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1、第第8章章 仓库与配送中心设计仓库与配送中心设计Design of warehouse and distribution center3/30/20232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。在国内人们因为人工成本便宜，地皮又大而质疑立体库的效果。黄岛立体库长120米、宽60米，仓储面积5 400m2，立体库有9 168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
2、出的托盘达到1 200个，实际能力是1 600个。5 400 m2取代了原来65 000 m2的外租库，而且由于使用了计算机系统，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1 200万。23/30/20233 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。当时空调事业部就是一个典型的例子，大约3个月，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
3、都是标准化的托盘，标准的周转箱。以往都是纸箱，纸箱的坏处在于，产品的零部件容易压坏，上线的时候还要倒箱，多次倒箱增加了人工拣选，保证不了产品的质量。现在我们采用统一的产品包装，从分供方的厂里到海尔的生产线整个过程不用倒箱。33/30/20234 对车间也是一样，以往我们车间的效果也是脏、乱、差，使用标准箱之后，全部是叉车作业标准化。立体库对两方都产生了有利的作用，对分供方也好，对海尔内部的整个物流推进也是很重要的。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
4、个效果非常明显。43/30/202358.1 仓库及仓储系统仓库及仓储系统 仓库就是储存和保管货物的场所。发展商品、货物的数量和种类越来越多，但是存储的时间却越来越短，而且货品在仓库不只是储存和保管，还有诸如分拣、包装等加工增值过程。从物流系统的观点来看，仓库的主要功能应当是促使货物更快、更有效地流动，而不仅仅是储存。仓库从“静态”储藏“动态”流通枢纽的质的飞跃。观念和功能的改变，引起了仓库形态和内容的显著变化。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。53/30
5、/20236 为为什什么么要要仓仓库库One reason3/30/202378.1.1 仓库的分类仓库的分类 7仓库可以分为流通领域，如物流中心和配送中心物流中心又称流通中心，是组织、衔接、调节、管理物流的较大的据点。配送中心(Distribution Center)是物流中心的一种形态，它是从事货物配备（集货、加工、分货、拣选、配送）和组织对用户的送货，以高水平实现销售和供应服务的现代流通设施。3/30/202383/30/20239生产领域的仓库生产领域的仓库 分为储存(Storage)和仓储(Warehousing)两类。生产制造过程原材料的储存、原材料或在制品的供应都属于储存功能。而
6、准备发货启运的最终成品和产品的存储则属于仓储功能。它们是企业物流不同阶段的功能，但因为作业和管理的相似性，现在很多企业统一管理93/30/202310普通仓库冷藏仓库恒温仓库露天仓库危险品仓库等10按保管形态分按保管形态分3/30/202311平房仓库（平库）楼房仓库高层货架仓库罐式仓库轻钢结构仓库11按库房建筑结构分按库房建筑结构分3/30/202312 仓库的布置图，它分为小板材库、大板材库、超大物件库、仓库的布置图，它分为小板材库、大板材库、超大物件库、板材出入库缓冲区、超大物件板材出入库缓冲区、超大物件/生产线缓冲区和站台区。生产线缓冲区和站台区。123/30/202313仓储系统包括
7、：1.存储空间2.货物3.仓储设施设备4.人员5.作业及管理系统等要素。138.1.2 仓储系统仓储系统 3/30/202314储存空间由仓库库房提供，不同的库房提供的空间差别很大。在进行储存空间规划时，必须考虑到空间的大小、柱子间距、有效高度、通道和收发站台等因素，并配合其他因素，才能做出完善的设计。货架、堆码、散放14仓储系统的组成仓储系统的组成存储存储空间空间仓储系统仓储系统货物货物仓储设施仓储设施设备设备人员人员作业及作业及管理系统管理系统3/30/202315货物是仓库的生命源。货物的特征、货物在储存空间的摆放方式和管理与控制是储存系统要解决的关键问题。影响到货物在储存空间的摆放因素
