基于EIQ-ABC-SLP方法的鋼鐵物流園區(qū)倉(cāng)儲(chǔ)布局

陳 誠(chéng)，林秋婷，李琪娜，潘小玲

(福建農(nóng)林大學(xué)交通與土木工程學(xué)院，福建 福州 350002)

0 引言

近年來(lái)，隨著鋼鐵交易量地不斷上升，鋼鐵倉(cāng)儲(chǔ)及現(xiàn)貨交易品種地?cái)U(kuò)大，對(duì)鋼鐵供應(yīng)鏈物流的壓力和要求也不斷增加。而在物流供應(yīng)鏈中，倉(cāng)配系統(tǒng)是不容忽視的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此，倉(cāng)配系統(tǒng)地優(yōu)化與升級(jí)應(yīng)擺在提高企業(yè)整體效率的首要地位。

鋼鐵物流的對(duì)象屬于體積大、質(zhì)量大的固體，在倉(cāng)儲(chǔ)、搬運(yùn)、配送、信息處理等方面都需要特定的方法和技術(shù)。此外，鋼鐵產(chǎn)品種類繁多，碼放規(guī)則也不盡相同，這些問(wèn)題都容易造成作業(yè)量地增加，從而導(dǎo)致出入庫(kù)車輛在貨場(chǎng)中的流轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，物流園區(qū)作業(yè)效率降低。然而，目前鋼鐵物流園區(qū)因倉(cāng)位設(shè)置、堆場(chǎng)布局不合理，造成貨場(chǎng)車輛排長(zhǎng)隊(duì)的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮。因此如何科學(xué)合理地布局鋼鐵物流園區(qū)的倉(cāng)位，促進(jìn)園區(qū)內(nèi)各項(xiàng)物流活動(dòng)地高效運(yùn)作成為亟需解決的問(wèn)題[1]。

有關(guān)鋼材物流及其園區(qū)布局規(guī)劃問(wèn)題，已有一些相關(guān)研究和實(shí)踐。艾小玲[2]探討了鋼材物流中心布局規(guī)劃的總體原則及階段，并給出了基于系統(tǒng)化布局方法(systematic layout planning,SLP)的布局流程。劉倩[3]結(jié)合銀川鐵路物流中心的功能定位，劃分不同的功能區(qū)，通過(guò)分析各功能區(qū)的相關(guān)聯(lián)程度，設(shè)計(jì)了規(guī)劃布局方案。汪學(xué)勤等[4]結(jié)合某公司實(shí)際的業(yè)務(wù)情況和面臨的倉(cāng)儲(chǔ)問(wèn)題，提出了改進(jìn)型的SLP方法。宛劍業(yè)等[5]將微遺傳算法應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)布局規(guī)劃中，目的是縮短物料搬運(yùn)距離。Luo等[6]以最大化各功能區(qū)間的綜合關(guān)系等級(jí)為目標(biāo)，得出多層物流園區(qū)的初步布局方案，再應(yīng)用多目標(biāo)規(guī)劃模型得出最終布局方案；王亮等[7]以市場(chǎng)為導(dǎo)向，對(duì)物流園區(qū)進(jìn)行功能劃分，并給出了相應(yīng)的作業(yè)流程和交通動(dòng)線。可見(jiàn)，科學(xué)合理的布局是提高物流園區(qū)運(yùn)作效率的途徑之一。此外，有效的物流園區(qū)倉(cāng)位布局規(guī)劃應(yīng)基于主要流轉(zhuǎn)對(duì)象的特點(diǎn)，并考慮園區(qū)內(nèi)部的儲(chǔ)運(yùn)流通問(wèn)題[8]，然而，卻未見(jiàn)相關(guān)的方法在鋼材物流園區(qū)規(guī)劃中地應(yīng)用。計(jì)三有等[9]將EIQ分析法和ABC分析法相結(jié)合，分析鋼材物流中心的訂單資料，但并未涉及倉(cāng)儲(chǔ)布局。

