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配送中心优化设计研究学位论文

毕业论文

题目配送中心优化设计与研究

学院机械工程学院

专业工业工程

班级工程0702

学生董俊兵

学号20070407008

指导教师曲一兵

二〇一年月日（宋体三号，居中）

1前言

1.1研究背景

随着社会经济的快速发展，物流业已成为国民经济的支柱产业，在社会经济发展中起着越来越重要的作用。

2007年，我国全社会物流总额为752283亿元，同比增长26．2％，物流总费用为45406亿元，同比增长18．2％。

分析2007年我国物流总费用构成，发现物流总费用主要由运输费用、仓储费用和管理费用所组成。

其中运输费用为24708亿元，占物流总费用的54．4％，比上年增长17．6％；仓储费用14943亿元，占物流总费用的32．9％，比上年增长21．2％；管理费用5755亿元，占物流总费用的12．7％，比上年增长13．6％。

运输是实现物品空间价值的手段，由于我国地域辽阔，运输距离长，费用所占比例较大；而仓储费用主要是物品在仓储过程中产生的各种费用，包括存货占用资金、仓储设施的投资与管理费用等；管理费用主要涉及到物流活动过程中的对物流管理产生的各种费用，它与管理技术与管理水平有密切关联。

显然，从运输、仓储保管和管理三方面提高物流技术与管理水平，降低物流费用是挖掘物流业第三利润源泉的关键。

可以说，通过加快物流业的发展和不断提高物流管理水平，可以为社会节约大量资源，降低商品流通成本，实现物流是第一利润源泉，这些观点已逐渐被政府、社会和企业所公认。

随着社会经济的快速发展，物流在社会生活中的作用愈益显现，人们对物流认识也在不断加深。

各级政府纷纷出台发展物流业的相关政策，以此促进物流业的发展。

各地近年来也出现了兴建物流中心、配送中心的热潮，物流配送中心呈现出加速发展的势头。

配送中心作为物流网络中作业最为复杂的节点之一，在物流系统中对降低物流成本起着重要作用。

合理规划物流配送中心，尤其是配送中心内部物流系统设施，并对配送中心内部物流设备进行合理的选型，科学安排配送中心内部物流作业流程，为配送中心的有序运作提供必要的设施条件，对降低全社会的物流费用，促进社会生产的发展，具有非常重要的现实意义与深远的历史意义。

1.2研究目的

长期以来，由于受计划经济的影响，我国物流社会化程度低，物流管理体制混乱，机构多元化,导致社会化大生产、专业化流通的集约化经营优势难以发挥，规模经营、规模效益难以实现，设施利用率低，布局不合理，重复建设，资金浪费严重。

由于利益冲突及信息不通畅等原因，造成余缺物资不能及时调配，大量物资滞留在流通领域，造成资金沉淀，发生大量库存费用。

另外，我国物流企业与物流组织的总体水平低，设备陈旧，损失率大、效率低，运输能力严重不足，形成了“瓶颈”，制约了物流的发展，物流配送明显滞后。

发展信息化、现代化、社会化的新型物流配送中心是建立和健全社会主义市场经济条件下新型流体系的重要内容。

我国是发展中国家，要借鉴发达国家的经验和利用现代化的设施，但目前还不可能达到发达国家物流配送中心的现代化程度，只能从国情、地区情况、企业情况出发，发展有中国特色的新型物流配送中心。

随着电子商务的日益普及，中国的物流配送业一定会按照新型物流配送中心的方向发展。

据国家有关部门预测，未来10年全国还计划兴建100个物流中心，以及7个主要交易中心，由此看来，物流业在我国的发展前景将是十分广阔的。

国家计委、国家经贸委联合发布的《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录》中，已把发展物流配送中心列为重点鼓励发展的项目。

在中国政府大力发展现代物流业的宏观政策引导下，各地纷纷出台了自己的物流发展规划，把发展现代物流列入了重要议事日程。

因此本文针对某快运公司所面临的如何处理某服饰公司这一问题对他们公司的配送中心的选址进行法分析与研究，分析与设计出配送中心选址方案，并对此方案进行评价与选择。

1.3主要研究内容

（1）配送中心的作业流程和组成要素研究

从总体上研究配送中心所包含的一系列作业流程以及重要作业流程的特点，分析配送中心作业流程的关键作业点，确定配送中心的各项组成要素，研究配送中心在公司、企业以至整个社会物流系统中的地位和作用以及配送中心研究的必要性。

