3 仓储的规划与设计学习目的与要求

关键词汇

(1)了解仓储系统在物流过程中的功能；(2)掌握仓储系统规划与设计的内容；(3)了解仓储规划与设计的基本原则；(4)掌握单一仓库选址的基本方法；(5)掌握仓库储存区域面积的计算；(6)掌握仓库通道宽度设计；(7)掌握搬运系统设计中的流程分析法。

仓储系统 (Warehouse System)

仓库选址设计 (Warehouse Location Design)

仓库布局 (Warehouse Layout)

3 仓储的规划与设计3.1仓储规划与设计的基本理论

3.2仓储规划与设计的典型案例 3.3仓储规划与设计的实际训练

◎ 习题与思考题

3.1 仓储规划与设计的基本理论3.1.1 仓储的含义及社会作用

仓储是指通过仓库对物品进行储存和保管。仓储是伴随着社会生产的产品剩余和产品流通的需要而产生的。在原始社会，已经出现了存放多余猎物和食品的场所；进入资本主义社会后，随着商品生产和物流业的快速发展，产生了具有现代意义的仓库，作为经济领域中专门从事于仓储的行业——仓储业，也随着商品生产的发展而产生。现在，随着即时供应（零库存）、伙伴联盟关系、物流供应链思想的到来，企业为达到更快、更短的库存周转时间和更低成本的物流目标，仓储在物流系统中的地位得到空前的上升并引起物流专家的充分重视。具体来说，仓储具有以下的社会作用。

3.1.1.1 储存是社会物质生产及生活顺利进行的必要条件 储存可以调节供需矛盾。一般而言，在社会生产和生活中，储存必不可少。例如，农业生产具有较强的季节性，而需求的时间状态却是基本平稳的，这二者之间的矛盾主要通过储存来解决。在工业生产中，需求和供给之间也存在类似的问题。大规模的批量生产有利于降低成本，而需求却常常表现为基本平稳的状况。储存被形象地称为“蓄水池”，在供过于求的时期，起着蓄积供应物品、延长供应时间的作用，在供不应求的时期，起着调剂供应不足的作用。随着信息化程度的不断加深，尽管需求、储存和供应之间信息流通的发生障碍的可能性越来越少，障碍发生的程度越来越小，但由于未来的不确定性，储存的作用仍然十分重要。 另外，储存还可以起到协调各运输方式间运输能力差距的作用。各种运输方式运输工具的运量相差很大。船舶的运量大，海运船一般是万吨以上，内河船也以百吨或千吨计。火车的运量较小，每辆货车约能装 30～ 60t ，一列火车的运量可达数千吨。汽车的运量最小，一般每车只有 4～ 10t 。 3.1.1.2 储存可以创造时间价值 储存是物流系统功能的两个主要基本功能的要素之一。物流系统的作用，归根结底就是要保证社会经济生产、生活的顺利进行，也就是在需求、供给都存在的情况下，实现供给与需求，也就是要改变物品的空间、时间状态，帮助物品实现其价值。改变空间状态的任务主要由运输完成，而改变时间状态的任务则主要由储存完成。通常，企业创造产品或服务有四种价值，它们是形态价值、时间价值、空间价值和占有价值，而储存主要创造时间价值。供求关系的改变必然影响产品的价格。在供不应求时，产品价格将比供过于求时高得多。事实上，由于储存具有这一特点，作为物流系统重要支柱的仓储业正在发生巨大的变革，开始成为追求第三利润源的重要来源。

3.1.1.3 储存可能增加企业经营风险 不适当的储存可能导致成本上升。在物品价值一定的情况下，无论增加什么工作环节，都会导致成本的上升，储存也不例外。同时，储存还将导致占用流动资金，影响企业的正常运作。储存的风险不仅表现在增加了成本、占用了流动资金，而且也表现为储存品的价值减少。一方面，储存过程中物品将出现有形损耗，同时也可能出现无形损耗，这在高新技术行业尤其明显，如计算机产品，近年来降价很迅速。另外，如食品类，具有有效期，过了有效期，商品就失去了社会价值。储存好比一把双刃剑，既要看到其有利的一面，也必须积极防止其有害的一面。

3.1.2 仓储子系统在物流过程中的功能 从流通的角度看，由于仓储系统一般具有汇 ( 物品从多个地点向这里集结，并在这里保存 ) 、源 ( 物品从这里流向多个地点 ) 的特点，因此储存子系统主要具有如下功能。 3.1.2.1 储存 储存子系统最显著的功能表现在有序地储存和保护物品。储存基础设施种类很多，既有长期的、专门的储存仓库 ( 如陈年烈酒 ) ，也有通用商品的储存仓库 ( 如一般批发企业的仓库 ) 以及暂时存放商品的仓库 ( 如货运站的仓库 ) 。在最后一种情况下，货物在仓库只停留很短的时间，以便装满整车或货主提货。最常见的是第二种情况，物品在仓库中被堆存起来，以便延期进入需求市场。 3.1.2.2 加工 一般情况下，流通加工都是在储存场所完成。 3.1.2.3集中 运输价格折扣对仓储设施有较大影响。如果货物供应来源多，而各自的规模相对较小，那么，建立仓储设施可能是合算的办法。因为可以将零星物品集中成较大批量的运输单位，降低单位运输成本。在这种情况下，储存子系统的作用相当于物流系统中的一个集中型“汇”点。

3.1.2.4拆装 利用仓储设施进行拆装与利用仓储设施进行集中运输正好相反。以低价格运输的物品进入仓库后，再根据客户的需求以较小批量送到客户手中。由于货物规格较大，而需求规模较小，储存环节的拆装功能就显得很必要了 (当数量较多的客户以较小的批量订购某些商品而其总量较大时，拆装通常是有利的 ) 。在这种情况下，储存子系统的作用相当于物流系统中的一个分散型“源”点。 3.1.2.5混合 有的企业会从多个生产商那里采购产品供应多个工厂的生产线，管理人员会发现，建立一个仓库将需要的产品集中在一起，而后进行拆装、混合，可能会带来较好的经济效益。 一般来说，在生产运作中，储存子系统还可以起到如下作用：第一，防止脱销，并缩短从接受订单到送达货物的时间，以保证良好的服务能力；第二，降低物流成本，用适当的时间间隔，补充与需求量相适应的合理的货物量，可以降低物流成本，消除或避免销售波动对生产与运输产生不利的影响；第三，保证生产计划平稳进行，适当储存生产所需物品，可以消除或避免供应波动的影响；第四，具有储备功能，在价格下降时大量储存，减少损失，以应灾害等不时之需。

