本文是一篇物流论文，本文以R公司1号库作为研究对象，在对1号库仓库布局与货位优化现状进行深入调研的基础上，发现其存在问题，运用SLP方法、遗传算法、EIQ-ABC分析法等对1号库功能区布局和货位分配进行优化。
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
物流是国民经济的基础，物流业是国家经济发展的基础性、战略性、先导性力量，在国民经济发展中具有重要的地位和作用。近些年来，在国家扶持力度加大、电子商务快速发展、企业运营模式转型升级以及物流企业自身管理水平提高等因素的共同推动下，中国的物流业得到了迅速的发展，物流体系日趋完善。其中，仓储管理作为现代物流管理不可缺少的重要环节，对于物流的发展起着举足轻重的作用。功能区布局和货位分配是仓储管理中重要的组成部分，科学的功能区布局与合理的货位分配能够提高仓库运作效率，从而增强企业市场竞争力。
我国仓储行业的发展起步相对较晚，许多仓储企业在运营时未能充分应用先进的仓储物流理念，加之在实际操作中缺少高效技术和智能化设备的支持，使得这些企业的仓储管理效率和水平普遍不高。在实际的仓储操作中，如果对于仓库内部存储需求、作业流程等关键因素识别不准确，会导致仓库内部布局规划不当，从而造成货物入库效率低、仓库内物流强度大等问题。在进行拣货时，由于货位分配不够合理，导致作业拣选距离远，拣选耗时加长，拣选效率低等问题，这些问题使企业难以在激烈的市场竞争中占据优势。为了更好地满足仓储企业的发展需求，需要对企业现有的仓储管理情况进行全面分析，通过合理规划仓库布局、优化货位分配等手段，提高企业的市场竞争力。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
(1) 仓库布局相关研究
Richard Muther（1973）在布局方面首次提出系统布局规划（SLP）方法，将该方法与物料搬运系统分析（SHA）相结合，在设施规划领域获得广泛的应用[1]。Gue（2009）探讨了通过创新仓库通道布局设计来优化仓库拣选效率的问题，提出了一种包含分段对角交叉通道和非平行拣选通道的新方案，相对于传统仓库布局形式，该方案可以减少超过20%的工人平均行走距离，提高了仓库作业效率[2]。Luis F. Cardona（2015）使用数学有限序列提出了一种针对鱼骨形仓库布局的设计方法，建立优化模型并采用遗传算法求解该模型。结果显示，该方法在91.74%的情况下能够快速找到接近最优解的方案，减少了实际应用鱼骨布局时对专家判断的依赖[3]。Venkitasubramony Rakesh（2015）建立以空间利用和物料搬运成本两个目标函数同时最小化的模型，对立体拣选仓库的布局进行深入研究[4]。Tamimi Zakirah（2018）运用改良后的SLP方法为服务型企业仓库进行布局设计，结果显示在需要存储多种设备的仓库中，SLP方法也能设计高效的仓储布局[5]。Y Muharni（2019）考虑到不同的存储策略，以最小化搬运成本为目标函数，在仓库内采用固定存储策略的情况下，运用粒子群算法对模型进行求解，优化某钢材原料仓库布局[6]。Sadan（2019）针对动态设施布局问题，引入一种结合模拟退火算法、变邻域搜索以及混合整数规划的启发式算法对模型进行求解，证明文章提出的方法对解决动态设施布局问题提供了一个有效的工具[7]。Shahab Derhami（2020）将托盘产品层层堆放在仓库的地面上定义为块状堆叠，研究了块状堆叠的最佳布局设计，建立以空间利用率最大和物料搬运成本最小的仿真优化算法，并以某饮料厂家为研究对象，证明此优化算法可以降低10%的仓库运营成本[8]。Bagaskara（2020）为降低某食品厂原料库和生产车间之间的物流搬运距离，使用SLP方法对工厂布局进行优化，确定最优布局方案[9]。
第2章 相关理论与方法
2.1 仓库布局理论
仓库布局是指根据货物的存储形式、类型及其所需空间，综合考虑仓库内货物的存放位置和作业流程，并结合仓库周边环境和当地技术水平等多方面因素，对仓库的功能区域进行科学合理的规划与调整[53]。
2.1.1 仓库布局原则
为了保证仓库布局的合理性，在进行仓库布局时主要遵循以下几点原则:
(1) 距离最短原则 指在设计仓库内部布局时，通过优化货物的存放位置和作业流程，尽量减少货物在仓库内的移动距离。这一原则旨在提高仓库的运作效率，减少搬运成本，加快订单处理速度，并降低操作人员的劳动强度。
(2) 整体性原则 在设计和规划仓库时，应从全局角度出发，确保各个功能区域之间协调一致，形成一个高效、流畅的整体系统。这一原则强调的是仓库各部分之间的相互依赖性和协同工作能力，以实现整体运作效率的最大化。
(3) 柔性化原则 在设计和规划仓库时，应考虑未来可能的变化和需求，用可持续发展的眼光看问题，以适应不断变化的货物存储需求。
(4) 安全性原则 在进行仓库布局时，必须优先考虑员工、货物和设施的安全，在规划仓库时，仓库内部要配备标准的消防通道和其他必要的设施设备来预防事故、减少风险。
2.2 货位分配理论
