物流采购的规划与设计

物流采购的规划与设计第1页，课件共62页，创作于2023年2月本章主要内容仓储系统与规划仓库的分类和组成、仓库的作业功能、仓库规划。存储规划与库房布置设计存储方式与空间、空间利用、库容量与仓库面积、库房布置设计。第2页，课件共62页，创作于2023年2月引导案例：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5400平方米，立体库有9168个标准化托盘位，托盘是1.2×1.1米的；立体库的建筑高度16米，放货的高度可达12.8米，每天进出的托盘达到1200个，实际能力是1600个。5400平方米取代了原来65000平方米的外租库，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，外租库到车间的运输费用，节省工人工资加起来一年是1200万。第3页，课件共62页，创作于2023年2月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标准化得模式送货，所有的都是标准化的托盘，标准的周转箱。第四个作用是立体库具有灵活性和扩展性。刚开始设计立体库只是放空调，但是通过极端及系统管理后，只占了很少的库容，公司马上把冰箱、洗衣机、电脑等全部放进去，一下减少了这些厂得外租库，整个效果非常明显。第4页，课件共62页，创作于2023年2月7.1仓储系统与规划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。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。第5页，课件共62页，创作于2023年2月第6页，课件共62页，创作于2023年2月7.1.1仓库的组成

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。不管是原材料库、设备库、工具及零件库、劳保品库，还是成品库，都是为企业生产经营服务，设计、配置和管理要体现成本效益的原则，但最终要由市场需求来决定。第7页，课件共62页，创作于2023年2月2．仓储系统的组成仓储系统包括：存储空间货物仓储设施设备人员作业及管理系统。第8页，课件共62页，创作于2023年2月2．仓储系统的组成1)储存空间。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。2)货物。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。货物的特征包括供应商、商品特性、规格类别、数量和时间等方面，而影响到它们在储存空间的摆放因素有：储位单位、储位策略和原则和商品特性等。第9页，课件共62页，创作于2023年2月2．仓储系统的组成3)仓储设施设备。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。4)人员。仓储系统的人员包括仓管、搬运、拣货和补货等人员。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。第10页，课件共62页，创作于2023年2月5)作业及管理系统。按照设施规划设计的要求，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局。现代仓库还要考虑信息系统。仓库管理系统(WarehouseManagementSystem,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。第11页，课件共62页，创作于2023年2月7.1.2仓库的作业功能仓库的三类最基本的功能，即：移动(Movement)、储存(Storage)信息交换(Informationtransfer)。第12页，课件共62页，创作于2023年2月仓库的主要功能第13页，课件共62页，创作于2023年2月1．移动移动功能可以进一步分为以下作业功能：收货(Receiving)。转运或入库(TransferorPut-away)。订单拣货(Orderpicking/selection)。直接转运(Crossdocking)。发货(Shipping)。第14页，课件共62页，创作于2023年2月收货(Receiving)收货作业包括：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、更新库存记录。第15页，课件共62页，创作于2023年2月转运或入库(TransferorPut-away)转运或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。第16页，课件共62页，创作于2023年2月订单拣货(Orderpicking/selection)订单拣货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。订单拣货是仓库的一项基本服务，一般占仓库的近一半作业成本。订单拣货有4种策略，即：摘果式。一次将一个订单的所有货物从头到尾拣取。播种式。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。分区式。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。波浪式。按照某种特征将要发货的订单分组，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。例如UPS自动仓库分拣系统就是采用这种方式。第17页，课件共62页，创作于2023年2月直接转运(Crossdocking)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，如图所示。纯粹的直接转运消除了入库、储存和拣选作业，但必须有信息系统的支撑。直接转运应用现在越来越广，因为它减少了作业时间和成本，并提高顾客服务水平，例如美国1995年统计约有75%的食品仓库和配送中心将来自供应商的产品直接转运到零售食品店。第18页，课件共62页，创作于2023年2月发货(Shipping)发货作业包括拣选出的产品在发货区暂存，配货整理后搬运到运输车辆内，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，如货物放于箱盒等容器中，置于托盘上、捆扎加固、张贴发货标签和包装单等。第19页，课件共62页，创作于2023年2月2．储存存储是商品在等待需求前的实际存放。存储的形式与存储货物的尺寸、数量，以及产品搬运特性或容器有关。储存按时间长短分为临时的和持久的。临时储存强调仓库的移动功能，仅储存基本库存补货所必需的货物数量。具体数量由物流系统的设计、提前期和需求三者综合决定。直接转运的目标就是只用临时储存。持久储存是指超过正常补货数量的，即安全库存或缓冲库存。需要持久储存的条件常有季节性需求、不确定的需求、水果和肉类等保鲜产品、预期购买和数量折扣等。第20页，课件共62页，创作于2023年2月3．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。现在企业越来越依赖于电子数据交换EDI、Internet、条码和RFID等技术。成功的仓库功能总是想减少检查作业，但是在仓库运作中误差和差错总是难免的，因此需要定期盘存，以提高信息的准确性。

