51/511傳統倉庫布局方法及存在問題1.1傳統倉庫布局方法理論倉庫是對貨物進行儲存、保管的重要場所，是物流中心和配送中心的核心倉儲要素，也是構成整條供應鏈和物流網絡的重要節點，在現代城市和企業物流體系中發揮了非常重要的作用。如果由于倉庫布局的不合理而影響了倉儲物流的效率不僅會增加倉庫的物流成本，而且會產生整個供應鏈和物流網絡的瓶頸，增加社會物流成本，同時減弱倉儲企業的競爭力。所以建設倉庫之前，必須對其布局進行合理規劃。倉庫布局規劃就是在倉庫在供應鏈中的位置和物流網絡中的地位確定后，根據倉庫建成后的主要貨物貨種和貨物的存貨量以及預測的各種貨物的周轉率等條件，通過對基礎資料的分析，確定倉庫的類型和倉庫的面積、倉庫內所需的作業區以及各作業區的面積和作業區在倉庫內的布置，在此基礎上再確定倉庫運作所需的人員和設備。倉庫布局規劃主要包含基本規劃、詳細規劃和運作規劃三個層次的規劃，基本規劃是對倉庫的初步設計，確定倉庫的總體規模和總體布局；詳細規劃是對倉庫布局的進一步細化，確定各個作業區的具體布局、倉庫內動線布置以及倉庫的內部布置；運作規劃主要確定倉庫在具體的物流運作中針對倉庫的布局所要采取的揀貨、倉儲等策略。倉庫布局規劃的最終目標就是有效的利用空間、設備、人員和能源，最大程度的減少物料搬運，縮短揀貨作業流程，力求投資最低，進貨、出貨、揀貨和儲存四大主要部分協調配合，倉庫各種功能柔性化。為人員和設備提供合理的工作空間。要實現以上的目標就要綜合運用運籌學、系統工程、工業工程以及數學理論等多種方法，同時做到宏觀與微觀相結合，將定性分析、定量分析和個人經驗結合起來，同時將物流的觀點作為倉庫布局的出發點，并貫穿在區域布置的始終。1.2傳統倉庫布局的一般步驟通常倉庫的布局規劃主要包括以下的步驟：圖1倉庫規劃布局的一般步驟（設施設備選用）1.3傳統倉庫布局的主要內容1.3.1倉庫作業功能區域規劃倉庫作業功能區域規劃主要確定倉庫建成以后所需要具備的物流功能區域，是倉庫布局規劃的基礎。一般來說，倉庫通常包含以下的功能區域：裝卸貨平臺、進貨暫存區、理貨區、庫存區、揀貨區、補貨區、分類區、集貨區、流通加工區、出貨暫存區、退貨處理區、輔助作業區等，功能區域規劃就是根據貨物的種類、貨物作業需求以及倉庫的特殊要求，確定倉庫建成后需要包含的物流功能以及相應的功能區域。1.3.2倉庫作業功能區域面積規劃功能區域面積規劃主要研究在確定倉庫所需的功能區域后，計算各個功能區所需的面積，對新建的倉庫來說，通常需要概算建成后的物流量的要求，通過物流量來預測所需的功能區面積。通常有以下一些指標：儲存保管作業區——單位面積作業量：0.7～0.9噸/平方米收驗貨作業區——單位面積作業量：0.2～0.3噸/平方米揀選作業區——單位面積作業量：0.2～0.3噸/平方米配送集貨作業區——單位面積作業量：0.2～0.3噸/平方米輔助生產區域的面積是倉庫面積的5％～8％通過以上的指標就可以概算倉庫各功能區的面積以及總面積。1.3.3倉庫作業區域能力規劃在確定作業區之后，根據其功能的設置，進行作業能力的規劃。作業區能力的規劃主要包含以下三方面的內容：倉儲區儲運能力的規劃方法：主要有周轉率估計法和商品送貨頻率估計法揀貨區的儲運能力規劃能力平衡分析1.3.4倉庫物流作業流程、物流動線設計倉庫內的作業流程主要包含以下6項內容：客戶及訂單管理、入庫作業、理貨作業、裝卸搬運作業、流通加工作業、出庫作業。比較典型的物流作業流程如圖1所示。圖1典型物流作業流程物流動線的選擇與物流作業流程密切相關，它決定了物流作業的在倉庫內的連接方式和各種作業之間的位置關系，通常包括以下6種物流動線形式：直線型：出/入口在倉庫的相對面，無論訂單大小與揀貨品項多少，均要通過倉庫全程。適合于作業流程簡單、規模較小的物流作業雙直線型：出/入口在倉庫的相對面，但具有兩條通路。適合于作業流程相似，但有兩種不同的進出貨形態的物流形式鋸齒型：出/入口在倉庫的不同側面，路線成鋸齒狀，通常適應于多排并列的庫存貨架區內U型：出/入口在倉庫的同側，可根據進出貨頻率大小，將物流量大的物品安排在靠近進出口端的儲區，縮短這些物品的揀貨搬運路線分流式：適應于批量揀貨的分流作業集中式：適應于因儲區與物品特性，而把訂單分解在不同區域揀貨，然后再進行集貨的作業1.3.5倉庫作業區域布置設計倉庫作業區域布置設計是倉庫布局規劃的核心環節，它決定所需的存儲區、揀貨區、進貨區等各個物流功能區域在倉庫中的位置、各區域的物流關系，并確定合理的物流流程。目前，對倉庫作業區域進行布置設計主要有三種方法：動線布置法：動線布置法是以倉庫內的物流動線形式作為布置的主要依據。主要包括兩種方式，一種是流程式，首先確定物流配送中心內由進貨到出貨的主要物流動線形式，并完成物流相關性分析。在此基礎上，再按作業流程順序和關聯程度配置各作業區域位置。即由進貨作業開始進行布置，再按物流前后相關順序按序安排各物流作業區域的相關位置；另一種是關聯式，以整個倉庫的作業配置為主，根據活動關聯分析得出各作業區域間的活動流量，各區域間的流量以線條表示。為避免流量大的區域間活動經過的距離太長，應將兩區域盡量接近。活動相關性布置法：是根據各區域的活動相關表進行區域布置的方法。首先匯總各個作業區的基本資料如作業流程與面積需求等，然后制作各個作業區的作業關聯圖，根據關聯圖的基本資料，選擇與各部門活動相關性最高的部門區域先行置入規劃范圍內，再按作業關聯圖中的關聯關系和作業區域的重要程度，以此置入布置范圍內。圖形構建法：此方法與活動相關性布置法相似，所不同的是活動相關性布置是以作業區間接近程度（定性測量）作為挑選作業區的方法，而圖形構建法則是以不同作業間的權數總和（定量測量）作為挑選作業區的法則。1.3.6倉庫物流通道和裝卸平臺設計通道設計主要是通道設置和寬度的設計，通道的正確布置和寬度設計將直接影響物流效率，影響各物流作業區活動高效性、有序性和安全性，通道設計的主要考慮因素包括：通道形式、搬運設備的型號、尺寸、能力和旋轉半徑、儲存貨物尺寸、儲存批量尺寸、儲存區到進出口及裝卸區的距離等等。