基于聚類分析的倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)位設(shè)計(jì)研究

基金項(xiàng)目：2023年桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院本科課程建設(shè)教育教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目“《物流學(xué)》新生研討課”（項(xiàng)目編號(hào)：JGKA202301）；2023年桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目“大數(shù)據(jù)背景下生鮮農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流配送路徑優(yōu)化研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JGYA202304）

摘 要：倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)位設(shè)計(jì)是提高倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)效率、降低倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)成本的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)現(xiàn)有倉(cāng)庫(kù)存在物料缺乏明確儲(chǔ)放位置、多種物料使用同一貨位編碼的問題，選擇具有代表性的物料，采用聚類分析對(duì)物料進(jìn)行分類，并運(yùn)用方差分析檢驗(yàn)分類結(jié)果的可行性，進(jìn)一步采取五級(jí)地址式編碼方式對(duì)倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)位進(jìn)行編碼，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)物料儲(chǔ)位的科學(xué)設(shè)計(jì)和合理分配，提升倉(cāng)庫(kù)運(yùn)作效率。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)位設(shè)計(jì)；聚類分析；儲(chǔ)位編碼

儲(chǔ)位設(shè)計(jì)是倉(cāng)儲(chǔ)管理中的一個(gè)重要部分。只有儲(chǔ)位管理合理才能明確物料存放位置、掌握好庫(kù)存情況，進(jìn)而更好地完成倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)。但在日常物料倉(cāng)儲(chǔ)管理中，存在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)主觀劃分儲(chǔ)位、不重視儲(chǔ)位合理分配的情況，從而影響盤點(diǎn)及揀選等倉(cāng)儲(chǔ)工作。因此，如何對(duì)儲(chǔ)位進(jìn)行合理劃分以便物料更好地儲(chǔ)放、揀選，是倉(cāng)儲(chǔ)管理的重要內(nèi)容之一。

H企業(yè)是一家制造型企業(yè)，其管理的B倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)主要用以儲(chǔ)放手機(jī)盒、數(shù)據(jù)線等物料。所儲(chǔ)放的物料因采購(gòu)批次不同對(duì)應(yīng)有不同的物料號(hào)，均有一定的生產(chǎn)需求，因此，較高頻率的備料作業(yè)導(dǎo)致對(duì)該倉(cāng)庫(kù)的儲(chǔ)位設(shè)計(jì)具有一定要求。

一、B倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)儲(chǔ)位現(xiàn)狀分析

1.物料儲(chǔ)放缺乏明確的位置

B倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)并未明確劃分儲(chǔ)位儲(chǔ)放同類中不同料號(hào)的物料。B倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)儲(chǔ)放空間大，物料儲(chǔ)放數(shù)量多，每類貨架下隨意儲(chǔ)放不同料號(hào)的物料，使儲(chǔ)位混亂。例如料號(hào)為 YB 的手機(jī)盒可儲(chǔ)放在手機(jī)盒儲(chǔ)放貨架中的任意一個(gè)位置，沒有固定位置。

2.物料存放缺乏具體的編碼

B倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)沒有具體的儲(chǔ)位編碼，只有貨架編碼，同類物料使用多個(gè)物料號(hào)，全部使用同一貨架編碼。例如 B1 代表 B倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)的第一個(gè)貨架，也是儲(chǔ)放在第一個(gè)貨架中所有物料使用的儲(chǔ)位編碼，例如 B1 代表 YB、OB、YC 等手機(jī)盒的儲(chǔ)位編碼。此種不規(guī)范的儲(chǔ)位編碼方式造成物料無法進(jìn)行一位一碼的定點(diǎn)存儲(chǔ)。

二、B 倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)物料儲(chǔ)位設(shè)計(jì)

由于 B 倉(cāng)庫(kù)備料作業(yè)主要涉及貨架的底層且以人工作業(yè)方式為主，貨架的第二層及以上層主要作為物料儲(chǔ)位區(qū)域，因此主要對(duì)備料儲(chǔ)位區(qū)貨架的底層進(jìn)行儲(chǔ)位分配設(shè)計(jì)，貨架二層及以上的儲(chǔ)位則依據(jù)貨架底層儲(chǔ)放的物料進(jìn)行劃分。

B 倉(cāng)庫(kù)的備料儲(chǔ)放區(qū)中手機(jī)盒是使用貨架最多的物料，且主要存放于貨架最底層，手機(jī)盒存放不合理，則其他物料也無法合理存放在棧板上，從而影響整個(gè)備料的過程及效率，因此手機(jī)盒的有序決定了整個(gè)棧板的空間利用率，進(jìn)而決定物料揀取的效率?；诖耍槍?duì) B 倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)存在儲(chǔ)位混亂的問題，選擇手機(jī)盒作為代表物料對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)位分配設(shè)計(jì)。

