自動化立體倉庫的設(shè)計與實現(xiàn)論文

1、吉論文論文題目：自動化立體倉庫的設(shè)計與實現(xiàn)作者：劉丹學(xué)院：經(jīng)濟與管理學(xué)院專業(yè)：物流管理課程：物流設(shè)施與設(shè)備班級：物流三班學(xué)號：201012054111成績：論文提交日期：2013年6月25日目錄 TOC o 1-5 h z 摘要IAbstractII HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 一、引言1 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document （一）自動化立體倉庫概況1（二）我國第三方物流的概況1物流資源利用率低1作業(yè)質(zhì)量引起的損耗較大2信息流和物流無法做到適時統(tǒng)一2作業(yè)效率低下2 HYPERLINK l b

2、ookmark47 o Current Document 二、物流裝備中的立體化倉庫設(shè)計中需要考慮的因素2 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document （一）項目方案的選擇2（二）設(shè)備的選型2（三）系統(tǒng)的維護2（四）其它3 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 三、第三方物流設(shè)施中立體化倉庫的設(shè)計與實現(xiàn)3 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document （一）方案背景3（二）方案模型的建立3 HYPERLINK l bookmark67 o Current Document

3、 （三）方案模型的求解4設(shè)可變量4建立線性規(guī)劃模型4四、如何充分利用現(xiàn)代物流裝備和物流技術(shù)來提高物流管理水平、降低物流成本、 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 提高物流效率5 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 五、 總結(jié)6自動化立體倉庫的設(shè)計與實現(xiàn)摘要：自動化立體倉庫可從物流成本、物流服務(wù)質(zhì)量和物流效率等方面來促 使第三方物流企業(yè)提高核心競爭力，然而目前自動化立體倉庫在我國的發(fā)展仍然 處于一個相對落后的局勢。文章以自動化立體倉庫設(shè)施設(shè)備的選擇設(shè)計為例，通 過建立0-1整數(shù)規(guī)劃模型，以實現(xiàn)系統(tǒng)資源

4、的最優(yōu)化及企業(yè)利潤的最大化目標(biāo)。關(guān)鍵詞：自動化立體倉庫；第三方物流；整數(shù)規(guī)劃；最優(yōu)方案The Design And Realization of The AutomaticStereoscopic WarehouseAbstract： Automatic stereoscopic warehouse can improve the core competence of the third part logistics from logistics cost , logistics service and logistics efficiency. However , Nowadays we c

5、ountry in a tight box in terms of the automatic stereoscopic warehouse5s developed. Based on the choices and design of the Automatic Stereoscopic Warehouses facilities, established the integer programming model, to realized the goal of the optimization system resources and the maximize of the corpor

6、ate profit.Key words: Automatic Stereoscopic Warehouse ; the third Part Logistics ; integer programming ; ideal optimization scheme一、引言（一）自動化立體倉庫概況自動化立體倉庫又稱立庫、高層貨架倉庫、自動化倉庫。它是一種用高層立 貨架存儲物資，用自動控制的巷道堆垛起重機及其他機械進行搬運存取作業(yè)，用 計算機控制管理的倉庫。上海聯(lián)華便利配送中心建成后，以其高效率、低差錯率和人性化設(shè)計受到各 界的好評。配送中心所有操作均由計算機中心的WMS管理，將在庫信息與公司 ER

7、P系統(tǒng)連接，使采購、發(fā)貨有據(jù)可依。物流中心庫存商品可達10萬箱，每天 拆零商品可達3萬箱，商品周轉(zhuǎn)期3.5天，庫存積壓資金大大降低；采用電子標(biāo) 簽（DPS）方式取代人工揀貨，使差錯率降到萬分之一，每天可配送400多家門 店，配送準(zhǔn)確率、配送服務(wù)水平、門店滿意度等都有大幅提升，同時降低了物流 成本在整個銷售額中所占的比例，從而為聯(lián)華便利店業(yè)態(tài)的良好穩(wěn)定發(fā)展奠定了 堅實的基礎(chǔ)。（二）我國第三方物流的概況在現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的過程中，第三方物流以低成本高效率及全方位管 理越來越多的占據(jù)物流服務(wù)的市場，而自動化立體倉庫可從物流成本、物流服務(wù) 質(zhì)量和物流效率等方面來促使第三方物流企業(yè)提高核心競爭力。但是

