基于AHP的配送中心布局規(guī)劃設計

婁慧斌 李坤/文

基于AHP的配送中心布局規(guī)劃設計

婁慧斌 李坤/文

為食品廠配送中心規(guī)劃合理的設施布局優(yōu)化方案，可為企業(yè)決策、發(fā)展提供理論依據(jù)。本文將SLP方法和AHP相結合，對食品廠實際因素定性分析并進行量化計算，對該企業(yè)配送中心設施規(guī)劃的方案建立綜合評價指標體系及遞階層次結構模型，分別計算不同布局方案的綜合重要度，并進行比較、排序，確定最科學的規(guī)劃布局方案。

層次分析法、系統(tǒng)布置設計方法、配送中心、布局規(guī)劃

對于食品企業(yè)而言，配送中心的科學布局規(guī)劃，不僅能提高配送中心的工作效率、經(jīng)濟效益及社會效益，能夠加快其物料的流轉速度，還可為企業(yè)的決策和發(fā)展做出參考的依據(jù)。本文將SLP方法和AHP相結合，對食品配送中心的布局規(guī)劃進行了分析。

一、配送中心設施布局規(guī)劃

在針對配送中心設施布局的眾多研究方法中，近年來應用較多、發(fā)展較先進的是系統(tǒng)布置設計（System layout planning,SLP）方法。SLP是在1961年由Richard Muther提出的，是將定性分析與定量分析相結合的方法。在配送中心設施布局規(guī)劃中運用SLP得到布局規(guī)劃方案，能更好地減弱主觀因素對規(guī)劃過程的影響。利用系統(tǒng)分析方法建立規(guī)劃方案決策指標體系，選擇配送中心設施布局規(guī)劃的最優(yōu)方案。

在20世紀70年代，美國運籌學家T.L.Saaty教授提出了層次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）,該方法是將與決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，形成有序的遞階層次結構，確定各個決策因素相對重要性的總排序。層次分析法在對無法定量描述的問題上為管理者提供了解決方法的新思路，在實踐中有著廣泛的應用。

表1：配送中心平面布局各個功能區(qū)所需面積表

表2：各個作業(yè)區(qū)域之間的物流強度等級

本文利用SLP方法和AHP決策方法相結合對某食品廠現(xiàn)狀進行分析，確定其配送中心設施布局規(guī)劃的最佳方案，以達到減少搬運距離、降低物流成本、提高企業(yè)流通效率和增加企業(yè)經(jīng)濟效益等目標。

1.某食品廠配送中心現(xiàn)狀描述

河南省某食品廠現(xiàn)因市場需求量增加、生產(chǎn)規(guī)模擴大，而擬建一個食品分銷配送中心。食品配送中心是整個食品供應鏈中特別重要的環(huán)節(jié)之一，是決定該公司流通速度的重要節(jié)點。根據(jù)該公司生產(chǎn)、銷售現(xiàn)狀分析可知，該食品廠擬新建的配送中心的計劃總吞吐量為600萬箱/年，總的流動量大約為300萬箱/年，該企業(yè)擬租賃東西、南北分別長100m的土地用于建設，擬建的配送中心高為10m。

2.配送中心平面布局分析

根據(jù)該食品公司的實際需求，將其配送中心作業(yè)區(qū)劃分為進貨區(qū)、驗貨區(qū)、理貨區(qū)、成品庫、半成品庫、流通加工區(qū)、分揀區(qū)、出貨區(qū)、設備區(qū)、輔助區(qū)，并將其分別從1至10依次編號。

圖1：綜合關系圖

圖2：配送中心具有物流方向的無面積拼塊圖

在該公司配送中心規(guī)劃中，驗貨區(qū)日均驗收貨物量會達到6667箱，所有貨物所使用包裝箱子的規(guī)格均為0.55m（長）×0.5m（寬）×0.5m（高）,貨物的存放限高一般為2m，經(jīng)過對每日需驗收貨物體積和存放限高進行計算可規(guī)劃驗貨區(qū)的面積為458.4m2。然而，在實際操作中還會涉及到不同功能區(qū)間的作業(yè)活動面積及叉車的搬運通道設計，因此最終規(guī)劃驗貨區(qū)的面積為763.9m2。該配送中心的產(chǎn)品合格率大約為90%，合格的產(chǎn)品進入理貨區(qū)，在理貨區(qū)內(nèi)完成對即將進入半成品儲存庫、成品儲存庫等功能區(qū)的產(chǎn)品整理、分類工作，因此理貨區(qū)的面積為687.5m2。

表3：標度含義表

該公司配送中心的成品、半成品儲存庫用托盤貨架存儲，其每列可放置兩個托盤，列寬為2.9m，托盤的存放限高為1.5m，使用的托盤尺寸為1200mm×1000mm×120mm。由食品包裝箱和托盤的規(guī)格信息計算，每個托盤可容納12箱產(chǎn)品，將側向通道寬設計為2m，叉車直角通道寬也規(guī)劃為2m，最終可計算得到成品、半成品庫的所需面積分別為3867.5m2和764m2。