第21页，课件共62页，创作于2023年2月仓库中重要的是消除无效的移动、储存和信息交换，这有多种表现形式，如：多余或过度的搬运；平面面积和立体空间的利用率低；过时设备所造成的过量维护成本和停工检修时间；陈旧的收发站台；落后的计算机信息处理系统。现代的市场竞争要求仓库有精确的处理、储存和检索系统，以及改进的包装和发货系统，从而仓库要将人工操作和自动化系统优化组合。这也是对仓库规划和设计提出的高要求。第22页，课件共62页，创作于2023年2月7.1.3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和仓库的布置与设计。仓库的主要作用是服务，服务于生产、服务于消费，因此提高对客户的服务水平，选址问题是首要的问题。但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？对于一些大企业，仓库可能很多，但分散的仓库使得每一个仓库规模都很小，利用率和效率都难以保证，且难以达到物料搬运设备和自动化仓库的经济应用规模。现在的趋势是集中，例如引导案例中海尔的例子。我们应当根据生产厂的地址、客户服务基础和要求、租用费用、建造费用等因素综合考虑。第23页，课件共62页，创作于2023年2月一个好的仓库规划应当能够增加产出、改善物流、降低成本、提高顾客服务水平和提供更好的工作条件。或者说达到空间利用、设备利用和劳动力利用的最大化、所有物料容易接近和所有物料得到最大保护的目标，这就要求有正确的规划程序和方法。系统布置规划程序和方法对仓库这类设施也适用。对仓库的PQRST分析是十分必要的。第24页，课件共62页，创作于2023年2月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，这些数据确定了收发、储存等作业区的总体类型；Q：仓库总的吞吐量是多少，各物品有多少数量，这些数据确定了仓库的大体面积；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：辅助设施对仓库功能的完成也很重要，T：而时间性更是仓库设计要着重考虑的因素，例如现在竞争激烈和顾客服务的要求的快速反应使得仓库必须采用自动化设施设备才能达到快和准的基本要求。第25页，课件共62页，创作于2023年2月仓库布置由如下因素决定：存储物品类型、可用空间、高度、库存周转周期、存取量、仓库周围交通布置等。总体布置要根据仓库的作业功能对作业区作出适当划分，如分为物料存储区、收货作业区、分拣作业区、发货作业区等，然后分析这些作业单位的物流关系，以此来确定相对位置。第26页，课件共62页，创作于2023年2月但是仓库布置作为服务系统的一类布置问题，有它的特殊性。仓库规划设计中物流的因素很重要，解决如何存，如何流的问题是主线，因此首先要考虑存储方式和空间利用，然后与总的吞吐量和平均库存量结合确定仓库模型。第27页，课件共62页，创作于2023年2月7.2仓库布置设计7.2.1存储方式与空间货物在仓库的存储方式主要有以下三种：散放。堆码。货架储存。第28页，课件共62页，创作于2023年2月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。但是如果仓库进出货采用人工搬运方式（这在我国还很常见），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。第29页，课件共62页，创作于2023年2月堆码仓库存放的物品多种多样，包装材料及规格是多种多样的，散装物料形状更是各异，因此堆码有多种形式，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，其示意图如下。堆码的空间利用率也不高，而且不能满足先进先出这一存储的基本目标。第30页，课件共62页，创作于2023年2月货架储存这是现代仓库储存的主要方式，它很好地解决了空间利用和先进先出两个问题。货架形式多样，要根据具体物料特性和库存出入量选择合适的货架，以及配套的搬运方式。货架和搬运设备结合就确定了面积要求，我们将在后面详细讲述。第31页，课件共62页，创作于2023年2月储存货物的空间叫储存空间，储存是仓库的核心功能，储存区域规划的合理与否直接关系仓库的作业效率和储存能力。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。第32页，课件共62页，创作于2023年2月7.2.2空间利用1．蜂窝损失分类堆码时计算面积要考虑蜂窝损失。以图所示的分类堆码为例，图a为一个通道各有一排货物，每排货物有若干列，而每一列堆码四层。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，它影响了库容量的充分利用。第33页，课件共62页，创作于2023年2月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,…。第34页，课件共62页，创作于2023年2月例7-1求左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。第35页，课件共62页，创作于2023年2月2．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)

