基于SLP的小型連鎖超市倉庫布局分析研究

陳楚欣 袁 媛 常全盛 張鴻云

（1.太原科技大學交通與物流學院,山西 太原 030000；2.天津市南開區(qū)人民政府長虹街道辦事處,天津 300110）

新型冠狀病毒肺炎疫情的突然來襲，導致人員無法流動，快遞無法正常傳遞，網(wǎng)購模式被迫轉(zhuǎn)為線下購物模式，小型超市等線下賣場的營收又有所增加。在此背景下，當超市的人流量增加，物品周轉(zhuǎn)率提高之后，倉庫的布局問題就顯得更為重要。黃芊芊等[1]采用了SLP方法對物流公司進行了規(guī)劃，得到了新的布局方案，并用加權(quán)因素比較法進行方案評價；鄭婉婷等[2]對食品公司倉儲中心進行布局，將EIQ-ABC方法與SLP相結(jié)合，用模糊評價法得出最優(yōu)方案；童小龍等[3]采用因子分析法分析了影響超市收益的主要因素，采用SLP法進行分析，并用TOPSIS法分析了方案的優(yōu)劣；鐘柳艷等[4]分析了某汽車零部件配送中心的問題，設計了6種方案并用Flexsim仿真分析，得出了結(jié)論；蔣南云等[5]測定某自行車隨機混流裝配線上兩種車型的相應指標，用Flexsim建模仿真確定瓶頸工位，優(yōu)化方法為重新劃分工位并添加自由人；閆瑩等[6]運用SLP確定某碳帶公司生產(chǎn)車間各作業(yè)單位的相對位置，利用Flexsim 仿真軟件對車間原始設施布置進行仿真建模，結(jié)合 SLP 方法與 Flexsim 仿真模型的分析結(jié)果確定設施布置的優(yōu)化方案。本文研究某小型連鎖超市的供應倉庫的布局問題，采用SLP方法進行重新規(guī)劃，并用Flexsim方法驗證了其可行性。

1 Q倉庫作業(yè)區(qū)布局現(xiàn)狀

1.1 Q倉庫現(xiàn)有布局

Q倉庫主要負責太原市萬柏林區(qū)內(nèi)Q小型連鎖超市的供應工作，包括對貨物的存儲和加工包裝等一系列作業(yè)活動。Q超市主要經(jīng)營、銷售食品、飲料和日用品。萬柏林區(qū)內(nèi)共有Q超市10家，其超市總面積為 2 000 m2，Q倉庫占地面積為 1 200 m2。圖1為Q倉庫的整體布局圖，該倉庫主要劃分為7個區(qū)域，包括入庫區(qū)、揀貨區(qū)、存儲區(qū)、包裝區(qū)、辦公區(qū)、設備存放區(qū)、出庫區(qū)。倉庫的出入庫門均在北面，庫內(nèi)可容納6層高貨架，每層高1 m。

圖1 Q倉庫原始布局圖

1.2 Q超市倉庫存在的問題

Q倉庫的作業(yè)流程主要包括卸貨驗收、揀貨篩選、入庫存儲、加工包裝、發(fā)貨出庫。經(jīng)過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)Q超市倉庫主要存在如下問題：

（1）倉庫內(nèi)存儲區(qū)域劃分不明確，貨物沒有固定的存放位置，內(nèi)部的商品擺放方式比較隨意，即所有到達的商品均隨機擺放在倉庫內(nèi)，甚至還有的貨物直接堆放在地上，嚴重影響了存儲區(qū)的利用率，也不便于尋找貨物。

（2）倉庫內(nèi)各個區(qū)域之間的位置安排不合理，導致在搬運過程中會出現(xiàn)路線重復或交叉，甚至發(fā)生碰撞，降低了作業(yè)效率，造成人力物力等的浪費。另外出入庫位置相鄰，且都在門邊，當出入庫貨物量增大時，會出現(xiàn)貨物擁擠混亂及擁堵現(xiàn)象。

