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1、第八章 仓储系统规划与设计,本章的主要内容,1、仓储系统与规划2、仓库布置设计3、自动化仓储系统,引导案例:海尔物流和立体库,海尔集团公司分析发现在整个生产过程中，最受制约的就是仓储，就是原材料和零部件的仓储和配送，所以海尔选择了这个突破口。在青岛海尔信息园里面建了一座机械化的立体库，在黄岛开发区建了一座全自动的立体库。海尔的事实是，黄岛立体库长120米、宽60米，仓储面积5 400m2，立体库有9168个标准托盘位，托盘是1.21米的；立体库的建筑高度是16米，放货的高度可到12.8米，每天进出的托盘达到1200个，实际能力是1600个。5400m2取代了原来65000m2的外租库，而且由于
2、使用了计算机系统，管理人员从原来的300多人降为48人。通过减少外租库的租金，外租库到车间的来回费用，节省工人工资加起来一年是1200万。,第二个作用是降低了物料的库存。因为海尔在计算机系统里都设定了，比如说只允许放7天的料，超过7天不让进，相对来说使整个库存量下降。库存量下降当时空调事业部就是一个典型的例子，从9月到12月降了1.4亿。第三个作用是深化了企业物流系统的规划。因为立体库使用后是两翼推动，一是海尔要求所有的分供方按照照标准化的模式送货，所有的都是标准化的托盘，标准的周转箱。二是，立体库具有灵活性和扩展性，刚开始设计立体库想的只是放空调的东西，但是通过计算机系统管理以后，只占很少的
3、库容，公司马上把冰箱、洗衣机、电脑全部放进去，一下减少了这些厂的外租库，整个效果非常明显。,图1 自动化立体仓库系统,图1 自动化立体仓库系统,图2 柳汽的自动化立体仓库系统,8.1 仓储系统与规划,1、仓库（仓储）及其作业功能（1）仓库的概念储存和保管货物的场所；现代仓库和物流中心已经形成了围绕货物的以存储空间、储存设施设备、人员和作业及管理系统组成的仓储系统，功能也延伸到包括运输、仓储、包装、配送、流通加工和信息等一整套的物流环节。,（2）仓库的作业功能,图4 仓库的主要功能,（2）仓库的作业功能1）收货（Receiving）到达产品卸货；货物外观查验；检查物料的数量和质量是否与货单一致；
4、更新库存记录。,2）转运或入库（Transfer or Put-away）将商品移至存储区、专门作业区或发货区的实际移动过程，包括搬运和放在适当的地方。,3）订单拣货（分拣Sorting）将一种或多种存储货物取出，按顾客要求整理组合，包括拆包或再包装。,摘果式(Discreet picking)播种式(Batch picking)分区式(Zone picking)波浪式(Wave picking),4）直接转运（Cross docking）直接转运，也称越库，它无需存储，直接将刚收到的货物经适当的分类整理转运到发货站台。,图5 直接转运（左）与传统仓库功能（右）的比较,5）发货（Shippin
5、g）发货作业包括拣选出的产品在发货区暂存，配货整理后搬运到运输车辆内，库存记录的调整和发货记录的检查。,6）存储（Storage）存储是商品在等待需求前的实际存放。,7）信息交换 信息交换总是伴随着仓库的移动和储存功能，仓库作业管理总需要时间性强的精确信息，如库存水平、吞吐量、储位信息、进出货信息、空间利用率等。,2、仓库分类与组成（1）仓库的分类流通领域，如物流中心和配送中心；生产领域。,若按保管形态分：普通仓库冷藏仓库 恒温仓库 露天仓库 危险品仓库等,（2）仓库的组成存储空间 货物 仓储设施设备(收发设施设备、储存设备、搬运和输送设备)人员（仓管、搬运、拣货和补货人员）作业及管理系统等要
