基于百蝶仿真平台的物流中心规划与设计研究Research on Planning and Design of Logistics Center Based on Baidie Simulation Platform

王婧　高文婷　操建中　章欣

摘  要：物流中心在现代企业运营中起着重要作用，影响着地区和城市的经济发展，物流中心的建设需要系统规划和详细论证。该研究采用百蝶物流中心规划与运营平台，从物流中心建设的区域设计、设施设备、人员规划三个方面，本着宏观和微观结合、定性和定量相结合的思想，进行物流中心全面的规划设计，并给出实例验证平台和方法的可行性和合理性，以期为企业物流中心规划与设计决策提供参考。

关键词：物流中心；设施规划；布置设计；仿真平台

中图分类号：F715.6    文献标志码：A    DOI：10.13714/j.cnki.1002-3100.2023.13.034

Abstract： Logistics center plays an important role in the operation of modern enterprises and affects the economic development of regions and cities. The construction of the logistics center requires systematic planning and detailed demonstration. This paper adopts the planning and operation platform of Baidie Logistics Center， and carries out the comprehensive planning and design of the logistics center from the three aspects of the regional design， facilities and equipment， and personnel planning of the logistics center construction， and give examples to verify the feasibility and rationality of the platform and method， in order to provide reference for enterprise logistics center planning and design decisions.

Key words： logistics center; facility planning; layout design; simulation platform

0  引  言

物流中心是物流集散的據点，是商品流通的基础设施，越来越多的企业建设物流中心，希望通过物流中心提高物品流通效率、节约流通成本。物流中心规划与设计决策已成为现代企业战略成败的重要因素之一。合理地规划设计物流中心，影响着城市的经济发展[1]。科学地建设物流中心，可以实现效益最大化，充分利用空间、设施、人力等资源[2]；简化工作流程以缩短生产周期；最大程度上减少货物运输；同时能够为员工提供安全便捷的工作环境[3]。

物流中心规划与设计是近年来国内外学者研究的热点。已有相关文献主要呈现出以下特点：（1）以具体的物流中心项目为实例，研究其规划设计[4-9]。（2）基于SLP方法进行物流中心的平面布局设计[5，10-11]。（3）探讨EIQ在物流中心规划设计中的应用[12-13]。可以看出已有文献主要从实例和方法的视角开展研究，都未采用先进的仿真软件支撑物流中心规划设计。先进的物流中心仿真软件能够很好地模拟企业物流中心的整体规划和作业现场，从而模拟企业运营过程，发现运营中优势和问题，为企业物流中心规划和发展决策提供有力支撑。行业内常用的物流中心仿真软件有Flexsim、Supply Chain Guru等。本文利用上海百蝶公司的物流中心规划与运营平台（简称BS-W），从软件视角和方法论视角进行物流中心规划和设计，以期为企业进行相关决策提供支撑。

BS-W平台可实现物流中心的仿真设计、建设与管理，基于物流中心作业需求，内置多种类储存、分拣设施和设备，多样灵活的规划建设仓库。本文将从作业区域、设施设备、人员配置三个方面，采用宏观和微观结合、定性和定量相结合的思想，进行物流中心全面地规划设计，并给出实例演示平台和方法的具体应用。本文的研究结果将有利于企业对物流中心进行定量和定性的规划设计，为物流中心规划设计提供科学的决策依据。

1  基于百蝶BS-W平台的物流中心规划与设计

1.1  作业区域规划设计

物流中心的主要作业由入库、存储、分拣、配送等部分组成。物流中心的作业区域可设计为主要功能区、次要功能区和辅助功能区[14]三部分。主要功能区包含存储作业、货物货架等，为物流中心的核心区域。次要功能区主要负责货物的装卸、入库等作业，通常在主要功能区的外围。辅助功能区则是办公室、停车区等。根据物流中心的业务特点，经作业流程规划后，设计相应的作业区域。

1.1.1  规模设计。物流中心的规模设计一般由三个方面确定：当前市场的发展趋势、总容量和竞争对手[15]。在进行具体规模设计时，需要注意两点：第一，对市场发展的趋势进行充分地调研分析，同时对社会经济发展进行预测；第二，对竞争对手的市场占有率、生产经营能力、未来发展规划等进行全方面的了解[16]。当然，也要结合企业整体经营战略、财务状况进行综合确定。物流中心的总体规模一旦确定，不轻易改动。

需求预测指标是指围绕物流中心系统活动的物流服务需求来进行分析的指标，一般指物流中心作业需求量。对于物流中心来说，通常使用吞吐量、库存能力和库存周转量这些数据进行预测；除此之外，这些数据还在一定程度上反映出物流中心的作业规模。通过对其预测，可以及时准确地掌握客户的需求，使物流中心能够更好的将资源分配到所需的经营活动中去，从而提高企业核心竞争力和客户满意度。

