基于AHP的配送中心布局规划设计

娄慧斌 李坤/文

基于AHP的配送中心布局规划设计

娄慧斌 李坤/文

为食品厂配送中心规划合理的设施布局优化方案，可为企业决策、发展提供理论依据。本文将SLP方法和AHP相结合，对食品厂实际因素定性分析并进行量化计算，对该企业配送中心设施规划的方案建立综合评价指标体系及递阶层次结构模型，分别计算不同布局方案的综合重要度，并进行比较、排序，确定最科学的规划布局方案。

层次分析法、系统布置设计方法、配送中心、布局规划

对于食品企业而言，配送中心的科学布局规划，不仅能提高配送中心的工作效率、经济效益及社会效益，能够加快其物料的流转速度，还可为企业的决策和发展做出参考的依据。本文将SLP方法和AHP相结合，对食品配送中心的布局规划进行了分析。

一、配送中心设施布局规划

在针对配送中心设施布局的众多研究方法中，近年来应用较多、发展较先进的是系统布置设计（System layout planning,SLP）方法。SLP是在1961年由Richard Muther提出的，是将定性分析与定量分析相结合的方法。在配送中心设施布局规划中运用SLP得到布局规划方案，能更好地减弱主观因素对规划过程的影响。利用系统分析方法建立规划方案决策指标体系，选择配送中心设施布局规划的最优方案。

在20世纪70年代，美国运筹学家T.L.Saaty教授提出了层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）,该方法是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，形成有序的递阶层次结构，确定各个决策因素相对重要性的总排序。层次分析法在对无法定量描述的问题上为管理者提供了解决方法的新思路，在实践中有着广泛的应用。

表1：配送中心平面布局各个功能区所需面积表

表2：各个作业区域之间的物流强度等级

本文利用SLP方法和AHP决策方法相结合对某食品厂现状进行分析，确定其配送中心设施布局规划的最佳方案，以达到减少搬运距离、降低物流成本、提高企业流通效率和增加企业经济效益等目标。

1.某食品厂配送中心现状描述

河南省某食品厂现因市场需求量增加、生产规模扩大，而拟建一个食品分销配送中心。食品配送中心是整个食品供应链中特别重要的环节之一，是决定该公司流通速度的重要节点。根据该公司生产、销售现状分析可知，该食品厂拟新建的配送中心的计划总吞吐量为600万箱/年，总的流动量大约为300万箱/年，该企业拟租赁东西、南北分别长100m的土地用于建设，拟建的配送中心高为10m。

2.配送中心平面布局分析

根据该食品公司的实际需求，将其配送中心作业区划分为进货区、验货区、理货区、成品库、半成品库、流通加工区、分拣区、出货区、设备区、辅助区，并将其分别从1至10依次编号。

图1：综合关系图

图2：配送中心具有物流方向的无面积拼块图

在该公司配送中心规划中，验货区日均验收货物量会达到6667箱，所有货物所使用包装箱子的规格均为0.55m（长）×0.5m（宽）×0.5m（高）,货物的存放限高一般为2m，经过对每日需验收货物体积和存放限高进行计算可规划验货区的面积为458.4m2。然而，在实际操作中还会涉及到不同功能区间的作业活动面积及叉车的搬运通道设计，因此最终规划验货区的面积为763.9m2。该配送中心的产品合格率大约为90%，合格的产品进入理货区，在理货区内完成对即将进入半成品储存库、成品储存库等功能区的产品整理、分类工作，因此理货区的面积为687.5m2。

表3：标度含义表

该公司配送中心的成品、半成品储存库用托盘货架存储，其每列可放置两个托盘，列宽为2.9m，托盘的存放限高为1.5m，使用的托盘尺寸为1200mm×1000mm×120mm。由食品包装箱和托盘的规格信息计算，每个托盘可容纳12箱产品，将侧向通道宽设计为2m，叉车直角通道宽也规划为2m，最终可计算得到成品、半成品库的所需面积分别为3867.5m2和764m2。

该配送中心使用具有相同运载量的货车完成进出货工作，每天的进出货工作都需要在3h内完成。依据进出货时间限制、货车装卸货效率、单辆货车的运载体积、产品吞吐量等实际条件计算，进货区需要5个货车车位，每个货车车位宽4m，进货区宽20m,进货区面积为400m2。同理，出货区需要4个货车车位，出货区面积为320m2。为了提高分拣区对订单的处理效率，在分拣区中设计9条分类方向，则分拣区面积为324m2。

根据配送中心的作业量、出货量、作业时间，可以计算流通加工区面积为203.7m2。在设备区主要存放托盘，根据仓存的货位数计算托盘的总体积为1073.8m2,则设备区的面积约为1193.2m2。辅助区是辅助物流作业的场所，大约占其他作业区域面积之和的5%，即为433.5m2。

