医药物流配送中心的建设与规划设计

王晨光

着眼未来,物流技术主要呈现三个特点:信息化、自动化、标准化。这其中,信息化、自动化是发展最快、最显著的,而标准化工作则还有很长的路要走。

近年来,我国关于医改的政策将明朗化、全民医保将继续大规模推广、GSP换证的高峰逐渐来临……。国家加大对居民生命健康保障的投入将带来医药市场的扩容,GSP复查、换证将间接带来医药流通市场聚集度的提高。有数据显示,近年来我国药品销售的总额增长幅度在18%左右,医药零售市场则保持了旺盛的发展势头,其增幅稳定在10%以上。有机构预计在未来5年时间内,中国药品销售总量可突破1万亿人民币。

现代化的物流配送中心在医药物流中作用极大,而目前,现代化的物流配送中心仅仅只有少数如国药、上医、九州通等大型医药流通企业已建设并投入使用了现代化的物流配送中心。其它一些相当有实力的医药企业也正在建设或计划建设现代化的物流配送中心,也有很多企业对医药物流配送中心的建设比较迷茫,也不知从何着手。

物流配送中心的建设一般分为五个阶段:包括系统的计划筹备、系统的规划设计、系统方案的评估、系统的细化设计、系统的实施等阶段,如右图1所示。

系统的计划筹备

系统的计划筹备工作一般包括计划与决策、基础资料的收集、配送中心的目标及定位等三个方面工作。其流程如图2所示。

企业在决策筹建物流中心时,一般首先要成立“物流中心筹备小组”等项目组织,成员包括物流咨询公司、物流系统集成商、土建公司人员以及一些经验丰富的的物流专家或顾问。

筹建小组成立后,首先针对企业使用者进行规划基础资料的搜集与需求调查。搜集的方法包括现场访谈记录以及厂商使用资料的收集,另外对于规划需求的基本资料,也可根据事前规划好的需求分析表格,要求使用单位填写完成。至于表格中厂商未能详实填写的重要资料,则需规划人员透过访谈与实地勘察测量等方法来完成。

现代化的医药配送中心是一个有机的整体,由相互关联的多个子系统组成,一般包括自动化立体仓库系统、自动化分拣系统、自动输送系统、DPS拣选系统、平面仓库、信息管理系统等主要系统。同时还包括消防系统、空调系统等辅助系统。因此,必须以配送中心自身的作为整个规划设计活动的中心。配送中心总的目标是使人力、财力、物力和人流、物流、信息流得到最合理、最经济、最有效的配置和安排,即要确保业主能以最小的投入获取最大的效益。

医药物流配送中心目标的制定原则包括:扩大市场占有率、降低成本、提高服务质量等。

系统的规划设计

系统的规划设计是现代化医药物流配送中心的重要环节,其直接关系到项目的成功与否。一般主要从以下五个方面:

基础资料的分析。资料分析可建立计划性的分析步骤并有效地掌握分析数据,其分析方法一般包括:订单变动趋势分析、订单品项与数量分析(EIQ分析)、物品特性与储运单位分析等,其中重点要考虑EIQ分析。

规划条件的设定。一般包括以下内容:基本储运单位的规划、基本运转能量的规划、自动化程度的规划。在进行上述规划时,还需考虑具体的行业特点。在医药流通行业,必须考虑GSP的规定内容。

工艺流程与功能区域规划。医药物流配送中心相对一般工厂配送中心来说,其工艺流程及功能相对复杂。首先,就存储的物品品项来说,医药配送中心一般在15000-25000种左右,其物品属性和包装形式远比后者复杂,不同的属性或包装形式在物流中心中存储的形式也不一样;其次,医药物流配送中心相对于后者来说,其流通加工功能较为明显,要考虑多种形式的处理方法,如补货方法、拆零拣选方法等;再次,医药物流配送中心配送的对象较为复杂,特别是具备第三方物流服务功能的配送中心,而后者一般只是针对工厂内部的车间进行配送,相对简单。

在对医药物流配送中心进行作业工艺流程与功能区域规划时,一般来说要分为两个阶段或更多阶段由简到繁不断细化,才能制定一个较为完整合理的规划。

物流中心作业分类是以物品储运单位的转换与否及作业特性的分类为主,物品储运单位可依储运物品为托盘、箱、内包装盒或单品等特性来作分类,一个物流中心中可能仅有一种或包含各类型储运单位的出货型态;作业特性的分类则包括操作、搬运、检验、暂存、储存等性质,其中在物流中心的操作作业以上货、下货、拣取、补货等作业为主,还要兼顾分拣、包装、复核等辅助工作。对于医药物流配送中心来说,一般有托盘、箱件、单品三种货物型态,其作业流程主要是围绕这三种型态的组的关系进行。