研究影响配送中心效率的各项要素，以及各要素的影响程度。

（2）具体分析影响配送中心效率的各要素

深刻理解此快递公司所面临的问题，才能找到好的解决方案。

分析得知此公司仓库布局不合理，使其存储能力远没有达到饱满状态，甚至浪费存储空间，以致影响物流运输的效率。

还有就是此快递公司的拣货作业无序、杂乱，根本完成不了现有的拣货作业量，浪费人力资源，甚至严重影响配送中心的工作效率。

（3）配送中心布局仿真模型

其实就是针对此快递公司所出现的问题，给予解决方法，也就是对其仓库进行重新的合理布局，选择更好的拣货方法，这就需要根据所面临的问题建立配送中心模型，确定配送中心的基本要素，包括区域的平面布置、设备选型与特征参数的确定、设施布局、货物入库、货位分配原则以及货物数量等变量，再次模型基础上对此问题进行优化设计，研找出以最合理的解决方案。

（4）配送中心仿真模型运行、分析以及综合评价

通过配送中心仿真模型的运行，综合评价配送中心的设计方案以及运作效率，主要包括货物分拣能力，设备利用率，作业流程合理性，分拣策略的合理性以及在特殊情况下整个系统的柔性，设立配送中心的仿真模型评价指标，通过分析结果得知此优化设计方案是否满足要求。

2案例中配送中心所面临的问题

2．1配送中心的定义、功能和案例中存在的问题

2．1．1配送中心的定义

配送中心是物流配送网络中的枢纽，也是流通企业实施供应链管理的重要设施之一。

2001年8月1日颁布实施的中华人民共和国国家标准《物流术语》（GB／T18354—2001）中关于配送中心的定义如下：

从事配送业务的物流场所或组织，应基本符合下列要求：

主要为特定的用户服务；配送功能健全；完善的信息网络；辐射范围小；多品种、小批量；以配送为主，储存为辅。

王之泰在《现代物流学》中指出：

配送中心是从事货物配备（集货、加工、分货、拣选、配货）并组织对用户的送货，以高水平实现销售和供应服务的现代流通设施。

从物理应用的角度，我们可以将物流配送中心视为：

从供应者手中接去大量货物，进行倒装、分类、保管、流通价值、流通加工和情报处理等作业，然后按照众多需要者的订货要求备齐货物，以令人满意的服务水平进行配送的设施：

从供应链的角度，我们可以将配送中心视为：

在典型的物流系统中，离开生产线的产品首先会暂时存放于某一地点，最后被运到离市场较近的某处，这里就是配送中心。

2．1．2配送中心的一般功能

配送中心是专门从事货物配送活动的经济组织，也是集加工、理货、送货等诸多功能于一体的物流据点，综合了集货中心、分拣中心和加工中心的功能。

从理论上说，配送中心具备如下一些基本功能：

（1）集散功能。

配送中心凭借其在物流网络中的枢纽地位和拥有的各种先进设施设备，将分散在各地的生产厂商的产品集中到一起，经过分拣、配装后向众多用户发送。

（2）衔接功能。

通过开展货物配送活动，配送中心把各种产品运送到广大用户手中，客观上起到了产品传输链的衔接作用，在其间架起了相互沟通的桥梁。

（3）运输功能。

配送中心应该为客户选择满足客户需要的运输方式，然后具体组织网络内部的运输作业，在规定的时间内将客户的货物运抵目的地。

（4）储存功能。

为了顺利而有序地完成向用户配送货物的任务，配送中心要兴建现代化的仓库并配置一定数量的仓储设备，用于存储一定数量的货物。

（5）分拣功能。

作为物流节点的配送中心，其服务对象众多，由于不同客户在订货时会对货物的种类、规格、数量等提出不同的要求，因此配送中心必须采取适当的方式、技术和设备对货物进行分拣作业，以便向不同用户配送多种货物。