（3）倉庫內(nèi)各個區(qū)域獨立設置，沒有充分利用角落空間，從而造成大量的空地面積和很多無用的通道。

2 作業(yè)區(qū)布局優(yōu)化

2.1 作業(yè)區(qū)域的劃分

由于倉庫主要存儲食品、飲料和日用品，所以本文主要根據(jù)貨物的種類對倉庫的作業(yè)區(qū)進行劃分：（1）入庫區(qū)；（2）揀貨區(qū)；（3）食品區(qū)；（4）飲料區(qū)；（5）日用品區(qū)；（6）殘次品區(qū)；（7）包裝區(qū)；（8）出庫區(qū)。非物流功能區(qū)包含：（9）辦公區(qū)；（10）設備存放區(qū)。

2.2 作業(yè)區(qū)域間物流關(guān)系分析

由于Q倉庫儲存的物品為食品、飲料和日用品，不具有季節(jié)性，因此，統(tǒng)計了該倉庫作業(yè)區(qū)之間的物流量，結(jié)合具體情況畫出物流從至表，分析各個作業(yè)區(qū)之間的物流強度，劃分物流關(guān)系等級，得出物流相關(guān)圖如圖2所示。

圖2 倉儲中心各功能區(qū)間物流相互關(guān)系圖

2.3 作業(yè)區(qū)域間非物流關(guān)系分析

在SLP布局規(guī)劃當中，除了要對倉儲中心進行物流相關(guān)性分析之外，還要對其各作業(yè)區(qū)之間進行非物流關(guān)系相關(guān)性分析。非物流相關(guān)性分析涉及的影響因素，其本身沒有產(chǎn)品的流動，但會對倉儲中心的運行產(chǎn)生一定的影響，甚至有時會因為未能考慮到某些非物流因素，從而在倉儲中心運行的過程中，帶來嚴重的后果。本文綜合考慮Q倉庫的實際情況，選擇了工作流程的順序、貨物集中存取、使用共同設備、安全性、減少搬運次數(shù)和改善整體環(huán)境等6個指標對作業(yè)區(qū)之間的非物流關(guān)系進行評價，得出Q超市倉庫各功能區(qū)之間的非物流相關(guān)性關(guān)系如圖3所示。

圖3 非物流的各作業(yè)單位相互關(guān)系圖

2.4 作業(yè)區(qū)域間綜合相互關(guān)系分析

各作業(yè)區(qū)之間的綜合相互關(guān)系是對作業(yè)區(qū)之間的物流相關(guān)性關(guān)系和非物流相關(guān)性關(guān)系的綜合分析。對倉儲中心的物流相關(guān)性關(guān)系強度等級與非物流相關(guān)性關(guān)系強度等級賦值，定義A=4，E=3，I=2，O=1，U=0，X=-l。由于Q倉庫主要進行貨物的存取，搬運等活動，取物流相關(guān)性關(guān)系和非物流相關(guān)性關(guān)系權(quán)重比值為m：n=3：1，通過計算可得最終作業(yè)單位綜合相互關(guān)系圖如圖4所示。

圖4 作業(yè)單位綜合相互關(guān)系圖

2.5 作業(yè)區(qū)域間位置相關(guān)圖的繪制

根據(jù)作業(yè)單位綜合相互關(guān)系圖可以得出各個作業(yè)區(qū)之間的相互關(guān)系等級，將A到X降序排列，可確定各個作業(yè)區(qū)之間的相對位置關(guān)系。綜合相互關(guān)系等級越高（即越靠近A），則這兩個作業(yè)區(qū)之間的位置就越近；綜合相互關(guān)系等級越低（即越靠近X），則這兩個作業(yè)區(qū)之間的位置就越遠。規(guī)定關(guān)系程度為A級的作業(yè)單位對之間的距離為一個單位距離長度，E級為兩個單位距離長度，依次類推。按照等級由高到低的順序且O等級不繪制的原則進行繪制。最終確定各功能區(qū)之間的作業(yè)單位位置相關(guān)圖，如圖5所示。

