最新基于改进型SLP法的制造企业仓储布局优化设计.docx

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最新基于改进型SLP法的制造企业仓储布局优化设计

基于改进型SLP法的制造企业仓储布局优化设计

基于改进型SLP法的制造企业仓储设施布局优化设计

（李刚，张磊，珠兰）

（长安大学汽车学院，陕西西安，710064）

摘要：

合理的仓储设施布局是企业实现仓储功能，提高作业效率，降低仓储成本的基础。

本文在借鉴现有布局规划理论与实践研究的基础上，根据制造企业仓储特点，提出了一套新的布局方法，即改进型SLP法。

并且以Y公司为例，验证该方法的可行性。

关键字：

仓储设施布局；改进型SLP法；Y公司；可行性

Abstract：

Reasonablewarehousefacilitieslayoutisthefoundationofrealizingthestoragefunction,improvingworkefficiencyandreducingthestoragecost.Accordingtothecharacteristicsofthemanufacturingenterprise’swarehouse,thispaperproposesanewlayoutmethodonthebasisoftheexistingtheoryandpracticeresearchoflayoutplanning,whichisimprovedSLPmethod.AndtakeYCompanyasanexampletoverifythefeasibilityofthismethod.

Keyword：

Warehousefacilitieslayout;TheimprovedSLPmethod;YCompany;Feasibility

1引言

仓储设施布局是物流系统规划的重要一环，它既受到物流系统其它设计环节的影响，也对物流系统的其它设计环节产生影响。

从过去到现在，国内外主要应用的方法有摆样法、数学建模法、图解法、系统布置设计SLP（systemlayoutplanning，简称SLP）法四种[1]。

这几种仓储布局方法各有利弊，其中以SLP方法最为经典。

该方法是二十世纪六十年代美国的Richard.Muther[2]在总结了大量工厂设施布置设计经验的基础上提出的一种以作业单位间物流关系与非物流的关系分析为主线，以系统工程理论为基础，依据系统应该完成的功能，对系统各项设施、投资、人员等进行系统的规划和设计的设施布局方法。

目前，传统SLP法在许多工业企业的布局规划设计中都得到了成功的应用。

在实际使用过程中具有手工操作性较强、与计算机结合能力强、能提供方案的最优性等特点。

本文即是以此方法为基础，根据制造企业仓储特点，提出了一套新的布局方法，即改进型SLP法。

2改进型SLP法

虽然Richard·Muther提出的系统布置设计方法条理清晰、考虑全面，但在某些特殊情况下，尤其是大型项目或作业位置频繁改变的制造企业仓储系统中进行布局规划时，传统SLP方法的工作量将非常大，不足之处也逐渐显现出来。

主要表现在：

传统SLP方法在基本要素分析中没有考虑仓储单元和作业单位间运输量分析，从而使输入数据不符合实际仓储系统的约束特点；传统SLP法在物流量分析时没有考虑物料在运输中的成本问题，不能很好的反映物料搬运难易程度；传统SLP方法中物流关系等级指标，非物流关系等级指标对于制造企业不能完全适用，其主观性太强，准确度不高。

因此，利用传统SLP方法进行制造企业仓储布局时，需要依据制造企业仓储系统的特点，从基本要素、物流关系指标、非物流关系指标以及综合关系分析方法几个方面对其进行改进。

2.1基本要素的改进

（1）基本要素增加了仓储单元的分析。

首先，定义仓储单元为物料经过后不发生质变的单位[3]。

在制造企业中生产单元的主导作用远大于仓储单元，一般情况下仓储单元的布局是在生产单元及生产单元必须部门的位置确定后才进行的仓储单元布局，所以在仓储布局优化的过程中尽量保证生产单元位置不动，改变仓储单元的位置，使整个仓储场区布局达到合理。

