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1、第八章第八章 仓储系统规划与设计仓储系统规划与设计 本章的主要内容本章的主要内容1 1、仓储系统与规划、仓储系统与规划、仓储系统与规划、仓储系统与规划2 2、仓库布置设计、仓库布置设计、仓库布置设计、仓库布置设计3 3、自动化仓储系统、自动化仓储系统、自动化仓储系统、自动化仓储系统引导案例引导案例引导案例引导案例:海尔物流和立体库海尔物流和立体库海尔物流和立体库海尔物流和立体库 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
2、。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。库，在黄岛开发区建了一座全自动的立体库。海尔的事实是，黄岛立体库长海尔的事实是，黄岛立体库长120米、宽米、宽60米，仓储面积米，仓储面积5 400m2，立体库有，立体库有9168个标准托盘位，托盘是个标准托盘位，托盘是1.21米的；米的；立体库的建筑高度是立体库的建筑高度是16米，放货的高度可到米，放货的高度可到12.8米，每天进米，每天进出的托盘达到出的托盘达到1200个，实际能力是个，实际能力是1600个。个。5400m2取代了原来取代了原来65000m2
3、的外租库，而且由于使用了计的外租库，而且由于使用了计算机系统，管理人员从原来的算机系统，管理人员从原来的300多人降为多人降为48人。人。通过减少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起来一年是1200万。万。第二个作用是降低了物料的库存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。因为海尔在计算机系统里都设定了，比如说只允许放都设定了，比如说只允许放7天的料，超过天的料，超过7天不让进，相对天不让进，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来说使整个库存量下降。库存量下降当时空调事业部
4、就是一个典型的例子，从个典型的例子，从9月到月到12月降了月降了1.4亿。亿。第三个作用是深化了企业物流系统的规划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。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。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，只占很少的库容，
5、公司马上把冰箱、洗衣机、电脑全部放进去，一少的库容，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。下减少了这些厂的外租库，整个效果非常明显。图图1 自动化立体仓库系统自动化立体仓库系统图图1 自动化立体仓库系统自动化立体仓库系统图图2 柳汽的自动化立体仓库系统柳汽的自动化立体仓库系统8.18.1仓储系统与规划仓储系统与规划仓储系统与规划仓储系统与规划1、仓库（仓储）及其作业功能、仓库（仓储）及其作业功能（1）仓库的概念）仓库的概念p储存和保管货物的场所；储存和保管货物的场所；p现代仓库现代仓库和和物流中心物流中心已经形成了围绕货物的以存储空间、储已经形成了
6、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，功能也延伸到包括延伸到包括运输运输、仓储仓储、包装包装、配送配送、流通加工流通加工和和信息信息等一整等一整套的物流环节。套的物流环节。设施选址及其评价设施选址及其评价 机械与汽车工程学院机械与汽车工程学院 （2）仓库的作业功能）仓库的作业功能图图4 仓库的主要功能仓库的主要功能（2）仓库的作业功能）仓库的作业功能1）收货（）收货（Receiving）p到达产品卸货；到达产品卸货；p货物外观查验；货物外观查验；p检查物料的数量和质量是否与货单一致；检查物料的数量和质量是否
7、与货单一致；p更新库存记录更新库存记录。2）转运或入库（）转运或入库（TransferorPut-away）p将商品移至存储区、专门作业区或发货区的实际移动过将商品移至存储区、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。程，包括搬运和放在适当的地方。3）订单拣货（分拣）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。包或再包装。p摘果式摘果式(Discreetpicking)p播种式播种式(Batchpicking)p分区式分区式(Zonepicking)p波浪式波浪式(Wavep
