配送中心功能区布局规划和通道设计.docx
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配送中心功能区布局规划和通道设计
第4章配送中心功能区布局规划和通道设计
本章主要对五金配送中心的功能区布局和主要通道进行规划，针对五金行业的特点，进行具体的设计。
在综合考虑规划设计原则的基础上，应用SLP法、时空消耗法进行功能区规划，既而应用交通量预测和内部通行能力的计算，得出通道的布局规划。
4.1配送中心功能区布局规划
本节就配送中心功能区布局的原则、综合相互关系分析及量化、功能区模型比例规划三方面进行设计，最后构建平面图。
4.1.1配送中心功能区布局规划概述
1.配送中心功能区布局规划的目标与原则
（1）快速响应（准时履约）
快速响应决定了配送中心能否及时满足顾客需求的能力，体现了配送系统的信息现代化水平。
快速响应能力的提高可充分提高配送中心基本建设投资的效益、减少货物的过度储存，及时了解不同商品的销售，实时调整库存策略，更快的向市场供应适销的产品，准时履约的提高可以满足客户准时化生产的要求，增强企业的竞争优势。
因此，要规划出最合理的物流路线，从而最大限度地压缩物流时间，降低物流费用，实现快速响应。
（2）较高的产品质量要求
五金属耐用品，对于耐用品顾客购买的动机一般是产品的质量，且五金配送中心的客户对产品加工精度要求较高，不能将不合格品发给客户。
五金产品品种多而广。
在规划五金配送中心的时候，要考虑加工、搬运对于产品质量的影响。
因此，对五金配送中心的平面布置设计，要达到如下目标：
（1）符合生产工艺的需要。
尽量使生产对象流动顺畅，避免工序间的往返或路径交叉，消除无谓停滞，使生产时间最短；
（2）料搬运费用最少。
物料搬运路线短捷，便于生产物料的输入和产品、废料的输出；
（3）保持生产与安排的柔性。
使之适应产品需求的变化、工艺和设备的更新及生产能力扩大的需要，做到对需求的快速响应；
（4）适应组织结构的合理化和管理的方便。
使有密切关系或性质相近的工位布局在一个区域内或靠近布置，甚至合并在一起；
（5）最有效地利用空间。
使场地利用达到适当的建筑占用系数，使建筑物内部设备占用空间和单位制成品的占用空间小；
（6）职工提供方便、安全、舒适的工作环境，使之合乎生理、心理的要求，为提高生产效率和保证职工身心健康创造条件。
2.设计流程
五金配送中心平面布置设计就是根据五金配送中心的战略定位和经营目标，在已确认的空间场所内，按配送中心的作业流程，力争将人员、设备和物料所需要的空间做最适当的分配和最有效的组合，以获得最大的经济效益。
借鉴系统布置方法的思想，确定五金配送中心平面布置设计程序，如图4-1所示。
图4-1配送中心功能区布局设计思路
其中关键步骤如下：
（1）基础资料分析。
对五金配送中心的特点进行详细分析，明确平面布置设计的目标。
（2）配送中心功能模型规划。
根据五金配送中心特征以及作业流程，确定配送中心各功能区及各功能区的功能。
（3）五金配送各功能区布局。
分析各功能区之间的物流关系、流程关系、管理关系、安全关系、作业相关程度等影响功能区布局的因素，通过定性定量方法确定功能区之间的关联度。
（4）配送中心各功能区规模比例规划。
根据改进的时空消耗法的原理，引用五金配送中心的案例，按各功能区的比例应用到本文配送中心的设计中，得出功能区的空间需求面积比例。
（5）确定区域布局平面图。
4.1.2综合相互关系分析及量化
实体功能模块主要包括进（补）货实体模块，储存实体模块，流通加工实体模块，拣选实体模块，组配实体模块，送货实体模块和退（换）货实体模块。
根据相关作业流程和试题模块分析，将配送中心划分为以下几个功能区：
接货区、仓储区、流通加工区、组配区、发货区、退货区、办公管理区、停车场、通道绿化。
