面向復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景的電力物資出入庫(kù)策略管理

李明，高瞻，張吉，蔣錦霞，潛明，陳達(dá)強(qiáng)

（1.國(guó)家電網(wǎng)浙江省電力公司物資部，浙江杭州310007；2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司信息通信分公司，浙江杭州310000；3.浙江華云信息科技有限公司數(shù)據(jù)應(yīng)用事業(yè)部，浙江杭州310000；4.浙江工商大學(xué)管理工程與電子商務(wù)學(xué)院，浙江杭州310018）

0 引言

電力物資倉(cāng)儲(chǔ)是電網(wǎng)建設(shè)與運(yùn)行物資供應(yīng)基礎(chǔ)[1]，其有效管理是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障[2]。電網(wǎng)建設(shè)從施工到運(yùn)行往往涉及各類(lèi)電力物資，但由于大多數(shù)物資生產(chǎn)周期較長(zhǎng)且供應(yīng)易受市場(chǎng)影響，無(wú)法采用零庫(kù)存管理方式，只能以物資儲(chǔ)備方式加以管理[3]。由此，在電力物資倉(cāng)儲(chǔ)管理中，儲(chǔ)位管理因其對(duì)揀貨作業(yè)和出入庫(kù)效率的影響而成為重要手段。但是，在實(shí)際電力物資出入庫(kù)操作中，物資沒(méi)有相對(duì)固定的存儲(chǔ)區(qū)域，也沒(méi)有按物資的相關(guān)特性來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，往往僅憑借老員工的經(jīng)驗(yàn)、主觀感覺(jué)或者喜好對(duì)電力物資的儲(chǔ)放位置進(jìn)行感性安排，難以達(dá)到對(duì)電力物資倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的科學(xué)管理[4]。

同時(shí)，由于電力物資種類(lèi)繁多、規(guī)格各異，致使存儲(chǔ)需求多樣、物流屬性不一。尤其是電力物資在外形尺寸、重量、包裝形式、包裝規(guī)格、包裝尺寸、最大堆垛層數(shù)、溫濕度要求、防水防濕要求、存儲(chǔ)時(shí)限等物資特性和倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)要求上存在巨大差異，使得電力物資倉(cāng)儲(chǔ)形式呈現(xiàn)多場(chǎng)景特點(diǎn)，如自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、多層橫梁貨架以及平面堆放等多存放方式，以及人工、自動(dòng)化等作業(yè)方式。另一方面，電力物資的多樣性及其儲(chǔ)備規(guī)格與電網(wǎng)建設(shè)工程需求之間存在不一致性，如電力線(xiàn)纜需復(fù)繞、剪切、加工等操作，進(jìn)一步加劇了電力物資出入庫(kù)的復(fù)雜程度。此外，電網(wǎng)企業(yè)庫(kù)存系統(tǒng)多使用企業(yè)資源計(jì)劃（即ERP系統(tǒng)），此系統(tǒng)不能有效反映電力物資的存儲(chǔ)位置或數(shù)量等信息[5]，而WMS、WCS等系統(tǒng)在電力物資出入庫(kù)策略的應(yīng)用場(chǎng)景相對(duì)固定且微觀具象，加之多數(shù)倉(cāng)庫(kù)依賴(lài)人工錄入單據(jù)[6]，其優(yōu)化調(diào)整難以適應(yīng)復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景的精益化管理需求。

目前，關(guān)于貨位分配和出入庫(kù)策略?xún)?yōu)化的研究文獻(xiàn)已比較豐富，但多數(shù)研究集中在設(shè)備或作業(yè)層面的調(diào)度、分配策略研究。如宣登殿，等[7]探討了現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)貨物入庫(kù)分配優(yōu)化模型及算法問(wèn)題；田世海，等[8]提出了智能倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)系統(tǒng) 的OOTPN（Object Oriented Timed Petri Net）模型；劉建勝，等[9]研究了Flying-V型倉(cāng)儲(chǔ)布局貨位分配優(yōu)化方法；蔡安江，等[10]針對(duì)雙向式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)貨位分配問(wèn)題，以產(chǎn)品出入庫(kù)效率、貨架重心和產(chǎn)品聚集度為目標(biāo)建立了貨位分配數(shù)學(xué)模型并設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)混合蛙跳算法對(duì)模型進(jìn)行仿真優(yōu)化。而針對(duì)復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)場(chǎng)景中的物資出入庫(kù)策略管理與應(yīng)用尚未見(jiàn)系統(tǒng)性研究。