3.1.3 储存的分类 从不同的角度，储存的形式可以有不同的划分。按储存在社会再生产中的作用主要可以分为生产储备、流通储备和消费储备。 3.1.3.1 生产储备 生产储备是工矿企业为了保持生产的正常进行而保有的物品。该物品存在于生产领域中，已经脱离了流通领域而还没有投入生产过程。生产储备是工业化大生产的必然要求。由于运输技术、通信技术以及管理水平的限制，为了保证企业生产能顺利进行，企业必须保持一定水平的生产储备，如钢铁生产企业，为了保证生产的顺利进行，必须储备一定数量的矿石原料与燃料。 3.1.3.2 流通储备 流通储备是社会再生产中为保证再生产的顺利进行或保证消费得到满足而保持在流通领域中的物品。该物品已经完成了前一阶段的生产过程，进入了流通领域，但还没有进入后一阶段的生产过程，也没有进入消费领域。物品可能处于运输状态或非生产者的仓库中。 3.1.3.3消费储备 消费储备是消费者为了保证其需要而保有的物品。该物品存在于最终消费领域中，已经脱离了流通领域但还没有进入消费过程。按储备物品的所有者进行分类，可以分为国家储备、企业及其他组织的储备和个人储备等。

3.1.4 仓储系统规划与设计的内容 3.1.4.1 仓库选址设计 物流系统仓库选址设计是指在一定层次和地区范围内，确定仓库合理的空间布局方案。物流系统仓库选址设计的目的是要构筑公共物流网络。物流系统仓库选址设计根据不同的规划区域范围可以划分为全国、区域、城市等多个不同的层次。范围越大，层次越高，对物流系统设计的要求侧重点也就有所差异。大范围、高层次的物流网络的设计将更加关注干线通道与主要物流枢纽城市、港口、机场、物流园区、物流中心等物流节点的相互配合。 仓库选址设计是在共享社会物流系统网络的基础上，对物流系统仓库的空间布局方案的设计确定的过程。设置与构筑仓库的地址往往需要充分考虑和利用社会物流系统的物流通道资源、已有的物流枢纽和节点，合理的选址可以大大降低整个物流活动的总费用，极大地节约社会资源。 3.1.4.2内部布局规划设计 除了仓库选址设计 (包括仓库的选址、数量、种类、规模的配置 ) 外，还要设计仓库的内部布局。这种仓库的内部布局的设计主要是根据仓库的功能、作业流程和服务质量要求，确定仓库内部的平面布局方案，即仓储区、分拣区、加工区、内部通道等的格局规划，目的是降低物流活动的成本、减少无效劳动、提高作业效率。同时，根据物流系统的作业要求、作业特点，选择先进适用的物流设备和器具，以提高作业效率。

3.1.4.3搬运系统设计 在仓储系统规划中，搬运系统设计是比较特殊的一个组成部分，它不仅是衔接其他物流活动的桥梁与手段，而且对降低物流成本、压缩物流占用时间具有重大意义。据国外统计，材料 95% 的时间消耗在搬运上，搬运费用占全部费用的 30%～40% 。可见，建立一套合理、高效、柔性的搬运系统对优化整个物流系统具有重大意义。

3.1.5 仓储规划与设计的基本原则 3.1.5.1 仓库选址设计基本原则 （ 1 ）科学选址原则 仓库如何选址，一般说来，取决于出于哪种考虑建立物流系统节点。如果以解决市内交通拥挤、缓解城市压力为重点考虑建立仓库，可将其建在城乡连接处；如果以经济效益为重点考虑建设仓库，则可以将其建在交通枢纽地区或产品生产与销售的集散地区。一般情况下，有以下几种方案可供选择： ①位于城市中心区的边缘地区，一般在城市道路网的外环线附近； ②位于交通枢纽中心地带，至少有两种以上运输方式连接，特别是铁路和公路； ③位于土地开发资源较好的地区，用地充足，成本较低； ④位于城市物流的节点附近，现有物流资源基础较好，一般有较大物流量产生，如工业中心、大型卖场等，可利用和整合现有的物流资源； ⑤有利于整个地区物流网络的优化和信息资源利用。

（ 2 ）统一规划原则 仓库要能充分发挥其物流系统节点的功能，需要很多政策、社会等宏观因素和条件的指导和支持，这些都必须由政府出面积极推动甚至实施。政府在仓库的规划建设中应当扮演好基础条件的创造者和运作秩序的维护者的角色，根据长远和近期的货物流通量，确定仓库长远和近期的建设规模。在充分掌握第一手材料的基础上，搞好仓库的布局与规划。这要求政府具体问题具体分析，按照区域经济的功能、布局和发展趋势，依据物流需求量和不同特点进行统一规划，防止各自为政、盲目布点、恶性竞争、贪大求洋，避免走弯路、误时间、费钱财。 （ 3 ）市场化运作原则 规划建设物流系统节点型仓库，既要由政府带头统一规划和指导协调，又要坚持市场化运作的原则。物流系统节点型仓库的建设以市场为导向、以企业为主体，在物流系统节点的功能开发建设、企业的进驻和资源整合等方面，都要有优良的基础节点、先进的物流功能和周到有效的企业服务来吸引物流企业和投资者共同参与，真正使物流系统节点型仓库成为物流企业公平、公开和公正地竞争经营的舞台。