裝卸平臺是物料在設施流通程序的起點和終點，它將物料在室內的流通與對外運輸結合在一起，所以它必須與整個設施系統的效率相匹配，才能保持整個物流系統的高效性，裝卸平臺的設計主要包括以下個方面的內容：裝卸平臺位置選擇裝卸平臺數量選擇裝卸平臺類型選擇裝卸平臺高度確定1.3.7倉庫物流設施設備設計物流設施設備的設計主要以功能需求、選用型號和所需數量等內容為主，主要包含以下設施設備的選用：容器設施的選用儲存設備的選用物料搬運設備的選用訂單揀取設備的選用流通加工設備的選用物流配合設備的選用1.3.8方案評價方案評價是對多種倉庫布局方案進行比較的評價方法，以定性的評價為主目前主要的評價方法包括：優缺點列舉法、因素分析法、點評價法、權值分析法、層次分析法、經濟效益比較法1.4傳統倉庫布局方法存在問題從以上對傳統倉庫布局方法的描述可以看出，傳統的布局方法在對倉庫進行布局時存在以下的問題：1.4.1傳統布局方法沒有形成對不合理布局的預知能力傳統布局規劃設計方法從初始資料的分析到最終方案的確定的每一個步驟都是以特定的理論為依據的，最終布局的合理與否也就取決于每一種理論對相應的問題描述的準確性，所以其中任何一個環節產生的誤差都有可能被放大并且導致整個布局方案的不合理。也就是說，傳統的倉庫布局方法沒有充分考慮倉庫建成后可能產生的不合理的布局，沒有形成對不合理布局的預知能力。同時考慮到倉庫的基礎設施的建設成本較高，而且一經建成就不能輕易修改，傳統的布局方法就會存在較大的資金浪費風險。1.4.2傳統布局方法是一種靜態的布局方法倉庫的能力不能滿足峰值日的發貨要求，由于揀貨作業花費很多時間，不能滿足發貨要求，是倉庫布局失敗的兩個主要表現，產生失敗的主要原因是布局方法的靜態化。傳統的布局方法雖然已經考慮了倉庫內的物流作業流程，但在對倉庫進行布局時，沒有考慮各個作業流程的特殊要求以及各個作業區內部作業方式會對整個倉庫布局產生的影響，也就說，傳統的布局方式是就布局而布局，是一種靜態的布局方法，由此導致的后果是：當倉庫正式建成運作后，倉庫的運作和倉庫內作業區以及通道等設施的布局會產生較多的沖突，影響整個倉儲物流系統的效率，并可能造成倉庫布局的失敗。1.4.3傳統布局方法以定性方法為主作為倉庫布局的核心環節，倉庫作業區域布置的三種方法都是建立在對各個物流作業區的相關性分析的基礎上的，然而相關性分析是一種以定性分析為主的方法，這就決定了倉庫的布局存在著較大的主觀因素；另一方面，倉庫布局方案的評價方法目前也是以定性分析為主，同樣也不可避免的存在評價是否客觀的問題。綜合而言，傳統的倉庫布局方法是一種比較合理的方法，但由于以上問題的存在，傳統布局方法產生的布局方案還存在著資金浪費、運作效率低、運作成本高、倉庫物流沖突點多等缺陷，這就嚴重影響了倉庫布局方法的應用，所以迫切需要對傳統布局方法進行針對性的改進，這就產生了虛擬化倉庫布局方法。2基于仿真技術的虛擬化倉庫布局方法2.1虛擬化倉庫布局步驟2.1.1根據傳統的布局方法確定初始的布局方案虛擬化的布局方案的初始方案的確定與傳統的布局方法確定初始布局方案的方法基本上是一致的，即通過收集、分析與倉庫建設相關的資料，確定倉庫需要具備的物流功能、物流功能區域的作業能力和面積、倉庫的物流流程，通過相關性的分析，確定各個功能區在倉庫內的位置，并合理配置倉庫的通道、裝卸平臺和工作人員及設備。這一步的主要目的是為后面的仿真提供一個初始的布局方案，是仿真運行和評價的基礎，所以初始方案也要盡量做到合理，減少方案評價的工作量。初始方案確定后，將明確以下的基礎資料和設計結果：儲存的主要商品類型、貨物數量、貨物特性和儲存形式及其變化趨勢訂單的品項和數量及其變化趨勢倉庫內具備的功能分區各個功能區的作業能力及功能區面積各個功能區在倉庫內的布局，包括物流通道的布置和裝卸平臺的設計倉庫內一般的作業流程倉庫內配備的設備和人員2.1.2確立合理的算法和假設條件初步的倉庫布局方案的確定勾勒出倉庫的總體框架，接下來的任務就是將初步的布局方案在仿真模型中準確的表達出來，并對方案進行評價。但由于新建倉庫通常存在若干的不確定因素，所以需要借助一系列合理的算法和假設來對這些不確定因素進行模擬，同時盡量簡化問題，因此，算法和假設條件的合理與否是仿真模型準確與否的關鍵因素之一，在建立算法和假設的過程中通常需要借鑒其它類似倉庫的經驗數據，同時要借助于概率論等數學體系。2.1.3確立對方案進行評價的指標體系對倉庫布局方案的評價主要是通過建立指標體系來實現的，評價指標主要包括總體的布置評價指標、主要作業區能力評價指標、運行評價指標和費用評價指標，每一類指標中都包含定量和定性兩方面的指標。其中總體布置評價指標主要評價各個作業區布置的合理性、通道的布置合理性等方面；作業區能力評價指標主要評價各個作業區的面積是否合適、作業區的作業能力以及作業效率；運行評價指標主要評價整個倉儲物流的運行效率、人員和機械運行流暢性等方面；費用評價指標主要評價在特定倉庫布局條件下的倉庫初期建設成本和運營成本。2.1.4對布局方案進行仿真以初步設計的方案為基礎，根據倉庫布局及算法假設，同時本著盡可能多的體現和包含評價指標的原則，利用仿真軟件對布局方案進行仿真。對于一般的仿真來說，仿真的時間是可以任意長的，而且只有經過長時間的仿真，才能排除隨機因素的影響，得到比較客觀的結果，所以在對倉庫的布局方案進行仿真時，仿真的時間通常選擇一個月、一個季度甚至一年。2.1.5根據仿真結果，分析方案的優劣在虛擬化倉庫布局方法中，對布局方案的評價通常采用兩種方法：一是直接觀察的方法；二是定量與定性相結合的指標評價方法仿真過程的直接觀察法利用仿真模型的直觀性的特點，在對倉庫的布局進行仿真的過程中，直接觀察倉庫內物流系統的運行效率、運行的順暢性，找出比較明顯的瓶頸環節。指標評價方法通過研究仿真結束后的評價指標，找出倉庫布局的不合理環節，找出相對過大和過小的指標，如找出作業能力不足以及過剩太多的作業區，成本過大的環節，影響物流效率最大的因素，人員和設備的配備數量是否合適等。2.1.6對系統的瓶頸進行分析，提出改進方案通過對仿真模型的直接觀察和對指標的評價，可以分析出影響倉庫內物流效率的環節、物流設備和人員配備的滿足率、各作業區之間銜接的順暢性、作業區作業能力的滿足率以及增加倉庫運營成本的因素等，對產生瓶頸環節的因素進行分析，并有針對性的提出改進方案，通?？紤]的改進方案包括：調整作業區間的位置關系調整作業區內部的布局方式調整作業區的形狀改變作業區的面積分布調整作業區間的通道尺寸及通道布置調整出入庫站臺的數量調整人員和設備的配備數量2.1.7將改進方案帶入仿真模型中，進行反復修正，獲得較優方案對方案改進后，將倉庫中作業區布局的調整以及各參數的改變重新體現在仿真模型中，建立新的布局方案的仿真模型，并進行仿真，得到新的仿真結果，然后重復第5步，對新的方案進行評價，如此反復修正，最終的到符合要求的較優的布局方案。