(7-2)式中Wa—Widthofasile通道宽度，d—depth货堆深度。第36页，课件共62页，创作于2023年2月2．通道损失如下图a，托盘深度为1m，叉车作业通道宽度为3m，则通道损失为3/5，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。第37页，课件共62页，创作于2023年2月对于常见的选择式货架来说，堆垛深度最多两排，即双深式货架，此时可配用带伸缩叉的叉车。但出入库和装卸搬运等操作不太方便，需要全面考虑，具体参见后面案例。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7-1。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。平面损失率很大，要提高空间利用率，只有往高度发展和降低通道宽度，这也是高层自动化立体仓库发展的一个原因。第38页，课件共62页，创作于2023年2月例7-2某种货物C为木箱包装形式，尺寸（长×宽×高）为1000×600×700mm，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。第39页，课件共62页，创作于2023年2月例7-2解：货物堆垛4层，实际占地面积为1.0×0.6×600/4=90m2。一般叉车货叉长达900~1000mm,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(7-2)可算出La=3.6/(3.6+2×(0.6×2))=0.6，则蜂窝损失为一列8件计，由公式(7-1)可算出蜂窝损失空缺系数E(H)=7/16=0.4375，则由公式(7-3)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)=400m2。第40页，课件共62页，创作于2023年2月例7-2解：货物堆垛4层，实际占地面积为1.0×0.6×600/4=90m2。若货堆深度更多，如4排:则La=3.6/(3.6+2×(0.6×4))=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)=297m2。第41页，课件共62页，创作于2023年2月第42页，课件共62页，创作于2023年2月3．充分利用空间的因素仓库设计布置的一个重要原则是利用空间，因此要考虑以下因素：1）空间的保持。最大限度地将空间集中和立体空间的利用，以及将蜂窝损失降到最低。2）空间的限制。空间的利用受到结构钢架、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）易接近性。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；且通道应考虑两面作业，不应沿墙设置，除非这面墙有门。4）储存策略也称存储原则。常见储存策略有定位储存、随机储存、分类储存和分类随机储存。根据货物的特性选择储区，大批量选大储区，小批量选小储区，体积大、笨重的储于重型货架并接近发货区；轻量货物储于上层货架；相同或相似的货物尽可能靠近储存等。第43页，课件共62页，创作于2023年2月7.2.3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，它随货物的收发经常发生变化。作为流通领域的经营性仓库，其库存量难以计算，但可以确定一个最大吞吐量指标；作为制造企业内仓库，可根据历史资料和生产的发展，大体估算出平均库存量，一般应考虑5~10年后预计达到的数量。库存量以实物形态的重量表示。在库存量大体确定后，还要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，以此作为仓库的存储单元(StockKeepingUnit,SKU)。仓库存储单元一般以托盘或货箱为载体，每个货物单元的重量多为200~500kg，单元尺寸最好采用标准托盘尺寸。对托盘货架仓库以托盘为单位的库存量就是库容量，它可用来确定库房面积。第44页，课件共62页，创作于2023年2月2．面积计算库房面积包括有效面积和辅助面积，有效面积指货架、料垛实际占用面积；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。面积计算方法一般有两种：直接计算法和荷重计算法。直接计算法是直接计算出货架、堆垛所占的面积和辅助面积等，然后相加求出总面积。荷重计算法是一种经验算法，它根据库存量、储备期和单位面积的荷重能力来确定仓库面积，在我国计划经济时代应用较多，但因为现在储备期时间大为缩短和采用货架、托盘后货物的单位面积荷重能力数据大为改变，应用较少。面积较难计算时，还可以类比同类仓库面积，比较类推出所需面积。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。第45页，课件共62页，创作于2023年2月例7-3某金属材料仓库库存量为500吨，全部采用行车搬运集中堆垛存储，垛长6m，垛宽2m，垛高1.5m，考虑蜂窝损失后，空间利用率为0.7，材料比重为7.8t/m3。求面积。解：计算料垛所占用的总面积为：

