配送中心装卸搬运系统设计研究

王成林,袁 娜,王小亮

（北京物资学院 物流学院,北京 101149）

配送中心装卸搬运系统设计研究

王成林,袁 娜,王小亮

（北京物资学院 物流学院,北京 101149）

从现代物流的发展需求出发，提出了基于供应链的装卸搬运系统设计理念，并从流程优化入手提升装卸搬运系统能力，最后建立了装卸搬运系统设计的量化评价体系。

装卸搬运系统;系统设计;供应链

1 引言

装卸搬运是配送中心物流作业的核心环节之一，目前针对装卸搬运系统设计的研究主要集中在区域关系分析、设备能力评价、路径优化等方面，出现了SLP等系统化布置设计方法，为装卸搬运系统设计提供了一些方法和依据，但是对于装卸搬运系统设计的一些核心问题，比如系统全面的设计理念、装卸搬运量的核算、系统能力评价等还缺少相关的研究。本文主要针对一些相关核心问题展开论述。

2 基于供应链的装卸搬运系统设计理念分析

对于一般的物流节点，装卸搬运量主要包括中心外部和中心内部装卸搬运量两个部分，以配送中心类节点为例，外部装卸搬运量主要来自上游供应商和下游用户，配送中心内部装卸搬运量主要受到配送中心自身作业条件、作业环节等方面的因素影响，目前配送中心往往将自身定义成为派生性需求的执行者，在装卸搬运对象的形式确认方面缺乏整合的理念，造成了当前配送中心只能定位于单一的货物转移处理功能，未达到基于供应链进行整体作业模式分析的要求，单纯的将系统设计优化目标集中于装卸搬运量值的消减，没有起到供应链系统核心节点的作用。

基于供应链的装卸搬运系统设计理念是以整体最优为目标，以汽车装配生产环节为例，要求JIT生产，零件运送几个小时内就要求运动到工位，供应链的盈利额度在于最后终端企业的生产速度，这样就要求零件的流转速度很快，传统的配送中心以单纯减小零件的运输体积、降低配送中心内部装卸搬运对象体积等为优化目标，将零件设置成为集成包装模式，以木箱等作为装卸搬运对象形式，虽然在配送中心内部的出入库作业和运输环节上降低了成本，但增加了最后终端的转换时间，不满足现代企业的生产模式要求，增加了最后生产企业的生产成本，并没有为供应链整体提供最优的服务；因此目前已经按照零件尺寸定制专用货架，并加工移动行走机构，其体积增加甚至超过了一倍，但是在这种条件下，配送中心做简单处理也不需要更换作业形式，最后的汽车装配厂也是如此，装卸过程中也摆脱了对叉车等专用设备的依赖度，可以快速完成流转，提高了流通的整体效率，为供应链整体提供了更为优化的解决方案。配送中心为零件提供简单的流通加工，作为中介形成转换节点出现。在装卸搬运系统设计能力时也需要合理地根据供应链供货的时机确定装卸搬运量，在配货过程中合理地使用延时技术可以降低库存周转量。

综上所述，配送中心基于供应链的整体利益进行装卸搬运系统设计，可以为供应链的成员形成新的利润增长点，并通过合理的分配形式使供应链上的参与主题实现共赢，而不是单纯地将盈利模式定位于削减搬运量，在一定程度上增加装卸搬运量仍可以为企业带来利润，要用更为先进的整体理念来分析此类问题。