為此，本文針對(duì)電力物資出入庫(kù)效率優(yōu)化問(wèn)題，考慮電力物資存儲(chǔ)的復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)場(chǎng)景，提出一種“屬性-規(guī)則-策略”出入庫(kù)策略管理方案，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)景下的出入庫(kù)作業(yè)優(yōu)化。

1 “屬性-規(guī)則-策略”出入庫(kù)策略管理

不同于設(shè)備端的出入庫(kù)控制策略，“屬性-規(guī)則-策略”出入庫(kù)策略管理是一種基于專(zhuān)家系統(tǒng)思維的策略管理方案。具體通過(guò)歸納、總結(jié)不同倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景的倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)以及出入庫(kù)作業(yè)特點(diǎn)形成指導(dǎo)出入庫(kù)策略管理的屬性參數(shù)，根據(jù)屬性參數(shù)在范圍參數(shù)、限制參數(shù)、順序參數(shù)的不同組合，形成滿(mǎn)足不同物資在不同場(chǎng)景下的出入庫(kù)規(guī)則，進(jìn)而通過(guò)規(guī)則優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景下的出入庫(kù)優(yōu)化策略管理，方案示意圖如圖1所示，策略設(shè)計(jì)邏輯如圖2所示，其中：

圖1 “屬性-規(guī)則-策略”出入庫(kù)策略管理方案示意圖

（1）屬性參數(shù)指在進(jìn)行貨位管理及出入庫(kù)分配時(shí)，需要考慮的因素，按其組合特性分為：①范圍參數(shù)指在進(jìn)行貨位分配時(shí)，用于約定范圍的參數(shù)，如貨位類(lèi)型（立庫(kù)、平庫(kù)）、貨位屬性（可揀選、不可揀選）等；②限制參數(shù)指在進(jìn)行貨位分配推薦時(shí)，用于排除范圍的參數(shù)，如只入立庫(kù)貨位、只入平庫(kù)貨位等；③順序參數(shù)指在進(jìn)行貨位分配推薦時(shí)，用于對(duì)范圍內(nèi)的結(jié)果進(jìn)行優(yōu)先級(jí)順序定義的參數(shù)，如量小先出、量大先出、先進(jìn)先出等。

（2）規(guī)則指出入庫(kù)時(shí)用于某種特定場(chǎng)景所遵循的法則，如按物料默認(rèn)存放關(guān)系存放、按物料種類(lèi)默認(rèn)存放關(guān)系存放以及不按默認(rèn)存放關(guān)系存放等立庫(kù)入庫(kù)規(guī)則。

（3）策略指出入庫(kù)時(shí)，用于定義倉(cāng)庫(kù)在特定業(yè)務(wù)類(lèi)型及物料種類(lèi)下需要遵循的法則。

2 屬性定義與范圍界定

結(jié)合電力物資倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)庫(kù)形式和物資存儲(chǔ)的特點(diǎn)，歸納成貨位存放、物料存放和出入庫(kù)策略等要求相關(guān)的三類(lèi)參數(shù)屬性。

圖2 “屬性-規(guī)則-策略”出入庫(kù)策略設(shè)計(jì)邏輯示意圖

2.1 貨位屬性參數(shù)

（1）貨位類(lèi)型，此參數(shù)表示該貨位形式主要包括立庫(kù)和平庫(kù)兩種。

（2）最大容器數(shù)，表示該貨位可存放的最大容器數(shù)，對(duì)于室外堆場(chǎng)貨位，不限制存放容器個(gè)數(shù)的，最大容器數(shù)為0，表示沒(méi)有限制；對(duì)于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)或者貨架貨位，按照實(shí)際允許存放的最大容器數(shù)進(jìn)行登記。

