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发布日期:2020-07-14 09:14

  自动化立体仓库的设计与实现论文_电力/水利_工程科技_专业资料。课程论文 论文题目:自动化立体仓库的设计与实现 作者: 学院: 专业: 课程: 班级: 学号: 成绩: 刘丹 经济与管理学院 物流管理 物流设施与设备 物流三班 1 论文提

  课程论文 论文题目:自动化立体仓库的设计与实现 作者: 学院: 专业: 课程: 班级: 学号: 成绩: 刘丹 经济与管理学院 物流管理 物流设施与设备 物流三班 1 论文提交日期:2013 年 6 月 25 日 目录 摘要............................................................... Ⅰ Abstract........................................................... Ⅱ 一、自动化物流设备包括哪些引言............................................................ 1 (一)自动化立体仓库概况 ........................................ 1 (二)我国第三方物流的概况 ..................................... 1 1.物流资源利用率低.......................................... 1 2.作业质量引起的损耗较大.................................... 2 3.信息流和物流无法做到适时统一.............................. 2 4.作业效率低下.............................................. 2 二、物流装备中的立体化仓库设计中需要考虑的因素...................... 2 (一)项目方案的选择 ............................................ 2 (二)设备的选型 ................................................ 2 (三)系统的维护 ................................................ 2 (四)其它 ...................................................... 3 三、 第三方物流设施中立体化仓库的设计与实现......................... 3 (一)方案背景 ................................................... 3 (二)方案模型的建立 ............................................ 3 (三)方案模型的求解 ............................................ 4 1.设可变量................................................... 4 2.建立线性规划模型........................................... 4 四、 如何充分利用现代物流装备和物流技术来提高物流管理水平、 降低物流成本、 提高物流效率........................................................ 5 五、总结............................................................ 6 自动化立体仓库的设计与实现 摘要:自动化立体仓库可从物流成本、物流服务质量和物流效率等方面来促 使第三方物流企业提高核心竞争力, 然而目前自动化立体仓库在我国的发展仍然 处于一个相对落后的局势。 文章以自动化立体仓库设施设备的选择设计为例,通 过建立 0-1 整数规划模型,以实现系统资源的最优化及企业利润的最大化目标。 