在进行功能区域规划中,包括物流作业区及外围辅助活动区,物流作业区如装卸货、入库、订单拣取、出库、出货等,通常具有流程性的前后关系;而外围辅助活动区如办公室、计算机室、维修间等,则与各区域有作业上关联性的关系,可逐一检讨建立其活动间的关联分析。

图3是我们根据医药行业特点及作业流程特点,规划了医药物流配送中心主要功能区域示意图。

货物型态有盘、箱、单品,意图3综合描述了医药物流配送中心中主要的作业流程、功能区域、药品型态之间的关系。在实际规划中,还要考虑一些辅助的流程及功能区域。

物流设备规划与选用。物流中心内的主要作业活动,基本上均与物流仓储、搬运、拣取等作业有关,因此在进行系统规划的过程中,对于物流设备的规划选用与设计等程序,即为规划过程的重心。当规划不同型式功能的物流设备,则可能的厂房布置与面积需求将都有所改变,因此必须依实际需求决定适合的设备。在系统规划设计阶段,由于厂房布置的方案尚未成型,物流设备的规划,主要以需求的功能、数量、选用的型式等内容为主,至细部规划设计阶段,才着手各项设备的详细规格、设施配置等设计。

总的来说,整个物流配送中心的所有设备的选用,实质上都是围绕上配送中心物料的形态来定的,即在物料处在P、C、B三种形态的情况下,选择相对应的、能满足作业需求的作业设备。

信息系统规划。物流信息系统是根据物流管理动作的需要,在管理信息系统(MIS)基础上形成的物流系统信息资源管理、协调系统,它来源于物流系统,反过来作用物流系统,使物流系统高效率化、高效益化运作。

在现代化物流配送中心中,自动化立体仓库是其中的核心设备之一,其管理系统也是物流信息系统中核心内容之一。一般来说,自动化立体仓库整个控制管理系统分三层控制,即上层为仓库管理系统(WMS),中层为设备监控系统(ECS),下层为设备控制系统(PLC),其架构如图4所示:

系统方案的评估

一般来说,各种设施规划案经过周详的系统规划程序后,会产生几个可行的布置方案,规划设计者应本着对各方案特性的了解,提供完整客观的方案评估报告,用以辅助决策者进行方案的选择。方案的评估既可以从方案全局来进行评估,也可以针对总体方案中的某一子系统或某一区域来进行评估。

物流配送中心物流系统评估选择的方法,目前一般采用两种:分析法和仿真法。而从着重点的不同又可分为三大类:优缺点叙述比较法、要因权重评点比较法及成本分析比较法。

医药物流配送中心,相对来说是一个较为复杂的系统,有时需要结合上述的几种方法来进行评估,在具体评估时,还需结合配送中心的需求特点和定位来进行评估。

另外,在针对个别子系统的技术方面或能力方面进行评估时,一般采用仿真的方式。系统仿真的目的是优化物流系统和更好的控制物流系统,其步骤一般为:建模和型式化;仿真建模;程序设计;程序检验;模型实验;仿真输出分析。

日东公司在某医药物流配送中心项目的自动化立体仓库前端的托盘输送系统进行规划时,当时考虑的方案有RGV系统(共5台)和双层输送机系统两种方案。经过成本核算,RGV系统有一定的成本优势,但对其输送能力有否满足需求有一定犹豫,因此日东对此作了仿真。

为了获得RGV系统的最佳数据和检查其综合的性能,日东公司利用仿真软件Automode Ver.12.1根据下列某企业提供的数据进行了仿真分析。仿真动画截图5。

仿真结果显示,RGV系统的能力要满足系统的需求非常吃力。

同时,我们对CV的输送能力进行计算,得出在考虑85%的工作效率的情况下,CV系统的输送能力肯定能满足系统的需求。因此我们决定采用托盘输送机(CV)系统。

详细布置设计

选定方案后,应据该方案的初步设计进行下一步的细化设计。细化设计时,要注意各子系统之间的信息流和物流的畅通性,在保证总体的工艺流程的前提下,再对各子系统进行详细设计。

现代化的医药物流配送中心的详细布置设计要着重关注以下几个子系统。

自动化立体仓库的设计。一般来说,自动化立体仓库包括:入库暂存区、检验区、码垛区、储存区、出库暂存区、托盘暂存区、不合格品暂存区及杂物区等。规划时,立体仓库内不一定要把上述的每一个区都规划进去,可根据前面讨论的工艺流程及整个物流中心的相关数据和定位来合理划分各区域和增减区域。自动立体仓库中的设备主要包括货架、堆垛机、输送系统以及其它一些辅助设备的设计。