8、有：储位单位、储位策略和原则和商品特性等。货物在库不仅仅要摆放好，还要便于存取、分拣和加工等管理，这些活动在仓库，尤其是流通型仓库即物流中心更多，要求掌握库存状况、了解其品质、数量、位置和出入库状况等信息。152、仓储系统的组成、仓储系统的组成存储存储空间空间仓储系统仓储系统货物货物仓储设施仓储设施设备设备人员人员作业及作业及管理系统管理系统3/30/202316仓储设施设备由收发设施设备、储存设备、搬运和输送设备等组成。只要货物不是直接堆码在地上，不是由人力肩扛手捧，就要托盘、货架等储存设备和输送机、笼车、叉车等搬运和输送设备。162、仓储系统的组成、仓储系统的组成存储存储空间空间仓储系统仓
9、储系统货物货物仓储设施仓储设施设备设备人员人员作业及作业及管理系统管理系统3/30/202317仓储系统的人员包括仓管、搬运、拣货和补货等人员。即使是最自动化的仓库也需要人员来看护和管理。人员仍然是仓库最活跃的因素，在仓储空间设计和设备选择时，都要根据自动化程度的高低来考虑人-机作业和管理问题，例如考虑人员在存取搬运货物时，要求效率高、省时、省力，作业流程要合理、储位配置及标志要简单清楚，一目了然；且要好放、好拿、好找。172、仓储系统的组成、仓储系统的组成存储存储空间空间仓储系统仓储系统货物货物仓储设施仓储设施设备设备人员人员作业及作业及管理系统管理系统3/30/202318按照设施规划设计
10、的要求，我们首先要考虑的是作业流程，没有通畅的作业流程就不可能有完善的仓库功能布置。现代仓库还要考虑信息系统。仓库管理系统(Warehouse Management System,WMS)是仓库运作的神经中枢，与良好的作业系统配合，才能完成仓库的各项功能。182、仓储系统的组成、仓储系统的组成存储存储空间空间仓储系统仓储系统货物货物仓储设施仓储设施设备设备人员人员作业及作业及管理系统管理系统3/30/202319仓储系统的主要功能流程仓储系统的主要功能流程 仓储系统按此流程又可以分为收货、存储、拣选和发货等子仓储系统按此流程又可以分为收货、存储、拣选和发货等子系统系统 193/30/20232
11、0仓库的三类最基本的功能，即：仓库的三类最基本的功能，即：移动移动(Movement)、储存储存(Storage)信息交换信息交换(Information transfer)。其他功能，如其他功能，如分拣分拣(Sortation)、包装包装(Packaging)直接转运直接转运(Crossdocking)，直拨，直拨208.2.1 仓库的作业功能仓库的作业功能 8.2 仓储运作与仓库规划仓储运作与仓库规划 3/30/202321一、移动一、移动移动功能可以进一步分为以下作业功能：移动功能可以进一步分为以下作业功能：收货收货(Receiving)。转运或入库转运或入库(Transfer or P
12、ut-away)。订单拣货订单拣货(Order picking/selection)。直接转运直接转运(Cross docking)。发货发货(Shipping)。213/30/2023221)收货收货收货作业包括到达货物卸货（包含确定运输车辆停靠时间、站台安排、车辆固定措施、车厢密封检查和卸货作业）在收货区的暂存 staging外观查验 inspection检查物料的数量和质量是否与货单一致更新库存记录还可能有货物的重新包装和整理。223/30/2023232)入库（Put-away or Transfer）入库是将商品移至存储区、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，
13、对直接转运(Crossdocking)仓库就是收到的货物转运到发货区。入库货物如存入货架通常称为上架(Put-away)。在货物入库之前，必须先确定货物的储位分配，233/30/2023243）拣选）拣选（Order Picking/Selection）拣选是将一种或多种存储货物取出，按顾客要求整理组合，包括拆包或再包装等的一系列作业，也称为理货。拣选按货物大小分为整托盘拣货、按箱拣货和单件拣货（拆箱拣货），货物越小，则拣货成本越高。仓库设计中，拣选要考虑的主要问题是确定拣货批量、拣货路径和分拣整理问题（Batching,Routing,Sorting）。243/30/2023254）检查与装
