物流中心的布局规划分析

文/孙建伟

随着国民经济的不断发展，现代物流业作为企业的“第三利润源”，其地位和重要性受到了来自政府、社会、企业越来越多的关注，物流行业也逐渐成长为了促进国民经济稳步发展的支柱型产业和新兴的经济发展增长点，物流也终于2009年政府工作会议上，被列为十大振兴行业之一[1]。在整个物流行业供应链条上，物流中心是整个供应链体系上的一个关键节点，在现代经济成长过程中具有非常独特的地位，其通过对货品进行在库管理、配运作业管理、信息流管理等操作，可以在很大程度上降低操作人员工作的强度，减少货品在流通过程中的货损，提高货物的周转率，从而创造明显的经济效益。同时，物流中心又是实施货品运输所必备的环节之一，因此很多新兴行业，如高技术附加值企业，跨国销售企业以及进行专业化物流服务业务的公司纷纷建立了专业化的物流中心，很多跨国公司在商品销售业务仅仅依赖很少的配送中心，由此可见物流中心是影响公司效益的关键因素，是起到决定性影响的实体[2]。因此，将物流中心的设备和操作区域进行合理设计，对改善物流中心的效率就显得尤为重要。

一、物流场所设施布局的基本要求

设施布置设计的原则对于不同系统的布置有着不同的要求，总结起来主要有以下几个方面：（1）服务于系统的主要目的。在生产系统方面，必须以产品工作流程为主线，确保产品高效有序生产，降低设施设备投资成本。（2）减少或消除不必要的操作。可有效提高系统效率，降低消耗。（3）保证系统柔性。使系统有进一步改进、发展的空间。（4）获得完整的系统优化。既要进行总体布局，又要进行详细布局，二者相结合、相辅相成，才能得到一个全面、合理、高效的系统。（5）充分利用空间。尽量因地制宜的使用整个系统的空间面积。（6）注意人为因素。特别是对于服务系统来说，人的效率决定了系统的效率。布局应提供舒适、安全、舒适的环境（例如房间大小、温度、湿度和其他一些支持房间），以满足人们的生理和心理需求，以提高系统的效率[3]。

二、SLP法概述

在理查德缪斯提出的SLP（系统布置设计）中，把产品、产能、生产工艺、协助服务部门以及生产进度等作为已知的基本要素或者初始材料来处理.

（1）产品product。产品是工厂生产所需的原材料，或需要进一步加工的零件和成品。通常由生产计划决定，包括产品类型、品名、特征等因素，它决定了生产线上操作设备的种类、组配以及各任务模块之间的相互关联，原料运输方式等[42]。在物流教学中，主要指代成组或拆零货品。

（2）产量quantity。是指所生产产品的数量，其量化表示方法有重量、大小和数量等。在物流教学中，要保证两点：操作的总物料量和份数，以及足够的工位开出率，以平均一个标准班35人计算，最少要保证一半的学生既18人左右同时在各个岗位操作，其余学生观摩

（3）生产路线route。一个不封闭的工艺流程或生产步骤的有序图会影响原材料仓库的面积、仓库区域的位置、零件的运输路线以及每个生产单元之间的关系，以及在同时影响生产。同时也对产品的时间和质量产生影响。在物流教学中，生产路线的考虑主要以物料动线的规划管理为主，因为整个作业环节基本上不涉及“生产”，唯一的流通加工，其操作工艺和物料总量也不大，同时，在学生进行全流程作业时，教师对路线的管理和多岗位的监管调控非常重要，要尽可能避免学生脱离教师监控的情况出现。

（4）辅助服务部门serve。通常来看，生产系统主要包括各类基础的生产车间和辅助盛产车间，其他如后勤，贮存、行政等木门以及各类服务性质部门统一归于辅助部门。简单说，就是一切用于保障最基本的生产车间和辅助车间的日常运行所必备的部门都被称为辅助服务部门，在设计时要把它放在比较重要的位置，因为这些部门的空间占用率往往比真正的生产车间更大。在物流教学中，辅助服务部门的种类和功能相对来说要弱化一些，主要应包括基本的教学管理区域（办公室、信息处理中心）、设备存放养护区域。

（5）时间time。在这里时间指的是在什么时间点上，消耗多少工作时间能够制造出指定的产品，在物流教学中，主要考虑在规定时间内（以2课时80分钟计算），布置的物流实操工作总量及工作类型。

在对上述各种潜在因素进行必要的调查研究并获得全面准确的基线数据后，对整个供应链中出现的物流和非物流关系进行定性分析[4]，获得几个比较合理的布设方案，并对其进行评价选择，其原理如图4.1所示。