虛擬化布局方法的步驟如圖3所示，值得注意的是，虛擬化布局方法雖然在布局手段和評價方法中都有很大的改進，但這并不意味著所得的方案是最優方案，或者可以說，倉庫布局沒有最優方案，只能根據倉庫布局的實際要求選擇較為合理的方案。圖3虛擬化布局方法步驟2.3虛擬化倉庫布局中的關鍵問題2.3.1倉庫布局的算法確立達及訂單品項數量的概率分布在倉庫的初步設計階段，訂單的品項和數量及其變化趨勢是進行倉庫布局設計的重要基礎數據，已經有了定量的描述。為了如實的在仿真模型中反映訂單的品項和數量，必須使用合理的算法來模擬訂單的到達以及每筆訂單的貨物數量。概率論的模型是描述訂單特性的重要工具，通常，訂單的到達服從泊松分布，即在一天內的某一時段，到達k（k＝0,1,2,……）個訂單的概率為：在該時間段內訂單到達的平均值為。每一訂單中包含的貨物品項服從負二項分布，即在某一個訂單中包含k（k＝r,r+1,r+2…）項貨物的概率為：平均每一個訂單包含的貨物品項數為個。車輛到達及每一車輛貨物數量的概率分布貨物到達及到達數量的概率分布與訂單到達及訂單品項數量的概率分布基本一致，即車輛的到達服從泊松分布，每一輛車的貨物數量服從負指數分布，但分布函數中的變量值、r和p的值不相同。裝卸貨人員和設備的平均卸貨時間在倉庫作業中，通常包括以下兩個方面的裝卸貨作業：對進貨和發貨車輛進行的裝卸貨作業和對倉儲區的貨架進行的裝卸貨作業。裝卸貨作業的時間與其它倉儲作業時間相比較小，而且作業時間通常都比較接近，即作業時間的波動較小，所以在仿真中用三角分布來模擬人員和設備的裝卸貨作業，其概率密度函數為：在三角分布中，裝卸時間的最大最小值分別為b和a，最有可能值為m，平均值為。作業區之間貨物搬運的時間在倉庫作業中，貨物的搬運占用了大多數的作業時間，它貫穿了從進貨、存儲、揀貨、加工以及出貨的整個作業流程。目前倉儲的搬運活動大多以人控的搬運車輛為主，輔以人力搬運，一般來說，搬運車輛的速度都是比較穩定或者接近于恒定的速度v，而且加速和減速的時間都比較短，可以不考慮。這樣，倉庫內貨物搬運的時間就只與搬運的距離l有關，只要知道了各個作業區之間的距離，就可以估算出在作業區之間進行一次搬運的時間：揀貨作業的時間揀貨作業的時間與上文提到的作業區之間貨物搬運的時間不同，它是在倉儲區和揀貨區內部的作業時間，揀貨作業時間可以分為揀取作業時間和分揀作業時間。揀取作業時間是指根據訂單要求，從儲存場所選出貨物，并放置在指定地點的作業時間。揀取作業時間的主要時間是根據訂單在倉儲區依次揀取貨物的時間，主要包含兩方面：在倉儲區的移動時間和揀取貨物的時間。這兩方面在上文均已提到，揀取貨物的時間即平均卸貨時間，符合三角分布；在倉儲區的移動時間主要與移動的距離和揀貨人員和機械的移動速度有關，揀貨人員和機械的移動速度通常是一個定值，所以揀貨作業在倉儲區的移動時間主要取決于對訂單進行一次揀貨所移動的距離。通常對訂單進行揀貨的過程看作為一個占有率問題，即從倉儲區的m個貨架上按照訂單揀取n件貨物的概率服從多項式分布：式中：，，假設所揀貨物存在于j個貨架上，揀貨經過的最后一個貨架為第l個貨架，這樣通過初步布局中設定的貨架的長度（）和寬度（）以及通道之間的距離（）就可以得到揀取作業在倉儲取作業時間的均值：分揀作業時間是指對揀選出的貨物按照用戶或配送路線要求進行分類集中所需的時間。這一作業時間與揀貨的方式有關，在采用按用戶訂單進行單一揀選時，由于每次針對同一用戶的需求進行揀選，所以可以在貨物揀出后直接將貨物集中在該用戶的貨位上，這樣分揀作業與揀貨作業是同步進行并完成的；如果采用批量揀貨方式，集中將貨物揀取出來，接下來就要將這些貨物按照不同用戶的需求量進行分配，分別放置在各指定的貨位上，這樣分揀作業就是揀取作業的后續作業，對分揀作業時間要進行單獨的研究。當利用傳送裝置進行自動分揀時，分揀作業的時間主要取決于分揀系統的效率，即每小時能夠分揀的貨物的數量，這樣，根據需要分揀的貨物的數量就可以推算出分揀的時間。當使用人力揀貨時，也存在一個平均的分揀效率，同樣可以根據分揀貨物的數量估算出分揀作業的時間。假設分揀機械或人力的分揀效率為p，則分揀n件貨物的時間就是：需要加工的貨物比例及加工的平均時間在倉庫中，不是每一件貨物在出庫前都需要進行加工的，在對倉庫布局進行初步設計時根據貨物的特性，只有部分貨物需要進一步的加工。對需要加工貨物的比例的確定沒有一種精確的方法，只能根據預測的倉庫中的貨物種類和數量，結合類似的倉庫內的需要加工的貨物比例定性的加以確定。倉庫的貨物加工基本上都是以貨物的包裝為主，對包裝這樣的加工時間主要取決于兩個方面：一是貨物的種類，決定了貨物包裝的難易程度；二是加工人員的熟練程度，決定了包裝的快慢。因此，對于同一種貨物，加工的時間只取決于加工人員的熟練程度，對于熟練工來講，這一時間趨于穩定，所以貨物的加工時間也可以用三角分布來表示。其它輔助作業時間倉庫內的其它輔助作業包括訂單的接受和處理作業、貨物的檢驗作業、存貨的查詢作業、設備的維修保養作業等，這些作業的時間通常是非常隨機和不確定的，而且通常是和倉庫內的其它作業同步進行的，所以不對這些作業時間進行深入的研究，在需要使用時，將這些作業時間以定值處理。2.3.2評價指標體系的確立(1)總體的布置評價倉庫空間利用率倉儲空間利用率指標是指倉庫內目前利用的空間（包括作業區空間和通道空間）占倉庫總空間的比例。通常在倉庫中比較合理的布局是盡可能多的使用倉庫空間，但這并不意味著倉庫空間達到100％的利用率是最好的，在倉庫的布局中，還要考慮為今后的發展預留的作業區空間以及為了工作人員工作的舒適性和安全性而設置的額外空間，所以倉庫的利用率通常在一定的范圍內。,倉庫布置的清晰度倉庫布置的清晰度指標是指倉庫各功能區的形狀及布局合理性的指標，以盡量避免類似蜂窩狀的空間浪費和由于作業區布置太近而產生的物流不暢，倉庫布置的清晰度指標通常用下式表示：其中：作業區的形狀比例＝作業區的最短邊長/最長邊長通道布置合理性倉庫內通道主要包括兩種類型，一種是各個作業區間物料移動的通道，另一種是分布在作業區內部的物流通道。通道設計的目的是使倉儲機械和人員在倉庫內自由、高效的移動，并且盡量避免沖突和盲角以及減少所占有的空間。所以在對通道布置進行評價時主要考慮以下內容：通道服務的作業區面積;到達作業區的簡易性到達同一作業區的可選路徑交叉點數量作業區的形狀考慮以上的內容，對通道系統進行評價的指標應包括：通道的服務面積＝通道系統所服務的總的面積/通道總長度；作業區的形狀比例＝作業區的最短邊長/最長邊長；通道系統交叉點的總數。