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某新能源车企零部件仓库仓储布局问题与优化策略

时间:2020-06-24 来源:河北科技大学 本文字数:6584字
作者:张锌雨 单位:河北科技大学
  摘要
  
  仓储是制造企业厂内物流的重要组成部分,是连接供应商与制造商的桥梁,仓储的运作效率影响着整个厂内物流的运作效率,间接的影响着整个制造企业的利益。G公司是一家新能源汽车制造企业,零部件仓库是G公司仓储与配送的场所,对该公司目前的仓储作业现状进行分析时发现,其零部件仓库在功能区布局、存储区货位两方面存在问题,零部件仓库仓储布局问题的存在影响了工作人员的作业效率,对G公司的厂内物流效率也存在着一定的影响,因此,对G公司仓储布局进行优化具有很重要的现实意义。

某新能源车企零部件仓库仓储布局问题与优化策略
 
  
  本文对G公司零部件仓库进行研究,针对零部件仓库仓储布局存在的问题,从功能区布局优化与存储区货位优化两方面展开研究。对零部件仓库功能区布局进行优化时,采用SLP方法,分析零部件仓库各功能区间的物流关系与非物流关系强度,得出功能区的综合关系,采用Tompkins方法得到仓库的无面积拼块布局图,对各功能区的面积进行科学的计算后,得到优化后的功能区布局方案图;对零部件仓库存储区货位进行优化时,建立存储区货位优化模型,运用遗传算法求解货位优化模型,得出货位优化结果,提升零部件的出库效率,并运用EIQ分析法对存储区零部件的出库特征进行分析,优化存储区的存储策略;从效率水平、布局水平、管理水平、安全水平四个层面建立了仓储布局方案的评价指标,运用层次分析法确定各指标的权重、模糊综合评价法对整个优化方案进行评价,得出仓储布局优化方案是可行的。本文的研究不仅对G公司仓储效率的提升具有一定的实践意义,还能够为存在同样问题的企业提供解决问题的思路。
  
  关键词:   仓储布局;SLP法;货位优化;遗传算法;模糊综合评价法。
  
  Abstract
  
  Warehousing  is  an  important  part  of  the  in-plant  logistics  of  manufacturing enterprises. It is a bridge which connects the suppliers and manufacturers. The operationalefficiency of warehousing affects the efficiency of the entire plant, and indirectly affects the  interests  in  the  entire  manufacturing  enterprise.  G  Company  is  a  new  energy automobile manufacturing enterprise. The parts warehouse is the storage and distribution place of G Company. When analyzing the current storage operation status of the company, it is found that there are problems of the functional area layout and storage area of its parts warehouse. The layout problems affect the work efficiency of the staff, and has a certain impact  on  the  efficiency  of  G  company's  in-plant  logistics.  Therefore,  it  is  of  great practical significance to optimize the storage layout of G company.
  
  In  this  thesis,  the  research  on  the  parts  warehouse  of  G  company  is  carried  out. According  to  the  problems  existing  on  the  layout  of  parts  warehouse,the  research  is carried out from two aspects: optimization of functional area layout and storage location. When optimizing the layout of the functional area, the SLP method is used to analyze the logistics relationship and the non-logistics relationship strength of each functional area, and obtain the comprehensive relationship of the functional area. The Tompkins method is used  to  obtain  the  layout  of  the  warehouse  without  area. After  scientific  calculation  of each functional area, the optimized layout plan of the functional area is obtained; when optimizing  the  storage  location  of  the  parts  warehouse,  the  storage  area  optimization model  is  established,  and  the  genetic  algorithm  is  used  to  solve  the  position.  By optimizing the model, we can obtain the result of the shipment position, and improve the outbound  efficiency  of  the  parts.  Analyzing  the  outbound  characteristics  of  the  storage area components by EIQ analysis, we can optimize the storage strategy of the storage area; From the four levels of efficiency level, layout level, management level, and safety level, the evaluation indicators of the storage layout plan are established. The analytic hierarchy process  is  used  to  determine  the  weight  of  each  index,  and  the  fuzzy  comprehensive evaluation method is used to evaluate the entire optimization plan.The evaluation resultsshow that the plan is feasible. The research in this thesis not only has certain practical significance of the improvement of G company's warehousing efficiency, but also provides solutions to problems for enterprises with the same problems.
  
