烟草行业箱式立体仓库管理中货位分配方法研究——以DQM烟草公司为例

■徐州工程学院 李 君

1 研究背景

储箱和储柜是烟草及其制品的生产加工行业中通常使用的烟丝存放设备。DQM烟草公司目前使用了全箱式的立体仓库作为烟丝存储的手段 该仓库与传统仓库相比的最大特点是不设有任何货架 这种类型的立体库中烟丝储箱储柜的出库入库作业方式和特征与传统的货架式仓库有很大的不同。但DQM公司由于缺乏经验和相关方面的技术 在货位分配问题上仍然沿用了传统货架式仓库中的货位分配方法 使得烟丝储箱储柜出库入库作业效率不高。为此该公司对无货架全箱式立体仓库的货位分配方法问题进行了研究 并找到了一个适合公司自身特点的优化方案。

2 DQM公司现有货位分配方法的缺点

2.1 烟丝储箱储柜入库作业的货位分配缺乏计划性

（1）标准烟丝储箱的入库作业流程及缺点。根据烟丝储箱的物料特质、生产批次、加工工序等参数在仓库中寻找尚未储满的货位行 如果没有找到那么就重新开始创建一个新的全空的货位行 并根据货位行号的大小顺序实施入库作业。标准烟丝储箱入库作业的出发点是提高仓库小车的运行效率和压缩单个批次的作业总耗时 遵照这个原则可以实现在单个或多个入库作业任务中同时往多个空货位行进行排放烟丝储箱 但这种作业效率的提高是以牺牲仓库存储空间资源为代价的 特别是在多任务作业的执行中 仓库货位的空闲和浪费情况尤为严重。

（2）空箱空柜的入库作业流程及缺点。根据烟丝空箱空柜的类别型号和规格 同种类型规格的尚未储满的货位行优先考虑存入 如果没有未储满的空的货位行就创建新的全空货位行 并根据货位行号由小到大的顺序实施入库作业。空箱空柜入库作业的出发点也是以提高仓库小车的运行效率和缩短单个批次的任务时间 从而实现多个作业任务以多线程的方式同时并行 但是这种作业流程会造成过多的货位行不能排满的情况 因此这种方法在有大批量空箱空柜等待入库的情况下比较适用 多线程的入库作业方式保证了批次任务的快速执行 比如在初期有很多空箱空柜要初始化入库时这种方法就很凑效 但与空箱空柜摆放时要尽量使用最少库位的原则相背离。

（3）尾箱尾柜的入库作业流程及缺点。根据尾箱尾柜的尾料特质、生产批次、加工工序等参数首先寻找尚未摆满的空货位行 如果没有找到就创建新的全空货位行 并根据货位行号由大到小的顺序实施入库作业。尾箱尾柜入库作业目的也是提高仓库小车的运行效率和缩短单个批次的入库作业时间 这种作业方式允许在单个作业或多个作业任务中同时向多个空货位行摆 放箱柜 但不可避免地要以牺牲仓 库可用存储空间资源为代价 特别 是在多任务的箱柜入库作业中仓储 空间资源的浪费比较严重。此外每 个批次的尾箱尾柜都要单独占用一 个空的货位行 造成仓库存储空间 的浪费。

2.2 烟丝储箱储柜出库作业的货位分配缺乏计划性

（1）标准烟丝储箱的出库作业 流程及缺点。根据烟丝储箱的物料 性质、生产批次和加工工艺工序要 求等参数首先将尚未摆满的货位行 中的储箱进行出库作业 如果没有 未摆满的货位行 那么就选择全部 摆满的货位行中的储箱实施出库作 业 并遵守货位行号由大到小的顺 序原则。标准烟丝储箱的出库作业 是以提高仓库小车的运行效率和缩 短作业时间为目标的 在单个批次 的出箱作业中多个货位行同时进行 作业可以实现多线程并行的效果 但是这种作业方法会导致多个货位 行中有剩余的储箱 另外在多批次 多任务的条件下 如果装箱、卷 包、掺兑站台上都有仓库小车在运 行时 会造成较低的仓库库位利用 率。