其中通道绿化的面积比较确定，下面主要就其他八个功能区进行分析规划。
为了简便起见，暂且将组配区与发货区合并为组配区。
根据现代配送中心的布局结构，应用SLP方法建立布局模型。
依据配送中心的运行框架及各区域的详细功能分析进行打分。
功能区布局因素分为物流因素和非物流因素。
其中，物流活动相关性分析，即根据作业流程，按照物流量和流动频率采用5级打分法。
一般相关程度高的区域在布置时应尽量紧临或接近，而相关程度低的区域则不宜接近。
在规划过程中应由规划设计者根据使用单位或企业经营者的意见，进行综合的分析和判断。
采用关联图分别进行分析，做出关系图。
据统计，五金配送中心中，假设100%的货物进入接货区，则有30%进入仓储区，60%进入组配区，10%直接进入流通加工区，最终经由发货区100%输出。
按照此比例，绘制关系图如图4-2所示。
图4-2区域间受物流因素影响的相关性等级示意图
除了物流作业区域外，物流配送中心内还有一些管理或辅助性的功能区域。
这些区域尽管本身没有物流活动，但却与作业区域有密切的业务关系，故还需要对所有区域进行业务活动相关性分析，确定各区域之间的密切程度。
各作业区域间的活动相关关系可以从以下几个方面考虑：
（1）程序性的关系：
因物料流、信息流而建立的关系；
（2）组织与管理上的关系：
部门组织上形成的关系；
（3）功能上的关系：
区域间因功能需要而形成的关系；
（4）环境上的关系：
因操作环境、安全考虑上需保持的关系。
根据相关要素，可以对任两个区域的相关性进行评价。
评定相关程度的参考因素主要包括人员往返接触的程度、文件往返频度、组织与管理关系、使用共享设备与否、使用相同空间区域与否、物料搬运次数、配合业务流程的顺序、是否进行类似性质的活动、作业安全上的考虑、工作环境改善、提升工作效率及人员作业区域的分布等内容。
做出非物流关系关联图，如图4-3所示。
图4-3区域间受非物流因素影响的相关性等级示意图
利用相关关系表进行综合密切度计算，物流关系与非物流关系比例一般为3：
1到1：
3之间，根据五金配送中心的特点，这里取0.6：
0.4，综合关联度计算如表4-1所示。
表4-1综合关联计算表
功能区对
活动关系分值
综合关系分值
功能区对
活动关系分值
综合关系分值
物流关系
非物流关系
物流关系
非物流关系
0.6
0.4
0.6
0.4
1-2
3
4
3.4
3-4
3
3
3
1-3
1
2
1.4
3-5
1
1
1
1-4
4
4
4
3-6
0
0
0
1-5
1
3
1.8
3-7
0
0
0
1-6
0
0
0
4-5
0
0
0
1-7
0
3
1.2
4-6
0
0
0
2-3
3
3
3
4-7
0
4
1.6
2-4
2
2
2
5-6
0
1
0.4
2-5
0
0
0
5-7
0
0
0
2-6
0
0
0
6-7
0
0
0
2-7
0
0
0
得到功能区综合关系图，如图4-4所示。
图4-4综合关联图
4.1.3功能区规模比例规划
1.物流用地分类
按照五金配送中心的一般配置情况，其各部门的面积有一定的比值关系。
成都市规划设计院参考国外物流建设的用地参数指标，并结合我国国情以及物流需求，制定并颁布了《成都市物流用地使用强度标准（试行）》，这个标准的制定，一方面是为了防止土地的违规使用，保证物流项目及其城市基础设施属性，防止优惠政策的土地的实用性质被非实业者所篡改；其次是指导物流项目建设，保证物流作业在空间使用上的充足。
标准中提到物流配送中心、物流中心、配送中心等物流设施建设中，物流用地与商业用地的比例是7：
3，且商业用地最多，占总用地的30%。
物流用地分类及功能如表4-2所示。
表4-2物流用地分类及功能表
大类
中类
小类
备注
物流用地
物流配送中心用地
物流中心用地
