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        供應與需求均衡的綜合立體倉庫方案設計

          信息來源:   發布時間:2021-09-10  點擊數:

        對生產制造企業來說, 處理好原材料供應和生產需求之間的關系至關重要。對產品全部需求的管理和認知就是需求管理, 需求管理的主要任務是確保企業主要生產計劃的順利實施, 為此要進行需求預測、訂單輸入、訂單履行、分庫需求、生產工廠訂單以及維修備件需求分析等。廣義上的需求管理還包括倉庫地址選擇、倉庫結構布局、物料搬運作業方案以及替代性方案措施等。供應與需求相均衡的理論以企業需求為導向, 涵蓋了物流、信息、資金的雙向流動。本文基于供應與需求均衡理論關注了A企業綜合立體倉庫設計中的倉儲能力與產品生產之間的匹配性。

        1 案例背景

        A企業是一家生產高中壓電器設備開關的企業, 其產品在12—40kv的區間內約有120個產品大類、1500多種規格型號。該企業在2012年投入巨額資金修建并投入使用了55000m2的生產車間, 該車間集制造、研發、設計、實驗及銷售為一體, 具有國內一流的生產線, 同時根據公司的發展戰略規劃設計了生產工藝流水線, 最為重要的是, 該企業基于供應與需求均衡的思想設計和優化了綜合立體倉庫, 使得倉庫倉儲能力得到了優化, 為企業的各項生產經營活動提供了有力保障。

        2 A企業的需求分析

        (1) A企業的倉庫空間需求。A企業2012年全年產品生產所需要的物料品種種類有8936種, 全年共完成1412.27萬件物料的收發數量, 2012年年底倉庫中共有庫存物料2836種, 庫存物料共有312.76萬件, 全年共收發物料次數11.32萬次, 平均每天共完成421次物料的收發。

        A企業2012年的倉庫倉儲空間情況以及3年內企業發展所需要的倉儲空間情況見表1。

        (2) A企業的倉庫物料吞吐量需求。A企業倉庫2012年每天的物料吞吐量以及3年后每天的物料吞吐量用托盤數量來表示, 見表2, 同時表2給出了物料吞吐量的浮動幅度。

        表1 A企業倉庫倉儲空間需求情況     下載原表

        表1 A企業倉庫倉儲空間需求情況

        注:每個托盤貨位占用空間為1 000mm×1 000mm×1 200mm, 地面倉儲面積用以存放大型物料, 由于企業計算規劃綜合立體倉庫, 所以需要的托盤貨位數量大幅增加, 而

        表2 A企業倉庫物料吞吐量需求情況     下載原表

        表2 A企業倉庫物料吞吐量需求情況

        注:本表的數據將表1的托盤貨架容量和地面倉儲面積占用空間進行了折合, 以換算出1 000mm×1 000mm×1 200mm大小的托盤貨位數量。

        3 A企業綜合立體倉庫方案的初始設計與二次改進方案

        3.1 A企業綜合立體倉庫初始設計方案

        A企業綜合立體倉庫初始設計方案為:

        三個生產單元分別構建使用大型立體貨架的倉庫, 倉庫總建設面積3 420 m2, 預計可以設置1 000× 1000× 1 200mm托盤貨位共4 810個。

        初始設計方案下的需求供應能力分析見表3。

        從表3可以看出初始設計方案的不足:倉庫內部沒有預留地面存儲空間, 這樣大型物料存放就會遇到很多困難, 為此就需要在生產區域開辟新的位置存放。另外, 要滿足企業未來3年物料吞吐量的需求, 需要額外添置新的叉車來保障物料吞吐量的增加, 但叉車的使用會帶來較高的安全風險和成本, 而倉庫內部的通道只能容納4輛叉車作業。

        3.2 二次改進方案

        為了最大限度上利用生產車間廠房的高度, 可以在初始方案的基礎上進行綜合立體倉庫方案的規劃設計, 通過調整倉庫的跨度結構來實現, 保持倉庫占地總面積不變, 在較長的巷道上架設自動立體化倉庫, 設置10列貨架 ( 貨架層高為8) 、5巷道, 堆垛機5臺, 共有托盤貨位4 250個 (1 000×1 000×1 200mm) , 可放置690個大型立體貨架, 另為了2便利大型物料的存放預留出700 m的區域。圖1給出了A企業綜合立體倉庫的二次設計方案。

        表3 初始設計方案下的需求供應能力對比     下載原表

        表3 初始設計方案下的需求供應能力對比

        表4 二次改進方案下的需求供應能力分析     下載原表

        表4 二次改進方案下的需求供應能力分析
        圖1 A企業綜合立體倉庫的二次設計方案

        圖1 A企業綜合立體倉庫的二次設計方案   下載原圖


        二次改進方案下的需求供應能力分析結果見表4。

        從表4可以發現二次設計方案依然存在下面幾個不足的地方:

