流量 (fij)；單位物料的搬運成本 (C)。

（3）現(xiàn)代物流配送中心可能同時存在多條流程，每條流程的流量和所經(jīng)過的路徑不盡相同[9]，僅考慮現(xiàn)代物流配送中心內(nèi)部最長的一條作業(yè)流程，不同作業(yè)階段的流量不同。

4.2 目標函數(shù)

目標函數(shù)為

式中：F1為功能區(qū)與功能區(qū)之間搬運總成本函數(shù)；F2為功能區(qū)與功能區(qū)之間的鄰接關聯(lián)度函數(shù)；dij為功能區(qū) i 到 j 的距離；bij為功能區(qū) i 到 j 的臨近度。

將此雙目標決策函數(shù)通過賦權值和量綱轉(zhuǎn)化變?yōu)閱文繕藳Q策函數(shù)，計算公式為

式中：λ1，λ2分別為搬運總成本權重值和功能區(qū)非物流關系權重值，并且有 λ1+ λ2= 1；η1，η2為統(tǒng)一量綱而引進的歸一化因子。

η1，η2計算公式分別如下。

式中：Vij表示功能區(qū) i 到功能區(qū) j 的非物流關聯(lián)度。

通過比較各初始布局方案的搬運成本和鄰接關聯(lián)度，篩選出搬運成本最小、鄰接關聯(lián)度最大的為最優(yōu)方案。

5 算例

某地區(qū)規(guī)劃 1 個現(xiàn)代物流配送中心，該配送中心規(guī)劃建設總占地面積為 10 000 m2，規(guī)劃形狀為長方形。綜合考慮現(xiàn)代物流配送中心各功能區(qū)布局的理論知識和當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀，現(xiàn)將該配送中心劃分為 10 個功能區(qū)：倉儲區(qū)、流通加工區(qū)、信息處理區(qū)、辦公管理區(qū)、綜合服務區(qū)、理貨區(qū)、退貨區(qū)、裝卸區(qū)、進貨區(qū)、出貨區(qū)。各功能區(qū)編號表如表5 所示。

表5 各功能區(qū)編號表

5.1 物流相關性分析

假設該配送中心只有 1 個入口和 1 個出口，結合該地區(qū)物流量大小和物流工藝，確定各功能區(qū)之間的物流關系等級如表6 所示。

表6 各功能區(qū)之間的物流關系等級

由表6 可知，功能區(qū) i (i = 1，2，…，10) 與j ( j = 1，2，…，10) 的物流相關性矩陣 [MRij] 為

式中：z 代表功能區(qū)自身的物流/非物流相關性值。

5.2 非物流相關性分析

假設非物流相關性僅考慮組織管理關系和環(huán)境安全關系 2 種非物流影響因素，已知各功能區(qū)間組織管理關系等級如表7 所示，各功能區(qū)間環(huán)境安全關系等級如表8 所示，則由表7 和表8 可知，功能區(qū)間組織管理關系矩陣 [Mij]、環(huán)境安全關系矩陣 [Wij] 分別如下。

表7 功能區(qū)間組織管理關系等級

表8 各功能區(qū)間環(huán)境安全關系等級

通過專家打分法確定上述 2 種非物流影響因素之間的權重，得到 α1: α2= 1:1，并且 α1+ α2= 1。將 [Wij]，[Mij] 代入公式 ⑵，得到功能區(qū) i 與功能區(qū) j的非物流相關性如下。

5.3 功能區(qū)綜合相互關系分析

為此，在確定了現(xiàn)代物流配送中心總面積和形狀，以及各功能區(qū)綜合相互關系的約束條件下，構建搬運費用最小和綜合關系最大的目標函數(shù)如下。

約束條件為

式中：si為各功能區(qū)的面積，i = 1，2，…，10。

通過計算得到該地區(qū)現(xiàn)代物流配送中心的布局方案如圖3 所示。

圖3 現(xiàn)代物流配送中心的布局方案

6 結束語

根據(jù)現(xiàn)代物流配送中心的作業(yè)流程及其周邊經(jīng)濟發(fā)展情況將配送中心劃分為若干個功能區(qū)，通過定量化分析配送中心物流量和內(nèi)部物流工藝，將改進的 SLP 方法與數(shù)學解析法相結合，建立目標函數(shù)，在約束條件下求解得到合理的布局方案[10]。算例結果表明，該方法綜合考慮多種非物流因素對現(xiàn)代物流配送中心功能區(qū)布局的影響，較好地權衡各因素對內(nèi)部功能區(qū)的布局，不僅促使現(xiàn)代物流配送中心布局方案更加科學合理，而且有助于完善物流節(jié)點規(guī)劃布局的相關理論方法，對于提高現(xiàn)代物流配送中心的物流效率也具有現(xiàn)實意義。

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責任編輯：馮姍姍

Study on Program of Internal Function Layout of Modern Logistic Delivery Center

Through expounding the general operation process and functional zone division of modern logistic delivery center, by using improved SLP method, this paper analyzes the logistic and non-logistic correlation between each functional zones of modern logistic delivery center, studies comprehensive interrelation between the functional zones, determines the location and land area of functional zone, arranges and designs auxiliary service department, and then, by applying mathematical analytic method, establishes the function which taking minimized materials handling cost and maximized non-logistic correlation contiguity of functional zone as the objects, in the end, by the example, the feasibility of the method was validated, and the scientific and reasonable program could be achieved.

Logistics; Delivery Center; Function Distribution; SLP; Mathematical Analytic Method

1003-1421(2015)08-0022-07

F252.14

B

2015-04-24

2015-06-09

鐵道部科技研究開發(fā)計劃項目(2010X014)；教育部中央高?；究蒲袠I(yè)務專項資金(2010QZZD021)