1.確定類別數(shù)量

采用聚類分析法進(jìn)行分類，首先將同一類物料下的不同物料號(hào)對(duì)應(yīng)的不同種物料進(jìn)行聚類，即在分類基礎(chǔ)之上再次分類。進(jìn)一步，在對(duì)手機(jī)盒此類物料進(jìn)行聚類的基礎(chǔ)之上，結(jié)合物料需求工單對(duì)每種手機(jī)盒物料進(jìn)行儲(chǔ)位劃分。涉及的不同物料號(hào)對(duì)應(yīng)的不同種手機(jī)盒指的是不同采購(gòu)批次所對(duì)應(yīng)的手機(jī)盒，即采購(gòu)批次不同，對(duì)應(yīng)的手機(jī)盒物料號(hào)不同，在此統(tǒng)一表述為不同物料號(hào)對(duì)應(yīng)不同種手機(jī)盒。具體而言，收集每種手機(jī)盒對(duì)應(yīng)的物料需求工單在某三天的數(shù)量，例如YB手機(jī)盒在第一天備料中對(duì)應(yīng)有6張物料需求工單，其對(duì)應(yīng)的三天物料需求工單一共有15張，在120張工單中出現(xiàn)的頻率占比為13%。（見表1）

具體采用系統(tǒng)聚類分析的方法進(jìn)行類別數(shù)確認(rèn)，選擇組間聯(lián)接作為手機(jī)盒這類物料進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析的方法，采用平方Euclidean距離作為區(qū)間的度量標(biāo)準(zhǔn)，利用樹狀圖顯示聚類結(jié)果。

樹狀圖如同一顆橫向從左向右生長(zhǎng)的樹，最左側(cè)顯示的是所有參與聚類的樣本，類似于樹的根系，有多少個(gè)聚類樣本就有多少個(gè)根系，根系向右聚合生成若干個(gè)樹干，最后合并對(duì)應(yīng)的類別。樹狀圖最左側(cè)顯示的是所有實(shí)施聚類的樣本，上側(cè)顯示的橫坐標(biāo)指的是各類別的相對(duì)距離，是按照聚類比例重新設(shè)定的結(jié)果。由圖1分析可知：從右向左，首先可將20個(gè)物料樣本劃分為兩類：第一類包括物料號(hào)為YH、OK、YK、OB、YF、YS、YC、YE、OG、OJ、OD、OF共12種手機(jī)盒，第二類包括物料號(hào)為OE、OH、YD、YG、YB、OS、YJ、OC共8種手機(jī)盒。進(jìn)一步，在上述將20個(gè)樣本劃分為兩類的基礎(chǔ)上，其中第二類又可進(jìn)一步劃分為兩類，至此20個(gè)物料樣本被分為三類，即第一類包括物料號(hào)為YH、OK、YK、OB、YF、YS、YC、YE、OG、OJ、OD、OF共12種手機(jī)盒，第二類包括物料號(hào)為 OE、OH、YD、YG共4種手機(jī)盒，第三類包括物料號(hào)為YB、OS、YJ、OC共4種手機(jī)盒。

由于系統(tǒng)聚類的結(jié)果只是將所有可能聚類的類別全部輸出，最終需要將樣本分為幾類還需借助聚合系數(shù)折線圖這一輔助工具。聚合系數(shù)折線圖中，以“類別數(shù)”作為橫坐標(biāo)、“聚合系數(shù)”作為縱坐標(biāo)。由圖2分析可知：當(dāng)類別數(shù)為3 或 4 或 5 時(shí)，折線的下降趨勢(shì)減緩，因此可將類別數(shù)設(shè)定在 3～5 類。確定了類別數(shù)范圍，進(jìn)一步設(shè)定最小聚類數(shù)為 3，最大聚類數(shù)為 5。

具體而言，當(dāng)20個(gè)樣本聚成三類時(shí)，有一類包含12 種手機(jī)盒，這一類包含物料數(shù)目過多，因此需再增加類別數(shù)進(jìn)行細(xì)分。當(dāng)聚成四類時(shí)，每類所包含的數(shù)目相對(duì)均衡，每類基本可占一個(gè)貨架底層的儲(chǔ)放空間。與聚成四類相比，由于分成五類時(shí)每類剛好占一個(gè)貨架底層的儲(chǔ)放空間，可以最大程度利用整個(gè)手機(jī)盒的儲(chǔ)存區(qū)域進(jìn)行分類，因此分成五類更符合實(shí)際情況。