8、就目前來說，我國的第三方物流水平仍然落后于世界水平，我國的第三方物 流的服務(wù)范圍大多還是為各生產(chǎn)企業(yè)提供簡單倉儲和運輸?shù)确?wù)為主。而隨著生 產(chǎn)企業(yè)對物流服務(wù)要求的提高和來自國外第三方物流企業(yè)強有力的競爭，國內(nèi)第 三方物流企業(yè)必須充分利用現(xiàn)代物流裝備和物流技術(shù)來提高物流管理水平、降低 物流成本、提高物流效率，為生產(chǎn)企業(yè)提供更滿意的物流服務(wù)。目前，我國先進的物流裝備和物流技術(shù)不斷涌現(xiàn)，除了傳統(tǒng)的貨架、叉車、 其它搬運車輛外，諸如自動化立體倉庫、各種物流輸送設(shè)備、高速分揀機、RFID,RF 無線射頻技術(shù)、AGV等先進物流裝備和技術(shù)都得到11%速發(fā)展。在上述物流裝備中，自動化立體倉庫因其高效、低成本等

9、優(yōu)點在各行業(yè)中的 應(yīng)用越來越廣泛。但根據(jù)調(diào)查，在2005、2006年度，第三方物流企業(yè)新建和改 造的自動化立體倉庫投資額只占自動化倉庫系統(tǒng)銷售總額的3%，這從某方面說 明了我國第三方物流企業(yè)對自動化立體倉庫的優(yōu)點認(rèn)識還不夠，大多數(shù)企業(yè)還在 沿用傳統(tǒng)的倉庫模式。而這些沿用傳統(tǒng)的倉庫都給第三方物流企業(yè)的發(fā)展帶來一 定的障礙，主要體現(xiàn)在以下幾方面：物流資源利用率低。一方面因為傳統(tǒng)的倉庫因其在倉儲凈空高度往往得不 到利用而造成大量空間資源的閑置浪費；另一方面因為傳統(tǒng)倉庫的管理和作業(yè)模 式均采用原始的作業(yè)方式，倉庫設(shè)備的能力沒有充分發(fā)揮出來，在一定程度上也 造成了浪費。作業(yè)質(zhì)量引起的損耗較大。一方面是傳

10、統(tǒng)的平面?zhèn)}庫物流自動化水平較 低，貨物的進入庫基本是人工利用叉車進行作業(yè)，而由于人工操作不當(dāng)會造成貨 物碰撞損耗；另一方面是因為錯誤作業(yè)或錯誤配送所引起的錯誤成本，特別是藥 品的配送，會引起更嚴(yán)重的后果。信息流和物流無法做到適時統(tǒng)一。一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的倉庫往往信息化程度較 低，導(dǎo)致整體物流管理水平低下，無法向客戶提供優(yōu)質(zhì)和靈活的物流服務(wù)。另一 方面會因信息流和物流無法統(tǒng)一而造成上面所述的錯誤成本，使總體倉儲成本提 高。作業(yè)效率低下。傳統(tǒng)的平面?zhèn)}庫是“人工一叉車一貨架”的作業(yè)模式，其 作業(yè)速度根本無法與自動化立體倉庫中的“計算機一堆垛機一貨架”的作業(yè)模式 相比，大大影響第三方物流企業(yè)的競爭能力。二、物

11、流裝備中的立體化倉庫設(shè)計中需要考慮的因素（一）項目方案的選擇一個好的方案將直接決定一個自動倉儲系統(tǒng)的成功與否。方案的選擇可以是 企業(yè)自己考慮，也可以專門請公司進行設(shè)計，一般更多的是自動化倉庫供應(yīng)商根 據(jù)企業(yè)的現(xiàn)狀結(jié)合多年的實際經(jīng)驗，不斷完善而成，這是一個長期的過程。（二）設(shè)備的選型設(shè)備的選型一直以來都是眾多企業(yè)所關(guān)注的，更多的企業(yè)往往熱衷于花很少 的資金購買性能好的設(shè)備。但是很多企業(yè)都缺乏對設(shè)備的認(rèn)知，很多時候，便宜 買來的設(shè)備往往都造成后續(xù)繁瑣的設(shè)備維護、昂貴的運行成本、倉庫故障造成的 貨物滯留等問題。在考慮自動化倉庫的成本時，不能只考慮建造成本，還應(yīng)該考 慮運行成本，如用電費、氣費、人工費