6、素（WMS）。,3、仓库规划,（1）仓库规划的目标 空间利用最大化；设备利用最大化；劳动力利用最大化；所有物料最容易接近；所有物料得到最好的保护。,（2）仓库规划的内容仓库规划的内容包括仓库选址、确定仓库的大小、数量和仓库的布置与设计。,1）仓库的选址 决定仓库选址之前要考虑这样的问题：需要建多少仓库？每个仓库建在什么地方？规模大小是多少？,2）仓库的PQRST分析 P：仓库要存放的物品有哪些，有多少类型、采用什么包装、储存有什么要求；Q：仓库总的吞吐量是多少，各物品有多少数量；R：包括物品移动路径，与P一起确定了搬运设备的选择，和 仓库通道的设计。S：辅助设施；T：时间性更是仓库设计要着重考
7、虑的因素。,3）仓库布置的作业区域划分物料存储区 收货作业区 分拣作业区 发货作业区集货分类区等,图5 仓库的主要作业区域,收货作业区,发货作业区,物料存储区,集货作业区,整箱拣货区,拆箱拣货区,8.2 仓库布置设计,仓库合理布置设计的要求：应该按照仓库作业的顺序如进货、储存、发货等作出布置，便于提高作业效率。缩短货物与人员移动距离，节约仓库空间。应便于仓库各种设施设备都能充分发挥效率。保证仓库安全。,1、存储策略,（1）仓库存储方式 散放；堆码；货架储存。,图6 各种堆码方式,图7 堆码方式与货架示例,（2）仓库物品存储的基本原则保证储存货物安全原则；符合作业规范要求原则（面向通道，先进先出
8、）；物料周转速度原则（销售量/存货量）；,I/O口,图9 依周转率储存,图10 I/O口分离的储位指派,当进出货口不相邻时，可依进、出仓次数来分布。,（2）仓库物品存储的基本原则同类归一，相关靠近；重量对应；形状对应，标记明确；分层堆放；降低储存成本原则；提高仓容利用率原则（提高仓库高度，减少通道数量和宽度等）。,（3）仓库存储位置的分配方法随机储存（Randomized Storage，RS）将运入的物品随机放在任意的位置。定位（分区）储存（Dedicated Storage，DS）将要求储存的物品根据其类型储存在指定的位置。a 按件号顺序储存 b 按货物的类型和库存水平分级储存方法（Cla
9、ss-based Storage）根据2080原则（80存取活动主要针对20货物，15存取活动主要针对30货物，5存取活动主要针对50货物）分类进行储存，A级离出入口最近，B级次之，C级最远。,例题一ABC三类货物10期的库存量如表，采用随机存储、定位存储，分级存储各需要多少储位？,随机存储10期库存量为最大9，取9个储位。,定位存储ABC库存量为最大4，5，3，取12个储位。,分级存储组合为AB+C,AC+B,BC+A,对应的峰值相加10，12，12。即AB+C。,（4）存储分配和管理措施 通过优化货物的拣货顺序来减少拣货人员需求；通过匹配货物的集装单元和储位大小来减少补货人力需求；通过平衡
10、各分区拣货人员的工作负荷来降低反应时间并改进流动状态；通过平衡相似货物分开存储，避免拣选错误，提高拣选精确率。,2、空间利用,图11 货物沿通道的堆码,货物堆码分为层高，深度和列数。,图12 蜂窝损失示意图,（1）蜂窝损失定义如果在一列货堆上取走一层或几层，只要不被取尽，所产生的空缺不能被别的货物填补，留下的空位有如蜂窝，故名蜂窝形空缺。,蜂窝损失率蜂窝损失空缺系数的计算如下。空缺系数H的期望值为：,式中n 一列货位堆码货物件数；i=0,1,2,。,例题2计算蜂窝损失空缺系数？,讨论货架存储有没有空缺系数？,（2）通道损失定义通道损失则是由于通道占据了有效的堆放面积，无论分类堆码，还是货架储存