（2）空箱空柜的出库作业流程 及缺点。根据空箱空柜的类型规格 首先将尚未摆满的货位行中的箱柜 先行出库 在没有找到未摆满的货 位行时就选择全摆满的货位行上的 空箱柜 并根据货位行由大到小的 顺序实施出库作业。空箱空柜出库 作业以提高仓库小车运行效率和缩短作业执行时间为基准 在单任务的出库作业中可以实现多个货位行的空箱柜同时出库的多线程并行效果 但是会导致多个货位行中剩余没有出完的空箱柜 从而占用了宝贵的仓库货位空间 并且可能会出现部分空箱柜长期不能得到利用 会使得烟丝箱柜中出现异味等问题 用这种带有异味的箱柜存放烟丝会带来质量问题。

2.3 货位分配不合理

由于仓库控制系统(WCS)的问题 经常出现AGV小车运行到所分配的货位时该行货位已经全部摆满 这时只有再为其重新分配新的货位 造成了AGV小车运行效率和整个作业效率的低下。此外 现行货位分配方法并未考虑就近分配的原则 而这个原则对于提高仓库作业效率具有至关重要的影响 同时现有的货位分配方法中并未对仓库存储空间进行区域划分 因此分区入库的作业原则无法贯彻 也影响了AGV小车的运行效率和入库作业效率的提升。

3 货位分配方法的优化

DQM公司针对现有货位分配方法中的缺点和不足 首先从仓库控制系统任务调度模块着手 对烟丝箱柜的出库入库原则和目标进行了修改 遵循就近原则进行货位分配 同时对仓库存储区域进行功能模块化划分 从而使得仓库库位过多问题得到了解决 最终带来了较 高效率的箱柜出入库作业和库位利 用率。具体方法如下

3.1 烟丝储箱储柜入库作业中根据计划进行货位分配

（1）标准烟丝储箱入库作业的货位分配方法。根据生产作业计划相关信息预计单位时间段内所需库位的数量 然后基于实际库位情况的相关限制条件 遵照实际库位与分配库位两者差值最小化的原则 从而最大限度地减少或降低闲置库位存储空间资源的浪费。

假设所需要入库的标准烟丝储箱数量为M 其入库流程如图1所示。如果M＞20就选择拥有22个库位的空货位行进行摆放存储 如果没有这样的空货位行就根据18、14、10的顺序进行分配。再找到满足条件的货位行后 已经分配的库位数量用M1表示 剩余的未分配的库位数用M2表示 于是有M=M1+M2 然后就M2循环重复上述步骤直到完成货位分配。拥有10个库位的货位行优先用于摆放剩余箱数并且出库时也优先 如果找不到满足条件的空货位行就按照14-18-22的顺序依次进行查找 此外由人工方式对计划库位数是否合理进行跟踪审查。

优点 图1所示的标准烟丝储箱的入库流程可以兼顾仓库AGV小车的运行效率和库位的使用效率 在单任务和多任务的入库作业中都可以保证快速有效地进行操作 并且在单任务入库作业中可以在计划货位行中同时进行交叉式多行同时开展入库作业 这样就避免了AGV小车的拥挤 从而可以合理地使用仓库的闲置库位。

图1 标准烟丝储箱的入库流程

（2）空箱空柜入库作业的货位分配方法。根据空箱空柜的规格型号和类别 首先将空箱柜摆放到同种类型的尚未摆满的空货位行中 如果没有找到这样的空位行就重新创建一个新的空位行 以空位行为基准单位根据可用存储数由大到小的顺序进行入库作业直到逐行摆满为止 在这个过程中也可以由人工方式对为摆满空位行的空箱柜进行干涉处理。图2给出了空箱空柜的入 库作业流程。

优点 图2所示的空箱空柜的入 库作业流程严格遵守了库位利用效 率最大化原则 在单任务空箱柜入 库作业中如果没有掺兑、装箱、翻 箱等操作任务 那么仓库AGV小车 或许会出现短暂等待现象 但对物 流作业的效率并不会造成多大影 响 此外在多任务入库作业中 如 果装箱、卷包、掺兑站台同时并行 运行时 单货位行的入库作业模式 仍然可以让AGV小车流畅的运行 同时也考虑到了空闲库位的充分利用。