本文針對(duì)鋼鐵物流園區(qū)特點(diǎn)，提出一種整合的基于EIQ-ABC-SLP的倉(cāng)位布局方法。該方法的思路是首先應(yīng)用EIQ分析法對(duì)歷史訂單數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；其次基于分析結(jié)果，應(yīng)用ABC分類法對(duì)不同品種和規(guī)格的鋼材進(jìn)行分類；最后結(jié)合SLP法制定出最終布局方案。

1 基于EIQ-ABC-SLP的倉(cāng)位布局方法

1.1 EIQ分析法

EIQ分析法由日本學(xué)者鈴木震提出，其實(shí)質(zhì)是基于訂單(Entry) 、貨品種類(Item) 和數(shù)量(Quantity) 這三個(gè)物流關(guān)鍵要素，運(yùn)用各種分析工具對(duì)訂單資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。EIQ的分析內(nèi)容包括EQ、EN、IQ和IK四項(xiàng)指標(biāo)[10]，本文主要應(yīng)用了IQ和IK分析。IQ分析是指對(duì)每種商品出貨總數(shù)量的分析，通過(guò)IQ分析可以了解各貨品的出貨數(shù)量及其分布情況，分析貨品的重要程度與運(yùn)量規(guī)模；IK分析是對(duì)每一種商品出貨次數(shù)的分析，統(tǒng)計(jì)各種貨品被不同客戶重復(fù)訂貨的次數(shù)，分析貨品的出貨頻率。IQ分析的結(jié)果可用于指導(dǎo)商品分類儲(chǔ)存，以及確定各商品的庫(kù)存數(shù)量和庫(kù)存水平，IK分析結(jié)果則被用于作為儲(chǔ)區(qū)劃分及儲(chǔ)位位置分配的依據(jù)[11]。

1.2 ABC分類法

ABC分類法是根據(jù)研究對(duì)象技術(shù)或經(jīng)濟(jì)方面的主要特征，按順序進(jìn)行分類排隊(duì)后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)劃分為重點(diǎn)少數(shù)物資(A類)，次重要物質(zhì)(B類)、一般性多數(shù)物質(zhì)(C類)，并在此基礎(chǔ)上制定不同具體管理方法的一種分析方法[12]。在倉(cāng)儲(chǔ)管理中運(yùn)用ABC分類法有利于優(yōu)化庫(kù)存結(jié)構(gòu)、壓縮庫(kù)存總量、減少庫(kù)存資金，最終實(shí)現(xiàn)效率效益的提高[13]。

1.3 SLP方法

SLP方法是布局規(guī)劃的常用方法，以圖表為輔助，通過(guò)對(duì)作業(yè)單位間的物流關(guān)系和非物流關(guān)系的分析，得出合理的規(guī)劃布置[14]。其主要布局指導(dǎo)思想是使關(guān)系密切的作業(yè)單位盡量靠近，SLP方法被廣泛用于各類布局問(wèn)題中[15-16]。鋼材物流園區(qū)的出庫(kù)作業(yè)中，同一訂單一般由同一車輛完成，因此本文將SLP方法中描述作業(yè)單位間關(guān)系強(qiáng)度的思想應(yīng)用于鋼材物流園區(qū)的出庫(kù)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)出庫(kù)數(shù)據(jù)中不同貨品出現(xiàn)在同一訂單上的頻次來(lái)描述和表達(dá)園區(qū)內(nèi)貨品間的關(guān)聯(lián)程度，最終用于指導(dǎo)貨品倉(cāng)位的合理規(guī)劃。