12、、條碼損耗費等，還有維護成本，其他損 耗成本等。一個好的自動化倉庫供應(yīng)商，將會幫助企業(yè)考慮到設(shè)備的成本問題， 在設(shè)備的選型上對企業(yè)提出好建議。（三）系統(tǒng)的維護無論多先進的自動化倉庫，運行一段時間后，總會有各種各樣的問題：有設(shè) 備的問題，如鏈條用久了會松動，滾筒拉緊圈會斷開，關(guān)電位置偏移等一些不可 避免的自然現(xiàn)象。更多的還有不規(guī)范的操作，引起設(shè)備的損壞等問題，嚴(yán)重的將 會直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)。所以在倉庫完成后，一個好的售后維護體制是全關(guān) 重要的，能否快速的處理出現(xiàn)的問題，將會極大的影響一個自動化倉庫的運行效 率。（四）其它除上述因素外，還有庫場的選擇與規(guī)劃、貨物單元形式及規(guī)格、庫容量、庫 房面積

13、與其他面積的分配及人員與設(shè)備的匹配等。三、第三方物流設(shè)施中立體化倉庫的設(shè)計與實現(xiàn)（一）方案背景本文采用0-1整數(shù)規(guī)劃法，決策變量Xi只能取0或者1，通過建立整數(shù)規(guī) 劃模型，在所有的備選方案中求得最優(yōu)整數(shù)解。0-1整數(shù)規(guī)劃法的基本步驟：分析問題，建立整數(shù)規(guī)劃模型、根據(jù)整數(shù)規(guī)劃 模型，建立相應(yīng)的線性規(guī)劃模型、求可行域、在線性規(guī)劃可行域內(nèi)排列整數(shù)解、 在解中求最優(yōu)解。本文以市面上的自動化立體倉庫的設(shè)備的各個指標(biāo)進行分析計 算，從而得到最優(yōu)化的項目方案與設(shè)備選型。自動化倉儲系統(tǒng)由先進的硬件及軟件系統(tǒng)組成，因此具有較高的購買成本。 同時，在采購資源的投入、售后服務(wù)如備件更換等方面的成本也較高。建設(shè)周期

14、長，包括使用前對倉儲現(xiàn)狀的評估分析、采購的訂貨周期、系統(tǒng)安裝調(diào)試周期等 方面，需要花費較長的時間。對貨物存儲特性要求高，自動化倉庫的設(shè)計建造， 需要考慮其存儲貨物的種類、存儲環(huán)境、吞吐量等物流特征。而一旦投入使用， 存儲特性基本固定，若某一因素發(fā)生變化，其適應(yīng)和變化彈性相對較小。對倉庫 管理和技術(shù)人員要求高：自動化倉儲系統(tǒng)技術(shù)含量較高，對作業(yè)人員素質(zhì)要求也 相應(yīng)較高，操作人員需經(jīng)過專門的培訓(xùn)才能上崗。需多個因素相結(jié)合使系統(tǒng)最優(yōu) 化才能發(fā)揮最大經(jīng)濟效益。（二）方案模型的建立某物流公司擬選擇5種不同類型的物流設(shè)施設(shè)備，用以滿足6個物流節(jié)點對 貨物的信息化流通處理。若選中某設(shè)備設(shè)施用于物流節(jié)點，則需

15、支付一筆固定投 資，沒被選中的則不用支付該投資。每個節(jié)點所需設(shè)備的固定投資、每個設(shè)備的 信息處理能力、每個節(jié)點需要處理的信息量以及設(shè)備處理各個物流節(jié)點信息的單 位處理成本如表1所示。試求該物流公司的最優(yōu)分配方案。表1設(shè)備節(jié)點123456所需固 定投資 /萬元處理 能力/ 萬條10.50.810.30.60.25120.310.71.20.6182310.20.10.60.90.761.540.50.411.210.8102.550.90.81.20.61.31.5154需要處理的信0.50.80.91.210.6息量/萬條（三）方案模型的求解1、設(shè)可變量設(shè)Xij為為設(shè)備i處理物流節(jié)點j的信息量

16、，i = 1,2,3,4,5, j = 1,2,3,4,5,6Yi = 0或1 （1表示選擇i設(shè)備，0表示不選擇i設(shè)備，i=1,2,3,4,5）2、建立線性規(guī)劃模型令信息處理總成本為F，則F = 0.5X11 + 0.8X12 + X13 + 0.3X14 + 0.6X15 + 0.2X16 + 0.3X21 + X22+ 0.7X23 + 1.2X24 + 0.6X25 + X26 + X31 + 0.2X32 + 0.1X33 + 0.6X34 + 0.9X35+0.7X36 + 0.5X41 + 0.4X42 + X43 + 1.2X44 + X45 + 0.8X46 + 0.9X51+

17、 0.8X52+1.2X53 + 0.6X54 + 1.3X55 + 1.5X56令固定投資為G，貝UG = 5y1 + 8y2 + 6y3 + 10y4 + 15y5目標(biāo)函數(shù)為：MinZ = F + G約束條件為：（1）設(shè)備的處理能力限制：Y Xij aiYj,i = 1,2,.mj=1若Yi = 0，表明沒有選擇i設(shè)備配備物流節(jié)點，若Yi = 1，則表明選擇i 配備物流節(jié)點。X11 + X12+ X13 + X14 + X15 + X16 Wy1X21 + X22+ X23 + X24 + X25 + X26 W2y2X31 + X32+ X33 + X34 + X35 + X36 W1.