(2)主要作業區能力評價倉儲作業區倉儲作業區是倉庫內保管貨物的主要作業區，倉儲區主要考慮最大限度的利用空間，最有效的利用勞動力和設備，最安全和經濟的搬運貨物以及最良好的保護和管理貨物，因此，對倉儲區進行評價將主要考慮倉儲區面積率、倉儲容量利用系數、單位面積儲存量等指標。倉儲區面積率＝倉儲區的面積/倉庫的總面積倉儲容量利用系數＝年平均日存儲量/最大倉儲容量倉儲量超過倉儲容量的時段單位面積儲存量＝日均儲存量/倉儲區的面積揀貨作業區揀貨作業區是倉庫內的核心作業區，通常與倉儲作業區緊密聯系，從倉儲區揀取貨物并集中到揀貨作業區進行分揀等一系列作業。揀貨作業區要考慮揀貨的搬運距離和揀貨效率，揀貨作業的有序性，揀貨設備和人員的利用率，由此，對揀貨作業區進行評價的指標通常包括訂單的平均揀貨時間、單一訂單的最長和最短揀貨時間、日平均揀貨數、單位面積揀貨量、平均一次揀貨的揀貨量、揀貨作業區飽和度等。訂單的平均揀貨時間＝揀取n張訂單貨物的總時間/訂單數n單一訂單的最長和最短揀貨時間日平均揀貨量＝研究期t內揀取的貨物總數/揀取時間t單位面積揀取效率＝日平均揀貨量/揀貨區面積平均一次揀貨的揀貨量＝揀貨總量/揀貨次數揀貨作業區飽和度＝日平均揀貨量/日揀貨能力進出貨作業區倉庫的進出貨作業區是倉庫對外聯系的窗口，在進出貨作業區要盡量減少作業的人員并保證裝卸作業的正常進行，盡可能減少作業的空間，減少汽車的等待時間，所以在進出貨作業區要考慮平均每筆貨物的收（發）時間、站臺利用率、貨運車輛平均排隊長度和最大排隊長度、收發暫存區利用率等指標。平均每筆貨物的收（發）時間＝收（發）貨時間總和/收（發）貨總筆數站臺利用率＝站臺進行有汽車?？康臅r間/站臺開放總時間貨運車輛平均排隊長度和最大排隊長度收發暫存區利用率＝咱存區的平均存貨量/存貨能力加工作業區加工作業區通常包裝和簡單的加工等作業，在加工作業區要盡可能減少作業的時間，避免產生倉儲作業的瓶頸，因此，加工作業區主要考慮日平均加工貨物數、日平均加工作業時間、加工作業區飽和度等指標。日平均加工貨物數＝研究時段內加工貨物總數/研究時段日平均加工作業時間＝日平均加工貨物數×單件貨物的平均加工時間加工作業區飽和度＝日平均加工貨物數/日平均加工能力各作業區作業時間的比重作業區作業時間比重這一指標的引入是為了評價倉庫內各主要作業的時間消耗，以此來尋找較少作業時間的途徑，通常主要考慮揀貨作業、進出貨作業和加工作業等。某作業的作業時間比重＝該作業的日平均作業時間/倉庫的日作業總時間(3)運行評價倉庫日處理的物流量這一指標是用來評價倉庫的作業效率和作業能力的指標，也是評價倉庫布局優劣和運行效率的重要指標。倉庫日處理物流量＝研究期處理的物流總量/研究期的工作倉庫的運作天數各作業區間的搬運時間和搬運密度搬運時間和搬運密度指標是評價倉庫中各作業區間物料流動的頻率及流動效率的重要指標，同時也是評價物流通道系統的分布及容量的重要指標。主要指標如下：貨物搬運密度＝作業區間的距離×作業區間的貨物流量搬運的平均時間時間＝作業區間的距離/搬運機械的平均速度單位時間在作業區間的搬運車輛密度＝單位時間的貨流量/作業區間的搬運能力設備和人員數量及利用率設備和人員數量及利用率指標是用來評估人員和機械設備系統配置的合理性，主要指標如下：人員及各種作業設備的數量機械設備利用系數＝機械設備的全年平均小時作業量/額定小時作業量設備時間利用率＝設備實際作業工時數/設備額定作業時數全員勞動生產率＝全年貨物出入庫總量/全員年工日總數分作業區設備和人員的利用率＝設備和人員平均日工作忙碌時間/平均日工作時間(3)費用評價初期建設費用倉庫的初期建設費用主要包括倉庫的征地費用、基礎設施的建設費用、設備的購置費用等，這一部分費用在倉庫的初期建設階段發生，并在運作過程中保持為定值。運營費用對倉庫布局合理性進行評價的總目標就是尋求上文所提到的倉庫物流效率和其運營成本的平衡，所以運營成本是對倉庫評價的重要指標。通常考慮的指標包括：主要的搬運和傳送設備單位距離的費用和平均每天的運營費用倉庫工作人員平均每天的工資費用主要設備每年的折舊費用主要設備每年的保養和維修費用表1倉庫布局的評價指標體系倉庫布局的評價指標體系總體的布置評價指標倉庫空間利用率空間利用率倉庫布置的清晰度清晰度指標通道布置合理性通道的服務面積作業區的形狀比例通道系統交叉點的總數道綜合評價指標主要作業區能力評價指標倉儲作業區倉儲區面積率倉儲容量利用系數量倉儲量超過倉儲容量的時段單位面積儲存量揀貨作業區訂單的平均揀貨時間單一訂單的最長和最短揀貨時間日平均揀貨量單位面積揀貨量平均一次揀貨的揀貨量揀貨作業區飽和度進出貨作業區平均每筆貨物的收（發）時間站臺利用率貨運車輛平均排隊長度和最大排隊長度收發暫存區利用率加工作業區日平均加工貨物數日平均加工作業時間加工作業區飽和度各作業區作業時間的比重某項作業的作業時間比重運行評價指標倉庫日處理的物流量倉庫日處理物流量各作業區間的搬運時間和搬運密度貨物搬運密度搬運的平均時間時間單位時間在作業區間的搬運車輛密度設備和人員數量及利用率人員及各種作業設備的數量機械設備利用系數設備時間利用率全員勞動生產率分作業區設備和人員的利用率費用評價指標初期建設費用征地費用基礎設施的建設費用設備的購置費用營運費用主要的搬運和傳送設備單位距離的費用和平均每天的運營費用倉庫工作人員平均每天的工資費用主要設備每年的折舊費用主要設備每年的保養和維修費用2.4虛擬化倉庫布局實例仿真虛擬化的倉庫布局方法為物流企業提供了快速、有效的倉儲布局的方法，特別是當傳統的倉儲企業需要新建或改建倉庫，使用虛擬化布局方法可以為企業節約大量的建設資金，同時通過仿真驗證了倉庫布局的可行性。下面就以河南省主要提供家電物流服務的傳統倉儲企業為例，對倉庫進行合理布局進行仿真研究。2.4.1模型簡介假設該倉儲企業要新建一家電倉庫，該倉庫主要具備以下功能：公司的產成品和零配件的儲存保管承擔本區域的家電配送業務部分產品的包裝或加固包裝倉庫內儲存的貨物主要包括電冰箱、洗衣機、電視機、空調、微波爐以及它們的零配件等生產元件，預計倉庫建成后幾種電器的年周轉量（吞吐量）分別為：30000件、40000件、50000件、60000件、30000件，零部件共15種，年周轉總量（吞吐量）為：90000件。每種產品的年周轉次數為12～15次，零配件的周轉次數為15～20次，每種產品平均單件產品占有的倉儲面積為：1.5、1.6、1.8、1.1、0.2，電冰箱、洗衣機、電視機由于體積較大，通常以單品的方式進行存儲；空調分產品類型，部分以單品堆放的形式，部分放置在貨架上進行存儲；微波爐以托盤的形式在貨架上存儲；零部件采用托盤或箱子在貨架存儲的方式。