箱件拣选区的设计。箱件拣选区的功能主要是实现P―→C或C―→C的作业。一般来说实现P―→C有如下作业方式:

(1) 自动化立体仓库中堆垛机直接拣选

(2) 自动化立体仓库的拣选出库功能

(3) 自动化立体仓库的货架侧面选货

(4) 自动化立体仓库与物流输送系统相结合进行拣选

(5) AGV或RGV进行拣选

(6) 托盘货架和拣货叉车进行作业

(7) 托盘货架和普通叉车进行作业

(8) 水平旋转托盘货架拣货

(9) 机械手进行拣货

(10) 专用其它拣货机械设备进行拣货作业

一般来说,实现C―→C有如下作业方式:

(1) 箱式流利货架拣货

(2) 搁板式货架拣货

(3) 带动力的自动流动货架拣货

(4) 自动化箱式立体仓库自动拣货

(5) 箱式垂直旋转仓库拣货

(6) 箱式水平旋转仓库拣货

(7) 移动式货架拣货

(8) 高层货架和拣货台车拣货

(9) 货架和输送系统相结合的方式

在进行详细设计时,以上所有拣货方式可以单独使用,也可以结合使用。

拆零件拣选区设计。在医药物流配送中心中,拆零拣选区要实现的功能是实现C―→C+B或C―→B或B―→B的作业。一般来说实现C―→B作业有如下作业方式:

(1) 箱式自动化立体仓库中堆垛机载人拣选

(2) 箱式自动化立体仓库的拣选出库作业功能拣选

(3) 箱式自动化立体仓库和物流输送系统结合拣选作业

(4) 流利货架+立体仓库拣选

(5) 流利货架单独拣选

(6) 流利货架+电子标签拣选

(7) 搁板货架+电子标签拣选

(8) 搁板货架+拣选台车拣选

(9) 垂直旋转货架拣选

(10) 水平旋转货架拣选

(11) 机械手拣选

实现B―→B作业有如下作业方式:

(1) 升降库拣选

(2) 回转库拣选

(3)塔式分拣机拣选(A-Fram)

(4) 专用RobatPicker拣选(一般用于食品、饮料行业)

(5) 移动密集架拣选

(6) 流利货架+电子标签拣选

(7) 搁板货架+电子标签拣选

(8) 拣货机械手拣货

(9) 自动售货机拣选

B―→B+C拣选作业方式是融合了B―→B和B―→C的作业方式,并且上面所描述的所有作业方式均可以根据工艺流程进行随意融合,其目的所就提高拣选作业的正确率和作业效率,降低投资和运营成本。

在拆零区设备时,要注意到影响拣货效率的三个时间点:拣货步行时间、寻找货物时间、和取出货物时间。

复核及二次包装的处理方式设计。对于已完成拣选作业的塑料周转箱或订单,由于其是单品存放,在配送过程中不方便,所以在配送前一般要重新包装成一个或几个新的箱件药品(即二次包装),与在箱拣区拣选出的箱件药品一起配送到各个客户。

考虑到医药的特殊性,同时为了提高配送的正确率,提升配送服务水平,在二次包装前,必须把所拣选的药品进行复核,无误后才能进行二次包装。

箱拣区及拆零区的补货设计。补货作业是从保管区或储存区把货物运送到另一个拣货区的作业。一般来说,对箱拣区的补货是以托盘为单位,对拆零区的补货是以整箱为单位。

补货的时机有三种形式:

批次补货。每天由计算机计算出所需货品的总拣货量,再查看需补货区域存货量后,在拣货之前一次补足,从而满足全天的拣货量。

定时补货。把每天分为几个时段,计算机自动计算下一时段所需货品的总拣货量,在拣货之前把该时段所需货品一次性补足。

随机补货。当计算机系统计算出某种货品的存量小于设定标准值时,系统会立即下达补货指令给该品种进行补货。

高速分拣系统的细化设计。现代化医药物流配配送中心的的出库量相对较大,一般以年销售额在50亿的配送中心来说,除开一些通过类的药品、托盘出库的药品和特殊药品外,其最大的出库出拣量一般在3000箱/小时左右。如以传统的方式来分拣,其分拣的效率和正确率肯定无法达到要求。因此,对于此类医药物流配送中心须采用自动化的高速分拣系统来实现分拣目标。一般常用的分拣设备包括:交叉带式、滑靴式(单向)、滑靴式(双向)、45度滚轮式、90度滚筒式、翻盘式、滚筒转向式、滚轮转向式、推杆式等形式。各形式的应用场活和特点均不一样。