18、5y3X41 + X42+ X43 + X44 + X45 + X46 W2.5y4X51 + X52+ X53 + X54 + X55 + X56 W4y5(2)對信息處理需求的滿足X11 +X21 + X31 +X41+X51W0.5X12 +X22 + X32 +X42+X52W0.8X13 +X23 + X33 +X43+X53W0.9X14 +X24 + X34 +X44+X54W1.2X15 +X25 + X35 +X45+X55W1X16 +X26 + X36 +X46+X56W0.6（3）變量聲明Xij M 0 , Yi = 0 或 1，i = 1,2,3,4,5； j = 1

19、,2,3,4,5,6四、如何充分利用現(xiàn)代物流裝備和物流技術(shù)來提高物流管理水平、降低物流成本、提高物流效率（一）信息流和物流有機結(jié)合，全面提高企業(yè)的管理水平。目前國內(nèi)大多數(shù)第三方物流企業(yè)均采用傳統(tǒng)的倉庫，即普通貨架、叉車等組 成的倉庫。這些倉庫一般均采用原始的作業(yè)方式看單作業(yè)，作業(yè)人員根據(jù)打 印出來的出庫單或入庫單，利用叉車進行貨物的出入庫，雖然有些條件好一點的 平面?zhèn)}庫也利用條形碼和RF無線射頻技術(shù)在一定程度上提高了管理水平，但在 進行作業(yè)時還是需要人工去尋找目標(biāo)貨物，在出入庫時也需要人工掃描確認(rèn)，也 就是說在作業(yè)過程中，信息流和物流無法做到真正的統(tǒng)一。自動化立體倉庫系統(tǒng)的出現(xiàn)則解決了這個問題

20、，它把高層貨架、堆垛機、周 邊的出入庫設(shè)備和貨物的信息流有機結(jié)合，使倉庫作業(yè)計算機化，應(yīng)用功能完備 的標(biāo)準(zhǔn)化物流管理軟件，操作簡單、報表齊全，同時還具備物流分析功能，為企 業(yè)制定生產(chǎn)綱領(lǐng)提供及時準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析資料，全面提高企業(yè)管理水平和電子商 務(wù)能力，為用戶贏得更強的物流核心競爭力。（二）充分利用倉庫的高度和平面空間，提高空間利用率。隨著國家對土地資源監(jiān)控越來越嚴(yán)，地土地成本也在急劇增加，如何降低占 地成本也引起各第三方物流企業(yè)的重視。傳統(tǒng)的倉庫一般都不高，因為普通叉車叉取高度有限，一般都在十米以下， 而自動化立體倉庫的高度可達5-40米，可以很大程度的提高空間利用率，降低 占地成本。同時，一

21、般叉車的所需的通道都很寬，約在3米左右，而自動化立體倉庫的 核心設(shè)備堆垛機的寬度只需在1.5米左右，在平面空間上也提高了利用率，達到 降低占地成本的目的。雖然有些叉車（如窄巷道叉車）所需的通道寬度也較小，但 因其價格較堆垛機要高，從成本上考慮并不合算，而且其作業(yè)效率也不如堆垛機。（三）充分發(fā)揮自動化設(shè)備的作業(yè)能力，提高倉庫作業(yè)的效率。由于自動化立體倉庫實現(xiàn)了作業(yè)計算機化，而且其核心作業(yè)設(shè)備堆垛機的運 行速度可達速度80300米/分鐘，可實現(xiàn)快速整盤出入庫作業(yè)、揀選作業(yè)、配送 作業(yè)，整個系統(tǒng)運行效率比較普通倉庫將提高100500%。（四）提高作業(yè)正確率，降低過失成本。作為第三方物流企業(yè)，倉庫所儲存的貨物是來自不同客戶的不同產(chǎn)品，而且 還會不斷地更換新的客戶，倉庫作業(yè)人員不可能對貨物都很熟悉。而傳統(tǒng)的平面 倉庫很大程度上要依賴人的判斷來作業(yè)，這就導(dǎo)致錯誤作業(yè)發(fā)生，產(chǎn)生過失成本。 而自動化立體倉庫則會