（2）物流量Q分析分为仓储单元仓储量Q1、作业单位间的运输量Q2两部分进行分析。

在制造企业中,仓储单元的仓储量和生产单元间的运输量存在较大的差异。

存储单位的存储量因存储物料的特性不同而不同[4]，比如存在季节性变化的货物，为了防止缺货，在旺季的时候需要对其做存储。

不同的货物的安全库存量不同，所以同样量的货物所需的存储面积并不相同。

作业单位之间的运输量是决定作业单位间密切程度的关键因素，主要取决于市场的需求量。

（3）作业单位间的运输量分析时增加生产配比系数的分析

作业单位间运输量的准确性直接关系作业单位间的物流关系的密切程度。

制造企业仓储过程中各个物料都有一定的配比系数，此系数根据产品的不同而不同，所以在作业单位间的运输量分析过程中以货物的生产配比系数及物料运输量为依据对运输量的准确性有很大提高。

2.2物流关系指标的改进

传统SLP方法中物流关系的指标为物流强度即物流量Q（吨）的大小，在制造企业中仅物流量无法表达物料在作业单位间的运输搬运难易程度，所以物流量并不能完全表示两单位的物流关系密切程度。

本文中利用运输强度U（元/米）（计算公式为：

运输强度=物流量×运费，即U（元/米）=Q（吨）*E（元/吨*米））的概念将物料运费考虑在内[5]，从而在计算作业单位间物流关系时是将物料搬运难易程度包含在内的。

参照传统SLP法中对物流强度等级的划分，制定运输强度等级划分表如表2-1。

表2-1运输强度等级比例划分表

运输强度等级

符号

承担的物流量比例（%）

超高运输强度

A

40

特高运输强度

E

30

较大运输强度

I

20

一般运输强度

O

10

可忽略运输

U

0

2.3非物流关系等级确定中指标的改进

传统SLP方法中非物流关系等级指标对于制造企业不完全适用，本文依据企业仓储物流特点、企业仓储布局影响因素以及指标的实际可操作性等因素进行指标选取。

首先制定制造企业作业单位间的非物流关系评价指标体系如表2-2；其次利用层次分析法原理建立密切程度的相互关系的标度[6],使各作业单位之间的非物流关系量化，如表2-3所示；最后建立作业单位间的关系密切程度等级表如表2-4所示。

表2-2作业单位间的非物流关系评价指标体系

指标序列号

指标

所占比例（%）

1

仓储物流的顺序性

40

2

仓储物品自身性质的相似性

15

3

仓储物品所需仓储条件的相似性

10

4

仓储物品所需运输条件的相似性

10

5

噪声、振动、烟尘、易燃易爆危险品的相互影响

10

6

装卸设备的相似性

5

7

工作联系的频繁程度

5

8

监督和管理的方便性

5

表2-3非物流关系密切程度等级表表2-4非物流关系密切程度等级表

符号

数值分布

相互关系等级

A

5.5＜Y＜7

绝对密切

E

4.5＜Y＜5.5

特别密切

I

3＜Y＜4.5

密切

O

1.5＜Y＜3

一般密切

U

0＜Y＜1.5

不密切

V

-5＜Y＜0

不希望接近

数值分布

相互关系等级

A

5.5＜Y＜7

绝对密切

E

4.5＜Y＜5.5

特别密切

I

3＜Y＜4.5

密切

O

1.5＜Y＜3

一般密切

U

0＜Y＜1.5

不密切

V

-5＜Y＜0

不希望接近

2.4综合关系分析方法的改进

依据制造企业的特点在综合关系分析中，将物流关系和非物流关系的等级进行配比，等级量化过程时将其量化值按物流关系和非物流关系在综合关系中所占的比例确定[7]。

如表2-5。

表2-5作业单位间综合关系分析等级组合表

符号

等级组合

综合关系密切程度等级

A

（A）、（A，E）

绝对接近

E

（A）（I，O，U）（E）（A，E）

特别接近

I

（E），（I，O，U），（I），（A，E，I）（O），（A，E）

接近

O

（I），（O，U），（O），（I，O，U），（U），（A，E，I）

一般接近

U

（U），（O，U）

不考虑

V

（A，E，I，O，U），（V）

不希望接近

2.5利用改进型SLP法进行仓储设施布局优化设计的操作流程

利用改进型SLP法进行仓储设施布局优化时，其大致流程步骤与传统方法无异。

主要可分为三个步骤：

第一步即基本要素分析；第二部即物流关系分析，非物流关系分析，综合关系分析，第三步即仓储需求能力分析与可用仓储面积分析，利用连线法或分块法确定可选布局方案。

主要区别在于基本要素分析过程中约束条件增加了作业单位间运输量分析与仓储单元分析；物流相关性分析、非物流性关系分析及综合相关性分析过程中指标的量化选取，计算方法有所不同。