  Key words:    Warehousing layout; SLP method; Location optimization; Genetic algorithm; Fuzzy comprehensive evaluation 。
  
  第1章  绪论
 
  
  1.1、研究背景与意义。
  
  1.1.1、选题背景。

  
  随着我国供给侧结构性改革,“十三五”中涉及仓储业相关发展政策的实施,为我国仓储行业完善设施布局结构、实现智慧化发展等带来了新的机遇与挑战。根据《中国仓储行业发展报告2018》,截止到2017年底,我国仓储行业包含的企业数量约37120家,仓储面积约10.38亿平方米,其中平房仓库约6.02亿平方米,约占总面积的57.9%;楼房仓库约1.62亿平方米,约占总面积的15.6%;立体仓库约2.74亿平方米,约占总面积的26.3%,仓储业资产总额约29162亿元[1]。我国的仓储行业正处于提质增效的发展阶段,仓库建设的规模也在逐年扩大,随之而来的是土地成本的增加,物流企业为了节约成本将更多的精力放在了仓储的选址与建设上,很少会专门针对具体的仓储布局进行科学合理的规划,导致了仓储布局具有较大的主观性与随意性,影响仓库的作业效率。
  
  仓储布局是物流优化的方向之一,随着仓储行业的竞争日趋激烈,越来越多的物流企业已经将发展目光放到仓储布局上来。仓储布局通过分析物资流动的整个过程以及各个活动之间的关系,根据仓库具体约束情况以及发展需求,调整仓库的空间与位置,使人、设备、物资的作业效率最大化。研究表明,人员在仓库行走时间约占仓储作业总时间的60%,而装卸、分拣时间约占总时间的40%[2]。合理的仓储布局有助于降低仓储作业中不必要的时间损耗,加快仓储作业中物资与信息的传递时效,从而提高仓库的作业效率,从源头上减少运营成本,从整体上实现效益最大化。对具体的企业来说,仓库的特点以及存储物资的特性各不相同,因此必须结合企业与仓库实际的需求,得出仓储布局合理的优化方案。
  
  成都G汽车有限公司是G新能源有限公司旗集新能源汽车、新能源客车、改装车及新能源电池的研发、生产及销售等业务于一体的公司,年客车生产量约4500台。G公司零部件仓库位于整个汽车产业园的东北角,仓库采用了单层封闭式存储的方式,仓库长206米、宽67.5米,总面积约13500平方米,用于新能源客车零部件的存储及周转,仓库存储的零部件种类型号比较多,主要包括不同型号的标准件、辅料、底盘、总装物料、电气、三电物料、轮胎、轮毂、前后桥、前后架等。目前该仓库的功能区布局与存储区货位两方面存在问题,仓库内部空间利用率不高,供应商集中供货时会产生排队现象,一部分货物会直接在堆放在仓库外部,而仓库内部的垂直空间没有得到合理的利用。因此本文对G公司零部件仓库仓储布局进行优化研究,提高零部件仓库的仓储作业效率。
  
  1.1.2、研究意义。
  
  仓库作为制造企业重要的物流节点,其仓储布局影响着整个仓库的作业效率,科学合理的仓储布局不但能够提高仓库的利用率、加速物资的流动,而且能够在一定程度上降低企业的物流成本、提升企业的竞争力。本文的研究对象为新能源汽车制造企业G公司,从该公司零部件仓库的仓储布局出发,研究仓库功能区布局和存储区货位优化两方面的问题,不仅可以提高G公司整体的仓储作业效率,还可以为相同类型的制造企业仓库提供参考与借鉴的意义,通过本文的研究,使制造企业在注重生产物流的同时更加注重仓储环节的布局管理,更好的服务于企业的生产物流,为企业未来发展战略提供支持作用。
  
  1.2、国内外研究现状。
  
  1.2.1、国外研究现状。

  
  相较于仓库建造的成本来说,仓储布局的变动成本不会产生较大的差异,但是对于企业后期的生产经营效率却会产生很大的影响。早在20世纪60年代,国外学者针对仓储布局问题,提出了系统布局规划理论、物料搬运系统分析方法等,目前的方法研究包括构造数学模型,利用智能算法求解,并利用计算机软件仿真辅助设计等。国外学者对于仓储布局的研究主要有以下几个方面:
  
