基于SLP/DEA/AHP法的被裝倉庫布局規(guī)劃問題分析

張海亭，葉德平

（陸軍勤務(wù)學(xué)院，重慶 400030）

被裝倉庫平時是連接生產(chǎn)和供應(yīng)的紐帶，戰(zhàn)時是連接前方和后方的基地，在各項后勤保障中發(fā)揮著重要作用［1］。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的不斷深入，被裝品種和數(shù)量日益增多，導(dǎo)致我軍被裝倉庫的規(guī)劃問題日益突出，主要體現(xiàn)在倉庫布局不合理、功能區(qū)劃分不明顯、庫容量不夠等方面，加之戰(zhàn)爭形態(tài)的快速轉(zhuǎn)變對被裝保障效率提出了更高的要求，現(xiàn)有的被裝倉庫布局模式已經(jīng)不能滿足部隊的保障需求。為了更好地提高被裝保障效率，應(yīng)對未來戰(zhàn)爭，本文著眼全軍被裝倉庫的布局規(guī)劃，采用SLP方法對被裝倉庫進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計，并采用DEA/AHP方法相結(jié)合的方式對布局規(guī)劃方案進(jìn)行了評價，為決策層進(jìn)行規(guī)劃提供了很好的參考。

1 重慶某被裝倉庫設(shè)施布局規(guī)劃

1.1 重慶某被裝倉庫現(xiàn)狀描述

該被裝倉庫的修建年限較久，有一個樓庫，三個地面庫，一個立體庫，最晚修建的立體庫距今也有十幾年，倉庫設(shè)施普遍老化嚴(yán)重，各功能區(qū)區(qū)分不明顯，倉庫規(guī)劃不合理，布局結(jié)構(gòu)差，機(jī)械設(shè)備無法安裝，庫房容積率不高，特別是有的庫房大門和通道狹小，叉車、堆垛機(jī)、拖車進(jìn)出不了庫房作業(yè)，機(jī)械設(shè)備無法展開，人工搬運(yùn)距離較長，勞動強(qiáng)度較大，工作效率不高，應(yīng)急能力不夠，嚴(yán)重影響了被裝保障能力的提高，阻礙了打贏未來戰(zhàn)爭目標(biāo)的實現(xiàn)。

1.2 被裝倉庫平面布局分析

根據(jù)被裝倉庫的實際情況，以及未來倉庫的發(fā)展趨勢，對被裝倉庫進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計。將被裝倉庫劃分為進(jìn)貨區(qū)、驗貨區(qū)、倉儲區(qū)、辦公管理區(qū)、設(shè)備區(qū)、備貨區(qū)、出貨區(qū)、調(diào)號區(qū)、輔助作業(yè)區(qū)，舊品存放區(qū)，并將其分別從1到10編號［2］。

由于被裝物資品種的不斷增多（比如新增文職人員的服裝）及現(xiàn)有庫房的庫容量，需在現(xiàn)倉庫面積基礎(chǔ)上進(jìn)行重新布局規(guī)劃才能滿足未來被裝精確高效的保障需求。庫房的類型改為兩個地面庫，一個樓庫，兩個立體庫，面積為15000m2，主要作為倉儲區(qū)；將進(jìn)貨區(qū)和出貨區(qū)區(qū)分，根據(jù)被裝物資一次運(yùn)輸?shù)淖畲罅恳约氨谎b物資入庫的截止時間，計算所用141車輛12輛，每輛車車位寬4m，進(jìn)貨區(qū)寬48m，進(jìn)貨區(qū)的面積為2304m2，由于進(jìn)貨是所有單位的被裝物資，出貨是按各單位分批次進(jìn)行，出庫被裝物資按單位提前放到備貨區(qū)，考慮到運(yùn)輸效率和土地資源利用率以及運(yùn)輸車輛的尺寸，根據(jù)調(diào)研實際情況，將出貨區(qū)面積定為進(jìn)貨區(qū)面積的1/2，備貨區(qū)面積定為進(jìn)貨區(qū)面積的1/3，即出貨區(qū)1152m2，備貨區(qū)768m2；進(jìn)貨區(qū)被裝物資抽檢比例為每批次0.5%，零星散包每箱檢驗，零星散包占總被裝的6%，所以驗貨區(qū)的面積為149.76m2；計算調(diào)號被裝數(shù)量占總發(fā)放被裝數(shù)量的比重，結(jié)果大約是5%-10%，取中間值7.5%，所以調(diào)號區(qū)的面積為172.8m2；每個托盤的尺寸為1.2m×1m×0.12m，且只有立體庫有托盤，根據(jù)倉庫的貨位數(shù)3456個，托盤大約3800個，每摞18個，計算托盤的占地面積為23m2，則設(shè)備區(qū)的面積約為50m2；輔助區(qū)主要是輔助物流作業(yè)的機(jī)械存放場所，主要存放堆垛機(jī)，叉車等，面積大約300m2；舊品被裝占被裝總量的10%，舊品被裝的面積為1500m2；辦公管理區(qū)的面積大約占總面積的1%，即213.97m2。