14、箱）检查与装箱（Checking and Packing）装箱作业是劳动密集型的工作，顾客订单所要求的每一项货物都必须装入合适的容器（物流箱、托盘、集装箱、车辆等）中，以发运到顾客手中。为保证订单的准确性，发货前必要的检查是必不可少的，这对提高顾客服务水平和减少反向物流与返工都有重要意义。253/30/2023265）发货）发货（Shipping）发货作业包括拣选出的产品在发货区暂存（Staging），配货整理后搬运到运输车辆内，要进行发车计划与线路安排，运输车辆停靠时间与站台安排，库存记录的调整和发货记录的检查。也包括分类整理和包装作业，如货物放入箱盒等容器中，置于托盘上，捆扎加固，贴发货标
15、签和包装单等 263/30/202327 直接转运，也称交叉转运，它无须存储，直接将刚收到的货物经适当的分类整理转运到发货站台。纯粹的直接转运必须有信息系统的支撑。由于减少了作业时间和成本，并能够提高顾客服务水平，直接转运现在应用越来越广6）直接转运3/30/2023282存储存储 存储按时间长短分为临时的和持久的。临时存储强调仓库的移动功能，仅存储基本库存补货所必需的货物数量。其具体数量由物流系统的设计、提前期和需求三者综合决定。持久存储是指超过正常补货数量的，即安全库存或缓冲库存。需要持久存储的条件常有季节性需求、不确定的需求、冷鲜产品、预期购买和数量折扣等。货物储位分配（Slotting
16、）就是对不同货物分配最有效的拣货存储设备类型和区域。存储保管过程中还有移库或移位，这是为了提高存储、搬运或出库效率而进行的货物存储位置移动与调整。3/30/2023293信息交换信息交换 仓库作业管理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。仓库管理信息系统是仓库信息交换的中枢现代仓库还发展出了不少新功能，如分拣(Sortation)、包装（Packaging）和直接转运（Crossdocking）等。3/30/2023308.2.2 仓库运作管理仓库运作管理 仓库作业的主要流程就是收货、存储、拣货和发货，仓库的运作主要围绕它们展开。现代仓库更加注重移动，
17、提高出货效率和准确率，因此拣货更加重要，但存储与拣货是前后顺序的仓储作业，两者不能割裂，需要在仓库设计与运作中通盘考虑。3/30/2023311存储策略与储位管理存储策略与储位管理 仓库中要存储的每一种货物，即每种SKU都分配一定的存储位置（Storage Location，简称Slots）。一个储位可以是任何一种可标识的存储位置，如货架货位、储箱位、堆码存储的地面划定区。问题：（Storage Location Assignment Problem，SLAP）。这一问题的解决既可以先从宏观考虑，对货物按类别划分，来确定存储区域的划分与分配，称为存储策略；也可以把它看成一个微观布置问题，不但要
18、考虑放在什么具体储位，还要考虑方便拣货取出，即储位管理（Slotting）3/30/202332仓库存储策略仓库存储策略 随机存储策略随机存储策略（Randomized Storage Policy）随机存储策略是最简单的存储策略，随机存储虽然占用空间少，但当货物量大时，拣货查找十分费时 定位存储策略定位存储策略（Dedicated Storage Policy）（分区存储策略）要求给每类货物分配的存储空间不少于最大存储量的空间，定位存储便于货物的存取，在大多数时候空间浪费比第一种策略更大。分级存储策略分级存储策略（Class-Based Policy）分为A，B，C三级。为缩短存取货时间，A
19、级应放到离出入口最近的地方，B级次之，C级则放在最远处。虽然每种货物有各自的存储空间需求，但是它们可以在同级别指定的区域内随机放置 3/30/202333例例A、B、C三种货物10期的库存量如表所示。则采用随机存储、定位存储和分级存储策略各需要多少储位（每单元一个储位）3/30/202334 采用分级存储策略（设为两级），有三种可能组合，即AB+C、AC+B、BC+A，其中组合级AB、AC、BC的数据如表后三列所示。AB、AC、BC各期最大值分别是7、7、8，再与相应单级组合，可以看到最小的情况是AB+C，即总储位为10。3/30/2023353、拣选作业、拣选作业 拣选作业是按订单将一种或多