  (1)仓储布局优化研究。Cakmak(2012)等人在研究仓库布局问题时,为了满足物品的出入库要求,同时考虑到了出入库门的设计、拣选距离最小的要求,采用了U型仓库布局方案[3]。Jason  Chao  Hsien  Pan(2014)等在考虑分类存储及不同的拣选路径的情况下,构建了高层货架系统的移动时间优化模型,并推测出最优的货位分配模型,缩短了拣货的时间[4]。Luis F. Cardona(2015)等人研究了仓库内部鱼骨式的布局方案,并进行对比证明了鱼骨式布局方案将总的拣选距离减少了10-15%[5]。Berg.JP(2016)等人分析了随机存储、定位存储和分级存储三种存储策略,总结了不同存储策略的优缺点,在此基础上对仓库货位分配问题进行了优化[6]。Felix Weidinger(2018)针对矩形分散型存储仓库中订单对应的货物储位的不同,研究了货位分散程度对拣选路径长度的影响,提供了仓库内部分散存储的管理见解[7]。
  
  (2)仓储布局方法研究。Rkhard.Muther(1961)创立SLP理论,之后在SLP的基础之上,提出了SHA方法,将SHA与SLP方法相结合,更系统、全面的解决设施规划中存在的问题[8]。Miguel Horta等(2016)分析了零售行业即时配送仓库布局问题,基于最小最大公式的数学编程方法,实现了即时配送仓库的布局设计[9]。Tatsushi Nishi(2017)将仓库布局与存储容量问题相结合,以生产成本与仓库运作成本最小为约束条件,建立了仓库布局优化模型,运用拉格朗日松弛和修正启发式算法得出了生产型仓库的布局方案[10]。Mohammad等(2017)以运营成本最小为目标,建立了一种新的动态设施布局问题模型,运用Matlab非支配排序遗传算法来找到满足目标函数的最佳布局[11]。Djassemi(2017)将SLP法应用到车间布局优化问题上,得出不同的布局优化方案,经过效果对比,选择出最优的方案[12]。Dai bo等(2018)根据安全距离规则和要求,将布局问题分为堆叠布局优化和危险化学品优化。考虑到仓库布局的处理效率,使用与残差矩形算法相关联的改进的遗传算法来优化仓储布局[13]。
  
  (3)仓储布局评价研究Hadi-Vencheh等(2013)在对生产型企业设施布置方案设计的研究中,为了选择出效果最优的布局方案,采用层次分析法,构造指标体系,对不同的布局方案进行了评价[14]。Eraslan(2013)等在进行制造型企业生产中心的设施布局研究时,从搬运距离、工作强度等因素出发构建评价指标体系,采用层次分析法选择出最合理的布局方案[15]。Martina Calzavara等(2017)在仓储布局的研究过程中,从经济成本和人体工程学的角度出发,构建了数学模型,提出了评估仓储布局的方法[16]。Furkan Yener等(2019)使用数据挖掘技术确定了仓库的布局方案,使用数学模型和多维尺度算法(MDS)对仓库布局的有效性进行评价,证明该布局对仓库管理产生更有效的结果[17]。
  
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  1.2.2  国内研究现状
  1.2.3  文献研究评述,
  1.3  研究内容与方法.
  1.3.1  研究内容
  1.3.2  研究方法.
  1.3.3  技术路线
  
  第2章  相关理论与方法.
  
  2.1  相关理论基础
  2.1.1  仓储布局优化的概念
  2.1.2  仓储布局优化的原则
  2.1.3  货位存储策略
  2.1.4  货位优化流程
  2.2  相关方法
  2.2.1  SLP法
  2.2.2  EIQ分析法
  2.2.3  遗传算法
  2.2.4  层次分析法
  2.2.5  模糊综合评价法
  2.3  本章小结.
  
  第3章  G公司零部件仓库仓储作业现状分析.
  
  3.1  G公司及其零部件仓库概述
  3.1.1  G公司概述
  3.1.2  零部件仓库概述
  3.2  零部件仓库仓储作业现状分析
  3.2.1  功能区布局现状分析
  3.2.2  存储区货位现状分析
  3.2.3  仓库业务流程分析
  3.2.4  仓库业务特点分析
  3.3  零部件仓库仓储布局问题分析
  3.3.1  功能区布局问题分析
  3.3.2  存储区货位问题分析
  3.4  本章小结
  
  第4章  G公司零部件仓库功能区布局优化
  
  4.1  零部件仓库物流要素分析
  4.1.1  物流对象P和物流量Q分析
  4.1.2  物流作业路线R分析
  4.1.3  辅助服务部门S分析
  4.1.4  生产技术水平T分析.
  4.2  零部件仓库功能区布局优化
  4.2.1  物流关系分析
  4.2.2  非物流关系分析
  4.2.3  综合关系分析
  4.2.4  功能区位置关系图
  4.2.5  功能区面积优化
  4.3  零部件仓库功能区布局优化方案
  4.3.1  功能区 局优化方案
  4.3.2  优化方案的对比选择
  4.4  本章 小结
  