8、icking)4）直接转运（）直接转运（Crossdocking）直接转运直接转运，也称越库，它无需存储，直接将刚收到的货物经，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。适当的分类整理转运到发货站台。图图5 直接转运（左）与传统仓库功能（右）的比较直接转运（左）与传统仓库功能（右）的比较5）发货（）发货（Shipping）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。到运输车辆内，库存记录的调整和发货记录的检查。6）存储（）存储（Storage）存储是商品在等待
9、需求前的实际存放。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，如需要时间性强的精确信息，如库存水平库存水平、吞吐量吞吐量、储位信息储位信息、进出货信息进出货信息、空间利用率空间利用率等。等。2、仓库分类与组成、仓库分类与组成（1）仓库的分类）仓库的分类p流通领域，如物流中心和配送中心；流通领域，如物流中心和配送中心；p生产领域。生产领域。若按保管形态分：若按保管形态分：普通仓库普通仓库冷藏仓库冷藏仓库恒温仓库恒温仓库露天仓库露天仓库危险品仓库等危险品仓
10、库等（2）仓库的组成）仓库的组成p存储空间存储空间p货物货物p仓储设施设备仓储设施设备(收发设施设备、储存设备、搬运和输送收发设施设备、储存设备、搬运和输送设备设备)p人员人员（仓管、搬运、拣货和补货人员）（仓管、搬运、拣货和补货人员）p作业及管理系统等要素（作业及管理系统等要素（WMS）。）。3、仓库规划、仓库规划（1）仓库规划的目标）仓库规划的目标空间利用最大化；空间利用最大化；设备利用最大化；设备利用最大化；劳动力利用最大化；劳动力利用最大化；所有物料最容易接近；所有物料最容易接近；所有物料得到最好的保护。所有物料得到最好的保护。（2）仓库规划的内容）仓库规划的内容仓库规划的内容包括仓库
11、规划的内容包括仓库选址仓库选址、确定仓库的大小确定仓库的大小、数量数量和和仓库仓库的布置与设计的布置与设计。1）仓库的选址）仓库的选址决定仓库选址之前要考虑这样的问题：决定仓库选址之前要考虑这样的问题：需要建多少仓库？需要建多少仓库？每个仓库建在什么地方？每个仓库建在什么地方？规模大小是多少？规模大小是多少？2）仓库的）仓库的PQRST分析分析 P：仓库要存放的物品有哪些，有多少类型、采用什么包装、：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；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；：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：包
12、括物品移动路径，与P一起确定了搬运设备的选择，和一起确定了搬运设备的选择，和仓库通道的设计。仓库通道的设计。S：辅助设施；：辅助设施；T：时间性更是仓库设计要着重考虑的因素。：时间性更是仓库设计要着重考虑的因素。3）仓库布置的作业区域划分）仓库布置的作业区域划分p物料存储区物料存储区p收货作业区收货作业区p分拣作业区分拣作业区p发货作业区发货作业区p集货分类区等集货分类区等图图5 仓库的主要作业区域仓库的主要作业区域收货作业区收货作业区发货作业区发货作业区物料存储区物料存储区集货作业区集货作业区整箱拣货区整箱拣货区拆箱拣货区拆箱拣货区8.28.2仓库布置设计仓库布置设计仓库布置设计仓库布置设计
13、仓库合理布置设计的要求：仓库合理布置设计的要求：p应该按照仓库作业的顺序如进货、储存、发货等作出布置，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。便于提高作业效率。p缩短货物与人员移动距离，节约仓库空间。缩短货物与人员移动距离，节约仓库空间。p应便于仓库各种设施设备都能充分发挥效率。应便于仓库各种设施设备都能充分发挥效率。p保证仓库安全。保证仓库安全。1、存储策略、存储策略（1）仓库存储方式）仓库存储方式散放；散放；堆码；堆码；货架储存。货架储存。图图6 各种堆码方式各种堆码方式图图7 堆码方式与货架示例堆码方式与货架示例最大周转率最大周转率一般周转率一般周转率最小周