部分產品的訂單有明顯的季節性變動，仿真模型主要選取旺季一月進行模擬，以主要對倉庫的布局方案進行分析評價。2.4.2倉庫功能區及能力確定由以上的資料可以得出倉庫需要以下的功能區：進貨區、進貨暫存區、倉儲區（包括平面堆放區和貨架存儲區）、加工區、發貨暫存區、發貨區以及輔助作業區。各功能區能力和面積如下論述。進（出）貨作業和暫存區面積根據各種貨物年周轉量估算貨物平均每天的進（出）貨量，假設倉庫每天工作12小時，上午和下午各有三個小時的進（出）貨時間，則暫存區平均每天的進貨時間有6個小時，進出貨次數約為5～10次，由此可以得出倉庫的進（出）貨暫存區作業能力及面積：進(出)貨暫存區能力＝峰值系數×平均每天的進（出）貨量/進(出)貨次數進(出)貨暫存區面積＝進(出)貨暫存區能力×單位產品占用的面積由平均每天的進（出）貨量和單位站臺單位時間平均裝卸的貨物數量得出：倉庫的站臺數＝平均每天的進（出）貨量/（6×單位站臺的裝卸效率）其中峰值系數就是指進出庫產品的季節性變化表2進（出）貨作業和暫存區面積電冰箱洗衣機電視機空調微波爐零配件總量平均每天的進（出）貨量（件）8311013716583247峰值系數1.41.11.11.61.11.05進(出)貨暫存區能力（件）152025381837進(出)貨暫存區面積（）121420234376單位站臺裝卸效率（件/小時）3040404550150倉庫的進（出）站臺數0.460.460.570.610.270.273倉儲作業區能力和面積倉儲作業區分為兩個區域：平面堆放區和貨架存儲區，根據各種貨物的周轉量和估計的周轉次數，便可以估算出每種貨物需要的堆放區和貨架區的倉儲容量：某一貨物所需倉容量（堆放區或貨架區）＝峰值系數×該貨物的年轉運量/周轉次數表3倉儲作業區能力和面積電冰箱洗衣機電視機空調微波爐零配件總量周轉次數252018201525峰值系數1.05111.111堆放區倉容量（件）10081400833825面積（）8069806674952948貨架區倉容量（件）2526001945247520003600面積()40843112978043856加工包裝作業區能力和面積由于此倉庫的加工作業區只進行簡單的包裝作業，所以加工作業面積較小表5加工作業區能力和面積電冰箱洗衣機電視機空調微波爐零配件總量所需加工的比例0.10.10.10.120.120.20加工作業區面積1.41.41.66.33.212.026輔助作業區能力和面積輔助作業區域的面積是倉庫面積的5％～8％綜合考慮各個功能區的影響因素，各個功能區的面積取值如下圖：表7各功能區面積表功能區域進貨暫存區平面堆放區貨架存儲區加工包裝區發貨暫存區輔助作業區和通道面積10030001000501203502.4.3作業流程根據該倉庫的貨物特性和倉庫的功能區設置，倉庫的主要作業流程如圖4所示：圖4倉庫的物流作業流程2.4.4區域布置通過以上基礎資料的分析、功能區域以及作業流程的確定，初步選擇出入口位于倉庫同側的U形動線，確定倉庫的初步布局方案圖5所示。圖5倉庫初步方案3.倉庫運行系統設計理論及其仿真研究3.1倉庫運行系統界定所謂倉庫物流的運行系統是指完成倉庫布局后，倉庫內與物流相關的進貨、搬運、倉儲、揀貨、理貨、補貨、發貨和訂單處理等一系列作業環節的具體操作和運作的過程。倉庫的物流運行系統的每一個環節都包含了許多子環節，而且在運作過程中各個環節既相互聯系，又相互制約，同時因倉庫布局的不同產生不同的策略選擇。所以在倉庫設計中，倉庫物流運行系統和倉庫布局是密切聯系在一起的。倉庫布局是倉庫物流運行的基礎，而倉庫物流運行系統的確定又反作用于倉庫布局，對原有的布局進行適度的調整。倉庫布局是倉庫物流運行的基礎倉庫布局提供了一個物流運作的平臺，在運作過程中，無論是倉儲貨位的分配還是揀貨方式的選擇，首先要考慮的就是倉庫中各個功能區的面積及分布，所以說，倉庫布局是倉庫內各種物流運行策略確定的基礎。倉庫物流運行系統反作用于倉庫布局倉庫物流運作的每一個環節都考驗著倉庫布局，由于倉庫布局的一些不合理方面會在倉庫物流運作系統中顯露出來，只有符合倉庫物流實際運作的倉庫布局才是真正合理的布局，通過物流的運作，可以反作用于倉庫布局，對倉庫布局進行適當的調整。經相關資料統計，物流成本約占商品最終售價的30％，其中包括配送、搬運和儲存等成本。在倉庫的作業中，揀貨作業占用了倉庫中50％以上的勞動力和整個物流作業35％～40％左右的時間，揀貨成本占整個倉庫運作成本的60％以上，高于倉庫內其它堆疊、裝卸和運輸等成本的總和，是倉庫運作系統的核心環節。在倉庫布局基本確定的條件下，揀貨作業本身不僅涉及揀貨方式和路徑的選擇，還與倉儲貨位布置、設備和人員的配備等其它因素有著密切的聯系，揀貨作業幾乎覆蓋了整個倉庫運作系統，所以倉庫物流運行系統的研究將以揀貨系統為核心，主要研究揀貨作業的策略選擇以及與揀貨相關的各項因素。通過對倉庫揀貨系統的研究，將主要實現以下的目標：在現存的倉庫布局條件下考察揀貨系統的運作，從而修正不合理的倉庫布局因素設計高效率、低成本的揀貨系統，分析比較揀貨作業相關環節采取措施的優劣在倉庫物流的實際操作中，利用仿真方法來確定并指導揀貨系統各個環節的運作為了實現揀貨系統高效率和低成本的目標，通常要考慮以下的原則和方法：揀貨區、存儲區以及出入口位置合理布局減少各揀貨路線之間的沖突采用合理的揀貨策略確定合理的揀貨路徑提高保管效率，充分利用存儲空間人員和設備配備充足，配合良好、供需平衡3.2倉庫運行系統設計相關理論揀貨作業幾乎覆蓋了倉庫內的所有物流活動，其主要的影響因素包括：儲存和揀貨單位倉儲貨位的分配方式不同貨種的揀貨方式選擇揀貨路徑的確定方法設備和人員的配備搬運車輛停放點位置的選擇等以上的影響因素中，對揀貨作業影響最大、最主要的考慮因素包括三個：一是揀貨方式的選擇，二是揀貨路線的確定，三是倉儲策略的選擇。3.2.1揀貨作業的流程和揀貨單位揀貨作業就是根據倉庫訂單中對不同種類、數量的商品的需求，在倉庫中進行集中的作業過程。主要包括生成揀貨單、行走或搬運、揀取和分類與集中等幾個環節，如圖6所示。圖6揀貨作業流程揀貨作業的單位主要分為托盤、箱和單品。單品。揀貨的最小單位。單品可由箱中取出，可以用一只手進行揀貨。箱。由單品所組成，可由托盤上取出，用人手時必須用雙手進行揀貨。托盤。由箱疊積而成，無法用人手直接搬運，必須利用堆垛機或拖板車等機械設備。