基于EIQ-ABC的自動化倉庫區(qū)域規(guī)劃與物流量分析

文/曹沖振 秦 珅 王鳳芹 許彤然 李 赫

倉儲規(guī)劃與設(shè)計是現(xiàn)代倉儲物流的重要環(huán)節(jié)，合理的規(guī)劃設(shè)計對提高物流配送效率非常重要。目前，有很多學(xué)者對現(xiàn)代倉儲物流的系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計做了研究，利用“E”、“I”、“Q”這三個關(guān)鍵點，來研究配送中心的需求特性，其中，E是指“Entry”(訂單)，I是指“Item”(品項)，Q是指“Quantity”（數(shù)量）。已有文獻(xiàn)從不同方面對物流資料進(jìn)行EIQ分析，但沒有對不同類型的貨物具體分類分析，且沒有給出一個詳細(xì)而具體的規(guī)劃布置方案。

本文在總結(jié)文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，以某電商企業(yè)訂單數(shù)據(jù)為依據(jù)，對立體倉庫以及輸送線進(jìn)行詳細(xì)的布置規(guī)劃，并利用Flexsim仿真來驗證倉庫布置規(guī)劃的合理性，對倉庫規(guī)劃布置方案的確定有重要意義。

一、EIQ規(guī)劃分析

EIQ規(guī)劃分析是從客戶訂單中包含的項目、訂購數(shù)目與訂購次數(shù)等綜合因素出發(fā)，進(jìn)行出庫情況的分析。EIQ分析的主要作用是通過對數(shù)據(jù)分析，得到該倉儲中心物品的種類、出入庫方式、出入庫數(shù)量變化，來選擇不同的自動化倉庫類型并合理規(guī)劃分區(qū)。

1. EIQ規(guī)劃過程

EIQ分析首先對訂單數(shù)據(jù)進(jìn)行定量化分析，再通過定量化分析過程量變產(chǎn)生質(zhì)變，確定具體的倉儲類型、總體規(guī)模能力、功能區(qū)域、作業(yè)流程、流程流向、區(qū)域分析等，具體的EIQ分析過程模型，如圖1所示。

2. EQ分析

圖1：EIQ分析規(guī)劃過程模型

EQ分析，主要目的是對訂單進(jìn)行分類，確定相關(guān)訂單的出入庫處理情況、選擇合適的揀選模式、影響出入庫區(qū)的規(guī)劃形式等。依據(jù)訂單數(shù)量，該企業(yè)的訂單E與訂單數(shù)量Q的關(guān)系如圖2(a)。該企業(yè)的EQ模式為一般配送中心常見模式，由于量分布趨于兩極化，可用ABC分類法作進(jìn)一步分類，如圖2(b)，對品

種少而數(shù)量大的訂單做重點管理，倉庫選用自動化立體倉庫，分揀區(qū)域應(yīng)使用自動化輸送設(shè)備，揀選設(shè)備也可分級。

圖2(a)： EQ曲線圖

圖2(b)：ABC-EQ曲線圖

圖3(a)：IQ分布曲線

圖3(b)：ABC-IQ分布曲線

圖4：貨架區(qū)域布局方式

圖5：EN分布曲線圖

圖6(a)：IK曲線圖

圖6(b)：ABC-IK曲線圖

3. IQ分析

IQ分析是對出貨量進(jìn)行研究，主要是相似訂單分布情況，通過分析貨品的重要程度和運(yùn)量方式、規(guī)模、大小，確定倉儲系統(tǒng)的規(guī)劃方式、貨位空間的計算，并且對揀貨方式提出要求。IQ分析后，即可確定自動化倉庫系統(tǒng)的分區(qū)規(guī)劃方式。該企業(yè)的IQ分布曲線如圖3(a)；該企業(yè)的IQ模式為一般配送中心常見模式，可用ABC分類法進(jìn)一步分類，如圖3(b)。