（3）出入順序，對(duì)于存放多容器的貨位，出入庫(kù)的順序維護(hù)有先進(jìn)先出和后進(jìn)先出兩種順序，如：對(duì)于多深貨位采用后進(jìn)先出的方式，對(duì)于堆棧貨位采用先進(jìn)先出的方式。

（4）是否混放，表示該貨位是否允許多物料（物料編碼+技術(shù)規(guī)范書(shū)）混合存放，根據(jù)實(shí)際存放管理要求進(jìn)行設(shè)置。

（5）入庫(kù)優(yōu)先級(jí)，在同等條件下，不同貨位入庫(kù)的優(yōu)先級(jí)別，可根據(jù)離出入庫(kù)口的距離或者貨位對(duì)應(yīng)的層級(jí)進(jìn)行設(shè)定。

（6）出庫(kù)優(yōu)先級(jí)，在同等條件下，不同貨位出庫(kù)的優(yōu)先級(jí)別、作用與入庫(kù)優(yōu)先級(jí)類(lèi)似。

（7）是否可揀選，表示該貨位在出庫(kù)時(shí)，是否允許部分出庫(kù)，對(duì)于有的貨位不方便揀選或者部分自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)貨位不能揀選的，可以設(shè)置成不可揀選貨位。

（8）重量限制，表示該貨位最大存放的物料重量，對(duì)于平面堆場(chǎng)貨位，不做重量限制。

（9）最大盤(pán)徑，表示該貨位存放電纜時(shí)，可存放的最大盤(pán)徑，對(duì)于平面堆場(chǎng)貨位，不做電纜盤(pán)徑限制。

2.2 物料屬性參數(shù)

這里主要考慮材料類(lèi)物資的物料屬性，即裁切最小長(zhǎng)度，如按照倉(cāng)庫(kù)設(shè)置不同的電纜物料對(duì)應(yīng)的最小裁切長(zhǎng)度。對(duì)于已設(shè)置了最小裁切的物料，在裁切出庫(kù)時(shí)，只有當(dāng)待出庫(kù)量等于剩余量或者剩余量-待出庫(kù)量≥最小裁切長(zhǎng)度時(shí)，才允許裁切出庫(kù)，以避免裁剪剩余量過(guò)小時(shí)造成的物料浪費(fèi)。

2.3 策略屬性參數(shù)

策略屬性根據(jù)作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行劃分，其中入庫(kù)策略由多個(gè)規(guī)則按照一定的順序組合形成；揀選出庫(kù)策略由參數(shù)和多個(gè)規(guī)則按照一定的順序組合形成；空容器上架策略直接由相關(guān)的參數(shù)配置形成；波次合單策略直接由相關(guān)參數(shù)配置形成。

考慮策略中相關(guān)規(guī)則的優(yōu)先級(jí)將策略屬性的參數(shù)設(shè)置具體分為兩類(lèi)：公共策略和個(gè)性化策略，其中，每類(lèi)參數(shù)又可根據(jù)具體的倉(cāng)庫(kù)、業(yè)務(wù)類(lèi)型和物料分類(lèi)予以細(xì)化，以指導(dǎo)不同倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)場(chǎng)景下的出入庫(kù)作業(yè)優(yōu)化。

3 出入庫(kù)規(guī)則定義與復(fù)雜場(chǎng)景規(guī)則組合

3.1 出入庫(kù)規(guī)則定義

（1）立庫(kù)巷道均衡規(guī)則。針對(duì)高架立庫(kù)的巷道分配，分別對(duì)單一物資托盤(pán)進(jìn)行數(shù)量比較，選擇數(shù)量最少的巷道作為目標(biāo)巷道。當(dāng)存在大于等于2個(gè)巷道的品牌托盤(pán)數(shù)量相同且該托盤(pán)數(shù)為所有巷道最小時(shí)，則按巷道編號(hào)大小產(chǎn)生入庫(kù)任務(wù)。

