摘要：为满足烟草仓储物流“智慧化”需求，探索优化仓库流程，不断提高仓储工作效率和管理水平，遵循“数字化物流、标准化运作、高效化服务、模式化管理”的建设思路，采集现有立体仓库系统运行历史数据，通过多维度综合数据分析，提出立体仓库储位优化方案。建立仿真模型，优化储位分配策略，并探寻改进方向，形成推荐方案，进一步提高工作效率和管理水平。

　　关键词：数据分析; 仿真; 储位优化 烟草物流从2005年开始建设现代物流体系，至今为止基本上已经建设完成70%左右的现代化物流中心。随着国家政策导向支持，行业精益创新发展，安全运营需求升级，工业技术迅速发展等社会发展趋势，烟草物流已进入加大科技创新力度推进仓储物流“智慧化”，逐步完成现代物流体系升级的阶段。这个阶段，需要整合应用物联网技术、通讯技术、数据挖掘、仿真模拟等技术，实现对仓储业务的数字化、自动化和智能化管理。

　　毕节市公司物流中心立体仓库(以下简称毕节立库)2013年开始建设，2015投入使用，是毕节市卷烟物流配送中心的物料存储中心。承担了为分拣中心快速补货职责。由于该中心业务量逐年增大，每年需要投入更多的人力24小时分拣才能完成高峰期任务。一个自动化立体仓库效率的高低主要取决于出入库货位的分配策略，使用好的优化策略能提高出入库频率、提高自动化立体仓库的工作效率。所以有必要对毕节立库进行一次“调优”提升仓储运行效率。

　　一、仓库总体工艺说明

　　毕节市公司物流中心联合工房建筑面积6110平方米。其中毕节立库库区长115.8米、宽24米，面积2499平方米。

　　1. 功能区域

　　毕节立库分为三个区域，如图1所示，入库区完成工业企业来货件烟的入库功能;高架库区完成件烟实托盘、空托盘组的存取功能;出库区完成分拣所需卷烟的出库拆垛功能和整托盘出库功能。高架库区共有4个巷道，每巷道52列，共有3744个货位。

　　图1 毕节立库总体布局

　　2. 存储物料

　　毕节立库管理物料500余种，物料码放到托盘上存放到高架库存，空托盘10个一组，存入高架库区，需要时系统自动从库区下架，输送到需求站台。常规件烟一托盘30件。

　　3. 仓库业务流程

　　送货到毕节市烟草公司的件烟由卡车运至配送中心，件烟经国家局一号工程扫码，人工堆码完成。如图2所示，仓库管理系统获取码垛完成的托盘组盘信息后，将整托盘输送到立体仓库存放。分拣系统根据订单和设备缓存情况向仓库管理系统提出出库申请，仓库管理系统根据申请需求，将立体仓库的托盘输送到拣选出口或者整托盘出库口。完成拣选的托盘返回立体仓库存放。

　　图2 仓库管理系统接口示意图

　　毕节立库的件烟主要作业类型有收货入立库、分拣线补货出库、分拣余料返库三类。其中收货入立库作业的源站台有两个;分拣补货出库的目标站台有三个;分拣余料返库的源站台有一个。

　　二、数据采集分析

　　仓库管理系统接收组盘信息完成来料入库，接收出库信息完成物料出库，出入库以托盘为单元进行输送，对储位的优化研究需要选取现有系统货位分配策略、设备运行参数、存储物料、出入库任务进行数据分析。

　　1. 现有货位分配策略

　　收货入立库遵循巷道间物料均分，巷道内货位存放左右均分，近出库口优先存放的控制策略。分拣线补货出库遵循巷道间任务均分，巷道内物料先进先出的控制策略。分拣余料返库与收货入立库控制策略相同。

　　2. 堆垛机运行参数

　　堆垛机是存取立库物料的关键设备，运行参数如表1所示：

　　表1 堆垛机运行参数表

　　3. 任务数据分析

　　采集高峰期多日累积任务信息，作为数据分析依据。统计后得出收货入立库作业占比24%，分拣线补货出库作业占比50%，分拣余料返库作业占比26%，如图3所示，其中分拣余料返库作业是在分拣补货出库作业完成后执行。统计分析当日数据，各作业占比关系基本与汇总数据一致。

　　图3 任务类型分布图

　　从以上数据看出分拣线补货出库托盘中的52%会余料返库继续存放。统计一天中物料品项对应任务关系，如表2所示，可以看出物料入库的品项数占当天任务品项数的10%，分拣线余料返库品项数占当天品项数的60%。说明不是所有物料一天内都会入立库存放，物料可能按计划分品牌分天入库，出库的物料整托盘倍数的需求占比少。

　　表2 任务类型物料品规计算表

　　统计高峰期内任务完成时间平均在3分钟以内，4台堆垛机一个小时最多能完成80个托盘的输送，已经达到设计指标78PL/h。在设备利用率稳定情况下，需要优化储位分配策略，尽量缩短堆垛机总的运行距离，提高自动化立体仓库的工作效率。