关键词:自动化立体仓库;第三方物流;整数规划;最优方案 The Design And Realization of The Automatic Stereoscopic Warehouse Abstract: Automatic stereoscopic warehouse can improve the core competence of the third part logistics from logistics cost , logistics service and logistics efficiency. However , Nowadays we country in a tight box in terms of the automatic stereoscopic warehouse’s developed. Based on the choices and design of the Automatic Stereoscopic Warehouse’s facilities, established the integer programming model, to realized the goal of the optimization system resources and the maximize of the corporate profit. Key words: Automatic Stereoscopic Warehouse ; the third Part Logistics ; integer programming ; ideal optimization scheme 一、引言 (一)自动化立体仓库概况 自动化立体仓库又称立库、高层货架仓库、自动化仓库。它是一种用高层立 货架存储物资, 用自动控制的巷道堆垛起重机及其他机械进行搬运存取作业,用 计算机控制管理的仓库。 上海联华便利配送中心建成后,以其高效率、低差错率和人性化设计受到各 界的好评。配送中心所有操作均由计算机中心的 WMS 管理,将在库信息与公司 ERP 系统连接,使采购、发货有据可依。物流中心库存商品可达 10 万箱,每天 拆零商品可达 3 万箱,商品周转期 3.5 天,库存积压资金大大降低;采用电子标 签(DPS)方式取代人工拣货,使差错率降到万分之一,每天可配送 400 多家门 店,配送准确率、配送服务水平、门店满意度等都有大幅提升,同时降低了物流 成本在整个销售额中所占的比例, 从而为联华便利店业态的良好稳定发展奠定了 坚实的基础。 (二)我国第三方物流的概况 在现代化企业生产经营的过程中,第三方物流以低成本高效率及全方位管 理越来越多的占据物流服务的市场,而自动化立体仓库可从物流成本、物流服务 质量和物流效率等方面来促使第三方物流企业提高核心竞争力。 但是就目前来说, 我国的第三方物流水平仍然落后于世界水平,我国的第三方物 流的服务范围大多还是为各生产企业提供简单仓储和运输等服务为主。自动化物流输送设备组装 而随着生 产企业对物流服务要求的提高和来自国外第三方物流企业强有力的竞争, 国内第 三方物流企业必须充分利用现代物流装备和物流技术来提高物流管理水平、 降低 物流成本、提高物流效率,为生产企业提供更满意的物流服务。 目前,我国先进的物流装备和物流技术不断涌现,除了传统的货架、叉车、 其它搬运车辆外, 诸如自动化立体仓库、 各种物流输送设备、 高速分拣机、 RFID,RF 无线射频技术、AGV 等先进物流装备和技术都得到 1I%速发展。 在上述物流装备中, 自动化立体仓库因其高效、低成本等优点在各行业中的 应用越来越广泛。但根据调查,在 2005、2006 年度,第三方物流企业新建和改 造的自动化立体仓库投资额只占自动化仓库系统销售总额的 3%,这从某方面说 明了我国第三方物流企业对自动化立体仓库的优点认识还不够, 大多数企业还在 沿用传统的仓库模式。 而这些沿用传统的仓库都给第三方物流企业的发展带来一 定的障碍,主要体现在以下几方面: 1.物流资源利用率低。 一方面因为传统的仓库因其在仓储净空高度往往得不 到利用而造成大量空间资源的闲置浪费; 另一方面因为传统仓库的管理和作业模 式均采用原始的作业方式, 仓库设备的能力没有充分发挥出来,在一定程度上也 造成了浪费。 第 1 页 2.作业质量引起的损耗较大。一方面是传统的平面仓库物流自动化水平较 低, 货物的进入库基本是人工利用叉车进行作业,而由于人工操作不当会造成货 物碰撞损耗; 另一方面是因为错误作业或错误配送所引起的错误成本,特别是药 品的配送,会引起更严重的后果。 3.信息流和物流无法做到适时统一。一方面传统的仓库往往信息化程度较 低,导致整体物流管理水平低下,无法向客户提供优质和灵活的物流服务。另一 方面会因信息流和物流无法统一而造成上面所述的错误成本, 使总体仓储成本提 高。 4.作业效率低下。传统的平面仓库是“人工一叉车一货架”的作业模式,其 作业速度根本无法与自动化立体仓库中的“计算机一堆垛机一货架”的作业模式 相比,大大影响第三方物流企业的竞争能力。 二、物流装备中的立体化仓库设计中需要考虑的因素 (一)项目方案的选择 一个好的方案将直接决定一个自动仓储系统的成功与否。 方案的选择可以是 企业自己考虑, 也可以专门请公司进行设计,一般更多的是自动化仓库供应商根 据企业的现状结合多年的实际经验,不断完善而成,这是一个长期的过程。 (二)设备的选型 设备的选型一直以来都是众多企业所关注的, 更多的企业往往热衷于花很少 的资金购买性能好的设备。但是很多企业都缺乏对设备的认知,很多时候,便宜 买来的设备往往都造成后续繁琐的设备维护、昂贵的运行成本、仓库故障造成的 货物滞留等问题。