烟草自动化物流系统分析.docx

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烟草自动化物流系统分析

烟草自动化物流系统分析

1.背景

1.1.行业背景

在全国经济体制改革和市场经济发展的推动下，我国的卷烟生产迅猛发展，产量增长很快，特别是一些名烟的生产供不应求，并占有一定的国际市场。

但就管理而言，多数烟厂采用的是传统的人工管理方式，工作量大，效率低，差错率高，物资积压周期长，各个生产环节衔接配合不好等弊端，使企业难以保证产品质量，无法实现预期经营目标。

这说明人工管理方式已不能适应现代经济竞争的需要，因而引进物流系统，加强企业管理势在必行。

自动化物流系统也是烟草行业步入现代化的重要标志之一。

美国的PHILIPMORRIS卷烟厂、R.J.REYNOLDS卷烟厂、英美烟草公司B.A.T卷烟厂，早在10年前就已建立了制丝原料自动化立体仓库和卷烟成品、辅料自动化立体仓库。

采用自动化物流系统，相关的各种信息均可通过计算机集成管理技术得到行之有效的管理，计算机根据信息的属性，制定统一标准进行存储，做到信息标准化、规范化。

自动化物流系统的先进设备处理速度快、准确率高，可缩短物资积压周期，增强企业活力。

自动化物流系统可解决大规模卷接包生产中的多品种、多规格原、辅料的储存与供应，以及成品的入库、储存、发运中的大量数据的灵活处理与实时调整等。

诸多烟草企业已经意识到自动化物流系统将会带来巨大经济效益。

1.2.案例背景

1.2.1.项目背景

广东某烟草企业成立于20世纪90年代，成立之初一直是采用租赁仓库的形式，为适应新的发展形势，决定投资新建一座仓库，新仓库为单层钢筋混凝土结构的仓库（仓库的建筑平面图见附件一）。

新仓库内部设施安装完成后，将现有业务全部移至新库，不再继续租用其他企业仓库。

1.2.2.业务基本情况

新仓库主要为100km范围内的10家供应商提供配送服务，涉及的产品可大致将其划分为八大类，每大类货物的基本信息见附件二。

各种商品均无特殊储存要求。

根据实际运用需求，仓库以储存区域为主，同时设立独立拣选区，库存量的10%需要进入拣选区后供拣选，仓库货物需要进行刷贴标签等简单的流通加工作业。

由于企业处于一个高速发展时期，规划时需要满足未来5年的发展需要（当然设备购买和安装可考虑分年进行），在此条件下对仓库内部进行了规划设计。

仓库总高度为18m。

1.2.3.历史数据

公司运营的历史数据见附件三。

1.2.4.仓库设备参数

托盘、货架、叉车等标准参数见附件四。

2.相关理论

2.1.物流供需平衡原理

物流规划的主要目的是解决如何提供物流供应满足物流需求的要求。

物流的供应与需求的平衡时一个基本指导思想。

应用供需平衡原理规划设计物流系统，能保证以尽可能少的投入最大限度满足物流发展的要求。

2.1.1.企业物流供应

物流供应是企业商流的后勤和支援，供应物流包括交通路径及其物流供应的节点。

交通运输能力的供应指的是在物流网络中，利用各种运输设备对原材料、产品及其他物资进行空间位置的转移，而物流节点供应指的是物流活动中仓库、车站、中转站等节点对物资的包装、装卸、保管、流通加工等服务。

2.1.2.企业物流需求

企业物流需求是在企业经济活动的特别是制造和加工企业的经营中所产生的一个需求。

企业的物流需求包括物的位移、物品的包装加工、及其相关的信息支持服务。

物的位移和流动时由于生产与消费的需求所带动的，受到企业生产力、生产流程、设施布局、消费市场分布、仓储加工等因素的影响。

物流的信息服务也是物流需求的一个重要方面，伴随着物流作业量的增加，更多的关于物资、供应商、分销商、设施等方方面面的信息需要处理，同时在效率分析与改进中更加需要物流信息的支持，所以物流信息需求逐步的扩大和发展。