　　三、储位优化方案

　　毕节立库分为4个巷道，巷道间物料均匀分布，符合自动化立库存放基本原则。通过对任务数据分析，对物料可以根据出入库任务频率进行ABC分类。巷道内按照品规ABC分类进行管理进行物料分区优化处理，在分区确定后根据任务实时情况再进行货位优化处理，提高立库整体作业效率。

　　1. 物料分区优化

　　整理高峰期、低峰期任务数据，利用帕累托原则(80/20原则)根据物料返库频率进行品规分类物料进行分类。对于出库频率高，基本是整托盘出库的物料定义为A类，对于返库频率较高的物料定义为B类。剩余物料定义为C类。统计分类物料库存数据，确定各类物料货位需求数。结果如表三所示：

　　表三 物料分类货物需求表

　　由于高架库区主要通过堆垛机完成上下架，假设从原点开始，计算每个货位堆垛机的存放时间，形成一个权值矩阵，每个货位有一个自己的货位因子，如表四所示：

　　表四 货位单侧权值矩阵表

　　对于A类物料，入库、出库在库区的两端，总体运行时间相同，考虑出库优先原则，对权值矩阵进行镜像，对货位因子进行排序，根据货位需求数，确定存放区域。对于B类物料，出库返库集中在库区后端(52列)，首先对权值矩阵进行镜像，对货位因子进行排序，根据货位需求数，确定存放区域。对于C类物料，直接对货位因子排序，确定存放货区区域。

　　这样得到的物料分区限定在系统实际入库运行中可能会出现限定货区内没有空闲货位，可以进行修正，修正的原则是A类物料货区存满存入B类物料，B类物料货区存满存入A类物料货区，都存放满后存入C类物料货区。

　　2. 货位分配策略优化

　　毕节立库在高峰期24小时出库，平时7小时出入库。立库一端入库，一端出入库，同时出入库时段长。堆垛机在完成入库作业后会在原位置等待，接收下一条任务指令。货位分配策略优化的主要目标是在出入库货区确定后，尽可能地优选货位，最大限度地缩短堆垛机行走时间。

　　通过库存数据分析，物料在库区存放一天以上才会出库。物料入库如果是按天密集存放在一起，出库需要保证先入先出，堆垛机可能就会出现在巷道内来回移动完成出入库任务，为减少堆垛机任务间的移动距离，入库货位选择同货区同货位因子下物料间隔存放方式。出库货位选择在同期物料集合中物料存放货位在当前堆垛机位置之后的货位。

　　四、AutoMod仿真分析

　　根据毕节总体工艺设计，利用AutoMod软件搭建毕节立库仿真模型。模拟实施储位优化前后两个场景，模拟场景中任务分配方案如表四所示。

　　表四 仿真场景任务分配表

　　两个场景中都首先初始化仓库库存，保证库存有一定时间先后的物料存放，如图3所示。

　　优化前出入库同时进行仿真运行结果如图4所示。完成既定任务，仿真时间为[4+36/60+51.68/3600]=4.6小时。

　　优化前出入库同时进行仿真运行结果如图5所示。完成既定任务，仿真时间为[4+24/60+23.76/3600]=4.4小时。

　　图3 仿真运行过程示意图

　　图4 优化前场景完成所有任务运行时间统计结果

　　图5 优化后场景完成所有任务运行时间统计结果

　　通过仿真验证，对比系统在储位优化前的结果和优化后的结果，可以看出本文提出的储位优化方案，缩短堆垛机总运行时间，提高了出入库操作的执行效率通过，提高了自动化立体仓库的工作效率。

　　五、总结

　　本文以毕节立库为研究对象，采集立库运行历史数据，分析任务频次、物料库存等特点，对所有物料进行了分类处理，提出了基于物料分类的储位优化方案。第一步结合订单、任务、输送单元等总体流程，确定物料分类的原则，例如此立库物料均以托盘为单位进行输送，一部分物料任务数量和订单数量并不匹配，所以主要以任务数据分析结果作为物料分类的依据，重点关注返库任务对应的物料，返库高的物料分配存放在近出库端，提高出库效率。第二步在物料分区确定后，在物料出入库策略中，根据库区特点、库存周期优化出入库策略，降低任务间堆垛机移动距离。第三步借助仿真工具，验证优化效果。

　　烟草物流行业的精益创新发展，需要整合新技术，例如物联网、通讯、仿真、3D 虚拟化等提升仓储业务的数字化、自动化和智能化管理，储位优化是立体仓库精细化管理的基础。每个烟草物流立库都有自己独有的工艺流程，不能采用一种方式实现所有立库的储位优化。本文提出了一种卷烟立体库储位优化的简单方案，可以借助历史数据的分析，确定物料分类，在原有管理系统系统调整库区分配、出入库策略，提升堆垛机执行效率。期待这种优化方案能够对类似物流中心有一定参考作用。C

　　(作者单位：彭弢 黄建平 顾丹，毕节市烟草公司;姚正亚、银珠玲，昆明昆船物流信息产业有限公司)