图1 系统布置方法SLP的工作原理

三、SLP方法在对中小型物流中心应用中的适应性

使用SLP方法对中小型物流中心进行系统工程和规划时，必须以产品、生产量、生产线等因素为参考进行设计，产量是主要因素之一。产品设计完成后，与之配套的制作工艺、装配工艺就都被确定下来了。在物流商则表现为相关物流工作的流程和动线，生产能力的价值反映了生产的类型，体现在物流工作中的物流量。因此，SLP的使用是根据线路的物流强度和物流工作的不同而定的。在中小型物流中心，工作流程和作业强度对计划的影响主要体现在成本和作业效率上[44]，各类货品、零部件等在贮存装卸搬运等物流活动上的需求是不一样的，并能影响到物流动线的不同，物流中心的总体任务量则表现了各个作业模块的工作强度。可以看出有物流产品的类型和物流工作量等因素为参考，而对于具有装配线和多个制造单元的中小型物流配送中心，可以开发和规划SLP布局方法。

四、SLP法实施步骤

（1）明确设施布局需要的各类必备要素——PQRST等因素，在获取这些数据的前提下进行了仔细分析，科学的设计出响应的作业单元。（2）对设计出来的各个作业单元，分别执行相互关系分析。那种以业务流程为主的设施，相关分析最重要的方面是逻辑分析。对于一些开展生产帮扶的部门，必须重点分析生产单位之间的非统计关系。如果介于上述两种情况之间，则属于综合关系分析。（3）按照任务模块相关性的分析结论能够推定每两个作业模块之间的相互关系的等级高下，若等级越高，就说明两者之间的相对位至应该越靠拢，反之就要尽可能远离。根据以上方式制作出各个任务模块之间的相对的位置图，这个时候不考虑各自所需的实际面积，只是理论上的相互位置，所以被叫做位置相关图。（4）通过分析工人、工具、产品、辅助工具、作业巷道等有关问题，推导出各个模块各自需要的空间大小。（5）把所有任务模块所需要的空间大小和大致的平面图添加如位置相关图，以此来绘制出作业单位的面积相关图。（6）将现实情况中的不利条件和其他参考因素加以考量，同时按照作业单位的面积相关图进行增减与改正。现实情况中的参考条件主要有工作方式、物料处理方式设施布局类型等。不利条件主要是环境、投资、安全等是否能满足条件，然后通过合理的分析和改进，得到几个相对合理的备选布局方案。

五、作业区域相关性的确定

（1）物流分析

在物流中，物料的判定，物料在各个模块之间的运输数量和运输强度，最有效的运输动线是物流分析的重要目标。物料按照动线的流向不停运动知道最后完成时物流工作中作业流程有效与否的重要判别条件，在整个动线中不要出现倒流、回流等情况。在物流配送中心，物料的移动是整个流程中最重要的一步，因此主要工作是物流分析。物流工作的对象P和物流Q是影响物流分析的主要因素。这就是为什么我们称其为“P分析”，也称为过程分析，在对配送中心进行规划时计划采用物流过程图进行处理，因货物种类较小的作业对象P和物流量Q时为了直观反应物流过程图可以用标准符号类绘出。只要各个任务模块之间的物流量在物流过程图上标明，物料的流动状态就能在整个物流中心作业过程中显示出来。当物流配送中心规模比较小的时候，只要其物料类别小而单一，无论其物流量如何在执行作业分析的时候都能够选用物流过程图进行作业。当出现加工过程中转移物料的情况，它的移动过程采用标准的符号来进行表示，如下表所示。其中1为操作；2为运输，为运输或移动的过程；3停滞，等候其他操作；4储存，处在储存状态。作业区域相关性分析

（1）作业区域相互关系分析的必要性

不同的任务模块在工作流程、组织结构等不同方面相互依存，在规划物流中心时，需要分析它们之间的关系，主要是因为：1）任何两个独立的工作单元都可能由于活动之间的相关性和其他不同的活动相关性而具有相似的需求，主要表现为：①工作顺序的的关系，指构建于物流和信息流之上的关系；②整体架构上的关系，即各部门彼此的相互关系；功能上、区域之间因功能需要而建立起来的关系。[5]2）物流中心因其承载的工作的原因，会产生很多的搬运作业，货品分类不同，则其作业流程可能也不尽相同，所以各个任务模块之间的物流量存在不同，通过对物流量的计算可以防止长距离、大流量的搬运作业出现。

能够对作业单元之间造成相互影响的原因有很多，通常表现为以下几个地方：工作流程、任务性质的相似性、使用相同的设备、使用同一组人员、使用相同的公共设施、服务的频率和紧迫性、管理和监督。根据Richard Masser提出的理论，在设计系统布局时，通常不会考虑8-10多个关键因素。并按照创建物流中心的主要目的，设置为：收货区、发货区、不依赖仓库的工作、或任务模块。

（2）作业单位相互关系分析

1）物流相互关系分析。这里可以把物流强度分解成五个级别，分别用A，E，I，O，U表示，物流强度等级按承担的物流量强度比例来确定。统计各个作业单位见的物流强度，划分出物流强度等级，求出物流中心物流强度汇总表，其中没有出现的是物流强度为U级，因为其作业单位之间没有固定物流：