20、种存储货物取出，按顾客要求整理组合，包括拆包或再包装，并放置在指定地点的整套作业。拣选作业流程：包括查找（searching）存储在不同地方的货物、向货物存储处的多次来回行走（traveling）、拾取货物（extracting）和拣货确认等订单文件处理和其他工作。目的：在于正确且迅速地集合顾客所订购的商品。特点：拣选作业是仓库物料搬运和信息处理两种活动的综合3/30/202336订单：顾客订单、商店发货单、车间发料单订单：顾客订单、商店发货单、车间发料单方式：方式：人至货人至货货至人货至人363/30/2023371）拣选单位）拣选单位 单品：单品：拣选的最小单位，可由人工单手拣取者，尺寸一
21、般在10立方厘米以下，单边长不超过20厘米，重量在1kg以下。单品从包装箱中取出，又称为拆箱拣选（Splitting-case picking）。箱：箱：由一件或多件单品装在瓦楞纸板箱所形成，尺寸一般在10立方厘米到1立方米之间，单边长不超过1米，重量在130kg。通常箱的尺寸为长200l600，宽150w450。托盘：托盘：由箱码垛而成，无法用人手直接搬运必须利用叉车或托盘搬运车等机械设备。特殊品：特殊品：体积大形状特殊，无法按托盘、箱归类，或必须在特殊条件下作业者，存储和拣选时都必须特殊考虑。3/30/202338基于对基于对 stock keeping unit(SKU)数量的不同，有三
22、种分拣级数量的不同，有三种分拣级别别 Pallet Picking托盘拣货托盘拣货（PP）如如CDC，工厂发货，工厂发货Case Picking按箱拣货按箱拣货（PC）Piece Picking按件拣货按件拣货（CB）拆箱拣货）拆箱拣货 多品种小批量短时，作业最繁重，如在多品种小批量短时，作业最繁重，如在RDC中中383/30/2023392）拣选行走方式）拣选行走方式 行走方式主要有人至货（Operator-to-stock,OTS）、货至人（Stock-to-operator,STO）二大类。人至货方式。人至货方式。人至货方式是最常见的，也称为就道式拣货（In-the-Aisle），拣货员
23、通过步行或搭乘拣选车辆到达货品储存位置。人至货系统的存储设备有：托盘货架、轻型货架、橱柜、流动货架或高层货架等静态存储设备拣选搬运设备有：无动力拣选台车、动力牵引车、叉车、拣选车、动力或无动力的输送机、拣选式堆垛机和计算机辅助拣选台车 货至人方式。货至人方式。货至人方式则相反，要拣货物由机器寻址找出，自动送到拣选者的作业位置，拣取者在固定位置内作业，无需去寻找货位。货至人是自动仓库的拣货方式。货至人方式可分为普通、闭环和活动的三种 工作面积紧凑、补货容易、效率高，可以优化拣选人员的工作条件与环境。不足之处在于投资大，拣选周期长。如小件自动化仓储系统（Mini-Load ASRS或Automat
24、ic Small Container Warehouse，ASW）和自动仓库ASRS 3/30/202340四、拣选策略四、拣选策略 订单拣货有4种策略，即：摘果式(Discrete picking)。播种式(Batch picking)。分区式(Zone picking)。波浪式(Wave picking)。403/30/202341摘果式摘果式(Discrete picking)：一次将一个订单的所有货物从头到尾拣取。一人手工拣取一个订单的所有货物 如右4种货物拣货顺序G-C-A-E，每种货数量和储位见下表41l l优点：一个订单在拣货后一次优点：一个订单在拣货后一次完成，不必再分选、合并
25、完成，不必再分选、合并l l缺点：如果每订单拣货数量少缺点：如果每订单拣货数量少花时较多，而且多个工人同花时较多，而且多个工人同时拣取不同的大数量订单时，时拣取不同的大数量订单时，会在通道处发生拥挤会在通道处发生拥挤.3/30/202342播种式（播种式（Batch picking）：）：先将所有订单所要的同一种货物拣出，在暂存区再按各用户的需求二次分配。播种式：一个工人拣取多个订单的所有项目，如图红色为1号订单的，绿色的为2 号订单的，蓝色是两个订单都有的，工人一次将两个订单的所有货物全部拣出，最后再分选。优点：如多个订单都 取同一货时播种式省时缺点：拣取后要分选，且为邻近区拣货要等多个订单