2.1.3.物流供需平衡分析

物流系统的内在特征表现为：

以物流的效率和效果为目的，把适合的质量、适合的数量、适合的时间、适合的地点、优良的印象、适当的价格和适当的商品作为原则

2.2.物流需求预测

预测，就是根据过去和现在的已知因素，运用人们的知识、经验和科学方法，对未来进行预计，并推测事物未来的发展趋势。

在物流领域，对物流的流向、流量、资金周转及供求规律等进行调查研究，取得各种资料和信息，运用科学的方法，预计和预测一定时期内的物流状态，能为国民经济发展的战略决策，为生产和流通部门及企业的经营管理和决策提供科学依据.

2.2.1.物流预测的作用

任何企业都有必要对目标市场未来的需求状况做出预测，企业根据预测规划生产能力，配置资源要家。

需求预测是企业制订战略规划、生产安排、销售计划，尤其是物流管理计划的重要依据。

生产标准化产品的企业会根据预测，生产并存有一定量随时可交付市场的产品，或者至少存有一定数量的原材料和零配件以尽量缩短交货时间。

生产定制产品或个性化产品的企业，因为是技订单生产、一般不会有产成品库存，但是也需要根据需求预测，推备足够的生产能力和生产要素。

从企业内部管理来看，无论是战略层还是管理层都无一例外地需要预测指导计划的安排。

企业战略规划关注的是未来若干年内整个市场与经济的总体发展趋势，是对企业未来战略方向、基础设施投资等事关企业长期发展的因累作出规划。

这一层次大多只涉及对需求长期变动趋势的预测，对详细程度的要求并不高。

管理层关心的是企业未来数周、数月的生产、销售、资金安排。

以物流管理为例，需要根据中短期需求预测安排原材料采购，原材料、产成品的运输，确定合理的库存水平。

这种需求预测无论从详细程度，还是从数量的准确性方面都有更高的要求。

实践中，由于需要使用较为复杂的定量预测模型，需要考虑多种影响因素，所以通常借助计算机等先进的信息处理工具完成预测。

2.2.2.预测的步骤

2.2.2.1.确定预测目标

包括确定预测目的、对象和预测时间。

确定预测目标非常重要，它关系到如何搜集数据资料，选择何种预测方法，预测精度和费用等一系列问题。

对预测目标应进行文字上的描述，并根据目标制定一个切实可行的预测计划。

确定好预测目标是预测成功的一个良好开端。

2.2.2.2.收集、分析有关资料

资料和情报是预测的重要依据。

在明确了预测目标后，应通过市场调查，用直接的、间接的方法尽可能多地收集有关影响预测对象的各种资料，其中包括预测对象本身发展的历史资料，对预测对象发展变化起作用的各种因素的资料，形成这些资料的历史背景，以及各种影响因素（包括间接影响因素）。