3 基于流程改善的装卸搬运系统设计分析

在传统的配送中心作业体系中配送中心的作业流程已经模式化，这与配送中心传统的区域布局也有很大的关系，入库作业区、存储作业区、拣选作业区、分拣作业区、出库作业区已经成为系统的经典组成部分，在这种条件下，验收、入库、出库、拣选、分拣、集货、出库、补货等也就形成了经典的作业环节组成部分。此种模式下，货物沿着入库作业区、存储作业区、拣选作业区、分拣作业区、出库作业区进行流转，形成了经典的路径组成部分。在分析需求的基础上，已经提出了直拨或者越库等作业模式，通过简化作业流程消减配送中心的内部装卸搬运量，但这种作业模式适合特定需求，不能大量使用，因此开发“一机多能”的复合型设备，优化流程，成为提升装卸搬运系统能力的又一突破口。以笼车为例，以往使用中单纯地定位为流转设备，而将其进行适当的改造后，可以兼具存储和移动功能，如加上电子标签等显示附件，还可以具备拣选和集货功能，从而以笼车为载体将存储、拣选、集货等功能集成，形成了一体化的作业模式，改变了传统的配送中心布局，优化了作业流程，减少了作业环节，增强了作业功能，缩短了搬运路径，大幅度地降低配送中心的装卸搬运量。

综上所述，在流程再造方面，要适当地引入工程技术，扩展原有的设备能力，例如集成存储和补货功能为一体的自动化立体仓库等，扩充流程优化的参考依据，进而削减装卸搬运量。

4 装卸搬运系统设计的量化分析

装卸搬运作业是典型的作业区域连接环节，其设计涉及到系统的方方面面，归纳如下：

装卸搬运量：工作量值是设计的主要依据，装卸搬运量值是制定规则的核心要素，装卸搬运量直接决定着设计的主要因素，衡量装卸搬运量的单位以重量、数量以及体积为主。

装卸搬运形式：装卸搬运形式主要是指装卸搬运的货物包装形式，包括散装、箱式、托盘以及其他集装形式等，决定着装卸搬运设备的选择，并决定着单位装卸搬运量的确认。

装卸搬运时间：装卸搬运时间是指搬运量的执行时间以及需要的完成时间，装卸搬运时间往往具有典型的波动性。

装卸搬运路径：装卸搬运路径是装卸搬运操作的形式距离以及路径的具体形式，装卸搬运路径要考虑具体的路线形式，比如转弯等对速度的影响。

装卸搬运速度：该参数主要是设定相关装卸搬运设备在单位时间内的位移改变值，装卸搬运速度包括多个作业维度，速度值有一定的区别性。

装卸搬运节点数量：装卸搬运节点数量包括装卸搬运人员的起始点以及终止点数量，其分布也影响最终的装卸搬运量值评定。

装卸搬运对象特征：装卸搬运对象具有典型的物理属性和化学属性，二者在一定程度上决定着应采用的物流作业形式和采取的设备类型。

装卸搬运设备属性：任何一个装卸搬运作业都需要有一定的设备或者人员作为执行基础，在进行装卸搬运系统设计的过程中要和具体的设备属性进行结合，典型的设备属性信息包括额定载重量、运行速度、作业形式等。

装卸搬运流程设置：物流作业流程设置是装卸搬运作业必须考虑的因素，合理的流程安排可以使装卸搬运优化。

装卸搬运强度是综合描述装卸搬运工作的参数，目前在配送中心运营过程中大多是采用分项列举的方式来衡量装卸搬运的工作量，这样建立的指标体系框架不够综合，无法对装卸搬运量进行系统评价，因此可以建立相应的装卸搬运强度参数进行作业总量评价，该参数的定义可以包括一系列的参数，主要包括装卸搬运需求强度参数、装卸搬运能力参数等。

上述公式中X1代表装卸搬运需求强度参数，m1代表单位时间内装卸搬运对象质量，也可以根据作业形式不同使用其他单位；n1代表单位时间内装卸搬运对象数量；f1代表单位时间内装卸搬运作业需求频率；p1代表单位时间内装卸搬运作业的目标地点数量；c1代表单位时间内装卸搬运作业需求质量的变化率，可以利用平均质量值与峰值质量值之间的比值来进行描述，c2代表单位时间内装卸搬运作业需求数量的变化率，可以利用需求平均值数量与需求数量的峰值之间的比值来进行描述，根据实际工作的需要可以将此类参数进行进一步的扩充，来对装卸搬运的需求进行进一步的修正，以反映装卸搬运的需求的动态变化情况，如装卸搬运对象的物理性质的差异程度，比如体积、质量等，本参数只是给定具体的描述方法。以当前配送中心装卸搬运作业人员的工作强度为例，可以利用上述参数为基础，建立作业人员作业强度或者效率评价参数，该参数可以参考如下：

