汽车零部件第三方仓库存储设备规模规划研究
1绪论
研究背景
与企业私有仓库不同的是，第三方仓库的资源(如存储资源)本身就
是“商品”，通过资源共享、规模经济、专业运营等，不仅可以提高物流
效率，还可以提供更加快捷高效和低成本的仓储服务[3][4]。货架、托盘
等存储设备是仓储企业固定资源的重要组成部分，其在收货、存储、拣
选、发货等仓储业务中均起到了不可代替的作用。通过对北京某自动化立
体仓库设计院的调研，了解到汽车零部件行业存储设备规模规划问题还有
很大的提升空间，已有的国家标准、设计规范等比较宽泛，不能具体明确
的解决汽车零部件行业的问题，需要提出更好的解决方案。本研究依据横
向课题——“X集团启明信息技术股份有限公司国际仓储物流仿真项
目”，对国际物流原有第三方仓库的仓储业务流程及布局情况进行了调研
和分析，并面向整个汽车零部件行业构建通用的存储设备规模规划方案，
项目中还通过规划各功能区使用的存储设备规模，结合其作业形式进而规
划各功能区面积，从而对仓库布局及外形进行设计。在汽车零部件 3PL
(third party logistics,即“第三方物流”）仓储中心，大批量的零部
件入库，首先码放于托盘进入仓库暂存区进行机箱、质检、货物分类等操
作；然后分门别类存储于存储区中的货架等；最后根据汽车生产企业的订
单，通过拣选放入料盒，码放于托盘进入出库区等待发货。货架、托盘等
固定存储设备不仅能够充分利用空间保证存储安全，并且有利于实现机械
化自动化管理；托盘、料箱等流动存储设备作为承载物，能够将若干单件
物品集装成较大规格的物流作业单元，从而提高物流效率[2]。但是，货
架、托盘、料箱等存储设备种类多、数量大、流通复杂，占用的资金比重
也大，因而其配置就要尤为慎重，既要满足仓储需要，又要考虑经济条
件，还要考虑仓库的发展及设备的寿命。近年来，随着我国现代物流业的
快速发展，存储设备在物流的运输、储存等各个作业环节中的应用越来越
广泛，使用量越来越大，在物流作业中发挥着越来越重要的作用。为企业
规划存储设备，不仅可以提高效率、精益生产，而且可以通过存储设备的
情况估算功能区的面积，从而更好地对仓库优化布局。
…….
研究目的及意义
(1)分析汽车零部件第三方仓库常用的存储设备及通用仓储业务，对
存储设备进行初始选择及设计方法研究，分类存储业务，结合存储设备详
细介绍存储业务流程。
(2)在已知生产计划的前提下，对存储业务中的每个作业环节（包括
存储、收货、拣选、发货）分别建立单目标优化模型，在满足存储设备装
载要求的情况下，以存储设备使用最少为目标，对固定与流动存储设备的
型号及数量进行静态的规划。
(3)基于整个存储业务流程建立 ARENA仿真模型，在时间流动，货物
流通的情况下，对静态规划方案的性能进行分析，反映固定与流动存储设
备的利用情况，调整静态规划结果，改进规划方案。
………
2存储设备与存储业务分析
存储设备分析
第三方仓库的存储设备选择与设计是仓库结构设计与建设实施过程
中的重要环节。由于第三方仓库的存储设备数量大、使用时间长，因此存
储设备的选择与设计在很大程度上决定了仓库在较长一段时间内的工作效
率以及预期效益。在进行存储设备的选择与设计时应遵循以下原则：
(1)系统化原则在第三方仓库中需要把存储设备和物流系统总目标、
物流作业任务以及操作人员有机地结合起来，从而使存储设备发挥最大的
效能，使物流系统效益最优。
(2)适用性原则在对第三方仓库的存储设备进行选择与设计时，应充
分考虑仓库中作业对存储设备的实际需求与仓库的发展要求，存储设备的
种类与设计方法应符合货物的特性，适应货运量的需要和不同的工作条件
的要求。
(3)低成本原则低成本并不是单纯地指一次购置设备的费用低，而是
指在存储设备的寿命周期内总体成本低。低成本强调的更多的是存储设备
的使用费用低。任何先进的设备的使用都会受到经济条件的制约，成本是
衡量设备的技术可行性的主要标志和依据之一。
(4)安全性原则安全性是指存储设备在正常使用的过程当中保证操作
人员的人身安全和货物的质量不受到损害的能力。随着仓库作业自动化水
平的提高，存储设备的安全性己经成为衡量设备质量与设计方法的一个重
要因素。
……..