對倉庫規(guī)劃時，可將產(chǎn)品分類從而劃分儲區(qū)，且各類產(chǎn)品儲存單位、存貨水準(zhǔn)可設(shè)定。倉庫分為整托存儲區(qū)、零散存儲區(qū)1、零散存儲區(qū)2。整托存儲區(qū)存放A品項貨物，零散存儲區(qū)1存放B品項貨物，零散存儲區(qū)2存放C品項貨物，基本貨架區(qū)域布局方式，如圖4。

4. EN分析

圖7：EN分析后自動化倉庫布局方式圖

圖8：IK分析后A、B、C三類貨品規(guī)劃分布情況

圖9：EIQ分析后自動化倉庫規(guī)劃方案

EN分析是對所有訂單的貨物種類進(jìn)行研究，主要影響出貨方式及出貨區(qū)的規(guī)劃，經(jīng)常是配合總出貨商品種類數(shù)、出貨種類數(shù)及總品項數(shù)三項數(shù)據(jù)綜合考量。該企業(yè)的EN分布圖如圖5。該企業(yè)的EN約為1，但存在單一訂單出貨量大的情況，并且累積出貨項數(shù)比總品項數(shù)大得多。該企業(yè)的特點為單一訂單的出貨量較大，產(chǎn)品總項數(shù)不多，累積出貨項數(shù)較出貨總品項大出數(shù)倍并較總品項數(shù)多，所以揀選方式要采取批量揀取的方式。在本自動化倉儲系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中，分揀作業(yè)既要在貨架區(qū)域設(shè)置，又要在輸送分揀區(qū)設(shè)置，還要在暫存區(qū)設(shè)置，揀選分類布局方式，如圖7。

圖10：一層輸送線

圖11：二層輸送線

圖12：自動化倉庫整體建模

5.IK分析

IK分析是對各類貨品出貨次數(shù)的分布進(jìn)行分析，主要是對貨物的出貨品項進(jìn)行考量，常常與IQ分析交叉進(jìn)行，確定倉儲與揀貨系統(tǒng)的分區(qū)規(guī)劃模型。該企業(yè)的IK分布情況如圖6(a)，ABC分類發(fā)進(jìn)一步分類情況，如圖6(b)

該企業(yè)的IK分析為配送中心常見模式，可將貨物分為A、B、C三類，A類出貨量大，B類出貨量適中，C類出貨量較小。在規(guī)劃時，需要對A、B、C三類貨物分別劃定存儲區(qū)域，A類可接近出入口或便于作業(yè)的位置及樓層，以縮短貨物行走距離，如圖8。

6 .IQ與IK交叉分析

IQ、IK交叉分析的主要作用是對揀貨策略及倉儲分布策略進(jìn)行標(biāo)定，經(jīng)過交叉分析可以確定貨物存儲類型以及揀選方式，尤其是貨物的存儲位置，并對訂單進(jìn)行分析。

結(jié)合之前的EN分析，多以整托出庫的①、④、⑦貨物在出庫時搭配整托出入庫道口；貨物②、⑤、⑧在出庫時搭配輸送分揀裝置和道口（零散出入庫）；貨物③、⑥、⑨多以單件出入庫為主，應(yīng)設(shè)置單獨的單品入庫通道，配合碼垛機(jī)進(jìn)行入庫作業(yè)，得到具體的自動化倉庫規(guī)劃方案，如圖9。

二、自動化輸送線規(guī)劃

基于EIQ分析結(jié)果，對輸送線進(jìn)行布置規(guī)劃。一層主要負(fù)責(zé)貨品的入庫作業(yè)，設(shè)計三種入庫方式：單件入庫、整托入庫、零散（帶托盤）入庫。在出庫方面，一層僅設(shè)置整托出庫方式，且道口位置接近存儲區(qū)立體倉庫。一層輸送線規(guī)劃，如圖10。