圖5 作業(yè)單位位置相關(guān)圖

2.6 Q倉庫作業(yè)區(qū)布局方案設計

根據(jù)作業(yè)單位位置相關(guān)圖，綜合考慮Q倉庫的實際使用情況以及相關(guān)作業(yè)單位的特殊要求，最后繪制出優(yōu)化改進的倉庫布局圖，如圖6所示。

圖6 基于SLP方法改進的倉庫布局圖

3 基于Flexsim的方案評價

3.1 模型構(gòu)建

當貨物送達倉庫后，Q倉庫的工作人員首先要核對訂單，并檢查送來的貨物以及隨入庫貨物同時到達的貨單，驗收結(jié)果準確無誤之后，便開始對貨物進行卸載、揀貨等作業(yè)，并辦理相關(guān)的入庫手續(xù)，將揀貨完成的貨物送入倉庫內(nèi)存儲。當接到發(fā)貨指令后，倉庫管理員根據(jù)訂單進行備貨，并核對提貨者所出具的出庫憑證，在逐一審核無誤后，交接貨物，辦理相關(guān)的出庫手續(xù)。

分別對原始布局和優(yōu)化后布局進行Flexsim建模仿真，從實體庫中分別拖出相應數(shù)量的發(fā)生器、暫存區(qū)、處理器、合成器、貨架、叉車、操作員、任務分配器和吸收器到模型窗體中，擺好位置并完成端口連接（“A”連接或“S”連接），最后添加網(wǎng)絡節(jié)點和墻體，得到倉庫模型原始布局圖（見圖7）和改進布局圖（見圖8）。

圖7 倉庫模型原始布局圖

圖8 倉庫模型改進布局圖

3.2 參數(shù)設置

將代表“入庫”發(fā)生器中的臨時實體類型設置為duniform（1，3），表示發(fā)生器可以產(chǎn)生3種不同類型的實體，分別代表倉庫內(nèi)3類不同的貨物；在表示“包裝材料”的發(fā)生器中的臨時實體種類中選擇Pallet（托盤），表示發(fā)生器產(chǎn)生的臨時實體為托盤，由托盤代替?zhèn)}庫內(nèi)的包裝箱等各種包裝材料對貨物進行包裝處理；由實際數(shù)據(jù)計算得出在實際到達的貨物中，食品類占42.9%，飲料類占33.3%，日用品類占22.4%，損壞的貨物占1.4%，損壞的貨物被送到殘次品區(qū)等待退換貨處理，其余貨物分別由揀貨機1、2、3對不同類型的貨物進行揀貨、掃碼、入庫處理；在揀貨完成后，將不同類型的貨物臨時存放在對應的暫存區(qū)內(nèi)，然后等待叉車將其搬運到對應的貨架上存儲，搬運到不同貨架上的方式是隨機的；所有待出庫的貨物到達包裝暫存區(qū)等待包裝機對其進行包裝，3種類型貨物分別由包裝機1、2、3對其進行包裝。在Queue的參數(shù)設置對話框中，單擊Flow（臨時實體流）選項卡，在Send to Port（發(fā)送至端口）的下拉列表中，選擇By Expression（指定端口），根據(jù)倉庫貨物實際的周轉(zhuǎn)情況，模型中所有暫存區(qū)的容量均設置為1 000即可滿足實際需要；由于受仿真軟件實體數(shù)量的限制，將貨架數(shù)量進行一定比例的縮減，同時對倉庫內(nèi)貨物的存儲數(shù)量以及出入庫量進行同等比例的處理；合成器主要是為了對貨物進行包裝，根據(jù)實際出庫訂單，分別將每類貨物進行10件批量處理，所以合成器的包裝數(shù)量設為10；由于倉庫內(nèi)布局復雜，叉車行駛區(qū)域有限，轉(zhuǎn)彎較多，所以叉車的最大搬運量不得超過8件貨物，行駛速度為5 m/s。

