仓储拣货作业系统效率的研究

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3.0 侯斌 2024-11-19 4 4 849.45KB 63 页 15积分
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摘 要
随着客户需求多样化和小批量的特点，对粗放型经营的企业面对着日益激烈
的竞争，企业的物流效率对提高客户满意度和降低企业运营成本起着非常重要的
作用，而在物流作业中，拣货是核心环节，拣货成本占到整个物流成本的 40%，其
效率的高低直接影响到整个仓储中心的效率。
本课题通过对 ZF 公司仓储拣货作业中的现状和问题实证分析，应用定性和定
量相结合的方法为储位管理和货位优化提供了重要依据，针对拣货订单分批策略
中常用的时窗分批方法，提出了一种可以减少等待和停滞时间的动态时窗设计方
法，该方法理论上能消除因时窗分批不平衡引起的等待时间。在拣货路径的优化
方面，引入了蚂蚁算法和遗传算法，并提出了确定订单拣取路径的 S 型启发式方
法，可操作性强。最后列出常用的拣货设备，并对如何挑选叉车进行了分析研究，
可以有效帮助企业提高叉车利用效率，和提高仓储容积，降低成本。
本课题的研究结果有力的提高了 ZF 公司的拣货效率，对和 ZF 公司相类似的
中小企业在提高拣货作业效率方面有很强的借鉴意义，必将降低企业物流成本中
拣货成本，为企业赢得竞争的优势。
关键词：物流 仓储 拣货系统 效率
ABSTRACT
It is the trend of diversity and more small baches that customer needd,
and company have to face the competition, it is very critical for company
to reduce operation cost that improving the efficiency of logistics. Order
picking is the most important process in logistics operation, it is said
that the costing of order picking will take the 40% of logistics cost.So
the efficiendy of ordering picking will have a big effect on efficiency
of wareshouse.
We analyse the current situation of order picking in ZF company , and to
do good location management and optimize Sku via quantitative analysis and
qualitative analysis.using dynamic timing windows to eliminate the waste
time. Do the application of Ant Colony System and Genetic Algorithm in Order
Picking Route, and use ‘S’type picking route in batch picking of ZF
warehouse. List the common order picking equipment, and describe how to
select forklift to improve the efficiency of forklifing and add the volume
of warehouse to reduce cost.
The efficiency of order pickin in ZF have been improved base on this research,
I believe it will be good example for the same size company to improve
efficiency of order picking and reduce logistics cost.
Key Word：Logistcs Warehouse Order Picking Efficiency
目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论 ..........................................................1
§1.1 研究背景和意义 .............................................. 1
§1.2 研究主要内容 ................................................ 4
§1.3 课题研究方法 ................................................ 4
§1.4 创新与局限 ................................................. 5
第二章 文献综述 ......................................................6
§2.1 劳动分工与生产效率 ......................................... 6
§2.2 科学管理与生产效率 ......................................... 6
§2.3 物流效率和物流成本 ......................................... 6
§2.4 拣货系统效率研究 ........................................... 7
§2.5 传统的基本拣货策略 .......................................... 8
§2.6 传统的路径行走问题 ......................................... 12
第三章 拣货作业系统 .................................................16
§3.1 拣货系统 ................................................... 16
§3.2 拣货单位 ................................................... 17
§3.3 拣货信息 .................................................. 19
第四章 拣货作业效率分析 .............................................22
§4.1 评估拣货效率的指标 ........................................ 22
§4.2 仓储拣货作业现状及原因分析 ................................ 22
§4.3 拣货的基本要点 ............................................. 23
§4.4 拣货成本状况及改善对策分析 ................................ 24
§4.5 ZF 公司拣货作业现状 ........................................ 25
§4.6 ZF 公司拣货作业效率分析 .................................... 26
第五章 储位管理和货位优化 ...........................................28
§5.1 储位管理和货位优化有利于提高拣货的效率 ..................... 28
§5.2 储位管理（Location Management)的概念 ....................... 28
§5.3 储位管理分析步骤 ........................................... 29