當(dāng)兩個(gè)及以上巷道單一物料容器數(shù)量為最小且相等時(shí)，則按巷道編號(hào)從小到大分配入庫(kù)任務(wù)。同時(shí)，結(jié)合立庫(kù)低層與高層承重的不同，可通過(guò)“按可承重量從大到小”實(shí)現(xiàn)低層滿(mǎn)載優(yōu)先。

（2）先進(jìn)先出。其是使用最多的一種出庫(kù)策略。在電力物資存放中，針對(duì)寄售的物資，對(duì)于超過(guò)一定庫(kù)齡的物資（如一個(gè)月），需要按照入庫(kù)時(shí)間優(yōu)先出庫(kù)。

（3）量小先出。當(dāng)任務(wù)數(shù)量不是滿(mǎn)托盤(pán)數(shù)量的整數(shù)倍時(shí)，即存在零散托盤(pán)的多出情況，為能夠盡可能減少多出后回庫(kù)的情況，減少作業(yè)時(shí)間，提高出庫(kù)效率，采用量小優(yōu)先出庫(kù)規(guī)則，將未滿(mǎn)裝的箱子先出，以提高倉(cāng)庫(kù)的貨位使用率。

結(jié)合未來(lái)可能采用或出現(xiàn)的作業(yè)場(chǎng)景，可進(jìn)一步拓展出入庫(kù)規(guī)則范圍，如考慮就近入庫(kù)、重貨入庫(kù)低層滿(mǎn)裝有限、最多周轉(zhuǎn)箱優(yōu)先出庫(kù)等。

3.2 復(fù)雜場(chǎng)景規(guī)則組合設(shè)置

根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的存放物料及倉(cāng)庫(kù)貨位特點(diǎn)，設(shè)置不同的入庫(kù)規(guī)則，以滿(mǎn)足不同場(chǎng)景的需要。以下針對(duì)電力物資倉(cāng)庫(kù)存放的特殊復(fù)雜性，對(duì)典型的出入庫(kù)規(guī)則進(jìn)行了整理。

（1）入庫(kù)規(guī)則設(shè)置。通過(guò)不同參數(shù)的組合形成滿(mǎn)足復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景下的入庫(kù)規(guī)則，入庫(kù)規(guī)則設(shè)置內(nèi)容與界面如圖3所示。

圖3 入庫(kù)規(guī)則設(shè)置內(nèi)容與界面

（2）出庫(kù)規(guī)則設(shè)置。通過(guò)不同參數(shù)的組合形成滿(mǎn)足復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景下的出庫(kù)規(guī)則，揀選分配規(guī)則設(shè)置內(nèi)容與界面如圖4所示。

圖4 出庫(kù)規(guī)則設(shè)置內(nèi)容與界面

4 出入庫(kù)優(yōu)化策略管理優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)

4.1 出入庫(kù)策略?xún)?yōu)化設(shè)置

（1）入庫(kù)策略?xún)?yōu)化設(shè)置。結(jié)合不同倉(cāng)庫(kù)的管理要求，可以按照不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型及物料種類(lèi)設(shè)置入庫(kù)策略，在入庫(kù)策略的定義中，可以選擇不同的規(guī)則，并設(shè)置不同規(guī)則的優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)入庫(kù)策略的定義。入庫(kù)策略?xún)?yōu)化設(shè)置內(nèi)容與界面如圖5所示。

圖5 入庫(kù)策略?xún)?yōu)化設(shè)置內(nèi)容與界面

（2）出庫(kù)策略?xún)?yōu)化設(shè)置。結(jié)合不同倉(cāng)庫(kù)的管理要求，可以按照不同的業(yè)務(wù)類(lèi)型及物料種類(lèi)設(shè)置出庫(kù)策略，在出庫(kù)策略的定義中，可以選擇不同的規(guī)則，并設(shè)置不同規(guī)則的優(yōu)先級(jí)，實(shí)現(xiàn)出庫(kù)策略的定義。出庫(kù)策略?xún)?yōu)化設(shè)置內(nèi)容與界面如圖6所示。

圖6 出庫(kù)策略?xún)?yōu)化設(shè)置內(nèi)容與界面

4.2 出入庫(kù)策略管理實(shí)現(xiàn)