在考虑自动化仓库的成本时,不能只考虑建造成本,还应该考 虑运行成本,如用电费、气费、人工费、条码损耗费等,还有维护成本,其他损 耗成本等。一个好的自动化仓库供应商,将会帮助企业考虑到设备的成本问题, 在设备的选型上对企业提出好建议。 (三)系统的维护 无论多先进的自动化仓库,运行一段时间后,总会有各种各样的问题:有设 备的问题,如链条用久了会松动,滚筒拉紧圈会断开,关电位置偏移等一些不可 避免的自然现象。更多的还有不规范的操作,引起设备的损坏等问题,严重的将 会直接影响到企业的生产。 所以在仓库完成后,一个好的售后维护体制是至关 重要的, 能否快速的处理出现的问题,将会极大的影响一个自动化仓库的运行效 率。 (四)其它 除上述因素外,还有库场的选择与规划、货物单元形式及规格、库容量、库 房面积与其他面积的分配及人员与设备的匹配等。 第 2 页 三、第三方物流设施中立体化仓库的设计与实现 (一)方案背景 本文采用 0-1 整数规划法,决策变量 Xi 只能取 0 或者 1,通过建立整数规 划模型,在所有的备选方案中求得最优整数解。 0-1 整数规划法的基本步骤:分析问题,建立整数规划模型、根据整数规划 模型,建立相应的线性规划模型、求可行域、在线性规划可行域内排列整数解、 在解中求最优解。 本文以市面上的自动化立体仓库的设备的各个指标进行分析计 算,从而得到最优化的项目方案与设备选型。 自动化仓储系统由先进的硬件及软件系统组成,因此具有较高的购买成本。 同时,在采购资源的投入、售后服务如备件更换等方面的成本也较高。建设周期 长,包括使用前对仓储现状的评估分析、采购的订货周期、系统安装调试周期等 方面,需要花费较长的时间。对货物存储特性要求高,自动化仓库的设计建造, 需要考虑其存储货物的种类、存储环境、吞吐量等物流特征。而一旦投入使用, 存储特性基本固定,若某一因素发生变化,其适应和变化弹性相对较小。对仓库 管理和技术人员要求高: 自动化仓储系统技术含量较高,对作业人员素质要求也 相应较高, 操作人员需经过专门的培训才能上岗。需多个因素相结合使系统最优 化才能发挥最大经济效益。 (二)方案模型的建立 某物流公司拟选择 5 种不同类型的物流设施设备, 用以满足 6 个物流节点对 货物的信息化流通处理。 若选中某设备设施用于物流节点,则需支付一笔固定投 资,没被选中的则不用支付该投资。每个节点所需设备的固定投资、每个设备的 信息处理能力、 每个节点需要处理的信息量以及设备处理各个物流节点信息的单 位处理成本如表 1 所示。试求该物流公司的最优分配方案。 表1 设备 1 节点 1 2 3 4 5 需要处理的信 0.5 0.3 1 0.5 0.9 0.5 0.8 1 0.2 0.4 0.8 0.8 1 0.7 0.1 1 1.2 0.9 0.3 1.2 0.6 1.2 0.6 1.2 第 3 页 所需固 处 理 2 3 4 5 6 定投资 能力 / /万元 0.6 0.6 0.9 1 1.3 1 0.2 1 0.7 0.8 1.5 0.6 5 8 6 10 15 万条 1 2 1.5 2.5 4 息量/万条 (三)方案模型的求解 1、设可变量 设 Xij 为为设备 i 处理物流节点 j 的信息量, i = 1,2,3,4,5, j = 1,2,3,4,5,6 Yi = 0 或 1 (1 表示选择 i 设备,0 表示不选择 i 设备,i = 1,2,3,4,5) 2、建立线性规划模型 令信息处理总成本为 F,则 F = 0.5X11 + 0.8X12 + X13 + 0.3X14 + 0.6X15 + 0.2X16 + 0.3X21 + X22+ 0.7X23 + 1.2X24 + 0.6X25 + X26 + X31 + 0.2X32 + 0.1X33 + 0.6X34 + 0.9X35+ + 0.8X52+ 0.7X36 + 0.5X41 + 0.4X42 + X43 + 1.2X44 + X45 + 0.8X46 + 0.9X51 1.2X53 + 0.6X54 + 1.3X55 + 1.5X56 令固定投资为 G,则 G = 5y1 + 8y2 + 6y3 + 10y4 + 15y5 目标函数为:MinZ = F + G 约束条件为: (1)设备的处理能力限制: ? Xij ? aiYj, i ? 1,2,..... m j ?1 n 若 Yi = 0,表明没有选择 i 设备配备物流节点,若 Yi = 1,则表明选择 i 配备物流节点。 