烟草自动化物流系统分析

第18页共19页烟草自动化物流系统分析背景行业背景在全国经济体制改革和市场经济发展的推动下，我国的卷烟生产迅猛发展，产量增长很快，特别是一些名烟的生产供不应求，并占有一定的国际市场。但就管理而言，多数烟厂采用的是传统的人工管理方式，工作量大，效率低，差错率高，物资积压周期长，各个生产环节衔接配合不好等弊端，使企业难以保证产品质量，无法实现预期经营目标。这说明人工管理方式已不能适应现代经济竞争的需要，因而引进物流系统，加强企业管理势在必行。自动化物流系统也是烟草行业步入现代化的重要标志之一。美国的PHILIPMORRIS卷烟厂、R.J.REYNOLDS卷烟厂、英美烟草公司B.A.T卷烟厂，早在10年前就已建立了制丝原料自动化立体仓库和卷烟成品、辅料自动化立体仓库。采用自动化物流系统，相关的各种信息均可通过计算机集成管理技术得到行之有效的管理，计算机根据信息的属性，制定统一标准进行存储，做到信息标准化、规范化。自动化物流系统的先进设备处理速度快、准确率高，可缩短物资积压周期，增强企业活力。自动化物流系统可解决大规模卷接包生产中的多品种、多规格原、辅料的储存与供应，以及成品的入库、储存、发运中的大量数据的灵活处理与实时调整等。诸多烟草企业已经意识到自动化物流系统将会带来巨大经济效益。案例背景项目背景广东某烟草企业成立于20世纪90年代，成立之初一直是采用租赁仓库的形式，为适应新的发展形势，决定投资新建一座仓库，新仓库为单层钢筋混凝土结构的仓库（仓库的建筑平面图见附件一）。新仓库内部设施安装完成后，将现有业务全部移至新库，不再继续租用其他企业仓库。业务基本情况新仓库主要为100km范围内的10家供应商提供配送服务，涉及的产品可大致将其划分为八大类，每大类货物的基本信息见附件二。各种商品均无特殊储存要求。根据实际运用需求，仓库以储存区域为主，同时设立独立拣选区，库存量的10%需要进入拣选区后供拣选，仓库货物需要进行刷贴标签等简单的流通加工作业。由于企业处于一个高速发展时期，规划时需要满足未来5年的发展需要（当然设备购买和安装可考虑分年进行），在此条件下对仓库内部进行了规划设计。仓库总高度为18m。历史数据公司运营的历史数据见附件三。仓库设备参数托盘、货架、叉车等标准参数见附件四。相关理论物流供需平衡原理物流规划的主要目的是解决如何提供物流供应满足物流需求的要求。物流的供应与需求的平衡时一个基本指导思想。应用供需平衡原理规划设计物流系统，能保证以尽可能少的投入最大限度满足物流发展的要求。企业物流供应物流供应是企业商流的后勤和支援，供应物流包括交通路径及其物流供应的节点。交通运输能力的供应指的是在物流网络中，利用各种运输设备对原材料、产品及其他物资进行空间位置的转移，而物流节点供应指的是物流活动中仓库、车站、中转站等节点对物资的包装、装卸、保管、流通加工等服务。企业物流需求企业物流需求是在企业经济活动的特别是制造和加工企业的经营中所产生的一个需求。企业的物流需求包括物的位移、物品的包装加工、及其相关的信息支持服务。物的位移和流动时由于生产与消费的需求所带动的，受到企业生产力、生产流程、设施布局、消费市场分布、仓储加工等因素的影响。物流的信息服务也是物流需求的一个重要方面，伴随着物流作业量的增加，更多的关于物资、供应商、分销商、设施等方方面面的信息需要处理，同时在效率分析与改进中更加需要物流信息的支持，所以物流信息需求逐步的扩大和发展。物流供需平衡分析物流系统的内在特征表现为：以物流的效率和效果为目的，把适合的质量、适合的数量、适合的时间、适合的地点、优良的印象、适当的价格和适当的商品作为原则物流需求预测预测，就是根据过去和现在的已知因素，运用人们的知识、经验和科学方法，对未来进行预计，并推测事物未来的发展趋势。在物流领域，对物流的流向、流量、资金周转及供求规律等进行调查研究，取得各种资料和信息，运用科学的方法，预计和预测一定时期内的物流状态，能为国民经济发展的战略决策，为生产和流通部门及企业的经营管理和决策提供科学依据.物流预测的作用任何企业都有必要对目标市场未来的需求状况做出预测，企业根据预测规划生产能力，配置资源要家。需求预测是企业制订战略规划、生产安排、销售计划，尤其是物流管理计划的重要依据。生产标准化产品的企业会根据预测，生产并存有一定量随时可交付市场的产品，或者至少存有一定数量的原材料和零配件以尽量缩短交货时间。生产定制产品或个性化产品的企业，因为是技订单生产、一般不会有产成品库存，但是也需要根据需求预测，推备足够的生产能力和生产要素。从企业内部管理来看，无论是战略层还是管理层都无一例外地需要预测指导计划的安排。企业战略规划关注的是未来若干年内整个市场与经济的总体发展趋势，是对企业未来战略方向、基础设施投资等事关企业长期发展的因累作出规划。这一层次大多只涉及对需求长期变动趋势的预测，对详细程度的要求并不高。管理层关心的是企业未来数周、数月的生产、销售、资金安排。以物流管理为例，需要根据中短期需求预测安排原材料采购，原材料、产成品的运输，确定合理的库存水平。这种需求预测无论从详细程度，还是从数量的准确性方面都有更高的要求。实践中，由于需要使用较为复杂的定量预测模型，需要考虑多种影响因素，所以通常借助计算机等先进的信息处理工具完成预测。预测的步骤确定预测目标包括确定预测目的、对象和预测时间。确定预测目标非常重要，它关系到如何搜集数据资料，选择何种预测方法，预测精度和费用等一系列问题。对预测目标应进行文字上的描述，并根据目标制定一个切实可行的预测计划。