1.4 EIQ-ABC-SLP倉(cāng)位布局法

出貨量和出庫(kù)頻率是進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)布局規(guī)劃需考慮的重要因素，依據(jù)出貨量和出庫(kù)頻率合理安排倉(cāng)位，可以實(shí)現(xiàn)存取作業(yè)的優(yōu)化，倉(cāng)儲(chǔ)空間的合理分配以及倉(cāng)容利用率的提高[17]。因此，在進(jìn)行鋼材物流園區(qū)倉(cāng)位布局規(guī)劃時(shí)，可以將EIQ、ABC和SLP進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，EIQ-ABC-SLP方法的流程如圖1所示。

首先對(duì)歷史訂單進(jìn)行IQ分析、IK分析以及IQ和IK的交叉分析，根據(jù)分析結(jié)果將貨品分為A、B、C三類，明確不同類貨品出入庫(kù)布局需求。其次應(yīng)用SLP方法，根據(jù)歷史訂單，進(jìn)行貨品間的聯(lián)系強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)。定義任意兩個(gè)貨品同時(shí)出現(xiàn)在同一張訂單上的頻次為這兩個(gè)貨品間的聯(lián)系強(qiáng)度值，例如，若在n張訂單中貨品i和貨品j同時(shí)出現(xiàn)，則貨品i和貨品j之間的強(qiáng)度值為n。將所有貨品對(duì)的聯(lián)系強(qiáng)度值匯總之后，按強(qiáng)度值從大到小的順序排列，并計(jì)算累積強(qiáng)度值，之后根據(jù)每對(duì)貨品間的聯(lián)系強(qiáng)度值所占的比例及其對(duì)應(yīng)的累積強(qiáng)度值將其劃分為A、E、I、O、U5個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，得到貨品間的相互關(guān)系等級(jí)?；谪浧烽g的相互關(guān)系等級(jí)即可確定貨品的布局順序及貨品倉(cāng)位布局的相對(duì)位置需求。最后結(jié)合EIQ和ABC分析，得到的貨品的出入庫(kù)布局需求，進(jìn)行合理地布局規(guī)劃，得到最終的布局方案，使聯(lián)系強(qiáng)度大的產(chǎn)品相鄰堆放，從而縮短園區(qū)內(nèi)車輛的行駛路線和流轉(zhuǎn)時(shí)間。

EIQ-ABC分析以市場(chǎng)需求為導(dǎo)向，SLP基于貨品間的聯(lián)系強(qiáng)度，將貨品的市場(chǎng)需求與其他貨品的聯(lián)系強(qiáng)度結(jié)合起來(lái)綜合分析，能得到更合理的布局方案，避免顧此失彼，提高物流園區(qū)內(nèi)的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)能力與車輛流轉(zhuǎn)效率。

2 實(shí)例應(yīng)用與分析

以某鋼鐵物流園區(qū)的螺紋鋼堆場(chǎng)為例，進(jìn)行EIQ-ABC-SLP布局方法的應(yīng)用分析。園區(qū)的總體布局如圖2所示，其中堆場(chǎng)1～堆場(chǎng)5用于鋼材貨品的堆放。目前該鋼鐵物流園區(qū)存儲(chǔ)的螺紋鋼有HRB400和HRB400E抗震兩個(gè)鋼種，依據(jù)不同規(guī)格，共有55種貨品。選取該物流園區(qū)2018年1-6月的出庫(kù)數(shù)據(jù)進(jìn)行EIQ分析。入庫(kù)時(shí)，一輛車一般只裝載單一貨品；出庫(kù)時(shí)，一輛車裝載多種不同規(guī)格的產(chǎn)品。當(dāng)車輛完全走出堆場(chǎng)區(qū)域時(shí)，視為出庫(kù)完成。同一貨場(chǎng)可存放不同規(guī)格的鋼材產(chǎn)品，堆場(chǎng)的同一倉(cāng)位只能存放一個(gè)單品。

