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      基于ABC法和C-W法M物流公司倉庫揀選路徑分析

        信息來源:   發布時間:2021-06-02  點擊數:

      在傳統型人工倉儲中,與揀選作業直接相關人員占倉庫總人數約為50%[1],其成本約為倉庫運作成本的60%到70%[2],揀選作業消耗了大量的人工勞動和倉儲運作成本。目前對揀選作業的研究主要集中在儲位規劃與揀選路徑規劃領域,葛夢媛結合ABC分類法與EIQ分析法解析了顧客和經常訂貨產品的重要性程度,為配送中做出了相應的庫位配置方案[3]。李電生等將倉庫的揀貨路徑看作是TSP問題(旅行商問題),并采用圖論的方式加以解決,優化后的揀選路徑比原路徑縮短了15%至25%[4]。由于M物流倉庫內汽車零部件種類過多,本文采用ABC分類法改進儲位調整,并將揀貨路徑簡化成TSP問題,引入C-W節約算法改進傳統揀貨路徑,以提高揀選作業效率。

      、M物流公司揀選作業分析

      M物流公司主要負責對A汽車公司的汽車零部件進行二次包裝、儲存以及發貨出庫。公司訂單揀貨作業的流程是:客戶持A汽車銷售單據到倉庫提貨,倉庫統計人員接到銷售單據核實無誤后,進入WMS系統打印揀貨清單,倉管員按照揀貨單的目錄開始揀貨,揀貨使用的設備是手動液壓叉車,集裝器具為托盤,待揀貨完成后送至發貨區,并反饋揀貨信息。調研發現,M公司倉庫在揀選作業方面存在兩個問題。

      1)M物流公司產品存儲方式是定位存放,但是許多庫位的“定位”是不合理的,尤其是高頻出庫貨物與低頻出庫貨物庫位。一方面,因為許多經常出庫的貨物遠離出口處,而一些“呆滯品”卻放在出口處的近端,很多時候,一張揀貨單可能只有一件商品,該商品的儲位又位于倉庫后側,揀貨員走了很多無效里程;另一方面,倉庫中出庫頻率比較高的產品儲位過于分散,揀貨員經常要穿梭在整個倉庫的不同庫區去揀取這些高頻貨物。物流的倉庫布局及儲位規劃如圖1所示,該倉庫共有7個貨區,其中,S2與S3為閣樓式貨架存儲區,S4至S8均為地面為托盤存儲區,在S6與S7、S4與S5中間實線部分,為不可直接穿越的實體墻部分,每一個儲存區分別有34個儲位。另外,該倉庫使用的搬運工具是手動液壓叉車,液壓叉車停放在出口處的兩側。

      圖1 倉庫布局簡圖

      倉庫布局簡圖   


      2)揀選作業一般包括訂單準備、行走、揀取、集中與分類、揀選信息的反饋五個部分,其中,行走時間是揀選作業中消耗時間最多的部分,為了探究揀貨行走路徑所耗費的時間占比情況,在實際工作中做了一個簡單的實驗:隨機選擇12份揀貨單,并將12份揀貨單的各個步驟所消耗的時間分別做了記錄,表1是對12張揀貨訂單各個步驟所用時間的一個統計情況。通過表1可以發現:揀貨過程中的行走時間是影響揀貨效率的最主要因素,對于絕大部分訂單來說,行走時間占總揀貨時間的50%及以上。在M物流公司出庫作業的實際揀貨操作過程中,揀貨員對揀貨路徑的選擇,依據是自己的工作經驗,如何選擇行走路徑,都是由揀貨員根據自己的經驗和偏好而決定,缺乏合理的揀貨路徑規劃。