确定好预测目标是预测成功的一个良好开端。收集、分析有关资料资料和情报是预测的重要依据。在明确了预测目标后，应通过市场调查，用直接的、间接的方法尽可能多地收集有关影响预测对象的各种资料，其中包括预测对象本身发展的历史资料，对预测对象发展变化起作用的各种因素的资料，形成这些资料的历史背景，以及各种影响因素(包括间接影响因素)。预测模型Winter模型预测方法——基于时间序列的预测方法设定：L=基期的预计需求水平（对基期剔除季节性影响后的需求的预测）T=预计需求趋势St=预计t期的季节性需求Dt=实际观测到的t期需求Ft=预测的t期需求预测需求水平和需求趋势剔除季节性影响后的需求计算公式（给定一个时期t）表示在时期t内剔除季节性影响后的需求，而不是时期t的需求；L表示基期的需求水平或基期剔除季节性影响后的需求；T表示剔除季节性影响后的需求增长速度或需求趋势。预测季节性需求当系统需求被假定有需求水平、需求趋势及有季节性需求时，可采用这种方法进行预测。系统需求=（需求水平+需求趋势）X季节性需求假定需求时期数为p,采用静态法计算需求水平(L0)、需求趋势(T0)、及季节性需求(S1、S2...Sp)在t期，需求水平Lt、需求趋势Tt、季节性需求（St….St-p+1）给定，则t+1期观测完t+1期的需求后，有3物流系统分析与设计需求预测通过Winter模型预测2021年的各月日均出入库及日均库存量如下：2021年各月日均出入库及日均库存量单位：箱日累计出库量日累计入库量日累计库存量12月A012797730727184294A022846826364110646A035718582878307A044521420749690A052346265238855A0682662839285A075262485526347A08121316122180411月A012622024812172629A022434923046120645A034568521175413A044482463455733A051874188735008A0640612943159A072122242922466A08131615301343210月A012303123739202471A023831935683245599A034599407267732A044454370474234A051547142439088A0659682946659A07146763533184A08690466142439月A012785529514179401A026246861049282319A037991883655774A044914447580276A052493274133601A061174164141488A073551412238469A0818441027317448月A012647826010138736A027501475023302831A036010586160436A044156552159896A051757167634042A0644945625207A071623222522140A0811141973283347月A012223521866139238A027762268929493105A034174450150541A043829477222792A051743158234906A0642876621966A071355112814481A08499690136876月A011776317072135225A027108274830414707A033609386042157A043994381616613A051707143144437A0641337011945A071344143016181A0853451078665月A011750417638171914A025795464961305061A033710350450816A043563370922743A051344139445550A063156916207A0798998214208A08421262133884月A012673425831191465A024476142147360259A035730500654998A043985361222933A051824204239881A06787110213965A071747163215538A08863989118153月A012695825541190654A023867941149234560A034067378172442A044073399833219A051527116940852A06138914727845A0767169719806A08401381107062月A012324124244204963A023070131819179600A032446277874346A043173314231719A051330148847320A062461299083A0752647917001A08230101109021月A012920724244205902A023376831819197194A032446277880808A043197315735035A051397148849440A063665048971A07110647918877A0835810112336由以上已知数据可得，2021年物流量要求为：（1）日均入库托盘量4259个，日最高入库托盘量5871个。（2）日均出库托盘量4787个，日最高出库托盘量6432个。（3）储存区所需托盘数目43101个。