通過對被裝倉庫各個功能區(qū)進(jìn)行平面布局可知，該配送中心共需面積為21610.53m2，約取22000m2。在平面布局中，將100m2設(shè)為單個單元格的面積，則該配送中心平面規(guī)劃被分成220個單元格，不同功能區(qū)所需面積情況如表1所示。

表1 配送中心平面布局各個功能區(qū)所需面積表

1.3 基于SLP的被裝倉庫功能區(qū)整體規(guī)劃

綜合分析各作業(yè)單位間的相互關(guān)系，分析不同功能區(qū)之間的物流強(qiáng)度關(guān)系。在SLP中，用等級劃分來表示他們的密切程度，具體劃分為：A：絕對重要；E：特別重要；I：重要；O：一般密切程度；U：不重要；X：負(fù)的密切程度，可按照承擔(dān)物流量的比例確定。根據(jù)該被裝倉庫的物流量情況，通過定量計算得到不同作業(yè)對的物流強(qiáng)度如表2所示［3］。

表2 各個作業(yè)區(qū)域之間的物流強(qiáng)度等級

根據(jù)物流強(qiáng)度關(guān)系得到物流關(guān)系圖，如圖1所示。同理，定性分析該被裝倉庫不同功能區(qū)之間影響非物流關(guān)系的要素，可分為工作流程的連續(xù)性、物資搬運(yùn)、共用資源、監(jiān)督和管理方便、工作聯(lián)系頻繁程度，得到各個作業(yè)單位之間的非物流關(guān)系圖，如圖2所示。

圖1 物流關(guān)系圖

圖2 非物流關(guān)系圖

根據(jù)被裝倉庫各個功能區(qū)之間的物流關(guān)系和非物流關(guān)系，分析其綜合相互關(guān)系。任意兩個功能區(qū)i、j間的物流關(guān)系等級為MRij，任意兩個功能區(qū)i、j間的非物流關(guān)系等級為NRij，則CRij表示i、j功能區(qū)之間的綜合相互關(guān)系，且i≠j，其計算公式如下：CRij=mMRij+nNRij根據(jù)實際情況分析，確定物流與非物流相互關(guān)系的加權(quán)值比例為m:n=1:1。同時，取A、E、I、O、U、X的代表量值為4、3、2、1、0、-1，對物流關(guān)系和非物流關(guān)系進(jìn)行量化，對量化值排序并劃分綜合關(guān)系等級，得到該被裝倉庫各個功能區(qū)之間的綜合關(guān)系圖，如圖3所示。

圖3 綜合關(guān)系圖

根據(jù)圖3中各個功能區(qū)之間的綜合關(guān)系，將各個作業(yè)單位的面積按照其關(guān)系等級進(jìn)行重新排列，得到優(yōu)先權(quán)順序表，如表3所示。

表3 優(yōu)先權(quán)順序表

再根據(jù)優(yōu)先權(quán)順序表可得到被裝倉庫平面布置規(guī)劃的兩個方案，如圖4所示。

圖4 被裝倉庫平面布局兩種規(guī)劃方案

2 基于DEA/AHP對平面布局方案決策評價

2.1 建立遞階層次結(jié)構(gòu)

針對該被裝倉庫平面布局的兩個方案評價，建立混合遞階層次模型［4］，如圖5所示。

圖5 層次結(jié)構(gòu)圖

將選擇最優(yōu)的布局方案建立為層次結(jié)構(gòu)模型的目標(biāo)層，方案的可行性與經(jīng)濟(jì)性建立為模型的準(zhǔn)則層，方案一和方案二劃分為模型的方案層。