特殊品。體積大、形狀特殊，無法按托盤、箱歸類，或必須在特殊條件下作業者，如大型家具、桶裝油料、長桿形貨物、冷凍貨品等，都屬于具有特殊的商品特性，揀貨系統的設計將嚴格受到限制。揀貨單位是根據訂單分析結果而決定的。如果訂貨的最小單位是箱，則揀貨單位最少是以箱為單位。對于大體積、形狀特殊的無法按托盤和箱來歸類的特殊商品，則用特殊的揀貨方法。庫存的每一品項皆需作以上的分析，以判斷揀貨的單位，但一些品項可能因為需要而有兩種以上的揀貨單位，則針對每一種情況進行分區處理。3.2.2揀貨作業的評價指標揀貨系統設計的最終目標是使揀貨作業的效率高、時間少而成本低，同時設備和人員達到合理的利用率。所以對揀貨系統進行評價的主要指標應包括時間指標和成本指標。(1)揀貨時間提高揀貨系統的效率的根本點在于縮短揀貨的時間，揀貨時間是最能反映揀貨作業的處理能力的指標，通常情況下，揀貨的時間包括：揀貨員到貨架的時間尋找貨物的時間取出貨物的時間拿回貨物的時間對貨物進行集中或分類的時間揀貨時間就是以上五項時間的總和，對揀貨系統的時間進行評價時，最重要的是揀貨的總時間盡可能少。其次，還要考慮一些與時間有關的一些指標：單位時間處理訂單數：揀貨系統單位時間處理訂單的能力單位時間揀貨品項數：揀貨系統單位時間處理的品項數單位時間揀貨次數：揀貨所付出的勞動力多少的程度單位時間揀貨體積數：單位時間物流體積揀貨量(2)揀貨成本由于揀貨成本占據了倉庫的絕大部分成本，所以倉庫成本降低的核心是降低揀貨成本。揀貨成本主要包括：人工成本，直接或間接揀貨工時成本。揀貨設備折舊和運行成本，儲存、搬運和計算機信息處理等設備折舊費。對成本的評價主要采用以下指標：3.3.3揀選策略(1)揀選策略的定性比較揀貨策略的優劣是影響揀貨效率的重要因素，在決定采取何種揀貨策略時，首先要考慮貨物的特性、貨物的儲存和揀貨單位、儲存方式、各種揀貨方式的優缺點以及適應范圍和揀貨的設備等等。最常用的兩種揀貨策略是單一訂單揀貨和訂單分批揀貨，另外還有訂單分割揀貨、揀貨員分區揀貨等。單一訂單揀貨單一訂單揀貨是針對每一張訂單，揀貨員巡回在倉庫間，將客戶所需的產品逐項從倉庫中挑出的方法，是較為傳統的揀貨方法。訂單分批揀貨訂單分批揀貨是為了提高揀貨效率而將多張訂單集合成一批，依商品的類別將數量相加后再進行揀貨，之后按客戶訂單作分類處理。訂單分批揀貨不僅縮短了揀取時平均行走搬運的距離，也減少了重復尋找儲位的時間，使揀貨效率提高，分批揀貨特別適應于品項數量少而訂單數量大的系統，愈是少量多次的配送，批量揀取就愈有效。對訂單進行分批揀貨同時也會帶來訂單分類的復雜性、訂單延遲等一系列問題，所以在進行訂單分批時還要考慮以下因素影響：一是訂單延遲的成本，二是可得的暫存空間，三是訂單變化的柔性，四是訂單中所有貨物都在庫存中的可能性。訂單分割揀貨當一張訂單所定購的商品項目較多，或欲設計一個快速處理的揀貨系統時，為了能在短時間內完成揀貨處理，應將訂單切成若干割訂單，交由不同的揀貨人員同時進行揀貨作業以便加速揀貨。揀貨員分區揀貨揀貨員分區揀貨是指將庫存分為幾個不同的揀貨區，每一個揀貨區都有相應的揀貨人員，在本區內揀取貨物，然后將各區揀取的貨物進行集中揀貨方法，分區方式可分為揀貨單位分區、揀貨方式分區及工作分區。各種揀貨策略的適應范圍和優缺點如表9所示。通常情況下，在根據訂單進行揀貨時，以上各種揀貨的方法可以配合使用，使得揀貨的效率進一步提高，如訂單分割策略和揀貨員分區揀貨通?？梢越Y合使用，分區揀貨和分批策略策略通常也可以同時使用。當各種揀貨策略配合使用時，通常要考慮訂單中的貨物品種組成，訂單中貨物在倉儲區中的分布以及每一種訂單的單獨揀貨時間表8各種揀貨策略的適應范圍及優缺點比較揀貨方式優點缺點適應范圍單一訂單揀貨作業方法簡單前置時間短作業人員責任明確保持了訂單的完整性商品品項多時，揀貨行走路徑加長，揀貨效率低揀貨區域大，搬運系統設計困難適合少品種、大批量的客戶訂貨，訂單大小差異大，訂單數量變化頻繁，有季節性趨勢訂單分批揀貨符合一般倉庫貨物的實際縮短揀貨時行走搬運距離，增加單位時間揀貨量對訂單無法做到及時反應產生貨物的停滯時間增加了分類環節喪失了訂單的完整性適應于訂單大小變化小，訂單數量穩定，且貨品外形體積較規則訂單分割揀貨加速揀貨速度與分區策略結合，合理分配資源增加了集中環節和訂單處理難度增加了揀貨的出錯率適應于訂單的品項數多、單一訂單的訂貨數量較多，通常與分區策略結合揀貨員分區揀貨揀貨員對負責區域熟悉，揀貨效率較高貨物合理分區，縮短揀貨距離需要配備更多的人員和設備增加了訂單分揀的錯誤率適合于庫存商品具有明顯的品類或部分商品互相兼容或相關性大(2)訂單揀貨的分批算法在分批訂單生成過程中，必須決定如何從已經到達中的訂單中將合適的訂單選擇出來組成新的訂單，使得在這種組合下，揀貨的時間會最短。這就是分批算法所要完成的任務，通常情況下，可以使用以下三種算法：先到先服務的定量分批算法先到先服務的定量分批算法是最簡單的分批算法，這種算法不需要計算，主要根據揀貨人員一次揀貨批量的要求，按照訂單先到先服務的原則，將訂單組成一個分批訂單進行揀貨。這種方法的優點是操作較簡單，但對降低揀貨時間的效果不大，有時甚至會大幅度增加揀貨人員的揀貨路徑長度。冒泡算法冒泡算法主要包括兩步：一是在已經進入分批訂單中的訂單中選擇合適的訂單加入到揀貨路線中；二是在還沒有進入分批訂單的訂單中選擇合適的訂單加入到分批訂單中，并不超過揀貨人員的揀貨能力。對第一步的訂單選擇，主要有以下幾種方法：隨機選擇訂單選擇在訂單貨物中，具有最遠的品項的訂單選擇需要訪問的過道最多的訂單選擇需要行走最長時間的訂單選擇訂單中貨物跨度最大的訂單選擇貨物品項數最多的訂單對第一步的訂單選擇，也存在以下幾種方法：選擇會使生成的揀貨訂單中各個貨物品項的揀貨路徑之和最短以及該訂單中的最近的貨物品項是所有未選訂單中最小的訂單選擇未選訂單中各個貨物品項的揀貨路徑之和最短以及會使生成的揀貨訂單中最近的貨物品項最小的訂單選擇訂單的重心與已形成的揀貨訂單的重心之間的差別最小的訂單（訂單的重心是指訂單平均的過道數量）選擇與已形成的揀貨訂單的揀貨路徑相比，需要行走額外通道數最少的訂單選擇將此訂單加入到分批訂單中會時間節約最大的訂單冒泡算法的核心就是從以上兩方面的選擇原則中選出最好的組合，使得揀貨的總時間或總距離是最少的，所以冒泡算法不是確定的算法，而是從以上所能產生的30（5×6）種組合中經過比較實驗的出最優的分批方法。