仓库物流供给能力分析巷道式堆垛机(VNA）本仓库选用VNA共24台，即自动化仓库区每个巷道1台，负责存货和取货，遵循“先取后存”原则。堆垛机出入库频率计算主要参数：堆垛机最大起升高度：H=43050mm；高架库区计算长度：L=53480mm；堆垛机运行速度：6～125m/min，变频调速，取v1=125m/min；堆垛机中速运行速度：v2=20m/min；堆垛机中速行驶距离：Sz=0.3m；堆垛机加速度：au=1m/s2；载货台起升速度：5～60m/min，变级调速，取v3=60m/min；载物台微升降速度：v4=5m/min；载物台微升降距离：Sw=0.09m；货叉伸缩速度：v5=60m/min；货叉加速度：ac=1m/s2；货叉最大行程：W=1.3m；平均单一作业循环时间:图3.2.1.1.1平均单一作业循环时间图平均单一作业循环时间（图3.2.1.1.1），指堆垛机从原点处至货位P1点及从原点处至货位P2点往返运行的时间的平均值,以及运行中固定不变的动作(包括定位、货位探测、货叉伸缩等）时间的总和。（1）货叉伸缩时间：加减速时间：tz=v5/ac=1s；货叉伸缩时间：tc=(W-2*actz2/2)/v5+2*tz=2.3s；（2）载物台微升降时间：载物台微升降时间tw=Sw/v4=1.08s；（3）堆垛机加速和减速运行时间：加速时间：t1=v1/au=2.08s；减至中速时间：t2=(v1-v2)/au=1.75s；中速运行时间：t3=Sz/v2=0.9s；减至静止时间：t4=v2/au=0.33s；加减速运行距离：Su=aut12/2+aut22/2+v2t2+Sz+aut42/2=4.64m；加减速总时间：t5=t1+t2+t3+t4=5.07s；（4）平均单一作业循环时间：T1=(max{(L/5-Su)/v1,(2H/3-Sw)/v3}+max{(2L/3-Su)/v1,(H/5-Sw)/v3})/2*2+2t5+2tw+4tc=64.99s平均复合作业循环时间图3.2.1.1.2复合作业循环时间图复合作业循环时间（图3.2.1.1.2），指堆垛机从原点处将货物送至货位P1存放好再运行至货位P2处取出货物放回到原点处的运行时间,以及运行中固定不变的动作(包括定位、货位探测、货叉伸缩等）时间的总和（在此期间共执行了两个托盘的入出任务）。平均复合作业循环时间（计算过程略）：T2=(max{(L/5-Su)/v1,(2H/3-Sw)/v3}+max{(2L/3-Su)/v1,(H/5-Sw)/v3})/2*2+2t5+2tw+4tc=100.33s入出库能力单一作业循环单台堆垛机入出库能力:n=3600/64.99=55.39(托盘/h)综合以上，每小时24台堆垛机最大入出库能力为:55.39*24=1329.48(托盘/h)如每天按8小时工作时间计算,24台堆垛机每天入（出）库能力为：1329.48*8=10635.81托盘/天在复合循环作业单台堆垛机入出库能力:n=3600/172.94*2=71.76(托盘/h)综合以上，每小时24台堆垛机最大入出库能力为:71.76*24=1722.24（托盘/h）如每天按8小时工作时间计算,24台堆垛机每天入（出）库能力为：1722.24*8=13777.89托盘/天（3）本设计中假设单一作业和复合循环作业各占50%，则自动化仓库的的入出库能力为：10635.81*50%+13777.89*50%=12206.85托盘/天决策托盘数本仓库托盘量大于所需托盘量。巷道式堆垛机巷道式堆垛机的出入库能力满足日均出入口要求，但不满足日最高出入库要求。由于本仓库储存货物并不是每天都达到最大进出库量，可以合理安排，错开进出库高峰，故可以不用增加巷道堆垛机的台数，但要加强对货物存放的管理，可以对在自动化立体仓库区存放的货物根据货物出入库频率进行排放，如将进出库比较频繁的货物放在较低层的货架中，并尽量靠近输送机。决策本烟草自动化仓库系统的规划设计可行。评价本仓库在硬件设备上基本满足设计要求，但在需要注意人员的培训与合理安排各种货物存放区域，以应付高峰期的需求。系统问题、优化策略增加货架的种类本仓库目前统一使托盘存放货物，货架的种类因此也只有托盘货架一种。要解决货位利用率低下的问题，需要增加货架的种类存放不同的货物。对于个别货物，由于货物的存放量以及出库量都比较少，货物的尺寸与重量都比较小，因此可以不必要用托盘货架，改用较为小型的层架。当有出货需求时直接用人工拣选。这样不但可以提高货架的利用率，而且可以个别货物对堆垛机和输送机等设备的占用，在不影响仓库效率的情况下降低成本。增加仓库楼层由于仓库作业需求量的激增，2021年的仓库作业压力较大，通过单层仓储区域虽然可以满足作业要求，但较高的堆垛高度降低了作业效率，通过增加仓库楼层可以缓解作业压力，提高存取效率。改善各个功能区之间的衔接目前各个功能区之间是通过叉车或者人工进行衔接，在仓库作业进行时难免出现间断或等待的情况，而这些情况是不利于仓库的快速运转。提高各功能区之间的自动化衔接程度可以改善这些情况。总结本次课程设计总体思路（1）运用Winter模型对案例中的公司2021-2021年的历史数据进行分析，并预测出2021年的数据；（2）研究仓库总体布局图，计算仓库设备能提供的能力；（3）对比需求与供给能否达到平衡；（4）找出系统中存在的缺点及改善策略。小组分工情况（1）搜索案例及资料：全组总动员。（2）历史数据分析及预测：杨学全、李永辉（3）仓库总体布局图及设备能力分析：陈广文、刘涌（4）系统分析与决策：