2.2 采用DEA法計算客觀權(quán)重

兩種方案的評分結(jié)果如表4所示。采用DEA方法中的C2R模型［5］。以兩種方案分別為決策單元DMU1、DMU2。對決策單元DMUj（j=1，2），以管理方便為產(chǎn)出指標(biāo)1，資源有效利用率為產(chǎn)出指標(biāo)2，庫存管理成本為產(chǎn)出指標(biāo)3，應(yīng)急能力為產(chǎn)出指標(biāo)4，安全程度為產(chǎn)出指標(biāo)5。該投入指標(biāo)為部隊，則所有單元的投入指標(biāo)均為1。

表4 決策單元的輸入、輸出值

再由公式：

其中，yij為第i個DMU第j個輸出屬性值；xik為第i個DMU第k個輸入屬性值；uj表示第j個輸出的權(quán)重值；vk表示第k個輸入的權(quán)重值；ε表示非阿基米德數(shù)［6］，可求得 DMU1，DMU2的效率權(quán)重指數(shù)分別為0.9764，0.9785。

2.3 采用AHP法計算主觀權(quán)重

2.3.1 構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣

構(gòu)造各單層次的兩兩數(shù)量型比較矩陣A=(aij)m×n，實現(xiàn)定量化決策，針對判斷矩陣的準(zhǔn)則進(jìn)行兩兩元素比較，確定其重要程度，采用1-9標(biāo)度法，用aij表示標(biāo)度，其中aij＞0，aij=1aij,aij=1,i=j時，其標(biāo)度含義具體如表5所示［7］。

表5 標(biāo)度含義表

2.3.2 層次單排序及一致性檢驗

依據(jù)判斷矩陣，計算各個判斷矩陣的最大特征向量λmax及其歸一化后的特征向量W，將特征向量作為該層次元素下的對于目標(biāo)元素的相對權(quán)值，λmax和W的計算采用近似計算的方根法［8］，方法步驟如下：

根據(jù)遞階層次結(jié)構(gòu)模型［9］，可得出目標(biāo)層C對準(zhǔn)則層A的判斷矩陣：

對A進(jìn)行處理并計算得到：λmax=5.1421，計算一致性指標(biāo)：

所以判斷矩陣A符合一致性檢驗。同理，可得到其他判斷矩陣的特征向量W及最大特征值λmax具體計算結(jié)果［10］，如表6所示

表6 各個判斷矩陣的W和λmax計算值

由于階數(shù)n＜3的矩陣總是一致陣，即CR＜0.1，則其判斷矩陣必能通過一致性檢驗。

2.3.3 層次總排序

根據(jù)上述計算結(jié)果，層次總排序的具體計算結(jié)果如表7所示［11］。

表7 層次組合權(quán)重結(jié)果

2.4 組合權(quán)重

利用公式φi=λαi+(1-λ)βi（其中φi表示組合權(quán)重，αi表示綜合權(quán)重，βi表示效率權(quán)重指數(shù)，λ表示主客觀偏好指數(shù)，i=1，2）［12］。在被裝倉庫布局應(yīng)用上，本文認(rèn)為數(shù)據(jù)包絡(luò)分析和層次分析法在反映主客觀偏好方面適中，故取λ=0.5，由此可以求出方案一和方案二的最終組合權(quán)重，即：

綜合以上結(jié)果，可以得出方案二更優(yōu)。

3 結(jié)論

本文以重慶某倉庫為例，先利用SLP方法設(shè)計了被裝倉庫布局規(guī)劃的較優(yōu)方案，然后利用整體DEA有效模型和AHP相結(jié)合的指標(biāo)評價方法，將兩種方法通過線性加權(quán)的形式將兩種方法有機(jī)的結(jié)合起來，對備選方案進(jìn)行擇優(yōu)，充分利用了AHP方法和DEA方法的優(yōu)點，有效的結(jié)合了AHP的主觀性和DEA的客觀性，能夠較為合理的反映出決策者的意志，提出了被裝倉庫從布局規(guī)劃到最終方案的確定一整套優(yōu)化方法，為全軍被裝倉庫的規(guī)劃設(shè)計提供了很好的借鑒。