14、转率最小周转率（2）仓库物品存储的基本原则）仓库物品存储的基本原则p保证储存货物安全原则；保证储存货物安全原则；p符合作业规范要求原则（符合作业规范要求原则（面向通道面向通道，先进先出先进先出）；）；p物料周转速度原则物料周转速度原则（销售量销售量/存货量）；存货量）；I/O口口图图9 依周转率储存依周转率储存图图10 I/O口分离的储位指派口分离的储位指派主要通道主要通道HBDFCAGE进货口进货口出货口出货口产品产品 进货量进货量 进仓次数进仓次数 出货批量出货批量 出仓次数出仓次数 进仓进仓/出仓次数出仓次数 A 40栈板栈板 40 1栈板栈板 40 1.0 B 200箱箱 67 3箱箱
15、 67 1.0 C 1000箱箱 250 8.箱箱 125 2.0 D 30栈板栈板 30 0.7栈板栈板 43 0.7 E 10栈板栈板 10 0.1栈板栈板 100 0.1 F 100栈板栈板 100 0.4栈板栈板 250 0.4 G 800箱箱 200 2.0箱箱 400 0.5 H 1000箱箱 250 4.0箱箱 250 1.0当进出货口不相邻时，可依进、出仓次数来分布。当进出货口不相邻时，可依进、出仓次数来分布。当进出货口不相邻时，可依进、出仓次数来分布。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）仓库物品存储的基本原则p同类归一，相关靠近；同类归一
16、，相关靠近；p重量对应；重量对应；p形状对应，标记明确；形状对应，标记明确；p分层堆放；分层堆放；p降低储存成本原则；降低储存成本原则；p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）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）仓库存储位置的分配方法p随机储存随机储存（RandomizedStorage，RS）将运入的物品随机放在任意的位置。将运入的物品随机放在任意的位置。p定位（分区）储存定位（分区）储存（DedicatedStorage，DS）将要求储存的物品根据其类型储存在指定的位置。将要求储存的物品根据其类型储存在指定的位置。a按件
17、号顺序储存按件号顺序储存b按货物的类型和库存水平按货物的类型和库存水平p分级储存方法分级储存方法（Class-basedStorage）根据根据2080原则（原则（80存取活动主要针对存取活动主要针对20货物，货物，15存取存取活动主要针对活动主要针对30货物，货物，5存取活动主要针对存取活动主要针对50货物货物）分）分类进行储存，类进行储存，A A级离出入口最近，级离出入口最近，B B级次之，级次之，C C级最远级最远。例题一例题一ABC三类货物三类货物10期的库存量如表，采用随机存储、定位存期的库存量如表，采用随机存储、定位存储，分级存储各需要多少储位？储，分级存储各需要多少储位？货物货物
18、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A 4 1 4 2 0 2 0 3 0 4 B 1 2 3 4 5 5 5 4 3 2 C 0 3 1 0 3 0 3 1 0 3 随机存储随机存储10期库存量为最大期库存量为最大9，取，取9个储位。个储位。定位存储定位存储ABC库存量为最大库存量为最大4，5，3，取，取12个储位。个储位。分级存储分级存储组合为组合为AB+C,AC+B,BC+A,对应的峰值相加对应的峰值相加10，12，12。即即AB+C。定定 位位 随随 机机 分分 级级时期时期 A B C ABC AB AC BC 1 4 1 0 5 5 4 1 2 1 2 3 6 3 4 5
19、3 4 3 1 8 7 5 4 5 0 5 3 8 5 3 8 6 2 5 0 7 7 2 5 7 0 5 3 8 5 3 8 8 3 4 1 8 7 4 5 9 0 3 0 3 3 0 3 10 4 2 3 9 6 7 5峰值峰值 4 5 3 9 7 7 8（4）存储分配和管理措施）存储分配和管理措施p通过优化货物的拣货顺序来减少拣货人员需求；通过优化货物的拣货顺序来减少拣货人员需求；p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；通过匹配货物的集装单元和储位大小来减少补货人力需求；p通过平衡各分区拣货人员的工作负荷来降低反应时间并改通过平衡各分区拣货人员的工作负荷来降低反应时间并改进