2.1 出庫(kù)數(shù)據(jù)的EIQ-ABC分析

將所有品項(xiàng)的出貨量按降序排列，可得到IQ分析圖；按所有品項(xiàng)的出貨次數(shù)按降序排列可得到IK分析圖(見(jiàn)圖3)。從圖3可以看出，IQ和IK的分布均趨兩極化，故可利用ABC分別進(jìn)行分類，依據(jù)IQ分析結(jié)果，可將貨品分成QA、QB和QC三類。其中：QA包括HRB400的直徑(mm)×長(zhǎng)度(m)分別為12×9、14×9以及16×9的3項(xiàng)貨品，占總品種的5.45%，而出庫(kù)量占總出庫(kù)量的38.16%；QC為41項(xiàng)貨品，占總品項(xiàng)數(shù)的74.55%，出庫(kù)量占總出庫(kù)量的13.27%；其余11項(xiàng)則歸為QB類，品項(xiàng)數(shù)比重為20.00%，出庫(kù)量比重為48.57%。依據(jù)IK分析結(jié)果，可將貨品分成KA、KB和KC三類。其中：KA包括HRB400直徑(mm)×長(zhǎng)度(m)分別為12×9、14×9以及16×9的3項(xiàng)貨品，出庫(kù)頻次占總出庫(kù)頻次的31.88%；QC為41項(xiàng)貨品，出庫(kù)頻次占總出庫(kù)量的9.68%；其余23項(xiàng)則歸為QB類，出庫(kù)量比重為58.44%。

進(jìn)一步進(jìn)行IQ、IK的交叉分析，如圖4所示。結(jié)合IQ、IK的分析結(jié)果可以將55種貨品分為3類：A類屬于出庫(kù)頻率高且出貨量大的單品；C類屬于出庫(kù)頻率低且出貨量少的單品；B類貨品的出庫(kù)頻率和出庫(kù)數(shù)量水平居中。表1給出了基于EIQ-ABC的分類結(jié)果匯總。A類單品共計(jì)3項(xiàng)，應(yīng)維持較高的庫(kù)存水平，在倉(cāng)位布局規(guī)劃中應(yīng)該將為其分配足夠的倉(cāng)位數(shù)量，且倉(cāng)位需安排在靠近出入口的位置；B類單品共計(jì)11項(xiàng)；C類單品共計(jì)41項(xiàng)，屬于需求量小且需求頻率不高的單品，在倉(cāng)位布局中應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行倉(cāng)位的分配。

表1 ABC分類結(jié)果匯總

2.2 SLP方法的應(yīng)用

對(duì)數(shù)據(jù)的整理分析表明螺紋鋼的市場(chǎng)需求較平穩(wěn)，無(wú)季節(jié)波動(dòng)，故選取30 d的訂單數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)度分析，因C類貨品的出貨量和出貨頻次都很小，故僅對(duì)A、B兩類貨品進(jìn)行SLP法的應(yīng)用。

2.2.1 貨品間聯(lián)系強(qiáng)度計(jì)算

單品間的聯(lián)系強(qiáng)度值的計(jì)算方法為：統(tǒng)計(jì)在同一訂單號(hào)下單品之間的組合次數(shù)，從而得出單品間的強(qiáng)度值。貨品間聯(lián)系強(qiáng)度表如表2所示。

表2 貨品間聯(lián)系強(qiáng)度表

2.2.2 根據(jù)聯(lián)系強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行倉(cāng)位布局規(guī)劃

根據(jù)各貨品的密切關(guān)系等級(jí)確定貨品的布局順序，并依據(jù)以下3個(gè)原則得到最終的布局方案，如圖5所示。

1)結(jié)合各單品間的聯(lián)系強(qiáng)度等級(jí)，將聯(lián)系較大的螺紋鋼單品靠近堆放，且同一堆場(chǎng)中的螺紋鋼組合盡量多樣化堆放，使車輛在貨場(chǎng)內(nèi)流轉(zhuǎn)運(yùn)作的時(shí)間最短；