1.1.2  面积规划。由于各功能区域配备的设施设备、作业方式以及物流量等都影响着对该区域面积的规划[17]，因此不同作业区域面积应当分别进行计算。

一般物流中心的主要面积是仓储区，仓储区的主要设施为仓库。仓库的面积可以通过荷重法来计算，具体公式如下：

s=（1）

其中：Q表示年入库货物量（t）；T表示库存周转率；q表示仓容物资储存定额（t/m2）；k表示仓库面积利用系数。

实际情况下，仓储空间包括叉车的工作空间，因此，在计算实际仓储面积时应包含叉车通道的面积。通道面积一般为全部面积的35％～40％，设ε=35％～40％[5]，即实际仓储面积为：

S=（2）

物流中心面积除去装卸货的平台后，主要包括储区和理货区。其中，理货区约占物流中心建筑面积的30%～50%，储区面积约占50%～70%左右。另外，有些作业区域的面积主要取决于货物的作业量，因此可以利用货物作业量来估算区域面积，具体公式如下：

S=∑hλ（3）

其中：h表示一种货物每天的作业量，λ表示该区域的面积利用系数。面积利用系数由货物存放方式、货物类型以及使用的设施设备等因素决定。

1.1.3  功能布局与动线设计。在一定目标下对各功能空间位置进行布局规划，区域功能布置规划的原则如下：（1）选择方向合理、运输最优的作业流程，防止出现往返或交叉的作业情况。（2）选择合适的建筑模式，合理设计仓库的高度、层数和跨度等；同时使平面布局与竖向布局相适应，提高仓库的经济效益。（3）合理划分和协调各作业区域，便于人员操作工作。（4）布置规划要具备一定的柔性，用来适应环境变化以及日后改造。（5）合理投资。

物流流程的动线分析是以往布局规划的改进与完善过程，主要用于区域面积相关图的修订与调整。以空间布局为基础，通过对物流动线和人行动线的分析，避免一些低效率现象的发生，如逆向流动、迂回流动、过远流动等，使物流动线和人行动线更加流畅和高效。图1为物流动线的五种基本模式。在物流中心动线设计时，可采用这五种基本模式，或者结合企业物流中心实际面积和作业情况混合这些模式，从而设计适应企业物流中心需求，高效地作业动线。

1.2  设施设备规划设计

设施设备规划设计主要是通过系统观念并且运用系统分析的方法得到一个整体的优化结果。在作业流程设计方面，为了使生产成本尽可能低，并且投入资金尽可能少，可以通过减少空间占用的面积，减少停留和搬运物料，缩短作业的周期等方法将一些无用的作业流程进行减少或删除；在作业地点设计方面，为了使员工的工作环境更舒适、更安全，采用人-机-环境的综合规划设计。目前我国在物流中心建设方面，一直是根据实际情况以软件为主[18]，设置适度的硬件为原则。在能够完成作业工作需求的基础上，偏向采用半机械化或者一般机械化设备。

1.2.1  设施设备分类

（1）运输设备：包括辊筒输送机、滑块分拣机、皮带输送机、出库分拣口等。

（2）卸搬运设备：地牛、电动托盘搬运车、电动叉车、窄巷道三向叉車、单层手推车、播种式拣货台车系统、双层手推车、垂直提升机等。

（3）存储设备：主要包括移动式播种货架、普通托盘货架等。

（4）集装单元设备：主要有托盘、周转箱。

（5）信息技术设备：主要包括条码及射频技术设备、信息交换设备以及智能标签技术设备等。

1.2.2  设施设备配置。根据物流企业构建中分析和设备选型结果，进一步综合考虑设备的工作效率和成本问题，基于作业平衡的基础上，确定物流中心各个环节所需要设备的类型和数量。

日平均入库量为所有月份预测入库量的平均值，对应量转换为托盘数。

地牛数量计算：地牛单次作业时间包括升起时间、放下时间和行驶时间。再估算出入库和出库所需地牛数量。

窄巷道三项叉车数量计算：行驶距离按区域平均取值，完成一次从入库暂存区到货架区的装货作业并返回至暂存区所需要行驶的距离。窄巷道三项叉车单次作业时间包括叉取时间、升起时间和行驶时间。再来估算出入库和出口窄巷道三项叉车数量。

托盘货架数量计算：根据月均库存量预测，得出平均库存托盘数，对应再估算出货架数量。

1.3  物流中心人员规划

1.3.1  岗位介绍。在专业的技术职务岗位设置方面，要把“以事为中心，因事设岗，由岗择人，事职相符”的基本原则作为指导思想。物流中心一般包括仓库经理、财务人员、制单员、理货员、装卸工、打包员等岗位。

1.3.2  岗位配置。根据组织结构设计结果，若同一岗位仅采用同一等级员工进行作业，则基于作业平衡的基础上对系统中各岗位所需不同等级员工数量进行确定。总体岗位配置的思路如下：根据系统信息计算入库量和出库量；将入库量和出库量以托盘为单位计算；将人员一天可完成的托盘数量算出，对比入库量和出库量的总和；配置合适的人员及数量。

