倉儲系統(tǒng)指的是產(chǎn)品分揀或儲存接收中使用的設(shè)備和運(yùn)作策略的組合。

根據(jù)自動化程度的不同，倉儲系統(tǒng)可分為三類：手工倉儲系統(tǒng)（分揀員到產(chǎn)品系統(tǒng)）、自動化倉儲系統(tǒng)（產(chǎn)品到分揀員系統(tǒng)）和自動倉儲系統(tǒng)（使用分揀機(jī)器人）。

在手工訂單揀選中存在兩個基本策略：單一訂單揀選和批量揀選。批量揀選中，訂單既可以在分揀中進(jìn)行分類，也可以集中一起再事后分類。旋轉(zhuǎn)式倉儲系統(tǒng)是一種典型的自動化倉儲系統(tǒng)，人站在固定的位置，產(chǎn)品圍繞著分揀人員轉(zhuǎn)動。自動倉儲系統(tǒng)是由分揀機(jī)器人代替人的勞動，實現(xiàn)倉儲作業(yè)的全面自動化。

對于倉儲系統(tǒng)的基本要求是滿足供給需求前提下,盡量減少存貯物資的數(shù)量,從而降低存貯費(fèi)用,提高存貯系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。為達(dá)到這一要求, 在存貯管理和運(yùn)輸上必須選擇合理的策略。

確定性存貯模型的特點是需求消耗速度和入庫補(bǔ)充特性都是確定的。它又依入庫物資速率是否有限制和出庫物資是否允許短缺分為有限供給率、無限供給率、允許缺貨、不許缺貨四種類型。本文主要討論基于(β,S)混合策略的確定性存貯理論,即物資補(bǔ)充和消耗滿足一定的規(guī)律下,當(dāng)存貯量Q低于最底庫存量 β時,就進(jìn)行物資補(bǔ)充,把存貯量提高到S;反之,當(dāng)Q>S時,就不做補(bǔ)充。

一、物流倉儲模型的建立

(一)無限供給率基本問題假設(shè)

①無限供給率,即定貨物資在規(guī)定時間一次到貨。每次定貨量為常數(shù)Q;

②需求連續(xù)均勻,速度為常數(shù)R,t時間的需求量為R(t);

③當(dāng)存貯量下降到β時,又進(jìn)行下一次補(bǔ)充。存貯量隨時間的變化如圖所示;

④每次定貨費(fèi)用C0和單位物資年存貯費(fèi)C1為常數(shù);

⑤年度保障經(jīng)費(fèi)用Cy為運(yùn)輸費(fèi)Cd和存貯費(fèi) Cb之和,即Cy=Cd + Cb.。

(二)數(shù)學(xué)模型的建立與分析

在每次輸送量Q,年需求量D的條件下,年運(yùn)輸次數(shù)為,每次運(yùn)輸費(fèi)用C0 ,因而年運(yùn)輸費(fèi)用為 ;在無限供給率及常需求速度情況下,物資存貯量以勻速減小。當(dāng)存貯量接近警戒量β時,一次定貨入庫。因而,年平均存貯量為 ,于是年存貯費(fèi)用為;由此得到年度保障費(fèi)用公式:

由公式可以看出,增加每次定貨量Q,一方面可以減少年度運(yùn)輸費(fèi)Cd,另一方面又增加年存貯費(fèi)Cb 。

研究每次定貨量Q對年度保障費(fèi)用Cy的動態(tài)影響,將公式積分得到:,由此計算得到最小經(jīng)濟(jì)定貨量,相應(yīng)的年度保障經(jīng)費(fèi)優(yōu)化值 .

二、應(yīng)用舉例

(一)問題陳述

為滿足市場需求,某物資倉庫每年從上級倉庫申請補(bǔ)充某型號物資5000箱,每箱物資每月存貯費(fèi)用折算大約50元,其每次運(yùn)輸費(fèi)10000元, 每次運(yùn)量為200箱。倉庫不允許缺貨,始終保持800箱的庫存量用于市場調(diào)撥?，F(xiàn)明確研究問題為:如何調(diào)整運(yùn)輸計劃和運(yùn)輸量,在滿足市場供給的情況下,使倉庫經(jīng)費(fèi)最少。

(二)數(shù)學(xué)模型的驗證計算

根據(jù)已知的運(yùn)輸存貯模型,可知當(dāng)前每次運(yùn)輸量Q=200箱,倉庫最低存貯要求β=800箱,單位物資年度存貯費(fèi)用C1=50x12=600 元。代入年度經(jīng)費(fèi)公式,得到當(dāng)前倉庫年度保障經(jīng)費(fèi)Cy≈80萬元。

現(xiàn)考慮每次運(yùn)量為變量,采取優(yōu)化方案。計算每次定貨入庫量 ≈408箱,則年度運(yùn)輸存貯綜合經(jīng)費(fèi)=72.5萬元。

(三)基于Vensim的動力學(xué)建模

對于物流倉儲系統(tǒng),由于其物資補(bǔ)充和消耗規(guī)律易于描述,經(jīng)費(fèi)結(jié)構(gòu)流圖簡單,適合使用系統(tǒng)動力學(xué)方法建立經(jīng)濟(jì)模型加以分析和研究,從而有利于決策者選擇更加合理的策略,提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。針對上述案例,明確研究對象為每次定貨入庫量Q對度綜合經(jīng)費(fèi)Cy的影響,現(xiàn)基于Vensim仿真平臺,建立 “定貨量-經(jīng)費(fèi)”動力學(xué)模型如下:

在建立的動力學(xué)模型中,調(diào)整定貨入庫變量Q數(shù)值,將每次運(yùn)輸量取整,即每次運(yùn)輸入庫408箱物資。利用模型再次仿真運(yùn)算,得到 =72.5萬,=25次。費(fèi)用比較結(jié)果如下圖:

可見采取優(yōu)化方案后,雖然增加了物資存貯的經(jīng)費(fèi),但是運(yùn)輸成本Cd降低幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于存貯費(fèi)用Cb 的提高量,使得最終總經(jīng)費(fèi)得到了有效的減少,年度保障費(fèi)用比較結(jié)果如下:

為此,將每次運(yùn)輸量取整,采取優(yōu)化措施,即每次運(yùn)輸入庫400箱。運(yùn)次減少一半,運(yùn)輸周期延長了一倍?？紤]真實系統(tǒng)運(yùn)次和運(yùn)輸周期條件可以實現(xiàn)的情況下,采取這樣的方案不但使得每年綜合保障經(jīng)費(fèi)節(jié)省了約7.5萬元,而且大大節(jié)省了人力物力的開支。