2.2.3.预测模型

Winter模型预测方法——基于时间序列的预测方法

设定：

L=基期的预计需求水平（对基期剔除季节性影响后的需求的预测）

T=预计需求趋势

St=预计t期的季节性需求

Dt=实际观测到的t期需求

Ft=预测的t期需求

2.2.3.1.预测需求水平和需求趋势

剔除季节性影响后的需求计算公式（给定一个时期t）

表示在时期t内剔除季节性影响后的需求，而不是时期t的需求；L表示基期的需求水平或基期剔除季节性影响后的需求；T表示剔除季节性影响后的需求增长速度或需求趋势。

2.2.3.2.预测季节性需求

当系统需求被假定有需求水平、需求趋势及有季节性需求时，可采用这种方法进行预测。

系统需求=（需求水平+需求趋势）X季节性需求

假定需求时期数为p,采用静态法计算需求水平（L0）、需求趋势（T0）、及季节性需求（S1、S2...Sp）

在t期，需求水平Lt、需求趋势Tt、季节性需求（St….St-p+1）给定，则t+1期

观测完t+1期的需求后，有

3

3.物流系统分析与设计

3.1.需求预测

通过Winter模型预测2012年的各月日均出入库及日均库存量如下：

2012年各月日均出入库及日均库存量单位：

箱

日累计出库量

日累计入库量

日累计库存量

12月

A01

27977

30727

184294

A02

28468

26364

110646

A03

5718

5828

78307

A04

4521

4207

49690

A05

2346

2652

38855

A06

826

628

39285

A07

5262

4855

26347

A08

1213

1612

21804

11月

A01

26220

24812

172629

A02

24349

23046

120645

A03

4568

5211

75413

A04

4482

4634

55733

A05

1874

1887

35008

A06

406

129

43159

A07

2122

2429

22466

A08

1316

1530

13432

10月

A01

23031

23739

202471

A02

38319

35683

245599

A03

4599

4072

67732

A04

4454

3704

74234

A05

1547

1424

39088

A06

596

829

46659

A07

1467

635

33184

A08

690

466

14243

9月

A01

27855

29514

179401

A02

62468

61049

282319

A03

7991

8836

55774

A04

4914

4475

80276

A05

2493

2741

33601

A06

1174

1641

41488

A07

3551

4122

38469

A08

1844

1027

31744

8月

A01

26478

26010

138736

A02

75014

75023

302831

A03

6010

5861

60436

A04

4156

5521

59896

A05

1757

1676

34042

A06

449

456

25207

A07

1623

2225

22140

A08

1114

1973

28334

7月

A01

22235

21866

139238

A02

77622

68929

493105

A03

4174

4501

50541

A04

3829

4772

22792

A05

1743

1582

34906

A06

428

766

21966

A07

1355

1128

14481

A08

499

690

13687

6月

A01

17763

17072

135225

A02

71082

74830

414707

A03

3609

3860

42157

A04

3994

3816

16613

A05

1707

1431

44437

A06

413

370

11945

A07

1344

1430

16181

A08

534

510

7866

5月

A01

17504

17638

171914

A02

57954

64961

305061

A03

3710

3504

50816

A04

3563

3709

22743

A05

1344

1394

45550

A06

315

69

16207

A07

989

982

14208

A08

421

262

13388

4月

A01

26734

25831

191465

A02

44761

42147

360259

A03

5730

5006

54998

A04

3985

3612

22933

A05

1824

2042

39881

A06

787

1102

13965

A07

1747

1632

15538

A08

863

989

11815

3月

A01

26958

25541

190654

A02

38679

41149

234560

A03

4067

3781

72442

A04

4073

3998

33219

A05

1527

1169

40852

A06

1389

1472

7845

A07

671

697

19806

A08

401

381

10706

2月

A01

23241

24244

204963

A02

30701

31819

179600

A03

2446

2778

74346

A04

3173

3142

31719

A05

1330

1488

47320

A06

246

129

9083

A07

526

479

17001

A08

230

101

10902

1月

A01

29207

24244

205902

A02

33768

31819

197194

A03

2446

2778

80808

A04

3197

3157

35035

A05

1397

1488

49440

A06

366

504

8971

A07

1106

479

18877

A08

358

101

12336

由以上已知数据可得，2012年物流量要求为：

（1）日均入库托盘量4259个，日最高入库托盘量5871个。

（2）日均出库托盘量4787个，日最高出库托盘量6432个。

（3）储存区所需托盘数目43101个。

3.2.仓库物流供给能力分析

3.2.1.巷道式堆垛机（VNA）

本仓库选用VNA共24台，即自动化仓库区每个巷道1台，负责存货和取货，遵循“先取后存”原则。

3.2.1.1.堆垛机出入库频率计算

主要参数：

堆垛机最大起升高度：

H=43050mm；

高架库区计算长度：

L=53480mm；

堆垛机运行速度：

6～125m/min，变频调速，取v1=125m/min；

堆垛机中速运行速度：

v2=20m/min；

堆垛机中速行驶距离：

Sz=0.3m；

堆垛机加速度：

au=1m/s2；

载货台起升速度：

5～60m/min，变级调速，取v3=60m/min；

载物台微升降速度：

v4=5m/min；

载物台微升降距离：

Sw=0.09m；

货叉伸缩速度：

v5=60m/min；

货叉加速度：

ac=1m/s2；

货叉最大行程：

W=1.3m；

3.2.1.1.1.平均单一作业循环时间:

图3.2.1.1.1平均单一作业循环时间图

平均单一作业循环时间（图3.2.1.1.1），指堆垛机从原点处至货位P1点及从原点处至货位P2点往返运行的时间的平均值,以及运行中固定不变的动作（包括定位、货位探测、货叉伸缩等）时间的总和。

（1）货叉伸缩时间：

加减速时间：

tz=v5/ac=1s；

货叉伸缩时间：

tc=（W-2*actz2/2）/v5+2*tz=2.3s；

（2）载物台微升降时间：

载物台微升降时间tw=Sw/v4=1.08s；

（3）堆垛机加速和减速运行时间：

加速时间：

t1=v1/au=2.08s；

减至中速时间：

t2=（v1-v2）/au=1.75s；

中速运行时间：

t3=Sz/v2=0.9s；

减至静止时间：

t4=v2/au=0.33s；

加减速运行距离：

Su=aut12/2+aut22/2+v2t2+Sz+aut42/2=4.64m；

加减速总时间：

t5=t1+t2+t3+t4=5.07s；

（4）平均单一作业循环时间：

T1=（max{（L/5-Su）/v1,（2H/3-Sw）/v3}+max{（2L/3-Su）/v1,（H/5-Sw）/v3}）/2*2+2t5+2tw+4tc=64.99s

3.2.1.1.2.平均复合作业循环时间

图3.2.1.1.2复合作业循环时间图

复合作业循环时间（图3.2.1.1.2），指堆垛机从原点处将货物送至货位P1存放好再运行至货位P2处取出货物放回到原点处的运行时间,以及运行中固定不变的动作（包括定位、货位探测、货叉伸缩等）时间的总和（在此期间共执行了两个托盘的入出任务）。

平均复合作业循环时间（计算过程略）：

T2=（max{（L/5-Su）/v1,（2H/3-Sw）/v3}+max{（2L/3-Su）/v1,（H/5-Sw）/v3}）/2*2+2t5+2tw+4tc=100.33s

3.2.1.2.入出库能力

单一作业循环单台堆垛机入出库能力:

n=3600/64.99=55.39（托盘/h）

综合以上，每小时24台堆垛机最大入出库能力为:

55.39*24=1329.48（托盘/h）

如每天按8小时工作时间计算,24台堆垛机每天入（出）库能力为：

1329.48*8=10635.81托盘/天

在复合循环作业单台堆垛机入出库能力:

n=3600/172.94*2=71.76（托盘/h）

综合以上，每小时24台堆垛机最大入出库能力为:

71.76*24=1722.24（托盘/h）

如每天按8小时工作时间计算,24台堆垛机每天入（出）库能力为：

1722.24*8=13777.89托盘/天

（3）本设计中假设单一作业和复合循环作业各占50%，则自动化仓库的的入出库能力为：

10635.81*50%+13777.89*50%=12206.85托盘/天

3.3.决策

3.3.1.托盘数

本仓库托盘量大于所需托盘量。

3.3.2.巷道式堆垛机

巷道式堆垛机的出入库能力满足日均出入口要求，但不满足日最高出入库要求。

由于本仓库储存货物并不是每天都达到最大进出库量，可以合理安排，错开进出库高峰，故可以不用增加巷道堆垛机的台数，但要加强对货物存放的管理，可以对在自动化立体仓库区存放的货物根据货物出入库频率进行排放，如将进出库比较频繁的货物放在较低层的货架中，并尽量靠近输送机。