（ 4 ）高起点现代化原则 物流系统节点型仓库应该是一个具有关联性、整合性、集聚性和规模性的总体，其规划应该是一个高起点的中长期规划，并具有先进性和综合性。在设计时，应该主要考虑以下因素： ①城市与区域主要物流方向； ②各种运输方式、运输节点的分布； ③产业布局及物流市场、资源的布局； ④仓库用地的区位优势； ⑤对现有物流节点的充分利用； ⑥有利于整个物流网络的优化； ⑦有利于各类节点的合理分工、协调配合。 （ 5 ）柔性化原则 由于现代物流系统节点型仓库的建设投资大、周期长、效应长、建设风险大，因此现代物流系统节点型仓库的规划应采取柔性规划，建立科学的投资决策机制和项目风险评估机制，突出规划中持续改进机制的确定，确立规划的阶段性目标，建立规划实施过程中的阶段性评估检查制度，以保证规划的最终实现。 （ 6 ）人才优先原则 物流系统节点型仓库的建设规划是非常复杂、非常庞大的工程，涉及的专业领域也很广泛，必须有各类型的专家型人才参与才能妥善完成。所谓专家型人才，是在某个领域积聚了多年经验，在理论上有一定造诣、有一定技术专长的人员。他们各有专长，但都不是万能的。例如，按专业划分，有土建专家、机械专家、计算机专家等。在项目进行的不同阶段，应该让不同类型的专家发挥作用。

3.1.5.2内部布局规划基本原则 （ 1 ）最大利用空间原则 仓库内部布局规划是在满足总体规划原则的基础上，最大限度地利用空间，充分利用仓库的面积，争取获得最佳的空间利用率，增加仓库的经济效益。 （ 2 ）最短作业线路原则 合理规划仓库的内部布局，力争缩短作业线路、减少作业时间、降低无效劳动、提高作业效率。 （ 3 ）保管安全作业原则 在进行仓库内部布局规划时，还要充分考虑到通风和日照等条件，为良好的保管货品奠定条件；同时，还要为工人的安全作业设计出较好的客观条件。 3.1.5.3搬运系统设计基本原则 （ 1 ）规划原则 以获得系统整体最大工作效益为目标，规划所有的物料搬运和物料存储工作。 （ 2 ）系统化原则 尽可能广泛地把各种搬运活动当作一个整体，使之组成相互协调的搬运系统，其范围包括供货厂商、收货、储存、生产、检验、包装、成品储存、发货、运输和消费用户等。 （ 3 ）物流顺畅原则 在确定作业顺序与设备平面布置时，应力求物流系统的最优化。 （ 4 ）精简原则 减少、取消或合并不必要的动作与设备，以简化搬运工作。 （ 5 ）利用重力原则 在可能的条件下，尽量利用重力搬运物料，但应注意防止磕碰。

（ 6 ）充分利用空间原则最大限度地利用建筑物的整个空间。（ 7 ）集装单元化原则尽可能采用标准容器与装载工具集装物料，以利于搬运过程的标准化、集装化。（ 8 ）机械化原则合理采用搬运机械设备和提高搬运机械化程度。（ 9 ）自动化原则在作业、搬运和储存过程中采用合理的作业自动化。(10)最少设备原则考虑被搬运物料各个方面的特点，包括物料的运动方式和采用的搬运方法，选择最少设备。(11) 标准化原则使搬运方法、搬运设备、搬运器具的类型、尺码标准化。(12)灵活性原则在专用设备并非必要的情况下，所采用的搬运方法和搬运设备应适应各种不同的搬运任务和实际应用的要求。(13)减轻自重原则降低移动式设备的自重与载荷的比例。(14) 充分利用原则力求使人员与搬运设备得到充分利用。

(15)维修保养原则为全部搬运设备制定预防性保养和计划性维修制度。(16)摒弃落后原则当出现可提高效率的方法和设备时，合理更新陈旧设备与过时方法。(17)控制原则利用物料搬运工作改进对作业、库存、接订单和发货等工作的控制管理。(18) 生产能力原则利用搬运设备促使系统达到所要求的生产能力。(19)搬运作业效能原则以每搬运一件单元货物所耗成本的指标考核搬运作业的效能。(20)安全原则为保证搬运安全，提供合适的方法和设备。

3.1.6 规划与设计的一般步骤 3.1.6.1 仓库选址设计一般步骤 物流系统节点型仓库的选址设计是以物流系统和社会的经济效益为目标，用系统学的理论和系统工程的方法，综合考虑货物流通的供需状况、运输条件、自然环境等因素，对仓库的位置、规模、供货范围等进行研究和设计，以达到成本最小、流量最大、服务最优的目标。一般步骤如下： （ 1 ）约束条件分析 仓库按物流系统节点进行布局规划就是要达到总成本最小，但是在规划设计时又面临着不同的约束条件，主要包括： ①资金约束，因为不同的区位价格差异较大； ②交通运输条件，由于只能选择能够到达客户的运输方式，如对大多数客户来说，公路运输是唯一可选择的模式，在选址时就应侧重于公路交通枢纽附近或交通干线附近； ③能源条件，供热、供电等能源系统是物流节点赖以生产的基础； ④周边软环境约束，税收、关税等与物流节点布局决策直接相关。 此外，一些特殊的商品的物流节点还受到温度、湿度、雨量等自然因素的约束。

(2)初步选址确定 在明确上述约束条件后，就可以聘请专家和高层管理人员初步确定选址范围，即确定初始选址地点。 (3) 资料收集整理 确定物流节点型仓库的布局方案需要对相关因素进行定量和定性分析，这就需要收集整理大量的数据资料，以作为依据。收集整理的资料包括： ①客户分布； ②客户生产经营状况； ③产品特征； ④物流量； ⑤交通状况； ⑥运输批量、频率； ⑦物流节点建设成本； ⑧客户对时效性的要求； ⑨其他。 （ 4 ）模型定量分析 随着数学和计算机的普及，数学方法广泛应用于解决节点选址问题。在具体的仓库布局方案时，需要根据对现有已知条件的掌握、选址要求等，针对不同情况选用一个或多个具体模型进行定量分析。 结合市场适应性、土地条件、服务质量等，对计算结果进行评价，看其是否具有现实意义及可行性。 （ 5 ）布局方案确定 以定量分析结果为基础，通过专家判断法、模拟法等定性分析来求出解，但是所得解不一定为最优解，可能只是符合条件的解，最终确定布局方案。