通过对配送中心各个功能区进行平面布局分析可知，该食品配送中心共需面积为8950m2，约取为9000m2。在平面布局中，将100m2设为单个单元格的面积，则该配送中心平面规划被分成90个单元格，不同功能区所需面积情况，如表1所示。

3.基于SLP的配送中心功能区整体规划

综合分析各作业单位间的相互关系，分析不同功能区之间的物流强度关系。根据SLP方法，物流强度被分为A、E、I、O、U等级，可按照承担物流量的比例确定。根据该食品配送中心的物流量情况，通过定量计算得到不同作业对的物流强度如表2所示。定性分析该食品配送中心不同功能区之间影响非物流关系的要素，可分为工作流程的连续性、生产服务、物资搬运、共用资源、人员关系和环境污染，得到各个作业单位之间的非物流关系表。

根据食品公司配送中心各个功能区之间的物流关系和非物流关系，分析其综合相互关系。任意两个功能区i、j间的物流关系等级为MRij，任意两个功能区i、j间的非物流关系等级为NRij，则CRij表示i、j功能区之间的综合相互关系，且i≠j，其计算公式如下：

根据实际情况分析，确定物流与非物流相互关系的加权值比例为同时，取A、E、I、O、U、X的代表量值为4、3、2、1、0、-1，对物流关系和非物流关系进行量化，对量化值排序并划分综合关系等级，得到该配送中心各个功能区之间的综合关系图，如图1所示。

根据图1中各个功能区之间的综合关系，将各个作业单位的无面积拼块按照其关系等级进行重新排列，无面积拼块图可得到两种拼组方式，并分析各功能区的物流流程，最终规划得到该食品配送中心的两种具有物流方向的无面积拼块图如图2所示。

将图2中所得的两种具有物流方向的无面积拼块图和表1中配送中心各个功能区规划面积、所需单元格数综合分析，分别得到两个具有面积的配送中心平面布置规划方案，如图3所示。

二、基于AHP对平面布局方案决策评价

1.建立递阶层次结构

针对该食品配送中心平面布局的两个方案评价，主要考虑安全管理和经济效益两个方面, 建立混合递阶层次模型（如图4）。将选择最优的布局方案建立为层次结构模型的目标层，方案的可行性与经济性作为模型的准则层，根据食品配送中心的实际因素分析准则层，经济效益可被具体分为资源的有效利用率和运行成本两个子准则，准则层的安全管理可分为管理方便和安全程度两个子准则，方案一和方案二被划为方案层。

表4：各个判断矩阵的W和λmax计算值

表5：层次组合权重结果

图3：配送中心平面布局两种规划方案

图4：层次结构图

2.构造两两比较判断矩阵

构造各单层次的两两数量型比较矩阵，实现定量化的决策，针对判断矩阵的准则进行两两元素比较，确定其重要程度，采用1-9标度法，用aij表示标度，其中其标度含义表具体如表3所示。

方案一中流通加工区与成品库、半成品库紧紧相邻，比方案二在资源的利用率上有优势；方案一中进货区、出货区、分拣区、成品库相邻，能够更好地节约物流成本；方案二中设备区位于辅助区、出货区、进货区之间，在管理方便性方面比方案以一更具优势；该食品厂配送中心设施规划的两种布局方案在安全性方面具有同等重要性。该食品配送中心判断矩阵的建立采用专家访问法，向专家反复征求意见，最终得到各层判断矩阵

3.层次单排序及一致性检验

4.层次总排序

从上到下逐层计算各个层次上元素的组合权重，将最高层进行层次单排序称为总排序。根据各个层次单排序的计算结果推导所有下级层次权重对上一级层次在整体模型中的组合权重，为选择方案提供理论依据。第四层相对于第一层的权重可利用第四层对第三层、第三层对第二层和第二层对第一层的权重值进行组合计算得到，层次总排序的具体计算结果如表5所示。

由层次组合权重结果对该食品厂配送中心设施布局规划的两个方案选优，根据表5可知具有U型物流动线的方案一更具有优势。方案一中各工作区域规划不迂回、不交叉，能够更加有效的利用外部空间，方便集中管理，节约人力资源；其流通加工区与成品库、半成品库紧密相连，比方案二更能提高工作效率。

三、结论

AHP利用专家群体判断的方法减少主观因素的影响，建立各个层次的比较矩阵，能清晰解决许多无法用传统优化技术解决的实际问题，实现决策者和分析者及时沟通，增加决策结果的有效性。

系统布置设计方法为该食品厂配送中心设施布局减少了规划面积，节约了成本，提高了工作效率，并结合AHP建立相应的评价指标体系，对配送中心设施规划的各个主要实际要素定性分析，并定量计算得到各个规划方案的综合重要度，进行一致性分析，对该食品厂配送中心设施规划方案进行优劣排序，确定最优方案，为企业决策者提供科学的参考依据。

作者单位为天津工业大学管理学院；文章来源：国家自然科学基金青年项目（71602143）