節約算法節約算法的理論基礎是分批揀貨的時間節約，即分批揀貨所需要的時間與單張訂單分別揀貨所需要的時間之和相比較，使總的時間節約最少的組合便是最優的分批方法。通常我們設訂單和單獨揀貨的時間分別為和，兩個訂單共同揀貨的時間為，則分批揀貨所產生的時間節約為根據所使用的變量的不同，節約算法主要包含以下三種算法：克拉克&懷特算法1)基本變量的確定&本算法主要包括以下步驟：第一步：在揀貨人員一次揀貨能力范圍內，計算在所有訂單組合下的時間節約；第二步：將所計算的按降序排列；第三步：選擇最大的訂單組合，在存在多個訂單組合的同時最大時，隨機選擇一訂單組合；第四步：考慮以下三種情況A.訂單組合中任何一個訂單都不存在于現存的揀貨路徑中，而且此訂單組合加入到分批訂單中，不會超過揀貨人員的揀貨能力，則將此訂單組合并入分批訂單中；B.其中一個訂單已經包含在分批訂單中，另一個訂單也包含在分批訂單的揀貨路徑中，則將其也加入到分批訂單中；否則進入第五步；C.兩個訂單都已包含在分批訂單中，則進入第五步。第五步：從訂單組合中選擇下一個訂單組，并重復第四步，直到所有訂單都包含在分批訂單中，并不超過揀貨人員的揀貨能力。舉例說明：倉庫中目前需要揀貨的訂單包括7個，每個訂單的貨物數量如表10所示，每一訂單中貨位在倉庫中的存放位置如圖7所示。假設該倉庫內有7排貨架，每排貨架有15個貨位，通道的長度是15米，通道中心的寬度是4米，卸貨點位于倉庫的最左端，揀貨人員的平均揀貨速度是1米/秒，揀貨能力為8，采用S形揀貨策略。表10訂單數及品項數訂單1234567品項數4642351圖7倉庫及貨物分布根據節約算法得出的節約矩陣表如表11所示，表中的X代表該種組合超出了揀貨人員的揀貨能力，由于采用了S形揀貨路線，所以出現負數也是完全可能的。表11節約矩陣表訂單12345671－2X－374X－4645874－568X9454－6XXX7868－7-21010-410-10－根據克拉克&懷特算法，將采用如下的步驟：將節約最大的組合（3，5）組成一個分批揀貨訂單；將節約次大的組合（4，6）也組成一個分批揀貨訂單；訂單組合（1，3）和（3，4）都產生了74的節約，隨機選擇（1，3），它包含8件貨物，所以由于揀貨人員能力的限制，它不可能并入到第一個形成的揀貨訂單中，同樣的訂單組合（3，4）也是不可能的；下一個可能的訂單組合是（2，7），它形成了一個新的分批揀貨訂單；最后剩下的訂單1不可能加入到任何一個已經存在的分批訂單中，所以它也形成了一個單獨的揀貨訂單。因此，最后的分批揀貨訂單組合分別為（3，5）、（4，6）、（2，7）和（1）。2)重新計算節約矩陣&為了產生最節約的分批訂單，可以將已經選擇出來的訂單組合作為一個新的訂單來重新計算節約矩陣，隨著分批訂單中的訂單數量的增大，節約矩陣也會越來越小，所以要對上面算法中的4、5步進行修正。第四步：在揀貨人員能力范圍內，將訂單（包括已分批的訂單）相組合形成新的訂單，如果超出了揀貨人員能力范圍，選擇下一個組合并重復第四步。第五步：如果不是所有的訂單都包含在分批訂單中，則轉入第一步；否則，結束。EQUAL算法這種算法實質上也是一種冒泡算法，但不同的是對兩個訂單組成的訂單組進行選擇。在這種算法中，時間節約最大的訂單組將被選中，然后所有還未選擇的訂單都將被考慮，產生最大時間節約的訂單將加入到分批訂單中，直到達到揀貨人員的揀貨能力。如果最后還有沒有進入分批訂單的訂單，它們將進行單獨的再分批。最大－最小算法在這種算法中需要事先確定一個臨界的訂單品項數，大于這一品項數的訂單稱為大訂單，小于這一品項數的訂單稱為小訂單，臨界訂單品項數的確定要根據所有訂單的尺寸和揀貨人員的揀貨能力。在最大－最小算法中，所有的大訂單首先根據EQUAL算法進行分批，然后將小訂單從大到小進行排列，小訂單中最大的訂單將首先被考慮，在滿足揀貨員揀貨能力的條件下，使得總的時間最省。如果小訂單不合適于已經存在的分批訂單，則建立一個新的分批訂單。3.2.4揀貨路線策略(1)揀貨路線的定性比較揀貨路徑的選擇通常有兩類方法：啟發式的方法和最優化方法。啟發式的方法通常包括：S形揀貨方法（Traversal）、回程揀貨方法（Return）、中間點揀貨方法（Midpoint）、最大間隙揀貨方法（Largestgap）和綜合揀貨方法（Composite）。S形揀貨方法（Traversal）S形揀貨方法是最簡單的一種揀貨路線的確定方法，如圖6所示，揀貨人員從P/D點進入通道，穿越所有含有揀貨單元的通道并回到P/D點，揀貨過程中，揀貨人員從通道的一端進入，從另一端離開進入下一個揀貨通道，整個揀貨過程呈S形。回程揀貨方法（Return）回程揀貨方法也是一種較為簡單的揀貨路線確定方法，如圖6所示，與S形揀貨方法不同的是，揀貨人員從通道的一端進入通道揀貨之后從同一端離開進入下一通道。中間點揀貨方法（Midpoint）中間點揀貨方法將揀貨區分為兩段，如圖6所示，揀貨人員最多進入到通道的中間點，一個揀貨員只揀取一半揀貨區的貨物，揀貨員或者從第一個貨架開始揀貨，或者從最后一個貨架開始揀貨，也可以從兩邊同時揀貨。最大間隙揀貨方法（Largestgap）最大間隙揀貨方法與中間點揀貨方法相似，所不同的是在此方法中，揀貨員要在一個過道內行走到貨物之間的最大間隙，如圖6所示。這里所說的間隙就是指任何兩個要揀取的貨物之間的間隔距離，起始點和第一個揀貨單位之間的距離，最后一個揀貨單位和揀貨終點之間的距離。如果最大間隙是在兩個相鄰的揀貨單元之間，揀貨員在此通道中就執行回程揀貨，這樣，在某一通道中的最大間隙，其實就是揀貨人員不需要行走的路徑。綜合揀貨方法（Composite）綜合揀貨方法結合了S形揀貨方法和回程揀貨方法的優點，從而是兩個相鄰揀貨通道間最遠的揀貨單元之間的行走距離最短，在圖6的例子中，第一通道的最遠揀貨單元在第二個貨位，第二個通道的最遠揀貨單元在第八個貨位，用回程方法揀貨，這兩個貨位的揀貨距離是10個貨位距離，比S揀貨節省1個貨位距離，從第二個通道到第三個通道使用S形揀貨方法，比用回程方法節省6個貨位距離。最優化方法Ratliff和Rosenthal在1983年提出了對倉儲區進行揀貨的最優化的計算方法，倉儲區路徑的確定過程實際上是確定從起點到終點的最短路的問題（TravelSalesmanProblem），最優化的揀貨路徑確定方法就是根據這一原理編制算法，并在電腦上運行，可以方便、快速的得到最短的揀貨路徑。從最優化方法確定的揀貨路徑來看，最優化方法通常就是S形揀貨路徑和最大間隙揀貨路徑的一個結合。