2）非物流相互关系分析。根据要创建的物流中心各个模块之间非物流因素的互联程度，得到一个比较关联表。非物流相关性通常是指不同地区之间信息流动和服务的频率。根据它定义非物流关系，反对物流中心的关系。

3）综合相互关系分析。观察上步绘制的物流相互关系图和非物流相互关系图，能够发现彼此之间不一致，所以要进行进一步的工作，就是把两表合并，做出作业单位相互关系表。

①明确物流与非物流的关系，配送中心的物流运营中心，使物流关系占据重要地位，根据物流与非物流关系的实际情况，取物流和非物流的比值m:n=3:1，即加权值为3:1

②化物流强度等级和非物流强度等级的密切程度等级：A=4，E=3，I=2，O=1，U=0算量化后的作业单位相互关系。设任意两个作业单位的物流相互关系等级分数为，非物流的关系密切程度等级分数为，则这两个单位的综合密切程度的分值C为：C=mM+nN=3M+N

③根据上述公式计算量化的所有作业单位之间的综合相互关系建立作业单位综合相互关系计算表。之后我们总结出作业单位综合相互关系计算表。

表4 .8作业单位综合相互关系表Tab.4.8 operating unit comprehensive correlation table

统计上表中综合关系分值各分段内成对作业单位的比例。再根据作业单位综合相互关系计算表，按照综合关系等级的比例确定各分段值内对应作业单位对的关系等级，进行比对确定，之后建立作业单位位置综合关系表。

六、平面布局

物流中心的布局是以各个任务模块之间的关系密切程度出发点，判定各模块彼此的相对位置，关系等级高的作业模块的距离要尽可能靠近，关系等级低的作业模块则应该尽量远离，并且不用考虑各个作业模块的的空间大小以及它们各自的几何形状。在设计时，第一要按照综合相互关系级别高低顺序排序，明确不同等级的作业模块的位置，等级相同的任务模块按照综合接近度的高低排序设置。任意一个作业单元的综合接近程度能偶反应出这个任务模块在整体上是位于那个位置，是中间还是边缘。在画出任务模块位置相互关系图的时候，使用号码来表示任务模块的作用和地位，使用连线类型来表示任务模块彼此的相互关系。绘制位置相关图的时候，应以此为参照，作业单元的性质可以不加分类。对于物流作业区域，我们采用流程式布局。具体步骤如下：

（1）找到配送中心进货到发货的常见物流动线形式。典型的为I型、U型、L型等，规划设计时可采用组合式的动线策略。

（2）确定各物流作业区域的位置。按照工作流程，将各区域化在配送中心的图上。首先，需要设置占用面积大、长宽比不易改变的工作区，比如存储区、动态管理区；然后设计占用面积大，但长宽比可以改变和调整的工作区域，如装配区和收集区；土地面积较小且长宽比可以改变和调整的区域，如临时存储区、运输和存储区等。

（3）确定其他辅助作业区域平面布局规划，这里通常采用关联式布局，就是根据区域相关性进行布置规划。一般物流中心的行政区域和管理区域通常采用集中式布局。由于仓库区使用了大量的立体化设备较多，高度要求与办公区不同。为了有效利用空间，可以做成多层办公室，单独使用某一层，可以利用出入口区域上层的空间。下图以线性、U形和锯齿形对象流线形式展示了物流中心每个操作区域的典型气球设计方法。

1）直线型：这种方式适用于出入口在物流中心两端，作业流程简单，不考虑订单大小和拣货品项多少，均通过库房全程。但是其动线简单，不适合教学中全流程的体会和模拟。2）U型动线：适用于出入库在库房一侧的物流中心，可以根据进出货物的强度大小安排靠近进出口一侧的储位，优化物流工作动线，是目前比较常见的物流动线模式，比较适合与我们目前的模型和规划。

无论选择哪种动线工作流程，各模块之间的布局方法都是多样的，在设计时，要考虑作业流程和区域间的相互关联关系。分析各个模块之间的相关性，检验各种布置组合方式是否符合相关性原则，如果违反相关性原则就要进行调整，直到动线形态、作业区域配置与区域间相关性达到一致为止。按照上述的步骤，可以一步步完成各区域的大体布局，之后将各个模块预算的占用空间置入相对位置，通过调整工作区的一部分的大小或长宽比，避免重叠或间隙，可以获得工作区的最终平面图。这里需要注意的是，在各个区域的布局中，如果某个模块的面积无法完全容纳在仓库中，则需要更改部分区域的面积或长宽比。如果修改范围超过设备调度下限，则必须更改设备调度，然后重新进行工作空间调度和区域布局规划。根据上述步骤完成的物流中心作业单位位置综合关系，按照作业过程中各区域之间的关系相关程度，绘制物理中心的设计方案。最终确定，配送中心采用U型式动线布置，以适应箱类散货以及托盘货物进出位于场地一侧，便于教师监督管理的客观情况。计划设计的模块主要有动管区、贮藏区域、拣选区、流通加工区、返品区、设备区等几个部分组成。