配送中心用地
仓储用地
保管功能、装卸作业区
工业用地
包装功能、流通加工功能
道路用地
停车场、运输功能
商业用地
综合服务、办公管理、电子信息商务等
其他用地
2.时空消耗法
时空消耗是交通个体在一定时间内占有的空间或一定空间上使用的时间。
它最早由Fruin&Benz提出，并用于研究行人的通行特性。
行人在人行横道上所占用的道路空间资源可以用行人所占用的面积来衡量，在人行横道上发生的交通行为所占用的时间资源可以用行人信号灯的绿灯时间来衡量。
根据行人所占据的空间和时间资源来定义行人的时空消耗，进而求得道路上行人的通行特性。
货物流通过程中，货物的运行状态和行人的走行状态在本质上是具有相似性的，因此在确定物流区域规模时，可以运用时空消耗法的原理和模型。
众所周知，货物在物流配送中心内进行换装或存储的时候需要一定的时间和空间资源，物流配送中心就需要提供这些时间和空间。
时空消耗理论就是基十时空消耗供需平衡的基础上建立的。
通过一定的方法可以把货物需要的时空资源计算出来，这也是物流中心所要提供的时空资源。
如果物流中心提供的时空资源多于需求，那么造成浪费；如果提供的少十需求的时空资源，那么就会造成不足。
最好的状态就是使两者恰好平衡。
对于物流中心来说，时间资源是固定的，1年365天。
而在规模确定时变动的影响因素就是它所提供的空间资源，这样就可以确定物流中心的规模。
根据时空消耗理论所建立的数学模型结构如图4-5所示：
图4-5时空消耗法模型结构图
根据结构图建立最初的物流中心规模确定的数学模型如公式所示：
其中：
A——物流中心的理想规模（
）；
——物流中心中仓库面积与其他设施占地面积的比重；
——货物的种类数；
——第L类货物单位重量平均所占的体积（m3/t）；
——第i类货物的平均周转时间（即货物的在库时间，天）；
——第i类货物的周转量（t）；
——第i类货物的时间不均匀系数；
——每平方米仓库所能够存储第i类货物的体积（m3/
）。
对于时空消耗理论来说，物流发展水平对物流中心的规模影响较大。
因为物流发展水平直接影响着货物的周转期、单位货物所占用的面积等因素，而这些因素是物流中心规模的决定因素。
对十时空消耗法的数学模型及其应用，有些地方需要进一步的研究和细化工作。
如货物的周转期、时间不均匀系数等等都应该在进行准确和细致的调查和统计以后，再对各因素的数据进行确定，因为这些参数都直接影响着物流中心规模的精确性。
此时空消耗理论的数学模型是基十特征年里物流中心的物流量来确定物流中心的总体规模。
对十内部功能区来说，模型中存在着一定的不足之处，如货物在各个功能区的存储时间不是一个定值，而且各不相同，区域内物流量未必与物流中心的物流量是一致的，因此货物在各功能区的有效面积是不同的。
上述的因素都对功能区的规模有重要的影响作用。
因此，该物流中心规模确定模型需要有所改进，以适用十物流中心的功能区规模确定。
3.改进的时空消耗法
上节所阐述的计算物流中心用地规模的时空消耗法是基于物流中心的物流量而建立起来的数学模型。
这种方法有一个前提条件：
物流供给能力和物流中心的建设规模呈现较为简单的比例关系，即物流需求有多大，就需要有多大面积的物流中心来满足这样的需求量，这个过程忽略了物流供给能力同样取决十物流中心的作业效率。
这是一种线性思维的方式。
而且物流中心的物流量是根据货物的储存期与一年的比值来平均物流中心的进货批量，再利用时间不均匀系数做调解而确定，这样计算会忽略物流中心的最大物流量，进而使物流中心的部分设施及人员闲置，造成物流成本的浪费。
因此，本文在计算物流中心内部功能区规模的过程中，将原有的时空消耗法做了改进，综合多方面因素来考虑功能区规模确定问题。