      揀貨各步驟時間統計表(單位:分鐘導出到EXCEL



      訂單準備時間 行走時間 揀取時間 集中與分類時間 信息反饋時間 總用時 行走時間占比

      訂單1
      3 19 7 4 2 35 54.29%

      訂單2
      5 26 12 5 1 49 53.06%

      訂單3
      3 9 2 1 1 16 56.25%

      訂單4
      7 33 15 8 3 66 50.00%

      訂單5
      4 17 8 2 2 33 51.52%

      訂單6
      5 12 2 3 1 23 52.17%

      訂單7
      4 21 6 7 5 43 48.84%

      訂單8
      2 11 5 1 1 20 55.00%

      訂單9
      3 9 2 1 2 17 52.94%

      訂單10
      4 12 1 1 1 19 63.15%

      訂單11
      6 27 9 4 2 48 56.25%

      訂單12
      4 3 1 1 1 10 30.00%



      二、基于ABC分類的貨物儲位調整

      從倉儲管理系統中提取了一個月的出庫數據信息。該期間內產品共計出庫18094件汽車零部件,涉及的種類達813種,在倉庫近一個月以來產品總出庫量的基礎之上,對M物流出庫的商品展開ABC分類,具體過程如下:

      1)利用數據透視表將各種型號的產品出庫量進行匯總求和。

      2)采取降序排列方式,對各類產品總出庫量排序。

      3)計算出庫產品的累計出庫量。

      4)計算出庫產品占總出庫量的累計百分比。

      5)劃分產品的類別,總種類的10%左右劃分為A類,20%左右劃分為B類,70%左右劃分為C類。

      根據上述步驟,得出了基于總出庫量的產品ABC分類,分類后,A類產品種類為73種,占總種類約為9%,累計出庫量達到了84%;B類產品種類和C類產品種類分別為91種、649種。因此,A類產品是影響出庫效率的主要因素,對A類產品進行庫位調整。通常來說,A類產品的存儲位置一般比較靠近倉庫的前端,示意圖見圖2。符合以下兩個條件的A類產品,可以對其儲位調整:產品庫位的首代碼不超過每個庫區庫位總數的三分之一,即庫位首代碼不超過34/3≈11;單個品種的日平均出庫量不小于1個,即挑選日平均出庫頻率較高的貨物。經過篩選,符合條件的共有29個不同型號的貨位需要調整,可以把這些產品的儲位移至靠近出口處的庫位上,調整結果見表2。

      圖2 A類產品存儲圖

      2 A類產品存儲圖


      庫位調整前后距離表 導出到EXCEL




      產品名稱

      原庫位
      調整后庫位 節約值
      (單位:步)

      庫位號
      距出口距離
      (單位:步)
      庫位號 距出口距離
      (單位:步)
      3103111U2011前輪轂螺栓 S7-12 83 S6-01 5 78

