倉庫庫位優(yōu)化

1、倉庫庫位優(yōu)化為了符合當今客戶更快速和更時常發(fā)生的配送要求，物 流中心的揀選作業(yè)必須比以前更快而且更有效率。理想的揀 選作業(yè)的解決方案，是將恰當的設備和一種揀選方法相結 合。但是，為了更加有效率地揀選，我們同時也一定要把存 貨單元放入正確的地方即貨位優(yōu)化。 將貨品位置最優(yōu) 化，可以減少貨物搬運的成本，降低貨物在存儲過程及搬運 過程中的損耗，從而降低物流業(yè)務本身的成本，提高收益。 不管是對于一個小部分的作業(yè)，一個零售店還是一個大的配 送中心，正確的貨位可以節(jié)約時間。時間就是金錢，合理的 對倉庫進行貨位優(yōu)化是一個相當值得研究的課題；縮短出入 庫移動的距離、 縮短作業(yè)時間， 甚至能夠充分利用儲存空間，

2、 也是物流配送中心工作的重點。這將有助于使從事物流業(yè)務 的企業(yè)在日趨激烈的物流市場的競爭中站穩(wěn)腳跟，并最終蓬 勃發(fā)展。1 貨位優(yōu)化概述貨位優(yōu)化( slotting optimization )，就是在貨品當前位置 的基礎上基于 SKUs 和預想不到的變化因素而動態(tài)地再配置 倉庫中貨物的貨位，以保證貨位分布處在較為合理的狀態(tài)， 達到提高揀貨效率和降低倉庫操作成本的目的。SKUs 因素貨位優(yōu)化的內因。即根據貨架和貨品本 身特性的需要而進行貨位調整。例如，由于頻繁地對某些貨 物進行存取，這些貨箱的重量可能發(fā)生較大變化。如果貨架 出現諸如“上重下輕”等嚴重的不均衡現象，則可能導致貨 架變形甚至傾覆。因

3、此應遵循“重物應在下”的原則，保證 貨架的穩(wěn)定性。預想不到的變化因素貨位優(yōu)化的外因。即根據貨物 的流動性進行貨位調整。在不同時期，貨物的需求品種、需 求數量和需求頻率可能會有較大變化，而存取不同貨位上的 貨物所花路徑和時間的代價是不同的，因而貨物的貨位不應 是一成不變的，應根據外界條件的變化，定期對若干貨位進 行交換。以醫(yī)藥倉庫為例，有些常見病和多發(fā)病的發(fā)病，存 在著明顯的季節(jié)性，如氣管炎多發(fā)生在冬季，細菌性痢疾在 8、 9 月份多發(fā)，腦血管意外多發(fā)生在冬季；有些疾病的發(fā) 病具有地方聚集性， 如碘缺乏病、 鼻咽癌等在一些地區(qū)高發(fā)； 還有一些無法預料的情況如流行病的爆發(fā)和大流行 （如 2003

4、年的非典型肺炎）等。這些外界條件的變化，迫切要求醫(yī)藥 物流中心不僅要及時調整進藥的品種與數量，而且要及時調 整倉庫內藥品貨位，以適應以上變化。因此應遵循“常用應 易取”的原則對貨位進行優(yōu)化，以提高存取效率。2 貨位優(yōu)化的意義貨品在倉庫中的初始位置是由貨位儲存策略配合貨位 分配原則來確定的。常用儲存策略包括：定位存儲、隨機存 儲、分類存儲、分類隨機存儲和共享存儲等。貨位分配考慮 的原則是很多的，如專用于倉儲的立體倉庫，其分配原則包 括：貨架承載均勻，上輕下重；加快周轉，先入先出；提高 可靠性，分巷道存放；提高效率，就近入出庫；產品相關 性等。應用貨位優(yōu)化系統的意義在于以下幾個方面：2 1 將黃金