X11 + X12 + X13 + X14 + X15 + X16 ≤ y1 X21 + X22 + X23 + X24 + X25 + X26 ≤ 2y2 X31 + X32 + X33 + X34 + X35 + X36 ≤ 1.5y3 X41 + X42 + X43 + X44 + X45 + X46 ≤ 2.5y4 X51 + X52 + X53 + X54 + X55 + X56 ≤ 4y5 (2)对信息处理需求的满足 X11 + X21 + X31 + X41 + X51 ≤ 0.5 X12 + X22 + X32 + X42 + X52 ≤ 0.8 X13 + X23 + X33 + X43 + X53 ≤ 0.9 X14 + X24 + X34 + X44 + X54 ≤ 1.2 X15 + X25 + X35 + X45 + X55 ≤ 1 X16 + X26 + X36 + X46 + X56 ≤ 0.6 (3)变量声明 Xij ≧ 0 , Yi = 0 或 1 ,i = 1,2,3,4,5;j = 1,2,3,4,5,6 第 4 页 四、如何充分利用现代物流装备和物流技术来提高物流管理水平、 降低物流成本、提高物流效率 (一)信息流和物流有机结合,全面提高企业的管理水平。 目前国内大多数第三方物流企业均采用传统的仓库,即普通货架、叉车等组 成的仓库。 这些仓库一般均采用原始的作业方式——看单作业,作业人员根据打 印出来的出库单或入库单, 利用叉车进行货物的出入库,虽然有些条件好一点的 平面仓库也利用条形码和 RF 无线射频技术在一定程度上提高了管理水平,但在 进行作业时还是需要人工去寻找目标货物,在出入库时也需要人工扫描确认,也 就是说在作业过程中,信息流和物流无法做到真正的统一。 自动化立体仓库系统的出现则解决了这个问题,它把高层货架、堆垛机、自动化物流设备 上市公司周 边的出入库设备和货物的信息流有机结合,使仓库作业计算机化,应用功能完备 的标准化物流管理软件,操作简单、报表齐全,同时还具备物流分析功能,为企 业制定生产纲领提供及时准确的数据分析资料, 全面提高企业管理水平和电子商 务能力,为用户赢得更强的物流核心竞争力。 (二)充分利用仓库的高度和平面空间,提高空间利用率。 随着国家对土地资源监控越来越严,地土地成本也在急剧增加,如何降低占 地成本也引起各第三方物流企业的重视。 传统的仓库一般都不高,因为普通叉车叉取高度有限,一般都在十米以下, 而自动化立体仓库的高度可达 5-40 米,可以很大程度的提高空间利用率,ca88亚洲城唯一官网降低 占地成本。 同时,一般叉车的所需的通道都很宽,约在 3 米左右,而自动化立体仓库的 核心设备堆垛机的宽度只需在 1.5 米左右,在平面空间上也提高了利用率,达到 降低占地成本的目的。 虽然有些叉车(如窄巷道叉车)所需的通道宽度也较小,但 因其价格较堆垛机要高, 从成本上考虑并不合算, 而且其作业效率也不如堆垛机。 (三)充分发挥自动化设备的作业能力,提高仓库作业的效率。 由于自动化立体仓库实现了作业计算机化, 而且其核心作业设备堆垛机的运 行速度可达速度 80300 米/分钟,可实现快速整盘出入库作业、拣选作业、配送 作业,整个系统运行效率比较普通仓库将提高 100~500%。 (四)提高作业正确率,降低过失成本。 作为第三方物流企业, 仓库所储存的货物是来自不同客户的不同产品,而且 还会不断地更换新的客户, 仓库作业人员不可能对货物都很熟悉。而传统的平面 仓库很大程度上要依赖人的判断来作业, 这就导致错误作业发生, 产生过失成本。 而自动化立体仓库则会完全避免这种过失成本,其作业完全由计算机控制,计算 机会自动根据作业指令来指定入库或出库的货位(也可人工指定), 无需依赖作业 第 5 页 人员的判断。 五、总结 本文主要介绍了在自动化立体仓库的设计与实现过程中, 各个因素对物流总 效率与总成本的影响以及如何对系统资源进行选择跟优化以实现企业利益最大 化目标。 通过 0-1 整数规划模型,以模型的建立与数据的分析来建立线性规划模 型以选择最优方案,从而达到物流成本的降低与物流效率的提高。 自动化立体仓库的设计管理对整个物流业的发展影响巨大, 因自动化立体仓 库可以从物流成本、 物流服务质量和物流效率等方面增强第三方物流企业和竞争 力, 如何建设一个高效、 高品质的自动化仓库系统已成为众多第三方物流企业提 高核心竞争力的重要需求。 在自动化立体仓库的各个因素的评价与选择方面, 除上述分析所决定的系统 规格外,还需考虑各系统间的集成与连接。只有将各子系统有机地结合,才能将 整个自动化系统的效益最大化。 需注意包括子系统自身操作系统和控制系统的连 接,不同子系统如存储与搬运、存储与分拣、分拣与搬运系统之间的集成,以及 各设备系统与仓库管理系统的集成等方面。 第 6 页 参考文献: [1] 黄静云. 自动化立体仓库一本通[M].北京:中国物资出版社,2010 [2] 鲁晓春. 仓储自动化[M].北京:清华大学出版社,2002. [3] 张峰.自动化立体仓库全解[M].北京:清华大学出版社,2000. [4] 董良,自动化立体仓库设计[J].北京,机械工业出版社,2004,8(1) [5] 李引珍. 管理运筹学[M].北京:科学出版社,2012. [6] 刘文华. 管理运筹学[M].天津:天津大学出版社,2010. [7] 林猛. 浅谈现代物流企业及其发展方向[J].物流工程与管理.2011.19(5):l 一 3. 第 7 页