S=500/(1.5×0.7×7.8)=61m2在同一库内的不同物料应分别计算，分类堆垛，求和后，再考虑通道损失，得最后面积。第46页，课件共62页，创作于2023年2月例7-4采用货架存储的直接计算以托盘为单位，要确定货架货格尺寸，货架排列和层数，再确定面积。某仓库拟存储A、B两类货物，包装尺寸（长×宽×高）分别为500×280×180mm和400×300×205mm，采用在1200×1000×150mm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7500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。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。第47页，课件共62页，创作于2023年2月第48页，课件共62页，创作于2023年2月第49页，课件共62页，创作于2023年2月第50页，课件共62页，创作于2023年2月解：1）计算A、B两类货物所需的托盘存储单元数。对A类货物，1200×1000托盘每层可放8件（不超出托盘尺寸），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30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，按第5章图5-32所示的托盘货架尺寸要求，确定货格尺寸为2750mm（含立柱宽度50）长，1000mm深，1100mm高（含横梁高度）。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。第51页，课件共62页，创作于2023年2月4）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，见图。该单元共有16个托盘，长度为2.78m，深度为两排货架深度+背靠背间隙100mm+叉车直角堆垛最小通道宽度

即D=2×1m+0.1m+2.235m=4.335m取4.4m面积S0=2.78×4.4=12.2m2。第52页，课件共62页，创作于2023年2月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（包括作业通道面积），即单元数=850/16=53.125取不小于的整数得54个故面积S=54×S0=54×12=648m2。6）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9×2.7=24.3m，共6个巷道，12排货架，深6×4.4=26.4m。深度比长度大，不符合货架沿长方向布置的原则。可考虑用4巷道，取4×14=56，此时长度为37.8m，深度为17.6m，如下图所示。设计时还要进一步放为整数，如39m×18m。第53页，课件共62页，创作于2023年2月第54页，课件共62页，创作于2023年2月7.2.4库房布置设计1．库房设计由上述直接计算法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，在确定的面积下，长宽可以有无数种组合，但设计要按优先比例选取，一般如下表7-2所示。第55页，课件共62页，创作于2023年2月确定了宽长比后，选定宽度，再定长度。如库房需要面积800m2，取宽长比1:4，则算出宽度取14m，长56m。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=100mm，倍模、分模优选M0/10，M0/5，M0/2，1M0

，3M0

，6M0

，15M0

，30M0

，60M0

。如库房柱距应采用6m，当库房跨度≤18m时，跨度应为3m的倍数，当库房跨度>18m时，跨度应为6m的倍数。故常用库房跨度6m,9m,12m,15m,18m,24m,30m。如上例，按建筑模数修正为15m×54m或15m×60m，总面积超出一点是可以的，因为还有许多其他因素没有考虑，应留有余地。第56页，课件共62页，创作于2023年2月2．收发站台设计收发站台(dock)主要用于货物的装卸暂放。而且因为仓库是一个动态系统，进出频繁，需要专门考虑系统进出两端，也即收发站台的设计。现代仓库和物流中心进出货频繁，收发货作业离不开门，库门也是站台设计布置时必须考虑的问题。为满足收发作业要求，我们还要考虑门的数量，请见下例。第57页，课件共62页，创作于2023年2月例7-5某仓库每年处理货物6百万箱，其中70%的进货是由卡车运输的，而90%的出货是由卡车运输的。仓库每周工作5天，每天2班。对于进货卡车，卸货速度是每工人小时200箱，而出货上货的速度是175箱/人时。进出货卡车满载都是500箱。考虑进出货并不均匀，设计加上25%的安全系数。试确定仓库收发货门数。第58页，课件共62页，创作于2023年2月解：1）