（1）入庫(kù)策略管理實(shí)現(xiàn)。按照“屬性-規(guī)則-策略”的三層策略實(shí)現(xiàn)思路，根據(jù)當(dāng)前待入庫(kù)的物料信息，實(shí)現(xiàn)可入庫(kù)貨位的分配。

①根據(jù)入庫(kù)任務(wù)，獲取待入庫(kù)的物料作業(yè)信息，結(jié)合場(chǎng)景，待入庫(kù)的物料作業(yè)信息包括已組盤(pán)物料和未組盤(pán)物料；

②根據(jù)入庫(kù)任務(wù)及物料信息，獲取策略及規(guī)則信息；

③根據(jù)規(guī)則的范圍參數(shù)，獲取該作業(yè)可以入庫(kù)的貨位清單；

④根據(jù)規(guī)則的限制參數(shù)，從可以入庫(kù)的貨位清單中，剔除相應(yīng)的貨位；

⑤根據(jù)規(guī)則的順序參數(shù)，對(duì)可入庫(kù)的貨位清單進(jìn)行入庫(kù)優(yōu)先級(jí)的排序；

⑥將待入庫(kù)的作業(yè)信息分配相應(yīng)的貨位，分配的結(jié)果寫(xiě)入緩存中。

循環(huán)以上的第2步到第6步，對(duì)待入庫(kù)的作業(yè)信息進(jìn)行貨位分配指派，超出貨位可存放最大容器數(shù)的貨位不再進(jìn)行作業(yè)的分配。

（2）出庫(kù)策略的實(shí)現(xiàn)。按照“屬性-規(guī)則-策略”的三層策略實(shí)現(xiàn)思路，根據(jù)當(dāng)前待出庫(kù)的物料信息，實(shí)現(xiàn)可出庫(kù)貨位及數(shù)量的分配。

①根據(jù)出庫(kù)任務(wù)，獲取待出庫(kù)的物料作業(yè)信息；

②根據(jù)出庫(kù)任務(wù)及物料信息，獲取對(duì)應(yīng)策略及規(guī)則信息；

③根據(jù)參數(shù)“忽略先進(jìn)先出天數(shù)”，先對(duì)庫(kù)齡超過(guò)此天數(shù)的庫(kù)存進(jìn)行庫(kù)存物資（先進(jìn)先出）的分配；

④若數(shù)量未分配完，對(duì)庫(kù)齡低于“忽略先進(jìn)先出天數(shù)”的庫(kù)存物資進(jìn)行分配；

⑤貨位分配時(shí)，需要綜合考慮最小剩余量、是否可揀選等貨位庫(kù)存進(jìn)行分配。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)電力物資出入庫(kù)效率優(yōu)化問(wèn)題，考慮電力物資存儲(chǔ)的復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)場(chǎng)景，基于專(zhuān)家系統(tǒng)思維提出一種“屬性-規(guī)則-策略”出入庫(kù)策略管理方案，具體通過(guò)歸納、總結(jié)不同倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景的倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)以及出入庫(kù)作業(yè)特點(diǎn)形成指導(dǎo)出入庫(kù)策略管理的屬性參數(shù)，根據(jù)屬性參數(shù)在范圍參數(shù)、限制參數(shù)、順序參數(shù)的不同組合，形成滿(mǎn)足不同物資在不同場(chǎng)景下的出入庫(kù)規(guī)則，進(jìn)而通過(guò)規(guī)則的優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)多倉(cāng)庫(kù)復(fù)雜場(chǎng)景下的出入庫(kù)優(yōu)化策略管理。為此，此類(lèi)對(duì)象的研究和應(yīng)用，對(duì)計(jì)劃型集團(tuán)物資管理的各種倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)及各類(lèi)復(fù)雜出入庫(kù)作業(yè)場(chǎng)景具有一定的參考價(jià)值。

此外，面向復(fù)雜倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景的電力物資出入庫(kù)策略管理方案，其構(gòu)建理念基于專(zhuān)家系統(tǒng)思維，未來(lái)可通過(guò)領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)及有關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)一步豐富管理方案的內(nèi)涵和拓展應(yīng)用場(chǎng)景。