26、积累起来423/30/202343分区式（分区式（Zone picking）：）：每个拣货员负责一片存储区内货物的拣货，在一个拣货通道内，先将订单上所要货物中该通道内有的全部拣出，汇集一起后再分配。这是一种分区播种式，但要多个拣货员才能完成拣货任务。分区式可以是多个工人分别在不同拣货区共拣一个订单的货物或多个订单的货物。每个工人只负责拣取他所在分区的货物。拣取的货物最后再分选、合并优点：每区可采用不同的技术和设备。如果快出货物在最易拣区，能减少拣货时间缺点：分区拣货难以平衡各区工人的工作量和拣货速度433/30/202344波浪式（波浪式（Wave picking）：）：按照某种特征将要发货的
27、订单分组，如同一承运商的所有订单为一组，一次完成这一组订单，下一波再拣选另一组的。它只适用于自动拣选机械的拣选，例如UPS自动仓库分拣系统就是采用这种方式。3/30/20234545方法方法每每订单拣货人数人数每每拣货员订单数数摘果式摘果式Discrete播种式播种式Batch单人人多人多人分区式分区式Zone波浪式波浪式Wave单人人单订单多多订单单/多多订单多机器多机器多多订单拣货策略对比拣货策略对比3/30/202346五、拣选路径五、拣选路径 拣选路径问题实质上就是TSP问题，适用的启发式算法有如果仓库里每一个通道内至少有一种货品要拣取，可采用S形算法（S-shape heuristi
28、c）；最大径距法（Largest gap heuristic）；径距（gap）同一通道内，或跨通道的上下两个要拣取货品的直角距离还有最近插入法、模拟退火算法、遗传算法和蚁群算法等。以下几点方法值得在仓库运作中应用：将主要拣选路径设置为直接的、较短的，且拣货员记得住的路线；对分区作业的拣货员确定路径规则，便于提高效率；按主要拣选路径作业方便的要求安排货物的储位。3/30/202347六、仓库运作评价六、仓库运作评价 对仓库的评价，不仅要反映仓库当前运作水平，也要反映出仓库的规划设计水平。涉及到全生命周期的评价基于简单参观考察就可以作出的评价方法:顾客满意度，清洁、环境、人因、安全和卫生，空间利用
29、、建筑条件与设施，物料搬运设备状况，团队工作、管理与动机，存储系统与策略、库存管理，拣货系统与策略，供应链协调，信息技术水平，质量，管理效率和灵活性等方面来评价录像：仓储录像：仓储3/30/2023488.2.4 仓库规划仓库规划 仓库规划的内容包括仓库选址、确定仓库的大小和数量及仓库的布置与设计。在仓库的布置与设计中要考虑的主要问题有四类1）物流的组织。集装单元的确定、前置拣选区的确立（包括应放置哪些货物）。2）设备选择和数量确定。存储方式与设备、拣货和物料搬运设备、仓库管理信息系统和自动标识与通信设备。3）仓库布置。存储容量和存储空间的配置。4）人员的技能要求与数量确定。对这些问题的回答就
30、是要确定以下策略：收货策略（主要是货车的站台分配）、存储策略、补货策略、订单处理策略（包括拣选策略和拣选路径策略）、分类整理策略和发货策略。3/30/2023498.3 仓库布置设计仓库布置设计8.3.1 存储方式与空间存储方式与空间货物在仓库的存储方式主要有以下三种：货物在仓库的存储方式主要有以下三种：散放散放堆码堆码货架储存货架储存493/30/202350一、散放一、散放 散放是最原始的方式，空间利用率低，且散放活性系数为0，极不便于搬运作业，是应当尽量避免的。如果仓库进出货采用人工搬运方式，收发货暂存区域就会存在散放，因此在人工搬运为主的仓库中，确定暂存区大小时要予以考虑。503/30
31、/202351二、堆码二、堆码 堆码有多种形式，如重叠式堆码、交错式堆码、悬臂式堆码、宝塔式堆码和散装物资的特殊堆码方式513/30/202352单元堆垛单元堆垛Block Stacking单元堆码：堆垛的货物为单元货物,它要设置作业通道，便于机械作业。单元堆垛示意图，它为3层高（z方向）4排深（x方向），每列（Lane，y方向）可分别堆放不同的货物单元 堆垛的存储深度（Lane Depth）可达210单元深，高度要考虑库房建筑物净高、安全堆垛高度、货物码垛性、搬运方法和地面载荷等。对一些轻量货物，堆码高度可达6m，但通常推荐最大堆码高度在23m；为安全起见，z（2/3）minx,y，x,y6