主要流程如图2-1所示。

P

仓储

物品

仓储单位物

品仓储量

Q1

Q2

作业单位间的运输量

R

作业流程分析

S

辅助服务部门

仓储单位分析

T

H

时间约束分析

物流相关性分析

非物流相关性分析

物流——作业单位相互关系图

仓储需求能力分析

可用仓储面积

物流量分析

作业单位相互关系分析

运输强度从至表

作业关系关联表

确定布局方案

方案A、方案B、方案C

图2-1利用改进型SLP法进行仓储布局设计流程图

3实例验证

A公司四号库是一个产成品库（在厂区内，靠近生产车间），该仓库用来专门储存生产车间的产成品，调节生产与销售的关系。

使它们在时间和空间上得到协调，保证企业再生产的顺利进行。

同时它还具有检验功能，保证产品的质量和数量在物流过程中准确无误。

其现阶段仓储设施布局图如图3-1所示，仓储作业过程如图3-2所示。

通过现场调研和对仓储需求能力及作业过程的分析研究发现，目前A公司四号库的仓储系统主要存在以下问题：

（1）仓储功能结构简单，布局不合理

该公司的四号库的仓储面积达10296平方米，采用简单的直线型布置，调研发现该仓库布局非常简单，整个库区只是简单地划分为三个功能区——货架区、堆存区和办公区，给人感觉分区简单、不完善。

例如仓库月台变成验货和暂存货物的地方，不仅降低了出入库的效率，也加大了货损货差的频率。

尤其该公司是专做空调这种高价值的产品物流，一件物品的货损货差对公司与客户来说都是极大的损失。

由于分区不明确，也导致许多员工、送货人员偷懒以及设备利用率降低，把所有货物都放置于离门口最近的暂存区，暂存区货物的增多限制了进入仓库货物的通道同时也加大了货物查询的难度。