货位是指在仓库或存储区内指定用来存放货物的具体位置。货位分配优化是指在考虑货架的稳定性、货物出入库效率等因素的基础上，根据存储空间、设施设备和人员安排的准备情况，确定货物在货架中的摆放位置。
2.2.1 货位分配原则
在运用货架存储货物的过程，为了避免货架的杂乱无章，造成仓储物品杂乱，在实际货位分配中通常需要遵守一定的原则。
(1) 上轻下重原则 根据货物重量选择摆放位置，为了保持货架的稳定性以确保安全，在货架的上层放置轻小件货物，在货架的下层放置一些大重件，这样可以控制货架的重心始终保持在一个较低的位置上。
(2) 优先靠近出入口原则 优先是指货物的出入库频率或周转率优先，即将出入库频率或周转率高的货物优先摆放在靠近出入口的货位上，而对于哪些周转率不高、流动性差的货物选择摆放在离出入口较远的地方。
(3) 先进先出原则 货物存在一定的保质期，为使货物在保证期内发出从而避免货物因变质或积压等而产生损失，在货位分配时，对于那些会受到保质期和积压影响的货物，通常会选择摆放在方便先进物品优先出库的位置。
(4) 同类物品集中原则 将同类货品进行集中摆放，这样有利于方便货物的拣选和管理。
第3章 R公司 1 号库仓库布局与货位分配现状及存在问题分析 .. 15
3.1 R 公司 1 号库简介 ................... 15
3.1.1 R 公司概况 ........................... 15
3.1.2 1 号库概况 ......................... 16
第4章 R公司 1 号库仓库布局优化 ................ 27
4.1 功能区设置优化 ............................... 27
4.2 功能区面积优化 ....................... 27
第5章 R公司 1 号库存储区货位分配优化 ......................... 45
5.1 奶粉区存储区及保健品存储区货位分配优化 ................... 45
5.1.1 数学模型构建 ....................... 45
5.1.2 算法设计 ......................... 47
第5章 R公司1号库存储区货位分配优化
5.1 奶粉区存储区及保健品存储区货位分配优化
5.1.1 数学模型构建
(1) 问题描述
根据第3章对1号库存储区货位分配现状的分析，得出1号库奶粉存储区、保健品存储区存在货物拣选效率低和货架稳定性较低两个问题。因此，需要对奶粉存储区、保健品存储区的货位分配进行优化。本节从1号库实际货位情况出发，在考虑货物拣货效率、货物重量等因素的基础上，按照拣货效率最大原则和货物稳定性最高原则将货物放置到适宜的货位，提升作业效率。
(2) 模型假设及符号说明
本节的货位优化模型以奶粉存储区、保健品存储区日常作业为原型建立，在建立模型之前对模型进行假设，以此保证建立的数学模型符合两个存储区的实际情况，能准确反映奶粉存储区、保健品存储区的业务流程，因此对奶粉存储区、保健品存储区货位分配优化模型提出以下假设：
假设1：选取奶粉存储区、保健品存储区为待优化区域，存储区域内的货物均为合格品。
假设2：货物的具体位置通过三维坐标（x，y，z）来确定，其中x代表货架的排数，y代表货架的列数，z代表货架的层数。
假设3：待优化区域中储存的每托盘货物都对应一个唯一的编号。
假设4：奶粉存储区、保健品存储区的货物均以整托盘的方式出入库，在计算时使用整托盘的重量。
假设5：奶粉存储区和保健品存储区货架的布局和总货位数量保持不变。货物只能在有可用货位时入库，并且入库及储存的货物总量不得超过当前的最大货位容量。
假设6：叉车在仓库内移动的速度是恒定的，不考虑速度变化的情况。
结论
本文以R公司1号库作为研究对象，在对1号库仓库布局与货位优化现状进行深入调研的基础上，发现其存在问题，运用SLP方法、遗传算法、EIQ-ABC分析法等对1号库功能区布局和货位分配进行优化。主要研究结论如下：
(1) 通过对R公司1号库功能区布局、货位分配现状进行分析，发现1号库功能区目前存在功能区设置不合理，面积规划不科学、位置关系不合理等问题。奶粉存储区、保健品存储区、医疗手套存储区架均存在货物拣选效率低的问题，奶粉存储区、保健品存储区额外存在货架稳定性低等问题。
(2) 针对R公司1号库功能区布局中存在的问题，本文在1号库设置复核区承担临时作业区的复核功能，将空托盘区和设备区合并为仓储辅助设备区，得到优化后的功能区设置，并计算了各区域所需面积。利用SLP方法对功能区进行布局优化。优化后的功能区布局方案相较于优化前搬运距离降低39.27%，物流强度降低27.67%，能够提升1号库的物流作业效率。
(3) 针对1号库存储区货位分配存在的问题，在奶粉存储区和保健品存储区以提高拣货效率和增强货架稳定性为目标函数，构建多目标数学模型，采用遗传算法进行求解。通过对比优化前后的函数值，发现奶粉存储区和保健品存储区拣货时间各下降8.16%和8.43%，货架重心各降低5.37%和7.64%。在医疗手套存储区采用EIQ-ABC分类法对首先对货物进行分类，重新划分货位，优化后医疗手套存储区拣货距离降低，拣货效率提升。
参考文献（略）