5、區(qū)域給高頻揀取的貨品，從而最大化揀貨效 率以及最小化揀貨成本。所謂高頻揀取的貨品，就是指流動性高的貨品。一般而 言，庫存中的少數貨品（ A 類或者快速流動品）流動性高， 且對應了大部分揀貨作業(yè)。須指出的是，貨品的周轉率（銷 售量除以存貨量） 、揀取頻率會由于季節(jié)性等其他的原因而 發(fā)生變化，從而影響貨品的流動性。所謂黃金區(qū)域，就是指那些容易搬運、揀貨的區(qū)域。倉 庫黃金區(qū)域的位置取決于很多因素，比如出貨月臺位置、訂 單剖析，以及揀貨路程設計。對于自動化的托盤存取系統， 倉庫黃金區(qū)域通常由靠近地面的 20的區(qū)域和靠近出貨月 臺的 20的區(qū)域組成； 而對于人力為主的揀貨系統， 從人類 工效學的角度考慮

6、， 黃金區(qū)域由操作人腰部附近 20的區(qū)域 組成，在這個區(qū)域內操作人員無須彎腰或翹腳、登高。一般 而言，重物應保管于地面上或貨架的下層位置，而重量輕的 物品則保管于貨架的上層位置；若是以人手進行搬運作業(yè) 時，人之腰部以下的高度用于保管重物或大型物品，而腰部 以上的高度則用來保管重量輕的物品或小型物品。在搬動過 程中，此原則有利于保證貨架之安全性及人手搬運之作業(yè)安 全性，避免對貨架的損壞和對操作人員的傷害?？偠灾?，揀貨頻率最高的區(qū)域應該位于最便于揀貨的 區(qū)域，這樣能縮短揀選作業(yè)中的移動時間，加快揀貨作業(yè)流 程，提高訂單的處理效率。22 方便補貨基于貨品的尺寸和貨箱、托盤的標準尺寸來確定存取位 置

7、，可以明顯減少補貨過程所需的勞動。23 平衡各工作區(qū)的工作量將揀貨量大的貨品平均分配在不同揀貨區(qū)域，避免某區(qū) 域內的揀貨作業(yè)擁擠，改善工作流程，縮短對一批訂單的總 反應時間。24 有效的支撐為了將貨品的損害減到最少，在揀選路徑上，重的貨品 在前面，容易磕碰的貨品在后。25 提高揀貨的準確性相似的產品應該分開，以減少揀取錯誤的機會。26 產品相關性法則商品相關性大者在訂購時經常被同時訂購，所以應盡可 能存放在相鄰位置?？梢钥s短揀取路程、減少工作人員疲勞 和簡化清點工作。3貨位優(yōu)化系統的現狀在工業(yè)數據和信息公司發(fā)表的第7版?zhèn)}庫和物流管理軟件目錄中，列出了所有的供應鏈解決方案。其中包括：倉庫 管理系

8、統 WMS 、貨位優(yōu)化 slotting optimization ， 負荷建筑物（load building），裝運系統（shipping system）， 堆碼管理系統（YMS），勞動管理系統（LMS），供應鏈事件 管理（SCEM），運輸管理系統（TMS）和其他類型的倉庫相 關軟件。目前，世界上各種不同的物流管理公司紛紛推出各自的 貨位優(yōu)化軟件，我們可以根據是否與WMS綁定將其分成以下兩類：第一類，貨位優(yōu)化軟件與 WMS綁定，成為其中的一部 分，物流公司以 Manhattan Associates 公司，EXE Technologies 公司等為代表。Manhattan Associate

9、s公司將其應用軟件分組 構成3個核心區(qū)域，即倉庫管理系統（ WMS），貿易伙伴管 理（TPM ）和運輸管理系統（TMS ）。其中 WMS應用軟件 組包括四個集成的模塊：倉庫管理（Warehouse ManagementWM），勞動管理（Labor ManagementLM），貨位優(yōu) 化（Slotting OptimizationSO），記賬管理（BillingmanagementBM）。另一類，貨位優(yōu)化軟件與 WMS分離，可以單獨地購買 和使用，以 EasyProfiler 和 FlowTrak 等為代表。與第一類軟 件相比， EasyProfiler 價格低廉且容易操作， 專門為小到中規(guī) 模

10、的倉庫而設計。由此可見，雖然各公司推出的貨位優(yōu)化軟件的特點各不 相同，但是在功能方面確有共同之處：經過先進的運算法則 的使用，能為物流中心推薦最佳的貨品位置，滿足貨位優(yōu)化 的目標。4 貨位優(yōu)化系統設計的基本思路 對于一個物流中心而言，貨位優(yōu)化是一個相當艱巨而龐 大的工作。設計貨位優(yōu)化系統的基本思路可分為以下幾步： 第一步，收集所需的基礎信息倉庫內貨位特性資 料、貨品需求資料和產品文件。相關數據可以從 WMS(Warehouse Management System) 或 ERP ( EnterpriseResource Planning)中獲得，分析貨品需求的季節(jié)性變化規(guī) 律、SKU長期增長/淘