二層輸送線的入庫作業(yè)主要是在高峰期，貨物需要通過貨梯運(yùn)送到二層進(jìn)行入庫，由于道口為輔助道口，所以該道口既可以整托入庫，也可以零散入庫。二層輸送線的出庫任務(wù)主要是揀選出庫、盤點出庫、整托出庫。二層輸送線規(guī)劃，如圖11。

三、Flexsim仿真驗證

對企業(yè)自動化倉庫規(guī)劃設(shè)計完成后，需要對自動化倉庫的各項流程進(jìn)行

物流量標(biāo)定來仿真設(shè)備使用率以驗證倉庫規(guī)劃合理性。對設(shè)備使用率的仿真是隨著近年來仿真軟件的發(fā)展而得到日益廣泛應(yīng)用的一種常見仿真驗證方式，所以通過流量標(biāo)定對各設(shè)備進(jìn)行使用率驗證，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并完成企業(yè)物流需求。

圖13：堆垛機(jī)分區(qū)的各點物流值

圖14：一層各點物流量圖

圖15：二層各點物流量圖

表1：堆垛機(jī)占比

表2：一層輸送線峰值流量

表3：二層輸送線峰值流量

1. Flexsim仿真步驟

（1）對自動化倉庫進(jìn)行實體建模，按照設(shè)計尺寸在Flexsim中進(jìn)行1:1實體建模，整托存儲區(qū)高密度貨架40列×12層；無人工揀選零散存儲區(qū)40列×12層，保有量7680托；人工揀選零散存儲區(qū)有高密度貨架39列×8層，低密度貨架39列×12層，保有量6208托。堆垛機(jī)數(shù)量為12臺，人工揀選零散存儲區(qū)、非人工揀選零散存儲區(qū)、整托存儲區(qū)各4臺堆垛機(jī)，對輸送線進(jìn)行建模。

堆垛機(jī)參數(shù)設(shè)定；堆垛機(jī)分區(qū)的各點物流值，如圖13。通過物流量對各個堆垛機(jī)出入庫進(jìn)行百分比配置，三種庫區(qū)內(nèi)堆垛機(jī)的配比方式不同，見表1。

2.輸送機(jī)參數(shù)設(shè)定。對環(huán)線、出入貨線、補(bǔ)貨線上的輸送機(jī)進(jìn)行相似處理，為貨物進(jìn)時運(yùn)行、不進(jìn)時停止處理，其他輸送機(jī)進(jìn)行等待處理。

2.仿真結(jié)果研究

通過仿真導(dǎo)出結(jié)果繪制的一層流量圖，見圖14，二層流量圖，見圖15。

對輸送線進(jìn)行流量歸納，得到一層的流量表與峰值使用率，見表2，二層輸送線峰值流量表與使用率,見表3。

對表2、表3進(jìn)行分析，可以得到輸送機(jī)的最大流量點以及最大流量：一層的最大流量點在人工揀選零散存儲區(qū)和非人工揀選零散存儲區(qū)的交匯處位置，最大物流量為106.1p/h；二層的最大物流點在相同位置，最大流量點為63.1p/h；并且兩層輸送線的使用率分別為69%與39%，兩者均在合理范圍30%～75%以內(nèi)，驗證輸送線布置合理，庫區(qū)規(guī)劃合理。

四、總結(jié)

本文基于某電商企業(yè)訂單數(shù)據(jù)，應(yīng)用EIQ分析法與ABC分類法，對倉庫進(jìn)行具體合理規(guī)劃。根據(jù)規(guī)劃對堆垛機(jī)物流量進(jìn)行了設(shè)計，得出系統(tǒng)物流量，之后對輸送線系統(tǒng)進(jìn)行物流量以及系統(tǒng)設(shè)備使用率進(jìn)行仿真，得到設(shè)備使用率在允許范圍之內(nèi)，驗證了倉儲規(guī)劃設(shè)計的合理性。