3.1.6.2内部布局规划设计一般步骤 （ 1 ）确定仓库的结构类型和作业方式 一般仓库都是由建筑物、货架、理货区、管理区、堆垛机械和配套机械六部分组成的，确定仓库的结构类型就是确定各组成部分的结构组成。另外，还要根据具体情况确定适合的作业方式，这也将影响到仓库的内部布局。 （ 2 ）确定货物单元的形式、尺寸和重量 现代仓库是以单元化搬运为前提的，所以确定货物单元的形式、尺寸及重量是一个重要的问题。它不仅影响仓库的投资，而且对于整个物流和仓储系统在配备、设施以及有关因素方面都有极为重要的影响。因此，为了合理确定货物单元的形式、尺寸和重量，需要对所有入库的货物，抓住在流通中的关键环节，选择最为经济合理的方案。 （ 3 ）确定作业设备的主参数 总体设计时，要根据仓库的规模、货物的品种、出入库频率等选择最合适的机械设备，并确定其主要参数；根据出入库频率确定各个机构的工作速度，使它们能够协调统一。 （ 4 ）确定仓库总体尺寸 确定仓库的总体尺寸，关键是确定货架的长、宽、高总体尺寸。仓库的设计规模主要取决于其库容量，即同一时间内储存在仓库内的货物单元数。如果已经给出库容量，就可以直接应用这个参数。如果没有给出，就要根据拟存入库内的货物数量、出入库的规律等，通过预测技术来确定库容量。然后根据库容量、所采用的作业设备的性能参数以及其他空间限制条件，即可确定仓库的总体尺寸。 （ 5 ）确定仓库的总体布置 确定了立体仓库的总体尺寸之后，便可进一步根据仓库作业的要求进行总体布置，主要包括仓库的物流模式、高架区的布局方式和出入库输送系统的方式。

3.1.6.3搬运系统设计一般步骤 （ 1 ）外部衔接 这个步骤要弄清整个区域或分析区域的全部物料进出搬运活动。在此之前，先要考虑所分析区域以外的物料搬运活动，就是把区域内具体的物料搬运问题同外界情况或外界条件联系起来考虑，这些外界情况有的是我们能控制的，有的是不能控制的。例如，对区域的各道路入口、铁路设施要进行必要的修改使其与外部条件协调一致，使工厂或仓库内部的物料搬运同外界的大运输系统结合成一个整体。 （ 2 ）编制总体搬运方案 这个阶段要确定各主要区域之间的物料搬运方法，对物料搬运的基本路线系统、搬运设备大体的类型以及运输单元或容器做出总体决策。 （ 3 ）编制详细搬运方案 这个阶段要考虑每个主要区域内部各工作地点之间的物料搬运，要确定详细的搬运方法。例如，各工作地点之间具体采用哪种路线系统、设备和容器。如此说来，第 2阶段是分析各库房之间的物料搬运问题，那么第 3阶段是分析从一个具体位置到另一个位置的搬运问题。 （ 4 ）方案的实施 任何方案都要在实施之后才算完成。这个阶段要进行必要的准备工作，订购设备，完成人员培训，制订并实现具体搬运设施的安装计划。然后，对所规划的搬运方法进行调试，验证操作规程，并对安装完毕的设施进行验收，确定它们能正常运转。

3.1.7 仓储系统规划与设计的方法 3.1.7.1 仓库选址设计的方法 （ 1 ）单一仓库的选址 单一仓库的选址可采用最简单的模型，这里所提出的模型考虑的是开放连续解空间和基于运输费用的目标函数。问题定义如下：给出现有仓库位置、新仓库和现有仓库之间的运输量，确定使总运输费用最小的最优选址方案。这里的运输费用是以运输距离乘以运输量来确定的。 ①直角选址模型 当解空间是一个工厂、仓库或城市时，根据线路结构，物质移动以直角形式进行时最适合此模型。现有仓库 A坐标 (x ， y) 和新仓库 P坐标（ a ， b ），它们之间的直角距离为 d(A,P) ，定义如下：

d(A,P)= x-a + y-b∣ ∣ ∣ ∣（ 3.1 ） 当有 m个现有仓库 (A1 ， A2 ，…， Am) 时，每个旧仓库和新仓库有一流量 wj ，使总位移最小的新仓库选址问题可表示如下：

min∑wj （｜ xj-a + yj-b∣ ∣ ∣） =min∑wj xj-a +min∑wj yj-b∣ ∣ ∣ ∣上式可分解为两个单独最小化问题，得到下面两个公式：

minf(x)=min∑wj xj-a∣ ∣（ 3.2 ）minf(y)=min∑wj yj-b∣ ∣（ 3.3 ）

②欧几里得选址模型 这个模型更适合于解空间是一个国家、地区或一个城市，且物体沿可修改的欧几里得距离表示的直线运动。 现有仓库 A(x ， y) 与新仓库 P(a ， b) 之间的距离被定义为公式：

d(A,P)=k［ (x-a)2+(y-b)2］ 1/2 （ 3.4 ） 其中， k 是将欧几里得距离变为实际距离的转换因子，它依赖于区域的实际调查情况。有 m个现有节点 (A1 ， A2 ，…， Am) ，每个现有位置同新位置间有一个流量的 wj ，使总移动费用最小的新仓库选址模型可表示为：

min∑krjwj［ (xj-a)2+(yj-b)2］ 1/2 （ 3.5 ） 上式中， rj 为到位置 j 的单位运输费用。该最小化问题可以用简单的求导来解决。对 a 和 b 各求偏导 ,令它们为 0 ，得

a=∑xjrjwj/dj/∑rjwj/dj （ 3.6 ）b=∑yjrjwj/dj/∑rjwj/dj （ 3.7 ）

注意， dj 代表新位置和现有位置 j 之间的距离。因为新仓库位置未知，解决此问题可用迭代方法，迭代方法能保证收敛到最优值，这种方法也被称为重心法。其迭代步骤如下： 第一，用下式确定初始 a ， b值 :

a=∑xjrjwj/∑rjwjb=∑yjrjwj/∑rjwj

第二，用 a ， b 作为新仓库坐标，用公式 (3.4) 计算 dj 。 第三，用式 (3.6) 和式 (3.7) 解出 a ， b 。 第四，检查坐标 (a ， b)相邻两次迭代的变化是否大于某指定的一较小的值，如果是，返回第二步骤，否则停止得到最优解。