应用改进的时空消耗法确定物流中心功能区规模的理论原理是在物流中心内部，把各个功能区看成是一个个服务台，货物为服务对象，货物在各个功能区之间移动，进行各项物流作业，完成物流作业流程的进行，当功能区之间的物流量过大，会造成某一功能区内的货物出现排队现象，这时需要有足够的空间暂存货物，并经历等待服务的时间段，而功能区的空间资源还可以满足此时间段内到达功能区货物的空间需求。
以物流中心的进货区为例，伴随着订单的需求，供应商将货物送达到物流中心，货物的到达的时间和数量具有随机性，由十物流中心的入库区的服务能力有限，则在入库的货流量较大时，入库口将产生阻塞现象，即出现排队。
这时需要物流中心的进货区的规模足够大，以容纳由于排队现象而堆积的货物。
根据改进的时空消耗法可以得到一个较为可行的功能区规模确定的数学模型结构图如图4-6所示。
图4-6改进的时空消耗法的模型结构图
在这个功能区规模确定的数学模型的结构中，主要是从货物在功能区出现排队现象入手，结合货物在功能区消耗的时间资源（即此过程中货物在功能区内停留的时间）和此时间段内的货物在功能区消耗的空间资源（到达功能区的物流量）来确定物流中心功能区的面积。
货物在物流中心所消耗的时间资源是根据货物到达功能区至离开功能区这一时间段来确定，其中包含货物在功能区排队等待作业的时间、货物接受物流作业的时间、和货物在功能区内移动的时间（如在高架存储区内货物由该区域内缓冲区搬运至高层货格的时间）。
货物接受物流服务的时间与物流中心的作业能力和人员配置有着直接的关系，功能区作业能力强，人员配置合理，物流作业时间就短；反之，物流作业时间就长。
货物在功能区花费的时间越长，功能区出现排队现象的概率越高，货物堆积量也越多，这对功能区规模的要求随之增强。
由此可以看出，货物在功能区的时间资源会直接地影响到货物消耗的空间资源，所以，在功能区规模确定初期应先计算货物在功能区所消耗的时间资源。
由十物流中心功能区的作业能力是直接影响作业时间的因素，所以明确功能区作业能力的工作是尤为重要的，应在设计工作的初始阶段进行确定。
明确了功能区作业能力后，便可以得到功能区作业时间的分布情况，而后结合排队论的相关理论计算货物所消耗的时间资源以及货物的空间资源，最后根据货物所消耗的时空资源，结合时空消耗原理建立物流中心功能区规模确定的数学模型。
4.功能区规模确定的数学模型
排队理论的方法可以将物流中心作业流程与功能区的货物流量很好的结合在一起，进而决定了功能区规模的确定。
建立一个具体的功能区规模确定的数学模型，首先明确规模确定的各项指标并将其进行量化。
（1）进货区
进货区规模确定的数学模型如下：
式中：
S1—进货区的面积（m2）；
N—车位的数量；
A6—进货区货物缓存占用的面积（m2）；
A7—进货区单个通道的面积（m2）。
进货区货物缓存所占用的面积：
式中：
P1（n）——进货区产生货物排队的概率；
i——货物种类的编号；
Ti——第i类货物排队所花费的等待时间（s）；
Vi——单位第i类货物平均所占用的体积（m3/个）；
N1i——在排队过程中到达进货区的第i类货物数量（个）；
T——进货区完成进货作业的总时间（s）；
G1i——单位体积的第i类货物所占用的面积（m2/m3）。
进货区内单个通道的面积：
式中：
L1——进货区内单个通道的长度（m）；
D——承载货物时的最大宽度（m）；
C0——搬运工具的侧面余量（m），一般取值为0.5-0.75m；
w——工作人员工作时占用的宽度（m）。
（2）高架仓储区的面积为：
式中：
S2——高架仓储区面积（m2）；
A10——高架仓储区的有效仓储面积（m2）；
A11——通道所占的面积（m2）。
其中：
式中：
N2——在时间段T内到达的货物量（个）；
P2（n）——高架货区产生排队现象的概率；
T2——货物停留的时间（天）；
T——仓储区运营的时间长度（天）。
式中：