（1）装卸工数量计算公式

Q=E/R（4）

R=C*Y（5）

其中：E表示入（出）库数量；R表示装卸工人均每天工作量；C表示装卸工有效工作时间；Y表示装卸工工作效率；Q表示装卸工数量。

（2）理货员数量计算

Q=E/R（6）

R=C*Y（7）

其中：E表示入（出）库数量；R表示理货员人均每天工作量；C表示理货员有效工作时间；Y表示理货员工作效率；Q表示理货员数量。

（3）复合打包员数量

Q=E/R（8）

R=C*Y （9）

其中：E表示入（出）库数量；R表示复合打包员人均每天工作量；C表示复合打包员有效工作时间；Y表示复合打包员工作效率；Q表示复合打包员数量。

2  仿真实例

2.1  平台数据采集

本文以规划建设某物流中心选用流通型仓库为例，除保管货物外，还可能进行备货、定价以及再包装等流通加工作业。BS-W系统中可供规划建设使用的设施设备种类、用途、主要技术参数、作业效率如表1所示。

BS-W系统中常见岗位、等级以及工作效率如表2所示。

根据当前需求市场和供应市场的预测分析，基于BS-W对该物流中心进行设计规划。

2.2  规划设计过程与结果

根据物流中心的定位，将物流中心的基本功能区域划分为三部分：主要功能区、次要功能区和辅助功能区。主要功能区包括库存区、集货区、出/入库月台；次要功能区由出/入库暂存区和设备存放区组成；辅助功能区则包括车辆通道、停车区和办公室。

2.2.1  区域布局。区域布局规划设计应该适合储存作业的流程，以货物流动的方向合理，避免往返进行交叉作业，降低运输距离，保持运输通畅性，提高仓库利用率为原则。为减少进出货频率，缩短物品的搬运路线采用U形作业区域物流流动形式，具体区域位置布局图如图2所示。区域面积测算如表3所示。系统仿真模型图如图3所示。

计算过程：

计算区域分三块：主要功能区、次要功能区、辅助功能区。

主要功能区主要面积为货架暂存区面积：货架长度货架长度*列数*宽度货架宽度*排数/2 +货架双排放置之间间隙*排数/2，S=40*20=800m²；

次要功能区为6个部分，辅助功能区2个部分，由空间布局图得出各个区域的面积：

次要功能区中，入库暂存区：S=18*10=180m²；出库暂存区：S=18*10=180m²；地牛存放区*2（个）：S=3*2*2=6m²*2（个）；电动叉车充电区*2（个）：S=6*4*2=24m²*2（个）。

辅助功能区中，停车区：S=35*20=700m²；办公室：S=4*4=16m²；车辆通道：S=49+35*4*2=672m²。

2.2.2  设备规划。物流中心设施设备体现了物流中心物流能力的大小。物流设备门类众多分为存储设备、搬运设备、拣货分拣设备和辅助作业设备等，根据物流中心作业需求，结合物流中心规划与运营软件中提供的设备类型，对物流中心运营所需设备进行选择。选择结果如表4所示。

2.2.3  人员规划。根据案例的背景分析，物流中心的作业流程包括进出货、装卸货、仓储、订单拣取、包装、配送作业等。具体流程如图4所示。

根据以上各个作业流程的规划设计，通过了解物流中心当前的情况，对物流中心组织结构进行设计，所需岗位如表5所示。

综合考虑不同等级员工的作业效率和工资情况，确定物流中心不同环节所需岗位员工的等级和数量信息，结果如表6所示。

计算过程：

根据已知预测的入库量Q和出库量N，得出相对应的托盘数，再根据上述方法计算。本实例中Q为76个托盘，N为72个托盘，一天的进出库的总托盘数为148托盘。

初级装卸工一天的工作量为7.5*60*60/150=180（托盘），由比较得一天一个初级装卸工满足使用，但是为了加快货物流通、提高效率，所以选择中级装卸工；

高级理货员一天的工作量为7.5*60*60/360=75（托盘），高级理货员的工作量与入库量相较，满足一天所需，选择一个高级理货员；

高级复核打包员一天的工作量为7.5*60*60/160≈169（托盘），高级复核打包员一天的打包量远远大于出库量，出于控制成本，选择一个中级复核打包员。

3  结束语

物流中心规划与设计主要任务是对物流中心整体面积、空间高度设计；各个功能区域布局、面积设计；作业设备配置；人员配置等内容进行科学规划，以适应企业业务发展的需要和整体运营战略需求。设计的科学性影响着物流中心的运营效率以及效益。为了确保物流中心的布局规划更加合理，各个功能区域能够正常运行，在规划分析与设计时，应该更加有严密性、科学性以及先进性。本文基于上海百蝶BS-W仿真平台，利用平台的先进技术，结合一些定性和定量的方法，从作业区域规划、设施设备规划以及人员配备规划三个方面进行深入研究物流中心规划和设计。最后，基于百蝶BS-W系统给出实例，进行仿真建模，验证平台和方法的可行性和合理性，為企业物流中心的规划设计提供了科学的决策依据。

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