11、，都存在通道损失。,通道损失计算：,蜂窝损失计算：,式中：Wa通道宽度；d货堆深度。,总的空间损失计算：为通道损失和蜂窝损失的和。,不同深度时，通道损失、蜂窝损失及总空间损失 4层货物 通道宽度为3m，货物深度为1m,提高仓库高度和降低通道宽度，能有效提高空间利用率，高层立体仓库发展的一个原因。,例题3某种货物C为木箱包装形式，尺寸（长宽高）为1000600700mm，箱底部平行宽度方向有两根垫木，可用叉车搬运，在仓库中堆垛放置，最高可堆4层。C货物最大库存量为600件，请考虑通道损失（设叉车直角堆垛最小通道宽度为3.6m，货叉长1m）和蜂窝损失确定其需要的存储面积。,（3）空间利用和空间标准
12、,按随机存储，最佳深度：,按定位存储，ABC货物存储在不同深度的占用面积和空间利用率。,空间利用考虑的因素,空间的保持；空间集中方向 托盘货架 双深货架 后推式货架 贯串式货架 空间的限制；易存取性；（通道设计与相关的搬运设备符合，靠墙不应设置通道，通道方向与存储区长轴线一致，主通道面向门。）考虑良好的存储策略。,3、库容量与仓库面积,（1）库容量存储单元(Stock Keeping Unit,SKU)根据拟存货物的规格品种、体积、单位重量、形状和包装等确定每一个货物单元的尺寸和重量，以托盘或货箱为载体，在仓库货架占住一个位置。,库容量是一个仓库拟存货物的最大容量，通常以仓库存储单元（托盘或货
13、箱）来表示。,（2）仓库面积计算库房面积包括有效面积和辅助面积。,仓库面积计算方法：直接计算法（直接计算出货架、堆垛所占的面积和辅助面积等，然后相加求出总面积。）直接计算法面积的计算与库内货物存储方式、存取策略、空间利用、装卸搬运机械的类型以及通道等有关，在设计时应根据实际情况具体计算。荷重计算法（一种经验算法，它根据库存量、储备期和单位面积的荷重）,例题3某仓库拟存储A、B两类货物，包装尺寸（长宽高）分别为500280180mm和400300205mm，采用在1 2001 000150mm的标准托盘上堆垛，高度不超过900mm两类货物最高库存量分别是19200和6750件，采用选取式重型货架
14、堆垛，货架每一货格存放两个托盘货物。作业叉车为电动堆垛叉车，提升高度为3524mm，直角堆垛最小通道宽度为2235mm。试确定货架长宽高、层数和排数，并计算货架区面积。,解1）计算A、B两类货物所需的托盘存储单元数。对A类货物，12001000托盘每层可放8件，可堆层数为(900-150)/180=4.17，取整即4层故一托盘可堆垛32件。库存量折合SKU为19200/32=600托盘。同理对B类货物，每托盘可堆垛27件，共需250托盘。A、B共需850托盘。,2）确定货格尺寸 因每货格放2托盘，按托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为2750mm长,1000mm深,1100mm高(含横梁高度50m
15、m)。,图13 托盘货架的尺寸图,4）确定叉车货架作业单元,图14 叉车货架作业单元,3）确定货架层数 由叉车的提升高度3524mm确定货架层数为4层，含地上层。,由于叉车两面作业，故可以确定叉车货架作业单元。该单元共有16个托盘，长度为2.75m，深度为两排货架深度+背靠背间100mm+叉车直角堆垛最小通道宽度 即D=21m+0.1m+2.235m=4.335m取4.4m 面积S0=2.754.4=12.1m2。,5）确定面积,由总SKU数除以叉车货架作业单元得所需单元数，再乘单元面积即可得货架区面积(包含通道)，即 单元数=850/16=53.125取不小于的整数得54个 故面积S=54S0=5412.1=653.4 m2。,6）确定货架排数,图15 8排14列4层货架布置，共896个托盘,