  第5章  G公司零部件仓库存储区货位优化
  
  5.1  存储区货位优化数学模型
  5.1.1  货位优化的基本思路
  5.1.2  货位优化的模型假设
  5.1.3  货位优化的模型建立
  5.1.4  货位优化的模型求解算法
  5.2  遗传算法求解货位优化模型
  5.2.1  目标函数权重的确定
  5.2.2  编码和种群初始化
  5.2.3  适应度函数设计.
  5.2.4  遗传操作
  5.3  货位优化模型的仿真及应用
  5.3.1  货位优化的基础数据
  5.3.2  货位优化的仿真结果
  5.3.3  仿真结果对比分析
  5.4  存储区存储策略优化
  5.4.1  出库零部件的IQ分析.
  5.4.2  存储策略的优化
  5.5  本章小结.
  
  第6章  G公司零部件仓库仓储布局优化方案评价
  
  6.1  仓储布局方案评价指标体系的构建
  6.1.1  指标体系的构建原则
  6.1.2  指标体系的构建
  6.2  仓储布局方案评价指标体系的权重
  6.2.1  层次结构模型.
  6.2.2  指标体系的权重确定
  6.3  仓储布局方案的模糊综合评价
  6.3.1  模糊综合评价模型
  6.3.2  模糊综合评价结果
  6.4  仓储布局优化的保障措施
  6.4.1  完善仓储管理流程
  6.4.2  改善仓储设施设备
  6.4.3  加强仓储人员的管理
  6.5  本章小结

  结 论

  零部件仓库是汽车制造企业仓储与配送的重要场所,对零部件仓库的仓储布局进行优化,有助于提升制造企业的厂内物流效率,文章以G公司零部件仓库为研究对象,通过调查与分析,找出了零部件仓库在仓储布局方面存在的问题,以此为依据,运用SLP法对零部件仓库的功能区布局进行优化,并通过建立存储区货位优化模型,运用遗传算法求解得到存储区货位优化结果,最后对仓储布局优化方案进行了评价,文章对G公司零部件仓库仓储布局的总结如下:

  1)零部件仓库仓储作业现状分析从仓库功能区布局现状、存储区货位现状、业务流程与业务特点四个方面分析了零部件仓库的仓储作业现状,提出仓库在仓储布局方面存在问题,包括功能区布局不合理、存储策略不当、货位分配不合理等。

  2)零部件仓库功能区布局优化运用SLP法对零部件仓库的物流要素进行分析,得出仓库各功能区的物流关系与非物流关系,分析各功能区的紧密程度,调整各功能区域的位置与面积,得到仓库的布局优化方案,对比选择最优布局方案。

  3)零部件仓库存储区货位优化以A1区为例,建立存储区货位优化模型,运用遗传算法求解货位优化模型,得出A1区货位优化结果,并运用EIQ分析法对A1区出库特征进行分析,优化了A1区的存储策略即分类定位存储。

  4)零部件仓库仓储布局优化方案评价从效率水平、布局水平、管理水平、安全水平四个层面建立了仓储布局方案的评价指标,运用层次分析法确定了各指标的权重、模糊综合评价对整个优化方案进行评分,得到的结果为良好,表明文章的仓储布局优化方案是可行的。

  文章对G公司零部件仓库仓储布局进行了优化,但由于作者学术水平与仓库实际情况的限制,文章还存在一些不足之处有待完善:

  1)在对功能区布局优化时,实地调研的零部件仓库的数据存在估算的成分,其面积的计算也存在些偏差,且Tompkins法得到的仓库的无面积拼块布局图较为主观,文章只选取了关系程度较高的四个方案进行选择。

  2)在对存储区货位优化时,文章是在原来随机存储的基础上进行计算的,但是,随着零部件仓库存储的种类数量发生改变,原有的货位优化方案将不再适用,需要对货位重新进行优化。

  3)在进行仓储布局优化时,文章只在功能区布局方案的选择时考虑到了搬运成本,并没有充分考虑整个仓储布局的成本。

  由于作者学术水平以及研究经验的限制,文章对仓储布局的优化研究只能代表短时间内的情况,希望在以后的研究中得到进一步完善与提高。

  参考文献

  原文出处:张锌雨. G公司零部件仓库仓储布局优化研究[D].河北科技大学,2019.
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