（6）装卸、搬运功能。

配送中心应该配备专业化的装载、卸载、提升、运送等装卸搬运机械，以提高作业效率，减少作业对货物造成的破损。

（7）包装功能。

通过对销售包装进行组合、拼配、加固，形成适于物流和配送的组合包装单元。

（8）流通加工功能。

按照用户的要求与合理配送的原则，将组织进来的货物加工成一定规格、尺寸和形状，这样既大大方便了客户，而且也有利于提高资源利用率和配送效率。

（9）物流信息处理功能。

配送中心离不开信息技术的支持。

通过将物流活动过程中各环节物流作业的信息进行实时采集、分析、传递，向货主提供各种作业相关信息。

2．2案例中配送中心的问题

根据案例，我们可以发现快递公司专门为某服饰建立的配送中心还远远没有能力去接受其全部的业务，还存在着许多需要改进的地方，以提高货物存储能力、分拣能力，并且对退货货物进行相应处理得能力。

总得来说是通过对仓库进行合理化布局，使用系统分类方法，采用适合的分拣方法，采用先进技术，对人员进行合理化安排等方面使其成为具有相应能力的现代化配送仓库。

下面我们介绍下各个流程上存在的问题。

（1）进出库分拣能力不足。

存箱区的货物摆放没有采用托盘。

虽然每天到货近400箱，但是由于规格很多，有近200多种规格，所以无法采用托盘。

现在采用2米多高的货架，直接将整箱货物直接码垛在货架上，不严格按货位摆放。

当需要往货架最上层码放货物需要借助梯子。

货物在拣货区货架摆放是以件为单位的，拣货区的货架高约2米。

发货前装箱工作，需要两个人进行，一个人念发货单，一个人核对货物号，这样效率低，而且出错率高。

（2）存储能力不足。

图2.1仓库一层布置图

图2.2仓库二层布置图

从仓库布局来看：

办公室、退货区面积过大，退货区位置不合适应放于二楼；原先两米多高的货架过低，存储量不够；没有一套合适的库存管理法，从而使得货物在库时间长，无形中增大了储存面积。

（3）整个流程效率不高。

分拣能力的不足和储存能力的不足都导致了配送中心整个流程的效率低下，还有就是没有采用一些基础运送机械设施如传送带、叉车等，如果采用的话这样就可以减少人力的工作量。

（4）货物退货问题。

由于需求与生产的信息有出入，造成了每年每种货物都有不同程度的退货，这些退货占用了大量的仓库存储空间，而且对这些相同货物的进出库重复操作，增加了不必要的成本。

因此减少退货，是其中存在的一大问题，特别是服装产品，尤其重要。

3解决配送中心所遇问题的理论依据

根据案例，我们可以发现此快递公司专门为某服饰建立的配送中心还远远没有能力去接受其全部的业务，还存在着许多需要改进的地方，以提高货物存储能力、分拣能力和相应的处理得能力。

总得来说是通过对仓库进行合理化布局，使用系统分类方法，采用适合的分拣方法，采用先进技术，对人员进行合理化安排等方面使其成为具有相应能力的现代化配送仓库。

仓储系统通常是由储存空间、货物、仓储设备设施、人员以及作业管理系统组成，需要注意的是这里的仓储管理系统不仅仅包括有应用软件和相关硬件设备构成的技术支持系统，还包括仓储运作流程设计系统、仓库作业标准系统基于市场接口的客户服务水平系统。

仓库的分类：

按领域分：

生活领域、生产领域和流通领域。

按性质分：

剩余设备、保险设备和流转设备。

按保管条件分：

普通仓库、控温仓库、冷藏仓库、冷冻仓库和危险品仓库。

按机械化程度分：

普通人力仓库、机械化仓库和自动化仓库。

按所有权分类：

自有仓库（企业自己拥有并管理的仓库）、公共仓库（提供短期仓储服务）、合同仓库（介于短期租用公共仓库和自营之间）。

仓库的功能主要分为储存和保管的功能、调节供需和运输的功能、集散和加工的功能以及配送和服务的功能（从这里可以看出配送中心也可以看作是仓库的一种形式）。

通常仓库会有多种不同的型式以适应不同的仓储需求，大的方面讲已有无货架区分仓库可以分为无货架仓库和货架仓库，而货架仓库又可以有多种型式，如普通货架、移动式货架、流动式货架和回转式货架等。