11、汰變化等物流特性資料。貨物的流動性可以根據下面的參數來獲得：每個品項銷售的次數、銷售 量、銷售預測和庫存量。如果品項時常改變而且沒有任何的 歷史數據，那么可以使用銷售預測來代替歷史數據。此外， 在周轉率低的揀貨區(qū)選擇貨架層時，應該選擇庫存量作為一 個重要的指標，而不是它的銷售水平。剖析倉庫活動， 有助于我們分析貨品的歷史數據、 需求、 前置時間、周轉率和特別的操作特性等參數，從而為確定合理貨位提供參考第二步，確定優(yōu)化的目標和約束。貨位優(yōu)化的最終目標 就是降低成本，可以通過提高生產力和將無用的運動減到最 少來實現。為此，可以通過平衡操作者的工作量、提高揀貨 效率、減少補貨工作量、縮短揀貨距離等作

12、業(yè)效率改善指標 來評定優(yōu)化的效果。貨位優(yōu)化的約束，是指貨位優(yōu)化中必須 考慮的客觀限制條件，如貨品重量、貨位大小、揀貨準確率 要求等。在進行貨位優(yōu)化的過程中，必須兼顧提高作業(yè)效率 和滿足限制條件這兩個方面。各口標間的權益是相互孑盾、相互競爭的 目標間的 權益沖突是普遍存在的，這一特點是構成多目標問題存在的 根本特征。所以，多目標問題，總是以犧牲一部分目標的利 益來換取另一些目標利益的改善。這就是多目標問題的基本 性質之一。我們可以發(fā)現，在貨位優(yōu)化中，滿足限制條件就 是以損失作業(yè)效率為代價換取的。因此，貨位優(yōu)化是一個多 目標決策問題。第三步，算法確定。多目標優(yōu)化的方法有很多，如何選 擇合適的算法來

13、保證貨位分布處在較為合理的狀態(tài)，這是貨 位優(yōu)化系統設計中最關鍵的環(huán)節(jié)。對于多目標問題的最優(yōu)解的方法基本可分為以下兩類：第一 類，根據決策者對問題的理解 （給定各目標在問題中的權重、 重要程度或目標期望值等偏好），對多目標進行標量化處理，然后應用數學規(guī)劃法對其進行單目標優(yōu)化，獲得唯一可行 解。常用方法有權重法、約束法、最大最小法和目標規(guī)劃法 等。第二類，基于進化算法的多目標優(yōu)化法，主要算法之一 就是多目標遺傳算法。其步驟大致可分為：1編碼，即在進行捜索麗先確定解的結構表達；2種樣的初始化：3針 對多冃標決策問題，構造適應度函數；4后代種群的繁殖， 利用選擇、交叉、變異等遺傳算子進行操作；5用評價

14、函 數對種群進化檢測；6最優(yōu)個體轉化為最優(yōu)解。其中，4 到 5步循環(huán)操作直至得到問題的最優(yōu)解。從某種意義上講，遺傳算法特別適合求解多目標優(yōu)化問 題，因為遺傳算法并行處理各個目標，避免了目標間加和或 優(yōu)先排序處理。遺傳算法是模擬前述生物進化過程的計算模 型，是一種新的全局優(yōu)化搜索算法，具有簡單通用、魯棒性 強、適于并行處理以及應用范圍廣等顯著特點。所以，可以 采用多目標遺傳算法來處理貨位優(yōu)化這一多目標優(yōu)化問題。第四步，軟件實現。運用適當的語言將算法表達出來， 調試并測試，使系統為物流中心提供準確有效的貨位優(yōu)化功 能。5結束語 在物流中心的作業(yè)中，講求的是省時、有 效率。而人員在存取搬運商品時，在照顧員工的條件下，講 求的是省力。因此要達到存取效率高、省時、省力，則要求 貨品定位方面要合理化，從而提高物流中心作業(yè)效率和空間利用率，增強從