系统的实施

为了保证系统的统一性和系统目标与功能的完整性,在完成物流配送中心的工艺流程详细设计、各区域或子系统的详细布置设计和设计选型后,应进行系统的整合规划工作。也就是把各区域的的系统设备或同一区域的不同系统设备,按照最后选定的规格参数有机结合起来,形成一个完整的物流系统详细规划方案。同时,在系统整合过程中,要根据整个系统的要求,不断修正之前的细化设计,使之更加合理。

在整合规划设计过程,要注意以下几个方面的问题:

各子系统之间的相互关系。在整合规划时,要注意药品及其相关信息在各区域或各子系统之间的畅通性。

物流系统与营运作业的关系。在整合规划时,要把各子系统之间的营运作业连贯起来进行审视,如发现不合理或不通畅的地方,得要适时做出更正,使物流系统与营运作业能有机结合。

系统与建筑的关系。这里特别要指出的是,各类设备在布置时,一定要结合建筑设计院提供的建筑设计图纸,把所有设备按实际尺寸贴到图面上,如发现有干涉的地方,一定要提前修改。另外,设备对地面的要求,要求在此时提出。

各子系统设备之间的位置关系。与上面提到的一样,各子系统的设备也须按实际外形尺寸贴到图面上,观察各设备之间的位置关系,如有干涉或冲突的地方,须修改更正,但不能影响总体的系统功能。特别是在比较的复杂的立体物流系统中,各个子系统纵横交错,最有可能发生设备之间干涉的现象。

系统与消防之间的关系。在进行整合规划时,要注意消防通道的设计,对于立体仓库中的消防,则要预留出安装消防系统(包括消防主管、消防支管、喷淋头)的空间。同时,还要注意一定要按国家规范留出逃生通道。

系统的柔性。在整合系统规划时,要考虑将来因业务变化等原因而带来的对系统需求的变化,因此,整个系统要有一定的灵活性和柔性。

在系统方案整合完毕后,就要严格按照项目管理制度进行整个项目的实施,包括设备制作与安装调试工作,通过项目管理制度的推行,对项目的质量、成本、工期等进行有效控制。

采购。在系统方案整合完毕后,就可以着手进行系统或设备的采购工作,原则上,在采购时要按照上面所确定的规格参数进行采购工作。在选择供应商时,应对参与的各供应商的设备从性能、操作、安全性、可靠性、可维护性等方面进行评价和审查,在确定供应商前应深入现场,对该厂生产环境、质量管理体制以致外协件管理体制等进行考察,最后按性价比最优的原则选择供应商。

生产制作。在确定所有供应商后,为了保证所有系统设备的的稳定性和质量要求,应要求所有供应商严格按照ISO-9001规定进行制造和过程控制,保证按设计要求生产出合格产品;在系统制作过程中和形成成品后,将要进行严格的检验和试验,不合格品不得进入下一工序。

同时,在设备制造期间项目组的管理人员还需深入生产现场了解,对质量和交货日期等进行检查,如发现问题应提出改善要求。

安装。安装是项目的一个相当重要的环节,安装组织的好坏直接关系到整个项目的成败。立体库内设备的安装,要有一个详细的施工计划安排,也就是要有一个详细并可行的施工组织方案设计。

在施工前,项目组成员应与各设备供应商应对合同规定的安装内容、安装进度、施工场地、需要配合的工作进行确认。

调试。一般来说,调试工作包括机械、电子与电气、软件的调试。软件又分为设计后调试和现场调试。在调试阶段对系统的运行状况进行详细的记录,提供详尽的运行日志,对发现的问题及时解决。

培训。培训阶段主要包括以下几个方面内容:

施工过程中,项目组成员应指派本单位的操作和维护人员和各供应商一起跟班作业,以提高操作和维护人员的感官认识。

试运行期间,各供应商应对业主的操作人员进行现场实际操作讲解,使操作者达到独立操作、独立完成处理故障能力。

试运行期间,在施工现场对操作和维护人员进行机械原理、电气原理、重点部位、安全装置、润滑部件进行现场实物讲解,使操作和维护人员达到能达到会维护的水平。

在固定场所由专职技术人员对操作人员和维护人员进行机械、电气、软件培训。

(作者为日东电子发展(深圳)有限公司物流系统事业部总经理)