一个完整的仓库必须是有一个与之相配套的仓储系统，仓储系统环节简单的可以分为移动、储存和信息交换三个环节，主要的还是移动环节，移动环节可以细分为收货、转运或入库、拣货、直接转运和发货等部分，而拣货速度的快慢直接制约着仓库的运行效率。

最主要的两个问题解决的理论依据：

库房设计，拣货系统。

3.1库房设计

3.1.1仓库作业形式的确定

（1）需求分析—提出问题（如和改善库房以适合当前的情况）,确定目标;通过调研和数据分析找出各种限制条件;研究工作实施的可行性、组织措施等。

（2）确定货物为单元形式和规格

（3）确定库房和作业形式—一般采用单元货格式仓库。

对品种不多其批量较大的仓库，也可以采用重力式货架（流动式）仓库。

同时，根据出库的工艺要求（整单元或零散或入出库）来决定是否需要拣货作业等作业活动。

3.1.2货位核堆码的确定

（1）货位尺寸的确定—货位尺寸是仓库设计中一项极其重要的内容，他直接关系到仓库面积和空间利用率，也关系到能否顺利的存取货物。

货位尺寸取决于货物单元。

对自动化仓库而言，这些净空尺寸的确定应考虑货架、起重设备轨道施工精度和停车精度。

（2）货位布局—一般应按入库、验收、储存、分拣、出库流程安排；根据作业频率确定堆垛机数量（一般一个巷道配一台堆垛机）；确定高层货架和作业区的衔接方式。

这里常见的错误如不注重流程中的货品流量（吞吐量大的应置于移动距离最短的位置）。

（3）堆码—按物资性质、品种、重量、外形尺寸设计对码位置。

堆码形式有平面堆码、立体堆码和悬挂堆码，常见是立体堆码。

3.1.3通道设计

通道有两类

（1）仓库通道；入库区通道、各库房间通道：

（2）库房通道：

出入库通道、货位间通道。

通道设计的主要指标有通道的方向、宽度和数量，一般按国家标准设计。

例如：

汽车通道应不小于4米，叉车通道应不小于3.6米。

3.1.4建筑和公用工程设计

确定货架的工艺载荷，提出货架的精度要求，提出对基础的承载力要求。

3.1.5存取和管理模式

（1）有两种基本存取模式

单作业模式—堆垛机从通道口取一个货物单元送到选定的货位，然后返回通道口。

复合作业模式—堆垛机从通道口取一个货物单元送到选定的货位A，然后直接转移到另一个给定货位B，取出其中的货物单元，送到通道口出库。

（2）管理模式—大中型的仓库普遍采用计算机管理，并在线调度运输设备。

3.1.6评价指标

（1）库房面积利用率=（库房内储存物资面积/库房有效面积）*100%

（2）库存利用率R=（存储货物实际数量或容量/设计库容量）*100%

（3）存取率=（所存取量/总数量）*100%

（4）转运频率=（每年运出量/平均库存量）*100%

3.2拣货作业

拣货就是根据客户的订单，将物品从仓库的库存储位中取出来，并进行出库的业务。

包括对客户订单进行汇总排程，库存分配，从存储位置拣出货物，并对拣出的货物作相应的处理等一系列过程。

3.2.1拣货作业的策略与方法

拣货作业的策略方法，一般可分为订单拣货（OrderPicking，ByOrder）、批次拣货（BatchPicking,ByLtem）,或者是两者的混合拣货作业。