32、m。3/30/202353为了便于不同货物的存取方便和管理，通常采用分类堆码（Dedicated Stacking）的方式，即采用定位存储策略而不是随机存储策略，不同货物单独占据一列或几列，分配给一种货物位置不能由其他货物占据。分类堆垛存在蜂窝损失，空间利用率难以达到理论的数据，且难以满足先进先出（FIFO）这一存储的基本目标。堆码适合于货物SKU不多、存储数量较大、货物容易堆码、整单元存储和拣货、先进先出（FIFO）要求不严格和存储高度低的情况，常见于产成品仓库。3/30/202354三、货架存储三、货架存储 货架形式多种多样，采用货架存储时要根据具体物料特性和库存出入量选择合适的货架，以及
33、配套的搬运方式。货架存储方式主要有托盘货架（Pallet Racks）、轻型货架（Shelves）和抽屉式货架（Drawers），分别适用于不同类型的货物。由于现代仓储中托盘和叉车这种机械化方式的广泛应用，托盘货架使用更广泛。543/30/202355 储存货物的空间叫储存空间，储存是仓库的核心功能，在进行仓储区域的空间规划时，应先求出存货所需的空间大小，并考虑货物尺寸及数量、堆码方式、托盘方式、托盘尺寸、货架货位等因素，然后进行区域的空间规划。堆码方式、托盘及货架的关系直接影响到空间的利用。553/30/2023568.3.2 空间利用空间利用 在仓库设计时，一个重要的考虑因素是空间利用（C
34、ube Utilization）。空间利用中要考虑蜂窝损失和通道损失。1蜂窝损失 蜂窝损失（Honeycombing Loss）是仓库可用存储空间不能全部被利用时所造成的损失，通常发生在货物形状、货物堆码和储位分配时竖直或水平空间没有充分利用的情况3/30/202357如右图可以看到分类堆码的蜂窝损失。下图所示的单、双深堆码（图中作业通道宽3 000mm和货物单元深度1 000mm为示例数据）3/30/202358假设一列货物中蜂窝空缺数出现的概率是相同的假设一列货物中蜂窝空缺数出现的概率是相同的空缺系数空缺系数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=
35、0,1,2,。583/30/202359 例 求图中的蜂窝损失空缺系数。解：图中一列货物可能有四种状态：只堆1、2、3或4层，因此相应的空缺数分别为3/4、2/4、1/4和0。设4种状态的出现概率都是1/4，则空缺系数H的期望值同理对右图中可算出为0.4375。593/30/202360从左到右三种货物的空缺是多少？从左到右三种货物的空缺是多少？E(H)?603/30/202361注意注意 蜂窝损失的空缺系数期望值是针对一列列储位为不同货物（SKU）时的一种保险系数比较大的估计，如果多列为同种SKU，蜂窝损失的空缺系数期望值要相应减少。在存储空间计算时，为方便考虑蜂窝损失，还可以采用蜂窝损失因
36、子。蜂窝损失因子fH由以下公式计算：fH=1/1E（H）如前双列蜂窝损失为2/9，则蜂窝损失因子为1.29，即考虑蜂窝损失时要增加29%的面积。再如2深4层单列存储时蜂窝损失因子为1.78，要增加78%的面积，这已是很保险的估计了。3/30/2023622、通道损失、通道损失 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。若不考虑通道深度方向的情况，通道损失可用下式计算 La=Wa/(Wa+2d)式中WaWidth of asile通道宽度，ddepth货堆深度。623/30/202363如下图a，托盘深度为1m，叉车作业通道宽度为3m，则通道损失为3/
37、5，即60%。可见通道损失之多。为降低此损失，可以增加货位深度，如图b堆两排，通道损失降到0.429，但此时增加了蜂窝损失。633/30/202364通过上述典型计算，在货物不同深度时的通道损失、蜂窝损失及总空间损失见下表可见，货堆越深，通道的损失越小，虽然蜂窝形的空缺损失增大，但总的库容量损失有所减少。643/30/202365例例 某类货物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）和蜂窝损失确定其需要的存储面积。65
38、3/30/202366解：货物堆垛4层，理论上最小占地面积为1.00.6600/4=90m2。一般叉车货叉长达9001000mm（参见图4-33），因此堆码时一次可以叉两件C货物。则通道分类堆垛方式为每通道两边至少各有两排货物。若按货堆深度两排计算，此时通道损失由公式可算出 La=3.6/(3.6+2(0.62)=0.6，但取出货物时一般是一件一件取，则蜂窝损失为一列8件计，可算出蜂窝损失空缺系数E(H)=7/16=0.4375，则折合后的蜂窝损失为0.4375(1-0.6)=0.175，合计损失为0.6+0.175=0.775故需要的存储面积为90/(1-0.775)=400 m2。663/