（2）仓储需求能力不足

对A公司而言，根据2009年出入库情况看，出入库差值在20万台以上，而四号厂房最大规划仓储量为12万台。

也就是说，四号厂房无法满足A公司厂产成品全部仓储需求。

出

库

暂

存

区

入

库

暂

存

区

仓

储

D

区

仓储A区

仓储B区

仓储C区

图3-1A公司现阶段仓储布局图

配送

搬运

搬运

搬运

搬运

进货

拣货

储存

出货

订单处理

配送运输

物料实时控制与管理

补货与库存控制

图3-2仓储作业基本流程图

（3）仓储设施、人员利用率不足

A公司四号库采用的是托盘式存储，依据产品的尺寸选用不同规格的托盘，存储在相应仓储区的货架上。

仓库内主要采用叉车进行货物的搬运及上架。

而托盘的摆放及货物的拣选主要由技术人员手工操作完成。

这样就造成了有些地方人员和设施闲置，而有些地方人员和设备超负荷运转，仓储效率下降。

本文主要针对布局问题利用改进型SLP法进行设计，同时，对仓储需求能力和设备、人员利用率予以优化。

详细优化设计过程如下。

3.1中心功能区域划分

A公司仓储运作层面主要有如下三大作业内容：

（1）入库作业。

具体内容包括卸货进库、入库验收、入库搬运等。

（2）在库作业。

具体内容有移位搬运、货物储存、产品整理与包装等。

（3）出库作业。

包括货物装箱、出库搬运、出库装载等。

但令人遗憾的是该公司并未对不同作业内容进行严格的分区处理，现场作业混乱不堪。

结合现状，可以按作业性质整理出如图3-3所示中心功能区域划分：

A公司四号库

非物流功能区

物流功能区

1进货区

2仓储A区

3仓储B区

4仓储C区

5仓储D区

6理货区

7拣选区

8出货区

9退货区

10办公区

11空托盘存放区

12叉车停放及充电区

13废弃物处理区

图3-3A公司四号库的中心功能区域划分

表3-1运输强度从至表

D

O

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

合计

1

1538

9

1547

2

65

8

2

75

3

73

6

1.5

81

4

522

252

14

788

5

330

142

6

478

6

73

79

472

774

124

24

8

1554

7

991

8

999

8

9

97

9

86

10

0

11

0

12

0

13

0

合计

0

73

79

472

774

1635

991

1523

19

0

0

0

41

5608

其中：

O——物料起点，D——物料讫点：

1——进货区，2——仓储单位A，3——仓储单位B，4——仓储单位C，5——仓储单位D，6——理货区，7——拣选区，8——出货区，9——退货区，10——办公区，11——空托盘存放区，12，——叉车存放及充电区，13——废弃物处理区。