存储业务分析
众所周知，在汽车零部件第三方仓库中，入库是为了出库，在一定
的时间范围内，入库暂存区存储的货物与出库暂存区存储的货物平均值基
本是相等的。而存储区是将这段时间内入库滞留的货物通过理货分类等作
业进行专业化存储，为出库提供便捷。第三方仓库通用的仓储业务流程包
括：入库、在库和出库业务。入库业务包括质检作业、验收作业等；在库
业务包括：存储作业、补货作业、盘点作业等；出库业务包括：配装作
业、订单处理作业、拣选作业、发货作业以及其他如流通加工作业等
[35]。这三大主要业务的工作流程，简要描述如下：
(1)入库业务，是指物品从运送至仓储中心开始，经过验单、装卸搬
运、质检、分类、编码、验收等环节，并按指派的货位将物品存储入库等
一系列作业的过程。
(2)在库业务，主要任务在于把将来要使用或者要出库的物品进行保
存，且经常要做在库物品的检查盘点及库存物品数量控制，保证存储效
率。
(3)出库业务，是指仓库根据业务部门开具的出库凭证（如客户订
单），经过审核出库凭证、备料、拣货、分货、包装、出库等业务直到把
物品交接给要货部门的一系列作业过程。
……….
3固定存储设备规模规划.........16
托盘规模规划.........16
问题描述......... 16
参数设置......... 17
模型构建......... 17
实例分析......... 21
货架规模规划 .........22
本章小结......... 26
4流动存储设备规模规划......... 28
收货存储设备规模规划......... 28
拣选与发货存储设备规模规划......... 30
本章小结......... 32
5存储业务流程仿真建模......... 33
仿真建模概述 .........33
建模准备......... 35
构建模型......... 37
本章小结......... 40
6仿真模型运行及结果分析
参数分析与设置
要实现正确的仿真模拟，不仅需要构建正确的符合研究目标要求的
仿真逻辑模型，还需要对该仿真逻辑模型设置正确的仿真参数，才能最终
得到想要的结果。以下分别对固定存储业务和流动存储业务仿真模型的参
数进行分析与设置。流动存储业务主要包括货物入库、货物拣选、货物出
库，假设在这三个作业中，货物对存储设备的占用时间均为 8小时。且年
生产计划为 20000台份，年生产天数为 252天。在流动存储业务中，货物
入库是一个随机的过程，如何获得货物入库的分布规律呢？此时对某汽车
零部件第三方物流公司的几种常用零件的入库情况做调研，并利用
MATLAB中的曲线拟合工具箱 CFTOOL,对 2012年 1-12月份各种零件的入库
情况（见附录 C摘录）做数据拟合分析，可以得到货物到达时间的间隔分
布符合平均值为 60的指数分布，满足指数到达的无记忆性。如下图所
示。其中纵轴代表货物到达时间间隔。
………
结 论
本文计对存储设备规划问题，结合存储业务应用目标优化方法对存
储设备建立数学模型，进行静态分析，并深入探讨存储业务流程及存储设
备资源之间的关系，在动态环境中构建仿真模型，评价并改进静态规划结
果。基于以上规划方法，通过实例分析验证了模型的有效性和实用性。研
究的主要结论如下：‘
(1)构建固定存储设备规划模型并实例分析。在己知生产计划的基础
上建立托盘装载优化模型，对托盘型号及数量进行规划，然后建立货架设
计模型，对进行托盘装载后的集装单元进行分析，然后选择最优货架并计
算货架货格数量。并通过实例分析验证了模型的实用性，并简要说明了固
定存储设备模型在实际应用中的典型应用。
(2)构建流动存储设备规划模型并实例分析。在己知生产计划及发动
机 BOM单的基础上建立收货模型和拣选发货模型，对收货与发货作业使用
的托盘进行规划分析，了解典型的拣选方式，对拣选作业中使用的料盒的
型号和数量进行规划。并通过实例分析验证了模型的实用性，并简要说明
流动存储设备模型在实际应用中的典型应用。
(3)构建存储业务流程仿真模型。应用 构建模型,对汽车
零部件第三方仓库进行模拟分析，分别针对固定存储业务和流动存储业务
进行分析，建立固定存储业务模型和流动存储业务模型，可以在时间流
动、货物流动的动态环境中，实现对存储设备的模拟分析。
(4)运行仿真模型对规划结果进行分析及改进。实际运行构建的固定
和流动存储设备仿真模型，结合静态规划实例的结果及实际情况，对仿真
模型分析以及设置参数，实现对固定和流动存储设备规模静态规划方案的
性能分析。并结合分析结果调整参数，改进规划方案。
............
参考文献（略）