③加权因素分析 这种方法既可考虑影响仓库地址的定量因素，也可考虑定性因素，但在分析之前需要确定一系列候选地点。其具体步骤为 : 第一，确定选择地点需要考虑的因素、标准及各评价标准的权重或相对重要性。表 3-1提供了一系列由 Chosh 和 Melafferty(1987年 )提出的影响地点选择较重要的一些因素。

分类 因素费用结构 土地费用、建筑费用、税收、保险及其他

法律规定 分区规划、租借条款、地方商业规章

人口统计 人口基数、收入状况、劳动力供给

交通运输 运输类型、流量、运输方式及到达车站或港口的方便程度

竞争结构 竞争对手、类型

备选地点特征 停车的方便性、建筑物的状况、从其他主要街道看此地的能见度

表 3-1影响地点选择的主要因素

第二，给每个地点的所有因素从 1 到 10 进行打分。第三，计算每个地点加权分数，并选择加权评分最高的地点作为选址地点。v(j)=∑w(i)×s(i,j) （ 3.8 ）式中： v （ j ）——加权评分；w(i)——因素 i 的权重；s （ i ， j ）——地点 j 在因素 i 上的打分。

（ 2 ）多仓库的选址 多仓库选址指的是在存在 m个现有仓库的情况下，为多于一个的新仓库进行选址，同时新仓库 ( 如 n个新仓库 ) 需服务于现有仓库的问题。当m=n 时，只需在每个现有仓库旁建一个新仓库即可；当m>n 时，需要考虑开放连续解空间和运输费用，为现有工厂和市场服务的新仓库选址，为拼车装货网络建立撤装站。 在一生产节点上建仓库、在一个城市里建物流分拨中心都是多仓库选址的例子。这些多仓库选址问题多采用以中线、重心法为基础，解决最近距离和欧几里得距离的选址方法。 ①基于聚类的方法 m 代表客户区域的数量， n 代表新的仓库数量。聚类模型有两步：第一步，将m个客户区域按他们距离接近的程度分成 n组；第二步，每一组中新仓库的最佳位置通过使用中线或重心法确定。当新仓库数量没有预先制定时，可用合适的聚类方法确定分组的数量，这个数量等于所需的新节点的数量。

例：某公司要建两个仓库以满足市场需求，客户位置分为 4个地区。下表给出了地区位置及需求量。

客户区域 位置坐标 需求量 运输费率

1234

（ 3 ， 8 ）（ 8 ， 2 ）（ 2 ， 5 ）（ 0 ， 4 ）

5000700035003000

0.040.040.0950.095

表 3-2 地区位置及需求量

在这个例子中， m=4 ， n=2 。第一步，把现有仓库通过最近距离聚类方法聚类成两组，用距离作为相似系数。这里用直角矩阵来形成下表的距离相似矩阵。

1 2 3 4

1234

01147

11094

4905

7450

表 3-3 距离相似矩阵

第 1组：客户区域 1 和 3 ； 第 2组：客户区域 2 和 4 。 至此，本例就有两个单一仓库选址问题，第一个在客户区域 1 和 3 中选址，第二个在客户区域 2 和 4 中选址。服务于第一组的新仓库最佳位置是在区域 3 ，因为这样可最大限度地节省运输费用，同样，服务于第二组的新仓库的最佳位置在区域 4 。因此，两个仓库分别位于客户区域 3 和 4 。

②穷举法 上面这个例子，一个可能的分配是将客户区域 1 给新仓库 1 ，客户区域 2 、3 和 4 给新仓库 2 。在这种分配下，新仓库 1 的位置和客户区域 1 的位置相同，新仓库 2 的位置可用中线法或重心法确定。另一种可能是把客户区域 2 分给新仓库 1 ，现有仓库 1 、 3 和 4 分给新仓库 2 。在这种情况下，新仓库 1 的位置和客户区域 2 的位置相同，新仓库 2 的位置用中线法或重心法确定。不同分配方案如下表所示。

分配 新仓库 1 新仓库 2 分配 新仓库 1 新仓库 2

1 区域 1 区域 2 ， 3 ， 41 区域 2 区域 1 ， 3 ， 4

3 区域 3 区域 1 ， 2 ， 44 区域 4 区域 1 ， 2 ， 3

表 3-4新仓库分配方案

因为仓库 1 和 2 是相同的，所以只有 4 种可能的分配，第二个仓库根据重心法确定。表 3 5 列出了仓库的最优位置及其运输费用。

分配 第二个仓库位置 总运输费用 分配 第二个仓库位置 总运输费用

1 （ 6 ， 2 ） 3457.502 （ 3 ， 5 ） 2072.50 （最优位置）

3 （ 6 ， 4 ） 2550.004 （ 3 ， 2 ） 3930.00

表 3-5仓库的最优位置及其运输费用 单位：元

最优位置是运输费用最小的位置，两个仓库的位置分别是 (8,2) 和（ 3 ， 5 ），区域 2 由第一个仓库（ 8 ， 2 ）服务，区域 1 、 3 和 4 由第二个仓库（ 3 ， 5 ）服务。

）储存区域面积利用率（年有效工作日（天））物料平均储存天数（天

）能力（单位有效面积平均承重）全年储存货物量（

储存区域面积

%

1

/ 2

mt

t

qT

TQS

0

3.1.7.2内部布局规划设计的方法 （ 1 ）仓库储存区域面积的计算 仓库面积含储存区域面积和辅助设施面积两部分。储存区域面积指货架、料垛实际占用面积，辅助设施面积指验收、分类、分发作业场地、通道、办公室及生活间等需要的面积。这里主要介绍货物储存区域面积的计算。 ①荷重计算法 荷重计算法是一种常用的计算方法，是根据仓库有效面积上的单位面积承重能力来确定仓库面积的方法。

用公式符号表示为：

式中： S—— 储存区域面积 (m2) ；Q——全年物料入库量 (t) ；T—— 物料平均储备天数；q——单位有效面积的平均承重能力 (t/m2) ；α—— 储存面积利用系数；T0——年有效工作日数。