進(jìn)一步，結(jié)合歷史物料需求工單來最終確定聚類類別，物料號(hào)為YB、YJ、OC、OS的種手機(jī)盒需求在這3天的歷史工單中出現(xiàn)的次數(shù)最多，即出庫(kù)數(shù)量最多，該四種手機(jī)盒每種僅占1個(gè)棧板顯然是不夠的，因此在保證每種手機(jī)盒都有儲(chǔ)位的情況下，給予 YB、YJ、OC、OS 4種手機(jī)盒較多儲(chǔ)位進(jìn)行儲(chǔ)放，以更好地開展備料作業(yè)?；诖耍瑢⑸鲜?0種手機(jī)盒聚成五類。

2.檢驗(yàn)分類結(jié)果

將各物料號(hào)對(duì)應(yīng)的手機(jī)盒聚成五類，聚類分析并未到此結(jié)束，還需進(jìn)一步對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。利用方差分析來分析聚成的五類中每類在這3天的工單數(shù)量上是否存在顯著差異，如存在顯著差異，則可以說明此次的分類結(jié)果可行。計(jì)算出五類中每類每天物料需求工單數(shù)的均值，進(jìn)一步對(duì)均值進(jìn)行檢驗(yàn)。由于已確定了最終類別數(shù)，因此只需研究聚成五類這一因素對(duì)觀測(cè)變量的影響即可，選擇單因素方差分析：提出原假設(shè) H0：聚成的五類中每類沒有對(duì)每天工單數(shù)的均值產(chǎn)生顯著影響。最終通過對(duì)均值進(jìn)行檢驗(yàn)，顯著性 0.000lt;0.005，故拒絕原假設(shè)，因此聚成的五類中每類在這3天的工單數(shù)方面均存在顯著差異，可以說明此次聚類有效。

為更好地分配儲(chǔ)位，在聚成五類的基礎(chǔ)之上，結(jié)合物料需求對(duì) 五類手機(jī)盒重新調(diào)整排序，最終將20種手機(jī)盒劃分為如表2所示的五類。

3.設(shè)計(jì)儲(chǔ)位編碼

要做好儲(chǔ)放區(qū)域劃分、儲(chǔ)位分配設(shè)計(jì)，需明確對(duì)各儲(chǔ)位進(jìn)行編碼。

B 倉(cāng)庫(kù)備料儲(chǔ)放區(qū)的物料儲(chǔ)位編碼采用五級(jí)地址式原則進(jìn)行編碼，即依據(jù)物料儲(chǔ)放區(qū)—貨架—層數(shù)—排數(shù)—列數(shù)的原則進(jìn)行編碼設(shè)計(jì)。具體而言，備料儲(chǔ)放區(qū)標(biāo)識(shí)為A；將貨架統(tǒng)一根據(jù)從左向右原則進(jìn)行排序標(biāo)識(shí)，共有A1、A2、A3、A4、A5五個(gè)貨架；層數(shù)依照每個(gè)貨架共有四層，從下往上依次編碼為1～4，此處手機(jī)盒儲(chǔ)放于第一層；排數(shù)按照每個(gè)貨架共有3排，從靠近通道往后依次編碼為1～3；列數(shù)按照每個(gè)貨架每排有2列、每列一個(gè)儲(chǔ)位的實(shí)際情況，統(tǒng)一從左向右依次編碼為1、2。同時(shí)，考慮備料作業(yè)時(shí)的揀選效率，將需求多的物料儲(chǔ)放在靠近其他種類物料右側(cè)的位置，從而能縮短揀選的距離及時(shí)間。由此，形成儲(chǔ)放手機(jī)盒的五個(gè)貨架底層的儲(chǔ)位編碼，例如在備料時(shí)要尋找物料號(hào)為YF的手機(jī)盒，其儲(chǔ)位編碼為A1112即A1貨架112儲(chǔ)位。

三、結(jié)語

基于聚類分析的倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)位設(shè)計(jì)，目的在于探究如何利用聚類分析法對(duì)倉(cāng)庫(kù)的儲(chǔ)位進(jìn)行分配設(shè)計(jì)，以解決倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)位劃分不明確、物料儲(chǔ)放混亂的問題，為倉(cāng)庫(kù)物料的儲(chǔ)位劃分提供了參考依據(jù)，有利于提升倉(cāng)庫(kù)物料備料的作業(yè)效率，降低物料揀選的作業(yè)成本。

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作者簡(jiǎn)介：郝光彩（1993— ），女，山西朔州人，碩士，桂林電子科技大學(xué)北海校區(qū)，講師，研究方向：物流與供應(yīng)鏈管理；通訊作者：彭成海（1998— ），男，廣西防城港人，本科，廣西豐聯(lián)銅業(yè)有限公司，業(yè)務(wù)經(jīng)理。