最優化方法雖然使得揀貨的總路徑最短，但由于在最優化的揀貨路徑中，部分揀貨通道要進入兩次或更多次，這就增加了揀貨人員的揀貨難度，使得揀貨人員將揀貨貨物混淆，導致錯誤，從而增加不必要的揀貨距離或漏揀貨物。與最優化揀貨路徑確定方法相比，啟發式的算法更加直接簡便、易于接受，確定的揀貨路線更適于揀貨人員進行揀貨，而且，通常情況下，綜合揀貨方法可以生成一個近似最優的揀貨路徑。S形揀貨方法（Traversal）回程揀貨方法（Return）中間點揀貨方法（Midpoint）最大間隙揀貨方法（Largestgap）綜合揀貨方法（Composite）圖6揀貨路徑制定揀貨路徑的目標是使揀貨人員的行走路線最短，最優化過程提供了最好的解決方法，但可能導致揀貨路徑的混亂，啟發式的方法通常也會產生近乎最優化的解決方法，而且易于應用，S形揀貨方法比較簡單，所以在很多倉庫中被廣泛應用，在揀貨通道內的揀貨密度較大時，會提供較好的解決方法。組合的啟發式方法將揀貨路徑和回程路徑結合起來考慮，從而進一步降低了揀貨人員的移動距離，產生了近似的優化方法。(2)揀貨路徑的算法確定在倉庫的揀貨作業過程中，揀貨人員的揀貨路徑主要包括兩部分：一是揀貨人員沿著垂直于貨架的方向揀貨的距離，二是揀貨人員在過道內揀貨所走過的距離。揀貨路徑方法的確定就是用數學的方法描述揀貨人員在不同的揀貨路線策略下所走過的總距離，在算法確定過程中儲存區如圖8所示，由于揀貨作業的P/D點的位置的放置對揀貨距離的影響很小，所以假設揀貨區的P/D點在圖8所示的最左端。在算法中將用到以下的符號：＝儲存區的過道數量＝一次揀貨的貨物數量＝一次揀貨的總距離＝揀貨人員沿著垂直于貨架的方向揀貨的距離＝揀貨人員在過道內揀貨所走過的總距離＝過道中心之間的距離＝過道的長度＝揀貨人員在單一過道內行走的距離圖8倉儲區布局揀貨路徑算法所要描述的便是在幾種比較典型的揀貨路徑確定方法如S形啟發算法、中間點揀貨算法、最大間隙揀貨算法和最優化揀貨算法中一次揀貨的總距離：S形啟發算法在S形揀貨策略下，揀貨人員在垂直于貨架方向所行走的距離就是揀貨人員到最遠的貨架的距離的兩倍，所以確定的關鍵是找到揀貨人員揀貨的最遠的貨架。在如圖7所示的倉儲區進行揀貨的過程實際上可以看作一個占有率問題，即如何在M個過道中揀取n項貨物的問題。假設訂單中的一件貨物存在于第i個過道的概率是，每一件貨物在貨架中存在的概率是相互獨立的，所以在揀取n件貨物的條件下，每一個貨架內所揀取的貨物數量的概率服從二項聯合概率分布：式中：所以揀貨人員揀貨所要到達最遠的貨架J的期望值為：由此可以得出揀貨人員在垂直于貨架方向所行走的距離的期望實際上，無論是S形啟發算法，還是其它的各種啟發算法以及最優化的算法，揀貨人員在垂直于貨架方向所行走的距離都是相同的，所以上一公式對所研究的所有揀貨方法都是適應的。在S形啟發算法中，揀貨人員必須穿越所有的包含揀貨單位的過道中，因此，揀貨人員在過道中揀貨行走距離的期望為：因此，在S形啟發算法中，揀貨人員的揀貨總路徑的期望為：中間點揀貨算法在中間點揀貨方法中，揀貨人員在通道中只行走一半的距離，所以根據二項分布，揀貨人員在過道內行走的距離的期望為：所以在中間點揀貨方法揀貨人員揀貨總路徑的期望為：最大間隙揀貨算法最大間隙揀貨方法是對中間點揀貨方法的進一步改進，在中間點揀貨方法中，揀貨人員最遠走到中間點，而在最大間隙揀貨方法中，揀貨人員可以越過中間點，并走到最大間隙。在此中方法中，揀貨人員在過道內行走的距離的期望為：所以在最大間隙揀貨方法揀貨人員揀貨總路徑的期望為：最優化揀貨路徑算法最優化的揀貨路徑是S形啟發算法和最大間隙算法的結合，為了使揀貨人員在過道內行走的距離最短，揀貨人員或者從過道的同一端進出，或者從一端進入另一端出來，因此：式中：代表最優化揀貨方法中的在一個揀貨通道中揀貨的最短路徑，代表第個間隙的大小。根據最優化揀貨路徑的算法[]，所以，揀貨人員在過道內行走的距離的期望為[]：最優的揀貨總路徑為：3.2.5存儲策略對進入倉庫的貨物進行儲存保管是倉庫的核心功能，由于采取的倉儲策略不同，對同一訂單進行揀貨會產生不同的揀貨路徑，采用合適的貨物儲存方式，可以大大縮減揀貨的行走距離，從而提高揀貨效率，所以倉儲策略的選擇也是揀貨系統需要重點考慮的因素之一。(1)倉儲策略選擇的考慮因素對儲存策略進行選擇的主要目的有兩個：一是盡可能提高倉儲貨位的利用率，二是提高揀貨系統的揀貨效率。要實現以上兩個目標，在對儲存策略進行選擇時，要重點考慮以下因素：儲存貨物的周轉率儲存產品的相關性儲存產品的同一性儲存產品的互補性盡量做到產品的先進先出儲位布置明晰(2)常見的倉儲策略及定性比較目前倉庫中儲存貨物的方式主要有固定貨位存儲、隨機貨位存儲、ABC貨位存儲、按體積訂單指數存儲和按貨物流量布局等，各種儲存方式的優缺點和適應范圍如表10所示。固定貨位存儲每一儲存貨品都有固定儲位，貨品不能互用儲位，因此需要規劃每一項貨品的儲位容量不得小于其可能的最大在庫量。固定貨位存儲時揀貨所需的總搬運時間較少，但確需要更多的倉儲空間。隨機貨位存儲每一個貨品被指派儲存的位置都是隨機產生的，而且可經常改變；也就是說，任何品項可以被存放在任何可利用的位置。此隨機原則一般由儲存人員按習慣來儲存，且通常按貨品入庫的時間順序儲存于靠近出入口的儲位。ABC貨位存儲通常，在倉庫中20％的產品占有80％的周轉量，據此將庫存產品分為ABC三類，根據ABC分類，將庫存量最大的A類產品存放最靠近出入口的儲存區內，B類和C類以次向后存放，這就是ABC類別的存儲方法按體積訂單指數存儲體積訂單指數（COI）是指儲存貨物所需的平均空間與該貨物的日平均訂單數量的比值，這一指數低的貨位應盡可能靠近倉庫的出入口布置。按貨物流量布局根據倉庫內各種貨物吞吐量的統計資料，將平均日周轉量最大貨物布置在最靠近出入口的位置，其它貨物依據周轉量的大小依次向后排放。表9儲存策略比較揀貨方式優點缺點適應范圍固定貨位存儲揀貨人員容易熟悉貨品儲位貨品的儲位可按周轉率大小或出貨頻率來安排，以縮短出入庫搬運距離減少不同特性的貨品間的影響儲位必須按各項貨品的最大在庫量設計，倉儲空間的利用率低各種貨物的特性差別較大，儲存單位的差別大，多種少量貨物的儲存，同時倉儲空間較大隨機貨位存儲儲位可共同使用，只需按所有庫存貨品最大在庫量設計即可，儲區的空間利用率較高增加了貨物的出入庫管理及盤點工作的難度增加了出入的搬運距離可能產生貨物間的影響倉庫貨物的種類較少、體積較大，而且不同貨物的儲存單位基本一致，倉庫的儲存空間