20、流动状态；进流动状态；p通过平衡相似货物分开存储，避免拣选错误，提高拣选精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。确率。2、空间利用、空间利用图图11 货物沿通道的堆码货物沿通道的堆码货物堆码分为层高，深度和列数。货物堆码分为层高，深度和列数。图图12 蜂窝损失示意图蜂窝损失示意图（1）蜂窝损失）蜂窝损失定义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空缺不能被别的货物别的货物填补，留下的空位有如蜂窝，故名蜂窝形填补，留下的空位有如蜂窝，故名蜂窝形空缺。空缺。蜂窝损失率蜂窝损失率蜂窝损失空缺系数的计算
21、如下。蜂窝损失空缺系数的计算如下。空缺系数空缺系数H的期望值为：的期望值为：式中式中n一列货位堆码货物件数；一列货位堆码货物件数；i=0,1,2,。例题例题2计算蜂窝损失空缺系数？计算蜂窝损失空缺系数？讨论讨论货架存储有没有空缺系数？货架存储有没有空缺系数？（2）通道损失）通道损失定义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，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，都存在通道损失。还是货架储存，都存在通道损失。通道损失计算通道损失计算：蜂窝损失计算蜂窝损失计算：式中：式中：Wa通道宽度；通道宽度；d货堆深度。货堆深度。总的空间损失计算总的空间损失
22、计算：为通道损失和蜂窝损失的和。：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不同深度时，通道损失、蜂窝损失及总空间损失4层货物层货物通道宽度为通道宽度为3m，货物深度为，货物深度为1m货堆深度（排）货堆深度（排）12345通道损失通道损失La0.60.4290.3330.2730.23蜂窝损失蜂窝损失0.150.2490.3050.3400.366总空间损失总空间损失0.750.6780.6380.6130.596提高提高仓库高度仓库高度和降低和降低通道宽度，通道宽度，能有效提高空间利用率，能有效提高空间利用率，高层立体仓库发展的一个原因。高层立体仓库发展的一个原因。
23、例题例题3某某 种种 货货 物物 C为为 木木 箱箱 包包 装装 形形 式式，尺尺 寸寸（长长 宽宽 高高）为为1000600700mm，箱箱底底部部平平行行宽宽度度方方向向有有两两根根垫垫木木，可可用用叉叉车车搬搬运运，在在仓仓库库中中堆堆垛垛放放置置，最最高高可可堆堆4层层。C货货物物最最大大库库存存量量为为600件件，请请考考虑虑通通道道损损失失（设设叉叉车车直直角角堆堆垛垛最最小小通通道道宽宽度度为为3.6m，货叉长，货叉长1m）和蜂窝损失确定其需要的存储面积。）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）空间利用和空间标准按随机存储，最佳深度：按随机存储，最佳深度：存储
24、深度存储深度 示意图示意图 货物面积货物面积 列数列数 总面积总面积 空间利用率空间利用率D=112122450%D=21272157%D=31252060%A A A A B B B B B C C CA A B B C A A B B B C CA B CA B B CA A B B C按定位存储，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。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利用考虑的因素p空间的保持；空间的保持；空间集中方向空间集中方向 托盘货架托盘货架 双深货架双深货架 后推式货架后推式货架 贯串式货贯串式货架架p 空间的限制；空间的限制；
25、p 易存取性；（通道设计与相关的搬运设备符合，靠墙不应设易存取性；（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。）置通道，通道方向与存储区长轴线一致，主通道面向门。）p考虑良好的存储策略。考虑良好的存储策略。3、库容量与仓库面积、库容量与仓库面积（1）库容量）库容量存储单元存储单元(StockKeepingUnit,SKU)根据拟存货物的规格品种、根据拟存货物的规格品种、体积、单位重量、形状和包体积、单位重量、形状和包装等确定每一个货物单元的装等确定每一个货物单元的尺寸和重量，以托盘或货箱尺寸和重量，以托盘或货箱为载体，在仓库货架占住一为载体，在仓