2)將出入庫(kù)頻率較高的螺紋鋼單品分散堆放，以減少同一堆場(chǎng)之間車道上的車流量；

3)將出貨頻率高的單品盡量靠近出入口堆放，以減少車輛在貨場(chǎng)中的流轉(zhuǎn)。

圖5中，每種貨品用不同的顏色區(qū)分表示，即每種鋼材對(duì)應(yīng)一種顏色；每個(gè)小長(zhǎng)方塊表示鋼材物流園區(qū)中的一個(gè)倉(cāng)位，根據(jù)庫(kù)存水平得出每個(gè)品種鋼材所需的倉(cāng)位數(shù)量，即小方塊的個(gè)數(shù)。

2.3 方案分析

為了對(duì)基于EIQ-ABC-SLP法得到的布局方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，將該布局方案與一種常見(jiàn)的布局方案(見(jiàn)圖6b)進(jìn)行比較分析。隨機(jī)選取1個(gè)出庫(kù)訂單(見(jiàn)表3)，進(jìn)行兩種布局方案下的車輛取貨路徑對(duì)比，如圖6所示。從圖6可知，本文提出的倉(cāng)位布局方案中，車輛取貨路徑總長(zhǎng)為465 m，而在B方案?jìng)}位布局下的車輛取貨路徑總長(zhǎng)為1005 m。

表3 隨機(jī)訂單詳情表

其次，隨機(jī)選取該鋼鐵物流園的30個(gè)出庫(kù)訂單進(jìn)行分析，比較兩種布局方案下園區(qū)內(nèi)的車輛取貨路徑長(zhǎng)度，其中，訂單品項(xiàng)數(shù)為2～5，平均值為3.13，按訂單品項(xiàng)數(shù)降序排列，結(jié)果如圖7。

在30個(gè)隨機(jī)訂單中，本文提出的布局方案(A方案)的取貨總里程(平均值為470.17 m)明顯小于常見(jiàn)的布局方案(B方案)下的取貨總里程(平均值為1 351 m)，僅在1個(gè)訂單(訂單10，品項(xiàng)數(shù)為3)上， A方案下的取貨路徑長(zhǎng)于B方案下的取貨路徑。此外，在B方案中，隨著訂單品項(xiàng)數(shù)的減少，車輛取貨路徑也呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，而在A方案下，訂單品項(xiàng)數(shù)對(duì)園區(qū)內(nèi)車輛取貨路徑長(zhǎng)度幾乎沒(méi)有影響?？梢?jiàn)，基于EIQ-ABC-SLP方法的倉(cāng)位布置有效減少了車輛在園區(qū)內(nèi)的取貨路徑長(zhǎng)度，從而提高了車輛的流轉(zhuǎn)率和堆場(chǎng)的工作效率，表明了該方法的科學(xué)有效性。

3 結(jié)束語(yǔ)

鋼鐵物流園區(qū)的儲(chǔ)位布局對(duì)園區(qū)內(nèi)的作業(yè)效率有著較大地影響，需要系統(tǒng)、科學(xué)的方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文針對(duì)鋼鐵物流園區(qū)的作業(yè)特點(diǎn)，提出基于EIQ-ABC-SLP方法的鋼鐵物流園倉(cāng)位布局方案，該方法利用EIQ分析法和ABC分類法對(duì)園區(qū)內(nèi)的存儲(chǔ)貨品進(jìn)行分析，以明確不同貨品的流轉(zhuǎn)頻率，再根據(jù)不同貨品在同一訂單中出現(xiàn)的頻次得到貨品間的聯(lián)系強(qiáng)度，由此利用SLP布局規(guī)劃法進(jìn)行貨品倉(cāng)位地合理布局，最后進(jìn)行了實(shí)例應(yīng)用分析。結(jié)果表明，該布局方法充分考慮了運(yùn)輸車輛在園區(qū)內(nèi)裝卸作業(yè)以及出庫(kù)訂單中的貨品組合，得到的貨位布局方案能夠有效減少車輛在園區(qū)內(nèi)的行駛距離，從而實(shí)現(xiàn)提高流轉(zhuǎn)效率的目的。