39、30/202367若货堆深度更多，如4排，则La=3.6/(3.6+2(0.64)=0.429，蜂窝损失为一列16件计，蜂窝损失空缺系数E(H)=15/32=0.46875，合计损失为0.429+0.46875(1-0.429)=0.697，故需要的存储面积为90/(1-0.697)=297 m2。673/30/202368三、空间利用与空间标准三、空间利用与空间标准 从蜂窝损失和通道损失的情况来看，存储深度是二者的折衷，因此，在给定存储策略下，如何确定合理的存储深度对空间利用有决定性影响。3/30/202369对于利用空间，考虑以下因素：1）空间的保持 空间的保持包括最大限度地将空间集中和立
40、体空间的利用，以及将蜂窝损失降到最低。对于托盘单元货架，空间集中的一个方向是托盘货架双深货架后推式货架驰入式/贯穿式货架。另一个方向是从托盘货架到托盘流力式货架。2）空间的限制 空间的利用受到厂房结构、喷水消防装置、顶棚高度、地面载荷强度（对多层货架特别重要）、立柱以及物料安全堆放高度的限制。3）易存取性 过分强调空间利用可能会导致不易存取物料。通道的设计必须足够宽，以便于物料搬运。而且每一个存储孤岛的接触面都应有能进入的通道。所有主要通道都应是直的，可通向门；通道的方向应能使大多数物料沿存储区的最长轴线存放；在同一区域内的货架最好保持同一方向摆放；通道应考虑两面作业，不应沿墙设置，除非这面墙
41、有门。4）存储策略 良好的存储策略可以减少出入库移动距离，缩短作业时间，充分利用存储空间。3/30/2023708.3.3 库容量与仓库面积库容量与仓库面积 1库容量 仓库规模主要取决于拟存货物的平均库存量。货物平均库存量是一个动态指标。作为企业内仓库，可根据历史资料和生产的发展（预留510年后的指标），大体估算出平均库存量（Average Inventory），然后高峰库存量在平均数上加2040%，就可以此高峰库存量为库容量指标。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种货物的单元规格，以此作为仓库的存储单元 Stock Keeping Unit，SKU 仓库存储单元一般
42、以托盘或货箱为载体，每个货物单元的重量多为200500kg。采用机械化作业的存储单元尺寸最好采用标准托盘尺寸，这就是常见的单元仓库Unit Load Warehouse3/30/2023712面积计算面积计算库房面积包括存储面积和辅助面积，存储面积指货架、料垛和必要的作业通道实际占用的面积辅助面积指收发、分拣作业场地、通道、办公室和卫生间等需要的面积。存储面积的计算分堆码、货架等多种情况，具体方法有多种，如荷重计算法、类比法、公式计算法和几何计算法等。3/30/202372几何计算法几何计算法 直接计算法直接计算法 几何计算法是通过托盘货架存储的几何关系直接计算出货架区所占的存储面积。存储面积
43、的计算与库内货物存储方式、存储策略、空间利用、装卸搬运机械的类型以及通道等有关，在设计时要确定具体要求、根据实际情况确定几何尺寸关系，画出图形，再行计算。几何计算法既有形象的图形表现，也便于结果的调整与讨论。我们下面重点介绍集装单元仓库面积的几何计算法。采用托盘货架存储的几何计算以托盘为单位，要先确定货架货格尺寸，货架排列和层数，再确定一个叉车货架存储单元，以此单元的个数来确定存储区的面积和形状。3/30/202373三个单元的设计三个单元的设计 托盘单元托盘单元 货格单元。货格单元。即由立柱和横即由立柱和横梁所围成的存梁所围成的存储空间，通常储空间，通常可以存放可以存放23个托盘货物。个托盘
44、货物。作业单元，作业单元，即叉车与货架即叉车与货架作业单元，它作业单元，它形成货架存储形成货架存储区的基本单元。区的基本单元。3/30/2023743/30/2023753/30/202376例例 某仓库拟存储A、B两类货物，包装尺寸（长宽高）分别为500280180和400300205，采用在1 2001 000150的标准托盘上堆垛，高度不超过900。两类货物最高库存量分别是19 200和7 500件，采用选取式重型货架存储，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3 524毫米，直角堆垛最小通道宽度为2235毫米。试确定货架长宽高、层数和排数，并计算货架区面积。3