26、库货架占住一个位置。个位置。库容量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（托盘或货箱）来表示。元（托盘或货箱）来表示。（2）仓库面积计算）仓库面积计算库房面积包括库房面积包括有效面积有效面积和和辅助面积辅助面积。仓库面积计算方法：仓库面积计算方法：p直接计算法（直接计算出货架、堆垛所占的面积和辅助面积直接计算法（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。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直接计算法面积的计算与库内货物存储方式存储方式、存取策略存取策略、空间空间利用利用、装卸搬运机械的类型装
27、卸搬运机械的类型以及以及通道通道等有关，在设计时应根据等有关，在设计时应根据实际情况具体计算。实际情况具体计算。p荷重计算法（一种经验算法，它根据库存量、储备期和单位荷重计算法（一种经验算法，它根据库存量、储备期和单位面积的荷重面积的荷重）例题例题3某仓库拟存储某仓库拟存储A、B两类货物，包装尺寸（长两类货物，包装尺寸（长宽宽高）分别为高）分别为500280180mm和和400300205mm，采用在，采用在12001000150mm的标准托盘上堆垛，高度不超过的标准托盘上堆垛，高度不超过900mm两类货物最两类货物最高库存量分别是高库存量分别是19200和和6750件，采用选取式重型货架堆垛
28、，货件，采用选取式重型货架堆垛，货架每一货格存放两个托盘货物。架每一货格存放两个托盘货物。作业叉车为电动堆垛叉车，提升高度为作业叉车为电动堆垛叉车，提升高度为3524mm，直角堆垛最小，直角堆垛最小通道宽度为通道宽度为2235mm。试确定货架长宽高、层数和排数，并计试确定货架长宽高、层数和排数，并计算货架区面积。算货架区面积。解解1）计算）计算A、B两类货物所需的托盘存储单元数。两类货物所需的托盘存储单元数。对对A类货物，类货物，12001000托盘每层可放托盘每层可放8件，件，可堆层数为可堆层数为(900-150)/180=4.17，取整即，取整即4层层故一托盘可堆垛故一托盘可堆垛32件。件
29、。库存量折合库存量折合SKU为为19200/32=600托盘。托盘。同理对同理对B类货物，每托盘可堆垛类货物，每托盘可堆垛27件，共需件，共需250托盘。托盘。A、B共需共需850托盘托盘。2）确定货格尺寸）确定货格尺寸因每货格放因每货格放2托盘，按托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为托盘，按托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为2750mm长长,1000mm深深,1100mm高高(含横梁高度含横梁高度50mm)。图图13 托盘货架的尺寸图托盘货架的尺寸图4）确定叉车货架作业单元）确定叉车货架作业单元图图14 叉车货架作业单元叉车货架作业单元3）确定货架层数）确定货架层数 由叉车的提升高度由叉车的提升高
30、度3524mm确定货架层数为确定货架层数为4层，含地上层。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。由于叉车两面作业，故可以确定叉车货架作业单元。该单元共有该单元共有16个托盘，长度为个托盘，长度为2.75m，深度为两排货架深度深度为两排货架深度+背靠背间背靠背间100mm+叉车直角堆垛最小通叉车直角堆垛最小通道宽度道宽度即即D=21m+0.1m+2.235m=4.335m取取4.4m面积面积S0=2.754.4=12.1m2。5）确定面积）确定面积由总由总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积即可得货架区面积货架区面积(包含通道包含通道)，即，即单元数单元数=850/16=53.125取不小于的整数得取不小于的整数得54个个故面积故面积S=54S0=5412.1=653.4m2。6）确定货架排数）确定货架排数图图15 8排排14列列4层货架布置，共层货架布置，共896个托盘个托盘