）（托盘尺寸平均每托盘堆码货品量

平均存货量10.3)( PP

N

QD

②托盘尺寸计算法 若货物储存量较大，并以托盘为单位进行储存，则可先计算出存货实际占用面积，再考虑叉车存取作业所需通道面积，就可计算出储存区域的面积需求。 第一，托盘平置堆码。 若货物以托盘为单位置于地面上以平置堆码的方式储存，则计算储存区域面积所需考虑到的因素有货物数量、托盘尺寸、通道等。假设托盘尺寸为 P×P（ m2 ），由货品尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放 N箱货品，若仓库平均存货量为 Q ，则存货面积需求 (D) 为：

储存区域面积还需考虑叉车存取作业所需通道面积 ,若通道占全部面积的 30%～35% ，则储存区域面积 (A) 为：

A=D/(1-35%)(3.11)

)12.3)(( PPNL

QD

托盘尺寸

堆码层数数平均每托盘堆码货品箱平均存货量

第二，托盘多层叠堆。 若货物以托盘多层叠堆于地面上，则计算储存区域面积需考虑货品尺寸、数量、托盘尺寸、堆码层数和高度以及通道等因素。 假设托盘尺寸为 P×P(m2) ，由货品尺寸及托盘尺寸算出每托盘平均可码放 N箱货品，托盘在仓库内可堆码 L层，若仓库平均存货量约为 Q ，则存货面积需求(D) 为：

储存区域面积还需考虑叉车存取作业所需通道面积。

第三，托盘货架储存计算法。 若使用托盘货架来储存货品 ,则存货占地面积与空间的计算除了考虑货品尺寸、数量、托盘尺寸、货架形式、货格尺寸及货架层数外，还需考虑所需的巷道空间面积。 假设货架为 L层，每托盘占用一个货格，每货格放入货物后的左右间隙尺寸为 P′, 前后间隙尺寸为 P″ ，每托盘约可码放 N箱，若公司平均存货量为 Q ，存货需占的面积为 D ，则存货面积 (D) 为：

)14.3)](''()'[(

)13.3(

PPPPNL

Q

D

NL

Q

托盘货位尺寸每层所需托盘位数货架层数数平均每托盘堆码货品箱

平均存货量每层所需托盘货位数

由于货架储存系统具有分区特性 ,每区由两排货架及存取通道组成 ,因此由基本托盘占地面积再加上存取通道空间，才是实际储存区域面积，其中存取通道空间需视叉车是否作直角存取或仅是通行而异。

(2 ）仓库通道宽度设计 仓库通道宽度设计主要需要考虑托盘尺寸、货物单元尺寸、搬运车辆型号及其转弯半径的大小等参数，同时，还要考虑货物堆存方式、车辆通行方式等因素。一般仓库通道宽度可以从以下两个方面确定： ①根据物料的周转量、物料的外形尺寸和库内通行的运输设备来确定，物料周转量大、收发较频繁的仓库，其通道应按双向运行的原则来确定，其最小宽度可按下式计算：

B=2b+C （ 3.15 ）式中 :B——最小通道宽度 (m) ； C——安全间隙，一般采用 0.9m ； b—— 运输设备宽度 ( 含搬运物料宽度， m) 。 用手推车搬运时通道的宽度一般为 2～ 2.5m ；用小型叉车搬运时，一般为 2.4～ 3.0m ；进入汽车的单行通道一般为 3.6～ 4.2m 。 ②根据物料尺寸和放进取出操作方便等来确定。 采用人工存取的货架之间的过道宽度一般为 0.9～ 1.0m ，货堆之间的过道宽度一般为 1m左右。

（ 3 ）仓库的总体布置 货物在仓库中的流动形式有三种，即同端出入式、贯通式和旁流式。 ①同端出入式 同端出入式是货物的入库和出库在巷道同一端的布置形式。这种布置的最大优点是能缩短出入库周期，特别在仓库存货不满，而且采用自由货位储存时，优点更为明显。此时，可以挑选距离出入库口较近的货位存放货物，缩短搬运路程，提高出入库效率。此外，入库作业区和出库作业区还可以合在一起，便于集中管理。如图 3-1 所示。

图 3-1同端出入式

②贯通式 贯通式即货物从巷道的一端入库，从另一端出库。这种方式总体布置比较简单，便于管理操作和维护保养。但是，对于每一个货物单元来说，要完成它的入库和出库全过程，堆垛机需要穿过整个巷道。如图 3-2 所示。

图 3-2贯通式

③旁流式 旁流式中，仓库的货物从仓库的一端（或侧面）入库，从侧面（或一端）出库。这种方式是在货架中间分开，设立通道，同侧门相通，这样就减少了货格，即减少了库存量。由于可组织两条路线进行搬运，从而提高了搬运效率，方便了不同方向的出入库。如图 3-3 所示。

图 3-3旁流式

3.1.7.3搬运系统设计的方法 （ 1 ）流程分析法 流程分析法是每一次只观察一类货物或物料，并跟随它沿整个搬运过程收集资料。在这里，我们需要对每种或每类货物、物料都进行一次分析。表 3 6 为流程图表的一般格式。 （ 2 ）起讫点分析法 搬运路线分析法是通过观察每项移动的起讫点来收集资料，编制搬运路线一览表，每次分析一条路线，收集这条路线上移动的各种货品的有关资料，每条路线要编一个搬运路线表。 (3)区域进出分析法 区域进出分析法，每次对一个区域进行观察，收集运进运出这个区域的一切货物的有关资料，每个区域要编制一个货物进出表。

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3.2 仓储规划与设计的典型案例3.2.1单设施选址重心法案例

【例 3.1】某企业有两个生产基地、三个地区物流中心，各设施点的位置坐标如表 3-9 所示。企业决定在生产基地仓库与物流中心之间建立一个中央仓库，由生产基地向中央仓库供货，中央仓库再向三个物流中心分拨供应货物。如何确定中央仓库的最佳位置呢？

卖场序号（节点）

货物量（ t ）

运输费率（元 /t·km ）

地理坐标（ x,y ） (km)