图2 空箱空柜的入库作业流程

（3）尾箱尾柜入库作业的货位分配方法。根据尾箱尾柜装箱数量相对较少的特点 其货位分配方法直接选择10库位货位行 当其全部摆满占用的情况下 选择14库位的货位行进行尾箱尾柜摆放 如此继续下去。

优点 上述尾箱尾柜入库作业的货位分配方法其根本目标在于最大程度上提高仓库货位的利用率 从而保证无论是单任务还是多任务的作业中都可以以最快的速度实现库位分配和完成入库作业 并且大大提高库位的利用效率。如果是单任务操作 可以获得在制定货位行中实现多行交叉性并行实施入库作业 从而可以合理地利用仓库的闲置库位 杜绝AGV小车拥挤。

3.2 烟丝储箱储柜出库作业中根据计划进行货位分配

（1）标准烟丝储箱出库作业的 货位分配方法。根据烟丝储箱、储 柜的物料性质、生产批次和加工工 艺工序要求等参数 以货位行为基准单位根据可用存储数量由小到大的循序进行出库 即摆放烟丝储箱储柜少的货位行优先出库 直到完成出库作业计划。如果对出库烟丝没有做出明确要求 那么入库最早的货物将最先出库。

优点 上述烟丝储箱储柜出库作业货位分配方法 实质上是一个货位行完成出库后再考虑另外一个货位行 不允许多个货位行同时出库 这在理论上会导致出库作业效 率的降低。实际上这种出库作业方 法更适合DQM公司 理由有两点 一是成品烟丝翻箱的频率是1个车次/20分钟 每个车次2箱 如果多个工作站台同时发出请求 一般会有3-4分钟的时间差 实际上单货位行出库不会造成AGV小车的拥挤 二是半成品烟丝掺兑时 其频率为1个车次/10分钟 每个车次2箱 而掺兑站台不会同时发出请求 所以物流作业效率并不会受到影响 同时也保证了单个货位行以最快的速度清空 从而快速获得空闲库位。图3给出了烟丝储箱储柜的出库作业流程。

图3 烟丝储箱储柜的出库作业流程

（2）空 箱空柜出库作业的货位分配方法。根据烟丝空箱空柜的规格型号和类别遵守先入先出的出库原则 对每个货位行计算其平均入库时间 然后选择入库时间最早的货位行 直到该货位行出库结束为止。

优点 上述出库方法在确保了物流作业效率的前提下 以先入先出为基本原则 将先入的货位行箱柜首先出库直到出完为止 这样可以完成仓库库位的快速回收和清理 并且可以相对均匀地保证每个空箱柜的使用频率 防止空箱长期放置内部出现异味。图4给出了空箱空柜出库作业的流程。

图4 空箱空柜的出库作业流程

3.3 以就近原则进行货位分配

将仓库划分为若干区域 记为A、B、C、D、E AGV小车在进行箱柜拣选时依据所在区域就近查找最近的货位。DQM公司的烟丝仓库区位划分如图5所示。

烟丝实体箱柜的入库根据ED-C-B-A的顺序进行 E区优先摆放 出库则根据物料特质、生产批次、加工工序等参数优先查找靠近站台的货位 烟丝空箱柜入库作业时优先在B区进行摆放 出库时则根据先入先出的原则进行 而不是直接对B区的空箱进行优先出库 也就是说在先入先出原则与就近原则有冲突时优先选择先入先出原则。

图5 DQM公司的烟丝仓库区位划分

3.4 指定特定区域进行入库作业

对仓库某个区域以货位行为单位进行划分 并且保证货位行行数可以进行灵活调整 该区域标识可以存放的烟丝类型规格和型号 入库时考量该区域的装箱计划数与可用货位数 并优先在该区域摆放满足条件的烟丝箱柜 如果指定区域没有可用的货位 那么就依据标准的入库流程进行入库摆放作业。

4 总结

DQM公司新的货位分配方法在结构上调整了空箱和实体箱的出库入库规则 在功能上实现了按计划进行货位的分配 在实际效果上提高了仓库货位的利用效率和烟丝箱柜的出库入库效率。DQM公司的做法对于其他烟草企业箱式立体仓库管理和货位分配具有较广泛的借鉴意义。