3.3 模型運行

以倉庫一天工作8 h為標準來分析運行數(shù)據(jù)，所以模型的運行時間設為8 h，即28 800 s。模型運行之前，先“重置”模型，然后點擊“開始”，運行至28 800 s時模型自動停止，模型運行結(jié)果如圖9和圖10所示。

圖9 原始布局圖下的模型運行結(jié)果

圖10 改進布局圖下的模型運行結(jié)果

3.4 結(jié)果分析

3.4.1 兩種布局圖下入庫區(qū)和揀貨區(qū)的貨物等待時間對比分析

模型運行至28 800 s停止后，原始布局圖中入庫區(qū)堆積了998件貨物，揀貨區(qū)堆積了1 207件貨物，且平均等待時間較長，入庫區(qū)貨物的平均等待時間為4 877 s，貨物最長等待時間甚至接近3 h。改進倉庫布局之后，將入庫區(qū)和揀貨區(qū)相鄰，貨物平均等待時間明顯縮短，入庫區(qū)的貨物平均等待時間為13 s，基本可以實現(xiàn)卸貨即揀貨的作業(yè)目標。如表1所示。

表1 兩種布局圖下的入庫區(qū)貨物等待時間s

3.4.2 兩種布局圖下揀貨機的利用率對比分析

模型運行后，得到兩種布局圖下揀貨機利用率的柱狀圖（見圖11），揀貨機1、2、3表示原始布局圖下的揀貨機，揀貨機1-1、2-2、3-3表示改進布局圖下的揀貨機。

從圖11中可以看到，改進布局后3臺揀貨機的利用率均有所提高，其中揀貨機1的作業(yè)效率提高了89.7%，揀貨機2的作業(yè)效率提高了65.9%，揀貨機3的作業(yè)效率提高了25.2%，并且沒有出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象。

圖11 兩種布局圖下的揀貨機工作效率對比

3.4.3 兩種布局圖下叉車的運行效率對比分析

運行模型后，可以得到原始布局圖和改進布局圖的叉車運行效率的餅圖分別如圖12和圖13所示。

圖12 原始布局圖下的叉車運行效率

圖13 改進布局圖下的叉車運行效率

從圖中可以看出，在原始布局圖中，叉車1、2、3每天都處于高負荷的工作狀態(tài)，而叉車4、5、6、7、8的利用率卻不高，閑置時間較長，尤其是叉車7和8每天大多數(shù)時間都處于閑置中。

改進后，由于功能區(qū)位置的改變，減少了倉庫內(nèi)不必要的搬運環(huán)節(jié)，因此倉庫內(nèi)叉車的數(shù)量也從原來的8輛減少到了6輛。叉車1、2、3的負載率有所降低，緩解了叉車高負荷的工作狀態(tài)，同時，也提高了叉車4、5、6的利用率，其中，叉車4的利用率從原來的23.43%提高到了70.42%，叉車5的利用率從原來的12.64%提高到了57.33%，叉車6的利用率從原來的10.29%提高到了30.26%。

經(jīng)過上述對比分析可知，經(jīng)過SLP方法改進的倉庫布局比原布局在貨物等待時間、叉車和揀貨機的利用率等各方面均有所提高，改進后的布局更為合理，作業(yè)效率更高。

4 結(jié)語

本文基于SLP方法對小型連鎖超市的供應倉庫進行了物流量和非物流量等的分析，減少了兩臺叉車，增加了兩個貨架，得出了優(yōu)化后的布局圖，并通過Flexsim仿真軟件對原布局和改進后布局進行了仿真，分別從入庫區(qū)的貨物等待時間、揀貨機和叉車的利用率等方面驗證了改進后的布局提高了作業(yè)效率，且更為合理，為小型連鎖超市的供應倉庫的布局規(guī)劃提供了優(yōu)化思路。