      1105021R0070粗濾器濾芯
      S3-07 161 S6-01 5 156

      3103102-R002LJ前制動盤
      S7-12 83 S5-01 5 78

      3104102-R101后制動鼓
      S7-12 83 S5-01 5 78

      1003207GD190氣門鎖夾
      S2-16 161 S6-02 9 152

      8202023R001前蓋板卡扣
      S4-28 133 S6-02 9 124

      3503300U0010前制動盤
      S7-18 101 S5-02 9 92

      1003210GD190氣門彈簧上座
      S2-16 161 S5-02 9 152

      5205070V6500右前雨刮刮片
      S2-01 161 S6-03 11 150

      3103010U1510XA前輪轂單元
      S7-12 83 S6-03 11 72

      8403101X0010E左翼子板
      S4-28 133 S5-03 11 122

      1203100R0070前排氣管總成
      S3-07 161 S5-03 11 150

      5205060U8910左前雨刮刮片
      S2-01 161 S6-04 15 146

      1301010R0090散熱器總成
      S3-07 161 S6-04 15 146

      4133100R001左后組合燈總
      S2-01 161 S5-04 15 146

      5205070U8910右前雨刮刮片
      S2-01 161 S5-04 15 146

      8403201X0010E右翼子板
      S4-28 133 S6-05 17 116

      1105020R0446-F011粗濾器
      S3-07 161 S6-05 17 144

      3500952U8510BJ后制動蹄片
      S7-18 101 S5-05 17 84

      3504300U0010后制動盤
      S7-22 113 S5-05 17 96

      1105010R0446-F011柴油濾
      S3-07 161 S6-06 21 140

      8400910X0010E水箱下橫梁
      S4-28 133 S6-06 21 112

      1105010R0440-F011燃油濾
      S3-07 161 S5-06 21 140

      8125012R001前加熱器出水
      S4-28 133 S5-06 21 112

      3401100U0010轉向器及附件
      S7-18 101 S6-07 23 78

      8400500R001E前艙面板
      S4-28 133 S6-07 23 110

      1109300R0042中冷器總成
      S3-07 161 S5-07 23 138

      5205500V6500后刮臂刮片
      S2-01 161 S5-07 23 138

      3503200U1911右前制動鉗
      S7-26 125 S6-08 27 98

      合計
      3925 431 3494



      通過表2可知,29個A類產品的儲位由分散在各個庫區集中到了距離出口處較近S5和S6庫區的前端,距出口處的距離可以減少了89%,縮短了A類產品的出庫距離。

      、C-W算法下的揀貨路徑分析

      (一)案例選擇

      在實際的揀貨過程中,多批次小批量揀選占據著出庫訂單的很大一部分,對訂單進行整合,之后再進行集中揀選是提高揀貨效率的重要方法。表3是隨機抽取的5張揀貨單,將其合并揀選。

      (二)儲位調整對揀貨距離的影響

      5張訂單中,序號為H的產品調整前庫位號為S7-26,調整后庫位號為S6-8。按照揀貨員常用的隨意性揀貨路徑方法,以通道為單位次第揀選產品。產品儲位調整前,揀貨路徑見圖3,儲位調整后,揀貨路徑見圖4。

      3 5張揀貨單的匯總 導出到EXCEL



      揀貨單號 序號 庫位號 產品代碼 產品名稱 數量 訂單號

      揀貨單1
      A S3-06-1-01 58120220U9080 安全帶總成 1 D77400065

      B S5-08-1-06 840310X0010E 左翼子板 1 D77400065

      C S7-24-1-02 3101010U9080 車輪 1 D77400065

      揀貨單2
      D S4-12-1-01 5306120U2010 手套箱總成 1 D7810349

      E S7-13-1-03 2905110V5000 左前減震器 1 D7810349

      揀貨單3
      F S6-24-1-10 2803100U7502 上格柵總成 1 J80217421

      揀貨單4
      G S6-23-1-03 1307240FA020 暖風水管總成 1 J28277489

      H S6-08-1-01 3503200U1911 右前制動鉗 1 J28277489

      揀貨單5
      I S8-21-1-07 2905010R001 前減震總成 1 D70800203



      圖3 儲位調整前揀貨路徑圖

      儲位調整前揀貨路徑圖   


      圖4 儲位調整后揀貨路徑圖

      儲位調整后揀貨路徑圖   


      經計算,儲位調整前揀貨路徑為:B-G-F-H-C-E-I-A-D;儲位調整后,揀貨行走路徑為:E-I-C-F-G-H-B-A-D,揀貨里程節約9%。

      (三)C-W算法下的揀貨效果分析

      根據C-W算法的基本思想[5](P350-P353),其具體步驟為:

      1)首先計算表3各待揀貨點對之間的直角距離,aij=aji,計算結果如表4所示。

      各點對之間的直角距離(單位:步導出到EXCEL




      始點

      終點

      A
      B C D E F G H I

      A
      0 128 130 72 164 86 92 134 146

      B
      128 0 152 110 118 54 48 6 142

      C
      130 152 0 190 34 104 110 146 16

      D
      72 110 190 0 174 146 152 116 204

      E
      164 118 34 174 0 138 144 112 30

      F
      86 54 104 146 138 0 6 48 120

      G
      92 48 110 152 144 6 0 42 126

      H
      134 5 146 116 112 48 42 0 142

      I
      146 142 16 204 30 120 126 142 0



      2)由于H點距離叉車存放處和揀貨用的托盤位置較近,所以在這里選擇H點作為基點(揀貨的起點)。

      3)對各線路節約值進行降序排列,見表5。

      各線路節約值降序排列(單位:步導出到EXCEL



      序號 節約值 序號 節約值

      1
      (C,I) 272 13 (C,D) 72

      2
      (E,I) 224 14 (F,I) 70

      3
      (C,E) 224 15 (G,I) 58

      4
      (A,D) 178 16 (D,E) 54

      5
      (A,C) 150 17 (D,I) 54

      6
      (A,I) 130 18 (E,F) 22

      7
      (A,F) 96 19 (D,F) 18

      8
      (C,F) 90 20 (B,D) 12

      9
      (A,G) 84 21 (A,B) 12

      10
      (F,G) 84 22 (E,G) 10

      11
      (A,E) 82 23 (D,G) 6

      12
      (C,G) 78 24 (B,I) 6



      4)依次檢驗其端點ij,如果符合條件,就把弧(i,j)插入到線路中。具體的線路調整過程見表6。

      線路調整過程(單位:步導出到EXCEL




      序號
      線路與說明 節約值

      0
      H-A-H,H-B-H,H-C-H,H-D-H,H-E-H,H-F-H,H-G-H,H-I-H

      1
      (C,I) H-C-I-H,H-A-H,H-B-H,H-D-H,H-E-H,H-F-H,H-G-H 272

      2
      (E,I) H-C-I-E-H,H-A-H,H-B-H,H-D-H,H-F-H,H-G-H 224

      3
      (C,E) C點、E點在同一條線路上,不插入 0

      4
      (A,D) H-A-D-H,H-C-I-E-H,H-B-H,H-F-H,H-G-H 178

      5
      (A,C) H-D-A-C-I-E-H,H-B-H,H-F-H,H-G-H 150

      6
      (A,I) 點A、點I在同一條線路上,不插入 0

      7
      (A,F) 點A與基點H不相鄰,不插入 0

      8
      (C,F) 點C與基點H不相鄰,不插入 0

      9
      (A,G) 點A與基點H不相鄰,不插入 0

      10
      (F,G) H-F-G-H,H-D-A-C-I-E-H,H-B-H 84

      11
      (A,E) 點A、點E在同一條線路上,不插入 0

      12
      (C,G) 點C與基點H不相鄰,不插入 0

      13
      (C,D) 點C與基點H不相鄰,不插入 0

      14
      (F,I) 點I與基點H不相鄰,不插入 0

      15
      (G,I) 點I與基點H不相鄰,不插入 0

      16
      (D,E) 點D、點E在同一條線路上,不插入 0

      17
      (D,I) 點D、點I在同一條線路上,不插入 0

      18
      (E,F) H-D-A-C-I-E-F-G-H,H-B-H 22

      19
      (D,F) 點D、點F在同一條線路上,不插入 0

      20
      (B,D) H-B-D-A-C-I-E-F-G-H 12



      插入弧(B,D)后,該條路徑已經包含了全部的待檢貨點,計算結束,揀貨線路為H-B-D-A-C-I-E-F-G-H,揀貨路線見圖5。

      圖5 C-W算法下揀貨路徑圖

      5 C-W算法下揀貨路徑圖   


      經過C-W法分析,揀貨距離比傳統的揀貨距離節約了18%,比儲位調整后的揀貨距離節約了9%。

      四、結語

      針對M物流公司產品儲位布局問題,利用ABC分類法對產品的儲位進行重新規劃,采取分類存儲的方式,其儲位距離出口的總里程縮短了89%。針對倉庫目前的隨意性揀選路徑規劃所帶來的路徑迂回與重復過多,使得揀貨員行走里程長的問題,采用C-W算法,并進行比較分析,得出的揀選路徑明顯優于傳統的揀貨路徑

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