还需考虑到订单分割、订单批次等策略的运用，才可以将整个的拣货作业流程效率提高到最好。

3.2.2拣货作业的相关方法与设备

根据配送中心的类型及其采用的拣货策略可以简单的归纳出以下拣货方法，但这些方法也并不是绝对的应用，只是一些普遍性的应用。

（1）根据拣货策略特性来区分，订单类的拣货策略，可采用摘取式的拣货作业模式。

而批次类的拣货策略，则可采用播种式的拣货作业模式，而其中播种式又可分为先整批次拣货完成后，再行播种分类，或者是即摘即播两种。

「即摘即播」顾名思义是当进行整批次的品项摘取时，一并进行该品项的客户需求分类作业。

（2）根据所采用的拣货设备特性来区分，可以分为下面的三种方法：

a.人工拣货：

没有其它自动化设备的辅助，全凭人工进行的拣货作业方式。

例如传统的看订单拣货、贴标签拣货等。

b.半自动化：

这里的设备需要有人力的辅助操作才能完成某些拣货作业。

此外根据人与设备的互动关系，又可以分为下面的两种：

（a）人就物：

物品放置固定不动，拣货人员需要到放置物品处将物品拣出的作业方式。

例如：

电子标签辅助拣货系统、拣货台车等。

（b）物就人：

这种设备的作业方式正好与人就物相反，拣货时拣货人员只需要停在固定地点，等待拣货设备将要拣取的物品运到面前的作业方式。

例如水平式或垂直式旋转料架、自动仓储等。

c.全自动化：

这种是由拣货设备自动进行，无需人力的参与就可完成的拣货作业方式。

例如：

自动分类机、自动拣货流利架、间或机器人等。

下面分开介绍下半自动拣货系统中的的人就物与物就人拣货系统：

人至物拣货系统有两种情况：

低层拣货系统和高层拣货系统。

在低层拣货系统中，拣货员沿着存储巷道行走，从存储货架中拣取所需品项。

另一种拣货系统使用高层存储货架，拣货员搭乘拣货堆垛机行走到拣取位置附近，停止在适当的拣取位置前，等待拣货员取出货物。

这种拣货系统称为高层拣货系统或搭乘式拣货系统。

物至人拣货系统之一的自动存取系统，大多使用巷道堆垛机取出一个或多个单元载荷，再将它们送到适当的人工拣取位置（如，出入口）。

在这个位置拣货员取出所需数量的物品，剩余部分重新返回进行存储。

这种系统也叫做单元载荷拣货系统或巷道终端拣货系统。

这种系统中，堆垛机根据需要能在不同的运作模式下进行工作：

即从事单一作业或复合作业。

单一作业指只进行入库存储或者拣货出库的作业。

复合作业模式下，堆垛机在一次行程中，同时完成入库存储和拣货出库作业。

另一种物至人拣货系统就是旋转货架，大致分为水平旋转和垂直旋转两种方式。

由电脑控制，存货货架旋转至一个指定的拣货位置，由拣货员取出所需数量的物品。

人工拣货的人至物拣货系统中，最基本的拣货方式就是订单别拣取和批量拣取。

在批量拣取中依分类的时机不同又可分为拣取时分类和拣取后分类。

另外一种基本方式就是分区。

分区就是将一个逻辑的存储区域（这个区可能是托盘存储区，也可能是整个仓库分成多个部分，每个区安排有不同的拣货员进行拣货。

根据拣货策略的不同，分区也可以划分成两种类型：

累进分区和同步分区。

累进分区策略下，同一时间对同一批订单（也可以是单个订单）的拣取只能在一个区，一个区的物品拣完之后再进入下一个区进行拣取。

同步分区则不同，各个分区的拣货员在同一时间拣取的是同批订单上的物品。

如果各分区的拣货时问有差异，就会造成拣货人员的互相等待，只有在每个分区的拣货都完成的情况下，当前的拣货作业才算真正完成。

3.3哈希算法简单介绍

配送中心在收到多个客户订单后，要想快速的进货出货，就必须对货物进行合理的分类以及对仓库的合理分区，以便做到高效率的完成各个客户的订单要求。

货物的分类可以通过不同的货物给予不同的条形码加以分类，因此这里就需要给出一个合理的分类方法，可以清楚明了的对货物加以区分，方便快速的找到货物进行拣货。

下面简单介绍下关于货物分类的一种算法哈希算法：

哈希（Hash）算法就是单向散列算法，它把某个较大的集合P映射到另一个较小的集合Q中，假如这个算法叫H，那么就有Q=H（p）。

对于P中任何一个值P都有唯一确定的q与之对应，但是一个q可以对应多个p。

作为一个有用的Hash算法，H还应该满足：

H（p）速度比较快；给出一个q，很难算出一个p满足q=H（p）；给出一个p1，很难算出一个不等于p1的p2使得H（p1）=H（p2）。

这样给予一个简单的定义：

哈希算法其本质就是将一个数据映射到另一个数据，通常情况下原数据的长度比hash后的数据容量要大。

这种映射的胡关系我们就叫做哈希函数或者散列函数。

散列函数能使对一个数据序列的访问过程更加迅速有效，通过散列函数，数据元素将被更快的定位找到。

常见的构造散列函数的方法有：

a直接寻址法:

取关键字或关键字的某个线性函数值为散列地址。

b数字分析法

c平方取中法

d折叠法

e随机数法

f求模取余法

最经典的就是求模取余法。

我们知道，任何一个整数A，将自然数1,2,3,4……依次除以A，所得的余数总是循环出现的，呈周期性变化，因此我们我们可以取关键字给予其一个数字，然后被某个不大于散列表表长m的的数p除后所得的余数为散列地址。

即H（key）=key%p，p<=m。

假设我们有一个很大的集合A中有{896，83，184，91，……}等元素，根据散列算法我们可以将这个大的集合A映射到一个较小的集合B中（假设B只有16个元素，如下图）。

我们对集合A中的每个元素进行求模取余运算，将会得到896%16=0，因此我们把896放到集合B中的0号位置，83%16=3，所以83放入集合B的3号位置。

通过上面的介绍我们可以知道如何给定一个集合A中的元素，我们会迅速的找到一个集合B中的元素与之相对性，但反过来讲，如果知到集合B中的一个元素，是否就一定有个唯一的集合A中的元素与之相对应呢？

答案是否定的，因为求模取余算法会对一些数字较长的元素进行取余时，会有重复的余数出现，例如{28，12，140}，很显然，这些元素用上面的算法得到的余数都是12，所以会出现“冲突”这一问题。

解决这问题的方法，最直观明确的莫过于“拉链法”，就是12这个位置填入的不是元素本身，而是一个链表，所有余数相同的元素都写入这一链表，如下图所示：

从上面的叙述中，我们知道对于p的取值选择是至关重要的，一般会选择素数，这样就更加方便，可以避免“冲突”的出现。

4联系案例具体解决配送中心的问题

4.1.数据的罗列

下面几表所示就是此配送中心当前存储服装数量、品种、规格等数据和此快运公司对未来的数据的预测和要求，以及配送中心其他的相关数据：

表5-1配送中心每月存储货物

项目

目前

预计

库存储存区箱数

29300

提货区箱数

8600

未上货架箱数

6000

合计

43900

84000

表5-2库房存储服装的品种与规格

项目

目前

预计

爱妮莎规格数（种）

6900

12000

多利亚码数

2400

7200

戴娜码数

3000

4800

合计

12300

24000

表5-3配送中心每月存储服装的品种与数量

项目

目前

预计

爱妮莎件数

420.0万

多利亚件数

80.4万

戴娜码数

21.6万

小计

522.0万

1000万

表5-4配送中心其他数据

项目

目前

预计

箱子尺寸

70*45*35

70*45*35

每天出库总箱数

420箱

1100箱

每天发货门店数

127家（北京48家，戴娜54家，凯蒂19家，经销商6家）

300家

每天入库总箱数

400箱

1000箱

每天入库的家数

5家

12家

每月入库箱数

7200箱

180000箱

现有面积

4800平方米

4800平方米

每月操作量（入库、出库、退货）

200万件

500万件

每天的出库件数

48000件

120000件

现有人数

主管1人，录入员4人，退货组5人，上货组4人，入库组3人，合计17人

不高于现有人数

4.2配送中心功能区规划

因为这是一个关于服装类型的配送中心，需要存储大量货物，因此它的主要作业流程如下：

图配送中心作业流程

这个看似简单的流程图，是需要这个流程中的每个环节都能够有条理的运行，各个部门、人员相互配合好，才能够保证整个配送中心的配送计划顺利、快捷的完成，使企业获得最好的利益收入。

总的来讲，配送中心的作业可以简单划分为进货入库、在库放置、在库理货和出库配货等作业。

进货入库作业主要的部分有收货、检验和入库三个流程。

收货就是配送中心在收到货物来临的信息后，要做好充足准