其中l1代表单位时间内装卸搬运对象的运输距离，t1代表单位时间内装卸搬运对象的有效工作时间，因为很多装卸搬运操作都面临任务接受等辅助作业；式中k1至kn表示相应的调整系数，可以根据具体的作业情况进行因素选择和数值设定，以工作设备为例，采用叉车、桥式起重机等都可以选择不同的调整值，传输的路径曲线比例也可以作为参数进行统一考虑，建议同具体应用现场的工时设定等进行并行计算，比如连续式传输设备对人员的要求就比较低，这样更能够体现指标的实用性。

5 装卸搬运设备的活性定义

目前对于物料装卸搬运能力一般应用物料活性进行定义，分为4级，目前已经被广泛的使用在物流系统的分析之中，笔者认为传统的物料活性定义没有考虑与具体的设备匹配，适合一定形式的货物，为了更好地描述装卸搬运特点，可以增加装卸搬运设备的活性定义，该定义主要阐述装卸搬运设备的能力，可以根据其与物料的配合关系进行定义，首先定位装卸搬运设备与作业对象之间的配合活性，设定为以下级别，见表1。

从表中的分析可以得出，装卸搬运设备的配合活性是考虑设备与搬运对象之间关系的一组参数，单纯的设备活性则可以设定为是对装卸搬运设备自身进行定义，即选择装卸搬运设备的作业活性进行描述，见表2。

装卸搬运设备的作业活性说明了装卸搬运设备的综合能力，比如设备柔性等，以机器人为例，通过调整抓取方式可以适合拆垛、码垛、分拣、装卸搬运等多项业务，用来做装卸搬运限制较小，特别是目前具有较大装卸搬运重量的机器人，如有增加相应的走形机构则灵活性更强，比如目前AGV上已经出现了利用机器人作为装卸移载的应用案例。

配送中心的装卸搬运作业实现不同作业区域、不同作业任务、不同作业时间的动态变化，是配送中心内部作业的核心环节，以更先进的理念指导配送中心的装卸搬运系统设计，以合理的统计参数量化装卸搬运操作可以为系统的设计提供良好的基础数据支撑，在此基础上进行设备的合理选型和集成就会更加的准确，为配送中心服务水平的提升提供有利的支撑基础。

[1]李健，李明.基于SLP的CH油泵厂布局优化[J].机械，2010,（3）.

[2]周晓辉.基于物流优化的设施仿真系统的设计与开发[J].物流与采购研究,2009,（10）32-33.

Design of the Materials Loading and Handling System at Distribution Centers

WANG Cheng-lin,YUAN Na,WANG Xiao-liang
（School of Logistics,BeijingWuzi University,Beijing101149,China）

Starting from the necessities for the development of modern logistics,the paper proposes the idea of the SC-based loading and handling system,sets out to expand its capacity through process optimization,and finally formulates its quantitative evaluation system.

loading and handling system;system design;supply chain

F252

A

1005-152X（2011）03-0067-02

10.3969/j.issn.1005-152X.2011.03.022

2011-02-21

国家科技重大专项-175Kg公斤机器人；北京市物流系统与技术重点实验室；北京物资学院物流与采购科技创新平台；北京市教委面上科研资金；北京市组织部优秀青年人才培养专项资金资助

王成林（1979-），男，黑龙江牡丹江人，副教授，主要从事物流工程领域的教学和科研工作。