        (1) 雖然倉庫內部的地面存儲空間大幅度增加, 為大型物料的存放準備了近700m2的存儲空間, 但仍然相對不足, 還需要額外在生產區域位置騰出近200m2的面積進行放置。 (2) 貨架量大大超出了貨物存放量需求, 將近有1/4的貨位會處于閑置狀態。 (3) 二次設計方案雖然滿足了A企業未來三年倉庫物料吞吐量的需求, 但其卻出現了倉庫物料供應能力閑置的情況, 造成了資源的浪費。

        4 基于供應與需求均衡理論的A企業倉庫方案的再次優化設計

        根據供應與需求均衡理論, 在滿足企業未來發展和生產需求的前提下, 構建具有某種自我調整柔性的倉庫物料供應能力, 并盡量減少因為資源閑置而造成的不必要浪費, 這對企業的發展更具有重要作用, 為此A企業在上述二次設計方案的基礎上又對其自動化立體倉庫進行了優化。具體的優化方案如下:

        圖2 基于供應需求均衡理論A企業優化后的倉庫設計方案

        圖2 基于供應需求均衡理論A企業優化后的倉庫設計方案   下載原圖


        表5 再次優化設計方案下的需求供應能力分析     下載原表

        表5 再次優化設計方案下的需求供應能力分析

        將二次設計方案的巷道、 貨架、堆垛機分別調整為4、8、3, 巷道結構實行彎軌道設計, 這樣4列貨架可以僅使用1臺堆垛機進行作業, 托盤貨位為3 300個, 在堆垛機立體貨架邊放置690個重型立體貨架的托盤貨位, 并預留出近950 m2的地面為方便存儲大型物料之用。優化后的設計方案如圖2所示。

        再次優化設計方案下的需求供應能力分析結果見表5。

        優化后的設計方案可以使A企業的倉庫具備3 990個貨位, 地面存儲面積950m2, 每天的倉庫物料吞吐量為830個托盤, 這與A企業3年后的發展需求基本保持一致, 并留出了適當的彈性調整空間, 既避免了資源的過度浪費, 又留出了一定的余地。優化后的方案通過縮減堆垛機的使用數量, 既減少了設備采購的初始成本, 又為日后企業車間和倉庫的發展調整留下了充足空間。如果3臺堆垛機不能滿足貨架作業的需求, 那么可以將彎軌調整為直軌, 從而通過增加堆垛機的方法提高倉庫的物料吞吐能力。

        5 方案對比分析

        5.1 倉庫容量面積的對比

        三種設計方案下倉儲空間需求供應能力的對比見表6。

        通過對比應用供應與需求均衡理論前后的A企業綜合立體倉庫設計方案, 可以發現應用該理論后即再優化設計出來的方案最大程度上利用了企業生產廠房的空間, 該方案實現了生產物料入庫作業、存儲作業、發貨作業的自動化, 在保障企業生產物料需求的前提下使倉庫倉儲結構得到了優化, 通過貨架數量的縮減騰出了倉庫的大型物料存儲區域面積, 不但有利于大型物料的存放, 同時也為后續生產規模的擴大準備了儲備空間, 即預留了2列貨道, 可以根據需要重新構建約1 000個立體貨位。


        5.2 倉庫物料吞吐流量對比

        A企業倉庫物料吞吐量需求與三種設計方案供應能力的對比見表7。

        依據2012年A企業每天的倉庫物料吞吐流量、3年后規劃的倉庫物料吞吐需求量, 對比初始設計方案、二次改進方案以及使用供應需求均衡理論進行的再優化方案下的倉庫物料吞吐量, 可以發現初始方案下的立體貨架倉庫只能滿足當前情況下企業日常生產所需要的物料流量的需要, 考慮到生產淡旺季的差異, 在最大生產高峰期的物料需求流量將很難滿足。二次改進方案則在供應能力上遠超3年后的需求, 存在供應能力閑置。而基于供應需求均衡理論的再優化設計方案既可以滿足當前企業物料流量的需求, 也能夠保證A企業未來3年的生產需要, 還預留了未來的發展空間。

        表6 三種設計方案下倉儲空間需求供應能力對比     下載原表

        表6 三種設計方案下倉儲空間需求供應能力對比

        表7 A企業倉庫物料吞吐量需求與三種設計方案供應能力對比     下載原表

        表7 A企業倉庫物料吞吐量需求與三種設計方案供應能力對比

        5.3 事故風險對比

        A企業倉庫初始設計方案使用大型立體貨架和叉車進行作業, 導致作業事故的風險率較高, 基于供應需求均衡理論的再優化后的倉庫設計方案采用了地面倉儲和自動化設備, 并且大型立體貨架在倉庫總容量中的占比也不超過1/3, 這就大幅度地降低了作業風險率。


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