D—搬运机械载货时的最大宽度（m）；
C1—侧面余量（m）。
（3）流通加工区规模确定的计算公式如下：
式中：
N4—流通加工区的作业人员数；
L3—单人作业台的长度（m）；
B3—单人作业台的宽度（m）。
（4）办公室面积计算公式：
式中：
N4——办公室的人员数（人），（通过预测得到）；
a1——人均所需面积（m2/人）。
办公场所的人均面积，即建筑面积定额如表4-3所示。
表4-3行政办公用房建筑面积定额
室别
面积定额（m2/人）
备注
室别
面积定额（m2/人）
备注
一般办公室
3.5
不含过道
会议室
0.5
无会议桌
7
含过道
2.3
有会议桌
领导办公室
20
经理、总工室
会客室
30-60
会客室总体面积
9
车间主任室
计算机室
10
（5）出库区规模确定的数学模型如下：
式中：
S5——出库区的面积（m2）；
A14——出库区货物缓存占用的面积（m2）；
A15——出库区通道的面积（m2）；
A16——出库作业场所的面积（m2）。
由于时空消耗法的算法要求数据多而且可获得性差，我们采取间接的方法计算各功能区面积。
下例为一五金配送中心的时空消耗法算例，如表4-4所示，据此按规模比例缩放，得到表4-5，即本文中的各功能区面积。
表4-4时空消耗法算例数据表
功能分区
规划面积（m2）
占地百分比（%）
流通加工区
23545.4
0.115537
仓储区
55317.23
0.271441
组配区
29901.44
0.146726
发货区
10930.53
0.053636
停车场
13581.04
0.066642
办公管理区
16998.21
0.08341
接货区
18013.29
0.088391
退货区
10022.65
0.049181
通道绿化
25481.01
0.125035
表4-5五金配送中心功能分区面积比例表
功能分区
占地百分比（%）
规划面积（亩）
流通加工区
0.115537
11.55374
仓储区
0.271441
27.14411
组配区
0.146726
14.672567
发货区
0.053636
5.363583
停车场
0.066642
6.664194
办公管理区
0.08341
8.34105
接货区
0.088391
8.839127
退货区
0.049181
4.91811
通道绿化
0.125035
12.50352
4.1.4构建平面图
依据各区域规划面积和长宽比例做成缩小的模块，并根据各功能区综合相互关系图，并从组配区中划分出发货区，绘制功能区相对位置平面图，如图4-7所示。
图4-7功能区相对位置平面图
4.2配送中心道路交通设计
本节在分析配送中心道路网规划基本要求的基础上，通过道路基本通行能力的计算，对物流量进行预测，进而得出车流量，从而选择出道路车道数。
4.2.1道路网设计概述
1.配送中心道路网规划的基本要求
（1）与配送中心总体布局相协调。
路网分割的用地及分区形状应有利于总体布局对用地的分配，满足各类用地的基本要求，有利于组织配送中心的景观，结合绿地、水体、地貌特征等，形成自然、协调的配送中心风貌。
（2）要满足物流、人流的交通的需求，道路系统应该构架清楚，分级明确，一方面与区外交通枢纽、城市干道有便捷的联系，另一方面区内形成完整协调的系统。
道路的走向、级别等要根据交通流量等因素确定，保证配送中心交通的顺畅、安全。
在进行配送中心道路布置时，必须对配送中心内各功能分区之间的物流、人流状况进行分析，以明确物流、人流的流向和流量，这是进行配送中心内部道路布置的主要依据。
道路的交通功能在道路诸功能中占有重要地位，为了确保交通安全，使它们发挥各自的功能，应采取不同的方法，对不同性质和不同速度的交通实行分流。
（3）配送中心路网规划应体现弹性规划的思想。
