周丽，郭键，朱杰，张红
（北京物资学院 信息学院，北京101149）
摘要：本文在拣选与行走速度相当情况下，对窄通道布局的拣选系统进行拥堵研究，构建马尔科夫模型，获得拣选区域、拣选概率密度与拥堵率的解析表达式，分析各种因素变化对拥堵率的影响，为克服拣选拥堵、提高拣选效率，提升客户满意度、降低物流成本、提高供应链服务水平提供了指导性意见。
The Optimization Research of Storage Layout in Modern Warehouse Center
ZHOU Li, GUO Jian, ZHU Jie，ZHANG Hong
（School of Information, Beijing Wuzi University, Beijing, 101149）
Abstract:Storage shelves layout is one of the important factors that affect the efficiency of warehouse center. There are some scientific research progresses about the layout problem. And in the modern distribution center, still appear constantly innovative storage layout mode. These new type of layout can make the order throughput and costs significantly reduced. And the case study also confirmed the scientific research conclusion.
Key words: Warehouse; Order picking; Layout; Optimization;
1引言
降低物流成本，缩短客户响应时间，是提高仓储系统运营效率的关键所在。电商仓储具有多客户、多品种、多频次、小批量的特点，消费者希望获得货品的速度越来越快，因此，仓储拣选效率对消费者需求的响应时间有直接影响。拣选系统是仓储作业中最耗成本的，是劳动密集性程度最高的一项活动，所耗时间约占整个在库作业时间的60%，拣选成本约是其他堆叠、装卸、运输等成本总和的9倍，占仓储中所有费用的55%[1]。研究拣选作业环节对有效提高仓储运作效率至关重要。然而，很多仓储中心由于货架布局、存储摆放、路径策略等问题，出现了拣选者在通道内等待其他拣选者的拥堵情况，既浪费人力成本，又浪费时间成本，极大的影响了整个仓储的流转量。由于拥堵造成的危害不容忽视。
拥堵是影响拣选系统作业效率的瓶颈，克服拣选拥堵、提高拣选效率，是提升客户满意度、降低物流成本、提高供应链服务水平的有效途径。通过阅读国内外文献发现各国学者从不同视角、运用不同方法对影响拣选作业时间与成本的货位布局、存储策略、拣选策略及路径策略等主要因素进行了研究，但是对拣选过程中形成的拥堵问题的研究仍然比较少。2006 年，Gue 和Meller[2]对于狭窄通道的环形货架布局进行了拥堵研究，研究认为狭窄通道下，拣选者会产生通道内拥堵，拥堵情况随着拣选人数的增加而严重，随着拣选区域的增大而减轻，拣选者的行走速度越快会造成越严重的拥堵。Skufca(2005)[3]在无限行走速度和一次拣选一件货品的假设下，建立了多名拣选者窄通道系统中的拥堵模型。2009 年，Pratik 和Meller[4]对宽敞通道的环形货架布局进行了两拣选者之间的拥堵研究，他们认为拥堵在宽通道布局下比窄通道有所缓解，拥堵是高流转量和多拣选者系统中突出存在的问题。2013 年，Soondo Hong[5]等进一步验证了Gue 和Pratik 的研究成果，并在拥堵估计的算法方面做出了改进。在这些国外学者研究基础上，存在状态转移的概念有待进一步明确，本文在Gue 和Meller的研究基础上，继续对窄通道单件拣选系统进行研究，与Gue的研究不同的是，状态转移的定义不同，获得不同的状态转移矩阵。
2 拣选拥堵的产生
在配送中心的拣选作业中含有很多个环节，包括接受订单、订单的分类、拣选货品、集货或分类处理。这些环节相互影响，协同运作，目的是提高拣选系统的整体效率。
以往对拣选的研究通常只是针对拣选系统中只存在一个拣选者的情况，但企业为了提高吞吐量和客户响应速度，通常会有多个拣选者同时作业。如果两个或者两个以上的拣选者需要同时访问一个存货点，不可避免的就会发生拣选拥堵现象，并且在拣选密度高时拥堵率升高。拥堵现象会导致部分遭遇拥堵现象的拣选者闲暇，降低拣选者在实际拣选系统作业过程中的作业效率。拣选作业作为企业响应市场需求的关键环节，拥堵现象的产生会影响整个供应链效率。在拣选系统的规划和分批与分区拣选策略的选择方面，拣选拥堵是一个关键的因素。当存储系统比较高，而且长度上比较短时，拣选区域很小，拣选者会拥堵的可能性更大。当存储区域需要采用分批拣选时，拣选者有可能只是在某一通道内行走，这样也会产生拥堵。拣选拥堵会降低拣选者的生产力，一般情况下，配送中心会选择增加拣选者数量来满足所需的吞吐量，但这同时增加了劳动成本。为了提高拣选作业效率，有必要对拣选者拥堵率进行研究，认识影响拥堵的因素并尽可能降低拥堵现象的发生能够有效提高拣选作业效率。