45、/30/202377解：1）计算A、B两类货物所需的托盘单元数按第7章托盘装码问题的算法或直接简单推算，对A类货物1 2001 000托盘每层可放8件（不超出托盘尺寸），可堆层数为(900150)/180=4.17，取整即4层，故一托盘可堆垛32件。库存量折合托盘为19 200/32=600托盘。同理对B类货物，每托盘可堆垛30件，共需250托盘。A、B共需850托盘。2）确定货格单元尺寸因每货格放2托盘，按图8-10所示的托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为2 780毫米长，1 000毫米深，1 100毫米高（含横梁高度）。3）确定货架层数为了叉车的作业安全，叉车的提升高度高于最高的货架横梁高度
46、不低于200毫米。由叉车的提升高度3 524毫米，有(3 524-200)/1 100=3，因此可确定货架层数为4层，含地面层。3/30/2023784）确定叉车货架作业单元 叉车两面作业，确定叉车货架作业单元见图8-12。该单元共有16个托盘。长度为两个托盘宽加上一个托盘间隙和2个托盘与立柱间隙，再加一个立柱宽度，即 L 1.2米2+0.1米+0.12米+0.08米 2.78米，取2.8米 深度为两排货架深度+背空间隙100毫米+叉车直角堆垛最小通道宽度，即 D 1米2+0.1米+2.235米 4.335米，取4.4米 则面积 S02.84.4 12.3米2。5）确定面积 由总托盘数除以叉车
47、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（包括作业通道面积），即 单元数850/1653.125取不小于的整数得54个 故面积S54S0 5412.3 664.2米2。3/30/2023796）确定货架排数 货架总长和排数与具体的面积形状有关。对新建仓库则可以此作为确定仓库大体形状的基础。本例54个单元，按6 9得货架长9个单元，即长9 2.8+0.08（即加一个立柱宽）=25.3米，共6个巷道，12排货架，深6 4.4 26.4米。深度比长度大，不符合货架最好沿长方度方向布置的原则。可考虑用4巷道，取4 14=56，此时长度为39.3米，深度为17.6米。3/30/202380
48、现代仓库“动”，更重要的是考虑方便货物拣选上图中考虑拣货出货方便，需要设置一个贯穿各排货架的竖向交叉通道。交叉通道与作业通道垂直，通常从货架中间断开，宽度可容纳两辆叉车并行，即相当于一个货格长度。为提高空间利用率，交叉通道可作成桥洞式的，即上部仍然保持货格不变，只需拆除下部两、三层横梁，改作交叉通道。3/30/2023818.3.5 库房布置设计库房布置设计 主要考虑库房设计的建筑要求、典型仓库布置和动线，以及仓库辅助设施设计。一、库房设计 由上述方法计算得出存储的有效面积后，加上必要的辅助面积，就可得仓库总面积，以此可作库房设计。库房的长度与宽度（跨度）与库房面积有关,设计要按优先比例选取。
49、确定了宽长比后，选定宽度，再定长度。如库房需要面积800m2，初步取宽长比1:2，则算出宽度取20米，长40米。3/30/202382 长宽尺寸还要符合建筑标准GBJ-2-86建筑模数协调统一标准，该标准规定了基本模数M0=100毫米，倍模、分模优选M0/10，M0/5，M0/2，1 M0，3 M0，6 M0，15 M0，30 M0，60 M0 如库房柱距应采用6m，当库房跨度18米时，跨度应为3 m的倍数，当库房跨度18米时，跨度应为6m的倍数。故常用库房跨度6米，9米，12米，15米，18米，24米，30米。如上面800米2库房，按建筑模数修正为24米36米，总面积为864米2，超出一点是
50、可以的，因为还有许多其他因素没有考虑，应留有余地。3/30/202383二、仓库的典型布置与动线二、仓库的典型布置与动线 仓库的布置形式仓库的运作流程。目前有4种普遍采用的典型仓库布置形式，即U形布置（U-shape）、直进穿越式布置（Straight-thru）、中枢加模块布置（Modular-spine）和多层楼房布置（multistory）U形布置形布置类似于生产系统中的U形流水线，是仓库设计中的首选模式。它的收发口在同一边，物流移动路线较合理，也便于站台资源的充分利用，还利于三个方向的扩建。直进穿越式直进穿越式为收发口两边相对布置，物流移动路线为平等的直线，便于解决高峰时刻同时进出货的