由于配送中心内各地块发展时序的不同，也要求在道路交通规划时为远期发展留有余地。
对于己有建设意向的近期发展用地，各级道路要同时考虑；对于远期发展用地，应该以确定主要道路网为主，避免各级道路全面覆盖的僵硬做法。
（4）配送中心内部道路一般应为正交和网格式布置，以便于各功能分区之间的运输。
道路交叉时应采用正交方式，同时，在道路交叉口或转弯处应满足运输视距的要求，在视野范围内不应布置有碍于隙望的建筑物及高大树木以确保运输行车的安全。
（5）考虑发展的趋势，配送中心道路交通规划要做到满足交通需求、优化资源利用和改善环境质量三大目标，符合可持续发展要求。
（6）满足消防、卫生、安全等环境保护要求及排除雨水要求。
力求避免由于道路布置不合理而使危险品、易燃品、易爆品、易污染品的运输穿过与其无关的其它物流作业区域及生活区。
还应尽量缩短在配送中心内的运输距离，以减少汽车运输的噪声、震动、尾气对配送中心环境的污染，保护配送中心的环境。
2.设计思路
首先根据各功能区的布局情况设计通道位置，然后进行配送中心内部通行能力的计算，紧接着预测配送中心内部交通量，最后设计出主要道路的宽度。
如图4-8所示。
图4-8配送中心内部通道设计思路
4.2.2主要道路布局方案
考虑该配送中心所处区域现有交通线网的情况，加强与外部交通的衔接，主要道路网形态采用常用的网格式，道路布局整齐，有利于建筑物的布置，便于交通分散，便于机动灵活的进行交通组织，初步路网规划方案如图4-9、4-10中红线所示。
图4-9初步路网规划方案图
图4-10初步路网规划方案简化图
4.2.3内部通行能力分析
1.车道道路通行能力计算
（1）多车道道路通行能力计算
道路通行能力的计算方法是首先获得规定条件下一条车道的理论通行能力，然后对其进行修正后得到可能通行能力。
在规定的道路条件下和交通条件下，车道的一个断面每小时可能通过的最大汽车数，叫一个车道的理论通行能力。
规定的交通条件是要求单一的标准车型的车辆，以相同的速度连续行驶，两车之间保持有安全所需的最小间隔。
车辆间隔可用时间和距离两种指标表示，其中车头时距（t>是前后两辆车通过车行道上某一点的时间差，用车辆上有代表性的点测量，如前保险杠或前轮；车头间距（L）是指一条车道上前后相邻车辆之间的距离，也是用车辆上有代表性的点来测量。
一条车道的理论通行能力（N）计算公式为：
或
连续车流条件下的车头间距L可采用下式计算：
式中：
——停车时车辆的安全间距（m）；
——司机在反应时间内车辆的行驶距离（m）；
——制动距离（m）；
——车辆的车身长度（m）。
在确定行驶着的汽车之间的间隔数值时，考虑两汽车刹车距离之差的刹车距离模型，得到的数值比较可靠。
因此，车头间隔为：
式中：
——反应时间（s）；
——速度（m/s）；
——后车的刹车距离（m）；
——前车的刹车距离（m）.
驾驶员的反应时间，与驾驶员的工龄、年龄、心理特点和疲劳程度有关。
实验数据指出，在发生危险的条件下，驾驶员的纯反应时间为0.60-0.83s，再加上刹车系统传动时间，可取
=1.2s.考虑到配送中心内道路比较平坦情况，因此不考虑路面的纵坡度，前车刹车距离为：
后车刹车距离由于不是紧急刹车，而是工作刹车，即驾驶员先踩踏板，轮制动，然后将踏板踩到底，使前轮也制动，这样后刹车距离为：
其中
——粘着系数，
——作用到制动轮上的汽车重。
其中粘着系数
等于在没有滑移的条件下，主动轮周边上的最大牵引力与车轮和路面之间的反力之比。
值大小与路面粗糙度、不平整度和路面表面湿度、轮胎刚度、外胎的磨耗程度和花纹形状、行车速度和作用轮子上的载荷等因素有关系，干燥干净的路面为0.6-0.7；湿脏的表面为0.3-0.4
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