§5.4 货位优化基本策略 ........................................... 31
§5.5 货位优化定性分析 ........................................... 31
§5.6 货位优化的 EIQ 定量分析 ..................................... 32
§5.7 ZF 公司的储位管理和货位优化的提高 .......................... 34
第六章 拣货策略 .....................................................35
§6.1 依据储存策略确定拣货策略 .................................. 35
§6.2 基于时间延迟的订单分批策略研究 ............................. 35
第七章 订单拣取路径的挑选 ...........................................43
§7.1 蚁群算法建立拣货路径优化模型 ............................... 43
§7.2 遗传算法应用于拣货路径挑选问题 ............................. 44
§7.3 ZF 公司拣货路径问题的分析 .................................. 47
第八章 拣货设备的选择 ...............................................50
§8.1 拣货设备的分类 ............................................. 50
§8.2 叉车的分类和适用环境 ....................................... 51
§8.3 叉车的效率分析 ............................................ 54
结论 ................................................................ 57
参考文献 ............................................................ 58
在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 ......................60
致 谢 ..............................................................61
第一章 绪论
1
第一章 绪论
§1.1 研究背景和意义
在工业中有原价主义这一个词。它的理念是，生产产品，就要消耗原价，在
此基础上加上适当的利润，就是卖价，其公式表示为：销售价=原价+利益。如果
贯彻此原价主义，消耗东西是无法改变的，为了追求利润，企业必须要提高售价，
这样的做法在目前的市场竞争中不一定能发展下去，因此作为丰田汽车公司采用
收益=销售价-原价 [1]，销售价大体取决于市场，因此为了获得收益，必须尽量压低
原价。
因此现今的企业竞争环境日益激烈与复杂，企业为了提高在市场上的竞争优
势，在无法通过提高售价来实现高额利润时，只能以降低自己的运作成本增加利
润来提高企业的竞争力。
企业之间的竞争已经演变为全球企业的竞争，当前国内传统制造业的优势仍
然在于较低的制造成本，其主要源于丰富的劳动力资源和低廉的劳动成本，随着
中国劳动力成本的不断上升，在不远的将来，这一优势必将不再存在，因此如何
应用西方科学的管理技术来降低运作成本成为每一个制造类企业可持续发展的必
然前提。
当前市场的发展逐步趋向于“订单多样化、小批量”，对于通过规模化，粗放
式经营的企业来说，压力巨大，交货成本高，交货慢都影响着客户服务水平和企
业的可持续发展。
对大多数物流企业而言，物流成本是仅次于所销售产品的成本（采购成本），
因此尽量降低物流成本就可以增加价值，并将受益传递给客户和企业的股东。
根据国家发改委、国家统计局和中国物流与采购联合会 2007 年联合发布的
《2006 年度全国重点企业物流统计调查报告》
[2]显示，
2005 年我国物流费用率(物
流费用占销售额的比重)为 8.1%，比上年下降 0.16 个百分点，反映出我国物流费
用水平普遍有所降低，社会物流效率得以提高，但与欧美日发达国家相比物流发
展水平存在较大差距，比同期日本 4.8%的水平高出 3.3 个百分点，比美国 7.5%的
水平高出 0.6 个百分点。
因此如何利用国外先进的物流技术，降低物流成本进而降低制造成本，提高
企业的物流效率，进而缩短企业交货时间，提高客户服务水平，才能在竞争激烈
的国际市场中得到可持续的发展。
2007 年，全国社会物流总费用为 45406 亿元，同比增长 18.2%，其中保管费
仓储拣货作业系统效率的研究
2
用为 14943 亿元，同比增长 21.2%，是物流费用中增长最快的部分，占社会物流总
费用的 32.9%， 保管费用中仓储费用 3876 亿元，占保管费用的 25.9%，[3]因此如
何加快仓储周转效率对降低仓储费用占物流费用的比例至关重要。
按照 1991 年 ICWA(国际自动仓库会议)仓储中心作时间分析（在一定作业条
件，由于信息是不断变化的，所有这些数据也随之变化，这里仅供参考，具体要
进行时间测定[4]），仓储中心成本分为人工费占 60%，设备费用及其他占 25%，管理
费用及其他占 15%，如图 1-1。
仓储作业成本
作业人工费
, 60%
设备费用
, 25%
管理费用
, 15%
作业人工费
设备费用
管理费用
图 1-1 仓储作业成本构成
通常情况下拣货成本约占整个仓库成本的 60%以上，图 1-2 为拣货时间占全部
时间的比例分析，拣货时间占 20%、步行时间占 60%、寻货时间占 10%，整个拣选
货物时间占 90%，其他占 10%。
第一章 绪论
3
图 1-2 拣货作业时间分析
工业发达国家多年从事物流产业的经验证明，在物流配送作业中拣货作业耗
费人力、物力最大，由于拣货作业内容千差万别、拣货方法繁多，很难实现拣货
的机械化、自动化和信息化，使拣货作业异常辛苦，效率低下。作为物流系统重
要组成部分的拣货系统，其优良与否不但严重影响物流成本，而且严重影响了物
流速度和客户服务水平。
客户少量多样化的订单已经当今市场发展所必须面对的趋势，产品品种、批
次的持续增加将增大拣货的复杂程度和增加拣货时间，势必影响到仓储得周转和
及时供货的保证，因此如何规划出一个合理的拣货方式，有效的降低拣货作业所
需的时间与成本，对于整个仓储中心有决定性的影响。一个良好的拣货策略可以
使得拣取路径最短，进而降低仓储中心经营成本，提高服务水平，因此，能够有
效地降低订单拣取的时间与成本，将使企业在市场上竞争力强弱的关键之一。
由于及时化（JIT）概念的盛行，周期时间的降低、快速回应、以及多品牌的
行销策略趋势，当前的 拣货作业已经变得越来越难管理了，这些趋势不但需要以
更小量的品种，多次且准确地运送到客户处；同时在拣货系统中也必须同入更多
种的存货单位。以上现象都使得仓储对于吞吐量、储存以及准确度的需求大幅提
升。
现在的企业在激烈的竞争环境下，经营焦点已经转变到对于品质改善与顾客
服务的要求，因此促使仓储管理人员必须要检验订单作业的准确率、损坏率，同
时思考降低订单处理时间的方法，并进一步提升拣货的准确度。对于逐步增加的
拣货作业时间比例
步行时间, 60%
拣货时间, 20%
寻货时间, 10%
步行时间
拣货时间
寻货时间
文件制作等待
摘要：

摘要随着客户需求多样化和小批量的特点，对粗放型经营的企业面对着日益激烈的竞争，企业的物流效率对提高客户满意度和降低企业运营成本起着非常重要的作用，而在物流作业中，拣货是核心环节，拣货成本占到整个物流成本的40%，其效率的高低直接影响到整个仓储中心的效率。本课题通过对ZF公司仓储拣货作业中的现状和问题实证分析，应用定性和定量相结合的方法为储位管理和货位优化提供了重要依据，针对拣货订单分批策略中常用的时窗分批方法，提出了一种可以减少等待和停滞时间的动态时窗设计方法，该方法理论上能消除因时窗分批不平衡引起的等待时间。在拣货路径的优化方面，引入了蚂蚁算法和遗传算法，并提出了确定订单拣取路径的S型启发式...

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