表3-2运输强度分析表

序号

作业单位对

运输强度

排序

比例（%）

运输强度等级

1

进货区-理货区（1-3）

1538

1

27.4

A

2

进货区-退货区（1-9）

9

15

0.16

O

3

仓储单位A-拣选区（2-7）

65

12

1.15

I

4

仓储单位A-出货区（2-8）

8

16

0.14

O

5

仓储单位A-废弃物区（2-13）

2

18

0.04

O

6

仓储单位B-拣选区（3-7）

73

11

1.3

I

7

仓储单位B-出货区（3-8）

6

17

0.11

O

8

仓储单位B-废弃物区（3-13）

1.5

19

0.03

O

9

仓储单位C-拣选区（4-7）

522

4

9.3

E

10

仓储单位C-出货区（4-8）

252

7

4.5

E

11

仓储单位C-废弃物区（4-13）

14

14

0.24

O

12

仓储单位D-拣选区（5-7）

330

6

5.9

E

13

仓储单位D-出货区（5-8）

142

8

2.5

E

14

仓储单位D-废弃物区（5-13）

6

17

0.1

O

15

理货区-仓储单位A（6-2）

73

11

1.3

I

16

理货区-仓储单位B（6-3）

79

10

1.4

I

17

理货区-仓储单位C（6-4）

472

3

8.4

E

18

理货区-仓储单位D（6-5）

774

5

13.8

A

19

理货区-出货区（6-8）

124

9

2.2

I

20

理货区-退货区（6-9）

24

13

0.43

O

21

理货区-废弃物区（6-13）

8

16

0.14

O

22

拣选区-出货区（7-8）

991

2

17.7

A

23

拣选区-退货区（7-9）

8

16

0.14

O

24

退货区-废弃物区（9-13）

9

15

0.16

O

3.2物流关系分析

A公司四号库主要存储的是生产车间产出的产成品，其品种繁多，尺寸各异，按照所需托盘尺寸和货架规格将仓储单元分为A、B、C、D四类。

各类产品的年运输量分别为73吨，53吨，432吨，261吨。

由于各个仓储单位存在一定差异，各个作业单位间的进出货物量比例不同，所以各个作业单位之间的物料流量和其生产物料配比直接相关，其物料平衡指数分别为：

10%，7%，30%，53%。

A公司各种产品所用装卸、运输方式均为叉车。

由于产品尺寸、重量的差异，所用叉车型号和搬运难易程度不同，因此搬运费用不尽相同。

在运输强度计算过程中，运输费用应采用该类产品的平均运输费用。

在计算时，对于A类小尺寸产品以1加权，对于B类以1.5加权，对于才C、D类以2加权计算。

（1）根据运输强度U（元/米）=Q（吨）×r（元/吨*米）与物料流量及流向表，做出运输强度从至表如表3-1所示。

（2）整理运输强度从至表做出运输强度分析表3-2所示。

（3）根据以上的分析结果，整理做出作业单位间的物流关系相关表如表3-3所示。

其中进货区与理货区、理货区与仓储单位D、拣选区与出货区物流相互关系最为密切，符合实际情况。

表3-3作业单位物流关系相关表

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

O

A

O

O

O

I

O

E

E

E

E

O

I

O

O

I

O

O

U

U

U

U

U

U

O

I

I

E

A

A

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

进货区

废弃物处理区

叉车停放及充电区

空托盘存放区

办公区

退货区

出货区

拣选区

理货区

仓储单位D

仓储单位C

仓储单位B

仓储单位A

7

6

5

4

9

8

10

13

12

11

3

2

1

其中：

A——超高运输强度，E——特高运输强度，I——较高运输强度，O——一般运输强度，U——可忽略运输强度

3.3非物流关系分析

（1）非物流关系原始表

依据A公司仓储系统作业单位间的非物流关系分析指标及指标标度，做出各指标标度下的各个作业单位间的非物流标度，然后计算作业单位的总指标标度值，做出非物流关系等级原始表如表3-4所示。

（2）非物流关系相关表

根据改进的SLP方法中非物流关系评价指标对A公司仓储各作业单位之间的非物流关系进行评价，最终得出非物流关系表3-5。

3.4综合关系分析

（1）根据表2-5中作业单位间的综合关系分析中物流关系等级组合表，将作业单位间的物流关系和非物流关系组合成综合关系表如表3-6。

（2）将综合关系密切程度按等级由高到低进行排序如表3-7所示。

表3-4A公司四号库的作业单位间的非物流关系等级原始表

D

O

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

U

U

U

U

E/5

U

U

I/3

E/5

U

U

U

2

U

U

U

E/5

E/5

U

U

O/1

O/2

U

O/1

3

U

U

E/5

E/5

U

U

O/1

O/2

U

O/1

4

U

E/5

A/7

U

U

O/1

I/3

U

I/3

5

E/5

A/7

U

U

O/1

I/3

U

I/3

6

A/7

U

U

U

I/3

U

O/1

7

E/5

U

U

O/1

O/1

U

8

U

U

U

U

U

9

I/3

O/1

O/1

I/3

10

U

U

I/3

11

U

U

12

U

13

其中：

O——物料起点，D——物料讫点；

1——进货区，2——仓储单位A，3——仓储单位B，4——仓储单位C，5——仓储单位D，6——理货区，7——拣选区，8——出货区，9——退货区，10——办公区，11——空托盘存放区，12，——叉车存放及充电区，13——废弃物处理区。

3.5仓储设施布局方案设计

（1）由以上的综合相互关系分析，采用连线法[8]求解并绘制作业单位位置相关如图3-4所示。

（2）仓储面积需求分析

A公司厂四号库采用的是托盘货架存储模式。

库区长143m，宽72m，总面积10296m2。

按原有规划，A类仓储面积650m2，B类仓储面积1300m2，C类仓储面积2000m2，D类仓储面积3500m2。

详细面积布置如表3-8所示。

（3）由以上位置相关图与仓储面积需求表3-8，在生产单元位置固定的基础上以厂区实际面积及各作业单位所需面积作为约束条件，根据作业单位综合关系等级由高到低依次对仓储单元进行布局。

做出布局方案，绘制出平面布置图，即本文的设计方案如图3-5与图3-6所示。

表3-5A公司四号库作业单位间的非物流关系相关表

U

I

U

U

U

U

U

U

U

O

U

O

U

O

U

U

U

I

O

U

O

I

I

I

O

O

O

O

O

U

U

U

U

U

U

U

U

A

I

E

U

O

U

U

I

U

A

A

U

I

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U

O

E

U

O

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U

U

E

I

U

U

E

E

E

E

E

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

进货区

废弃物处理区

叉车停放及充电区

空托盘存放区

办公区

退货区

出货区

拣选区

理货区

仓储单位D

仓储单位C

仓储单位B

仓储单位A

7

6

5

4

9

8

10

13

12

11

3

2

1

表3-6A公司四号库作业单位间的综合关系表

U

I

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

O

O

U

U

O

I

I

O

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

U

E

I

E

U

U

U

O

O

I

A

A

I

O

E

U

U

E

U

U

U

U

U

I

O

U

O

E