P1 2000 0.40 3 8

P2 3000 0.40 8 2

P3 2500 0.60 2 5

P4 1000 0.60 6 4

P5 1500 0.60 8 8

表 3-9各仓库的坐标、货运量及运输费率

iiiii

iiiii

RiVxRiVY

RiVxRiVX

/

/

解：利用公式

确定中央仓库的初始选址方案（ X ， Y ）。 按照求解步骤中的第 3步、第 4步和第 5步，循环计算各距离 Di ，再对坐标值进行修正，迭代结果如表 3 11 所示。分析表 3 11 中的数据及计算结果，迭代 10次后，总成本及坐标值已趋于平稳，不再变化，已接近最优值了。 事实上，在各节点的坐标与运输总量分布均匀，运输费率为线性的情况下，用重心法得到的初始值（ X,Y ）就是一个满意解。但对于节点数量少，各点间的运输量差异较大，且运输费率为非线性的情形，应当进行适当次数的迭代修正。

由计算例子可以看出重心法的优点主要是计算速度快，能很快找到使运输总成本最低的最优位置点，其缺点是得出的最佳位置也许在实际中并不可行。另外，从模型建立的假设条件及模型本身来看，还存在以下一些缺陷： （ 1 ）选址模型只考虑了可变的运输成本，没有考虑在不同地点建立仓库所需的固定投资不同，也没有考虑不同地点的设施运营费用（例如人力成本、公共事业费用、库存持有成本等）的差异。 （ 2 ）模型假设运输成本与运距呈线性关系，而实际上运输费用由两部分构成，一部分是不随运输距离变化的固定部分，另一部分是随距离变化的可变部分，且呈非线性关系。 （ 3 ）模型将待选设施点与各仓库之间的线路假设为一条直线，实际上，运输总是在固有的道路网中进行，两设施点之间不可能总是直线距离。一般可根据实际地形，选择一个大于 1 的折线因子，将计算出的直线距离放大相应的倍数，作近似处理。 尽管有上述局限性，由于重心法计算简便，能快速得到一个理论上的最优点，管理者和决策者可以此计算结果为依据，确定一个相邻近的位置，作为初始布局方案。因此，重心法仍然得到广泛的应用。

3.2 仓储规划与设计的典型案例3.2.2 多设施选址混合整数规划法案例

从实际应用来讲，多设施选址更具意义。因为影响设施选址的因素不只是运输费用，还应包括仓库数量、容量等因素。多设施选址问题是一类复杂的优化问题，也是多个领域研究的热点。用于选址问题的方法很多，其中应用最广的是混合整数线性规划法。【例 3-2】某城市计划筹建包括生产基地在内的绿色食品专卖连锁超市网络，计划如下：（ 1 ）受现有条件的限制，生产基地的数量限制在 1～ 2个；（ 2 ）出于人口分布的考虑，计划建立 3个大型专卖超市，专卖超市的地址选择受种种条件的约束，基本选定后，没有再选择的余地；（ 3 ）受专卖超市数量和位置的约束及可供选址的土地因素约束，考虑在市内建设1～ 2个大型中转仓库；（ 4 ）产品分为 A 、 B两大类。现在，需要对以下几个问题进行决策：（ 1 ）建设几个中转仓库？（ 2 ）如果建立一个中转仓库，应建哪一个？（ 3 ）如果建立两个中转仓库，如何分配超市卖场 ?（ 4 ）建立几个生产基地？

（ 5 ）如果建立两个生产基地，怎样分配生产数量？怎样为中转仓库供货（在建立两个中转仓库的情况下）？ 要进行上述问题的决策，首先必须经过严密的市场调查和可行性分析，提出初步的可选方案。在此基础上，提出图 3-4 所示的决策网络模型。

图 3-4决策网络模型图

根据上面对例 3.2 的分析，可用多设施选址的混合整数规划模型来解决问题。 （ 1 ）变量说明 ①下标索引 i—— 产品类别， i=1,2 ； j—— 生产基地编号， j=1,2 ； k—— 中转仓库编号， k=1,2 ； l——超市卖场编号， l=1,2,3 。 ②决策变量 Sij—— 产品 i 在生产基地 j 的生产量； Dil——超市卖场 l 对产品 i 的需求量； Xijkl—— 由生产基地 j 生产、经中转仓库 k 中转、提供给超市卖场 l 的产品 i 的数量； Ykl——0-1变量，当中转仓库 k向超市卖场 l 供货时取值 1 ，否则取值 0 ； Zk——0-1变量，当确定使用中转仓库 k 时取值 1 ，否则取值 0 。 ③参数 Vk ， V′—— 中转仓库的中转总量上下限； fk—— 中转仓库 k年固定成本； uk—— 产品经中转仓库 k 中转的平均操作费（元 / 件）； Cijkl—— 产品的平均生产与运输费用（元 / 件）。

（ 2 ）目标函数 目标函数以总成本最小作为优化的目标。这里，总成本 TC 由产品生产成本、仓库建设固定成本、仓库搬运成本、运输成本构成，即：

klilkklkijklijkl yiDluzfkXijklCTC ])([min

（ 3 ）约束条件 约束条件包括生产基地生产能力的限制、仓库中转能力的限制、客户供货要求的约束。具体的约束式如下： ①生产能力限制：∑ klXijkl≤Sij ； ②满足卖场对产品的需求量：∑ jXijkl=Dilykl ； ③一个客户只能由一家仓库供货：∑ kykl=1 ； ④仓库中转总量限制： Vkzk≤∑l(∑iDil)ykl≤V′kzk 。 上述混合整数规划模型可以利用合适的优化算法和计算机软件来求解，其结果如下： ①建设一个生产基地 P2 ； ②由 P2 生产所需的全部产品； ③建设一个中转仓库 W2向 3个超市卖场供货； ④运输总成本 =122万元 /年； ⑤中转仓库维持成本 =248万元 /年； ⑥中转仓库固定成本 =200万元 /年； ⑦生产成本 =816万元 /年； ⑧中转及运输总成本 =570万元 /年； ⑨总成本 =1386万元 /年。 混合整数规划法的主要优点是，能够将固定成本以最优的方式考虑进去，能够提供数学上最优的选址方案，其代价是需要耗费很长的计算机运行时间才能求得数学上的最优的选址方案。