3.3.3.决策

本烟草自动化仓库系统的规划设计可行。

3.4.评价

本仓库在硬件设备上基本满足设计要求，但在需要注意人员的培训与合理安排各种货物存放区域，以应付高峰期的需求。

4.系统问题、优化策略

4.1.增加货架的种类

本仓库目前统一使托盘存放货物，货架的种类因此也只有托盘货架一种。

要解决货位利用率低下的问题，需要增加货架的种类存放不同的货物。

对于个别货物，由于货物的存放量以及出库量都比较少，货物的尺寸与重量都比较小，因此可以不必要用托盘货架，改用较为小型的层架。

当有出货需求时直接用人工拣选。

这样不但可以提高货架的利用率，而且可以个别货物对堆垛机和输送机等设备的占用，在不影响仓库效率的情况下降低成本。

4.2.增加仓库楼层

由于仓库作业需求量的激增，2012年的仓库作业压力较大，通过单层仓储区域虽然可以满足作业要求，但较高的堆垛高度降低了作业效率，通过增加仓库楼层可以缓解作业压力，提高存取效率。

4.3.改善各个功能区之间的衔接

目前各个功能区之间是通过叉车或者人工进行衔接，在仓库作业进行时难免出现间断或等待的情况，而这些情况是不利于仓库的快速运转。

提高各功能区之间的自动化衔接程度可以改善这些情况。

5.总结

5.1.本次课程设计总体思路

（1）运用Winter模型对案例中的公司2005-2007年的历史数据进行分析，并预测出2012年的数据；

（2）研究仓库总体布局图，计算仓库设备能提供的能力；

（3）对比需求与供给能否达到平衡；

（4）找出系统中存在的缺点及改善策略。

5.2.小组分工情况

（1）搜索案例及资料：

全组总动员。

（2）历史数据分析及预测：

杨学全、李永辉

（3）仓库总体布局图及设备能力分析：

陈广文、刘涌

（4）系统分析与决策：

刘咏明

（5）文档编写：

再次全组总动员

5.3.本次课程设计心得体会

经过了长时间的反复计算、整理、最后的修改和讨论，我们小组终于完成了本次的课程设计的内容。

通过使用各种不同的预测模型预测了条件中给出仓库在接下来几年中可能遇到的情况，并以此作为判断新建仓库是否可以满足预定需求的基础，我们成功地预测出了在理想的情况下目标仓库是可以满足需求的这样一个结果。

虽然过程不是一帆风顺的，但是结果让我们感到满意，从一开始的不断摸索到后面的目标明确，这些经历不但锻炼了我们的实践能力，同时从现实的角度让我们加深了对本课程的理解。

虽然实际情况也许会更复杂，更不可预测，但是有了坚实的基础，我相信在以后处理各种实际困难时会让我们更加的心应手。

困难不是最可怕的，只要我们有决心，并且能够沉着冷静的分析，我们相信大多数困难都是可以被克服的。

想当初看到纷乱复杂的数据的时候一时无从下手，但当我们静下心来的时候发现其实这些都是基于书本的东西，只要牢靠的掌握了书本的知识，一切都是浮云，而且许多原本容易忽视的问题我们也细心地意识到了。

小组的合作对于我们是一种挑战也是一种磨练，我们通过这次的合作不断增强的了各自的团队合作的能力，深刻体会到了团队合作的力量：

有时候也许对于一个人是十分艰难的问题，在团队的面前就会显得轻松很多。

虽然过程中不是一帆风顺的，有时也会有争论，但是每一次的争论都会让我们向正确的方向更进一步。

一个小组中有领头的，也有普通成员，每个人都是队伍中重要的一员，领导和服从的技巧也帮助着我们高效团结的完成课程设计。

同时由于我们所能够收集到的资料和数据是十分有限，于是我们不得不在教材与网上所收集到的资料的基础上发挥想象力，力图创造一个与实际更为接近的环境。

总的来说，经过了这次的课程设计，我们从中学到了很多东西，让我们的专业能力得到了很大的提升，为我们以后的实际工作打下了坚实的基础。