3.2.3 仓库面积荷重计算法案例 【例 3.3】某工厂拟建一金属材料仓库，现已知工厂生产所需的金属材料平均储备天数为 90天，年需求量为 1000t ，工厂地面单位面积对金属材料平均承重能力为1.5t/m2 ，金属材料仓库面积利用率系数为 0.4 ，工厂有效工作日为 300天，试计算金属材料仓库应建多大面积？解 :依荷重计算公式，得 :

2

0

4174.05.1360

901000m

qT

TQS

3.2.4 利用表格编制搬运方案示例 下面我们以一家制药厂为例，通过表格列出每条路线上每种货品的路线系统、搬运设备和运输单元。如果货品是单一的或只有很少几种，而且在各条路线上是顺次流通而无折返的，那么这种表格就很实用，如表 3-12 所示。

路线 货品类别 建议方法 备注从 至 集装单元 符

号路线 设备 搬运单

元进厂 原材料库 桶 a 直达型 叉车 托盘 建议重建

卸货站台进厂 原材料库 袋 b 直达型 叉车 托盘

进厂 原材料库 贵重物料 d 直达型 人工 纸箱

原材料库 造粒 袋 b 直达型 叉车 托盘 由主管人搬运

原材料库 造粒 贵重物料 d 直达型 人工 盒

原材料库 造粒 桶 a 直达型 叉车 托盘

造粒 制成片剂 桶 a 渠道型 手推车 桶造粒 药水车间 桶 a 渠道型 手推车 桶装瓶装箱 成品库 纸箱 c 直达型 叉车 托盘 对方在货

架上

成品库 发运 纸箱 c 直达型 叉车 托盘返回

3.3 仓储规划与设计的实际训练 3.3.1 案例 1 原始材料 利米特公司是一家制造水泥的公司，现有两个工厂 P1 和 P2 。工厂 P1 生产 A型水泥，工厂 P2 生产 B 型水泥。由于经营良好，市场需求日益扩大，现在拟建设一座仓库用来集中、储存、混合两种水泥，来供应三个主要的需求地 M1 、 M2 、M3 。工厂和市场的空间分布坐标如图 3 5 所示。工厂 P1 的总运输量为 2000t/h ，运费率平均为 0.050 ；工厂 P2 的总运输量为 3000t/h ，运费率平均为 0.050 ；市场M1同时需要 A 型和 B 型两种水泥，总运输量为 2500t/h ，运费率平均为 0 075 ；市场 M2同时需要 A 型和 B 型两种水泥，总运输量为 1000t/h ，运费率平均为 0.075 ；市场 M3同时需要 A 型和 B 型两种水泥，总运输量为 1500t/h ，运费率平均为 0.075 。我们现在需要寻找一个使运输费用最小的单一仓库的大概位置。

图 3-5工厂和市场坐标图

3.3.2 案例 1材料分析 请同学将原始材料中的数据整理成表，以工厂 P1 的数据为例，如表 3-13 。

地点（ i ） 产品（ s ） 总运输量 Vi/t 运输费率R/ 美元 /t·km

坐标值 Xi/kmYi/km

1-P12-P23-M14-M25-M3

ABA＆ BA＆ BA＆ B

2000 0.050 3 8

表 3-13 工厂和市场的坐标、货物运输量和运输费率表

3.3.3 案例 1 规划设计 请同学按照下列计算 1-P1 地点的方法，填制好表格：

每公里运费单价（ 1-P1 地点） =2000×0.050=100美元 /kmX坐标运费（ 1-P1 地点） =100×3=300美元Y坐标运费（ 1-P1 地点） =100×8=800美元

根据上表计算结果，利用公式得仓库坐标（ 5.16 ， 5.18 ），如下：

因此，利米特公司仓库的大概位置在（ 5.16 ， 5.18 ）处。

)(18.5

)(16.5

00

00

kmP

PY

kmP

PX

y

x

3.3.4 案例 2 原始材料 某电机厂要验收、压接并储存厂外制造的线圈。交来的线圈每件重量达 10～ 40kg ，搬运很困难，尤其是女工，而且也不安全，因此决定研究改进搬运系统。 该作业的工艺过程为： 卡车交货→称重→压接→检验→储存 其中，搬运工序分析如下所示： 卡车交货→装手推车→搬运至台秤→卸车→称重→装手推车 15m 10m ↓ 搬运至检验台←装手推车←压接加工←卸车←搬运至压接台 ↓ 检验→装手推车→仓储

搬运工序和布置情况如图 3-6 所示。试问：在这种条件下，怎样设置各设备位置会改进搬运系统？

图 3-6

3.3.5 案例 2材料分析 工序虽然简单，但搬运工作量大，经过分析发现：从卡车交货到检验搬运总距离为 30m ，从卡车交货到下一道工序搬运移动共 4次，装卸车次数共 7次之多。 仔细观察作业的前后工序，会发现在货品的停滞、回收手推车等方面还存在着改进的余地。为消除停滞，把合格产品顺利送入下一道工序，可扩大分析对象范围，并进一步分析工艺详情，以达到缩短时间和降低搬运工作量的目标。根据分析结果，请同学从以下几点进行改进： (1)装货卸货次数过多，想办法减少； (2)缩短移动距离。

3.3.6 案例 2 规划设计 按照以上分析思路进行规划设计：连手推车一起称重，然后减去手推车重量即可。也就是说在手推车上进行压接和检验，从而消除了 6项装卸作业，现在一名女工就可以进行作业了。另外改变压接机的位置 ( 如图 3-7 所示 ) ，使搬运距离大为缩短，从 30m 降到 15m 。

图 3-7

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习题与思考题

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3.1储存在物流系统中的功能主要有哪些？3.2仓储规划与设计的主要内容是什么？3.3仓储规划与设计的基本原则是什么？3.4仓储规划与设计的一般步骤是怎样的？3.5在仓储规划与设计的过程中都需要收集哪些资料？3.6仓库的规划设计的影响因素有哪些？3.7搬运系统的基本设计方法有哪些？3.8现有生产车床、钻床、磨床的生产车间内的坐标分别为 (5， 2)、(8， 3)、（ 6， 5），现需要建设一个新仓库用来存储生产出来的机器，与三个车间流量分别为 50、 25、 30。假定物流移动按直线距离进行，求使总运行距离最小的仓库位置。