該配送中心使用具有相同運載量的貨車完成進出貨工作，每天的進出貨工作都需要在3h內(nèi)完成。依據(jù)進出貨時間限制、貨車裝卸貨效率、單輛貨車的運載體積、產(chǎn)品吞吐量等實際條件計算，進貨區(qū)需要5個貨車車位，每個貨車車位寬4m，進貨區(qū)寬20m,進貨區(qū)面積為400m2。同理，出貨區(qū)需要4個貨車車位，出貨區(qū)面積為320m2。為了提高分揀區(qū)對訂單的處理效率，在分揀區(qū)中設計9條分類方向，則分揀區(qū)面積為324m2。

根據(jù)配送中心的作業(yè)量、出貨量、作業(yè)時間，可以計算流通加工區(qū)面積為203.7m2。在設備區(qū)主要存放托盤，根據(jù)倉存的貨位數(shù)計算托盤的總體積為1073.8m2,則設備區(qū)的面積約為1193.2m2。輔助區(qū)是輔助物流作業(yè)的場所，大約占其他作業(yè)區(qū)域面積之和的5%，即為433.5m2。

通過對配送中心各個功能區(qū)進行平面布局分析可知，該食品配送中心共需面積為8950m2，約取為9000m2。在平面布局中，將100m2設為單個單元格的面積，則該配送中心平面規(guī)劃被分成90個單元格，不同功能區(qū)所需面積情況，如表1所示。

3.基于SLP的配送中心功能區(qū)整體規(guī)劃

綜合分析各作業(yè)單位間的相互關系，分析不同功能區(qū)之間的物流強度關系。根據(jù)SLP方法，物流強度被分為A、E、I、O、U等級，可按照承擔物流量的比例確定。根據(jù)該食品配送中心的物流量情況，通過定量計算得到不同作業(yè)對的物流強度如表2所示。定性分析該食品配送中心不同功能區(qū)之間影響非物流關系的要素，可分為工作流程的連續(xù)性、生產(chǎn)服務、物資搬運、共用資源、人員關系和環(huán)境污染，得到各個作業(yè)單位之間的非物流關系表。

根據(jù)食品公司配送中心各個功能區(qū)之間的物流關系和非物流關系，分析其綜合相互關系。任意兩個功能區(qū)i、j間的物流關系等級為MRij，任意兩個功能區(qū)i、j間的非物流關系等級為NRij，則CRij表示i、j功能區(qū)之間的綜合相互關系，且i≠j，其計算公式如下：

根據(jù)實際情況分析，確定物流與非物流相互關系的加權值比例為同時，取A、E、I、O、U、X的代表量值為4、3、2、1、0、-1，對物流關系和非物流關系進行量化，對量化值排序并劃分綜合關系等級，得到該配送中心各個功能區(qū)之間的綜合關系圖，如圖1所示。

根據(jù)圖1中各個功能區(qū)之間的綜合關系，將各個作業(yè)單位的無面積拼塊按照其關系等級進行重新排列，無面積拼塊圖可得到兩種拼組方式，并分析各功能區(qū)的物流流程，最終規(guī)劃得到該食品配送中心的兩種具有物流方向的無面積拼塊圖如圖2所示。

將圖2中所得的兩種具有物流方向的無面積拼塊圖和表1中配送中心各個功能區(qū)規(guī)劃面積、所需單元格數(shù)綜合分析，分別得到兩個具有面積的配送中心平面布置規(guī)劃方案，如圖3所示。

二、基于AHP對平面布局方案決策評價

1.建立遞階層次結構

針對該食品配送中心平面布局的兩個方案評價，主要考慮安全管理和經(jīng)濟效益兩個方面, 建立混合遞階層次模型（如圖4）。將選擇最優(yōu)的布局方案建立為層次結構模型的目標層，方案的可行性與經(jīng)濟性作為模型的準則層，根據(jù)食品配送中心的實際因素分析準則層，經(jīng)濟效益可被具體分為資源的有效利用率和運行成本兩個子準則，準則層的安全管理可分為管理方便和安全程度兩個子準則，方案一和方案二被劃為方案層。

表4：各個判斷矩陣的W和λmax計算值

表5：層次組合權重結果

圖3：配送中心平面布局兩種規(guī)劃方案

圖4：層次結構圖

2.構造兩兩比較判斷矩陣

構造各單層次的兩兩數(shù)量型比較矩陣，實現(xiàn)定量化的決策，針對判斷矩陣的準則進行兩兩元素比較，確定其重要程度，采用1-9標度法，用aij表示標度，其中其標度含義表具體如表3所示。

方案一中流通加工區(qū)與成品庫、半成品庫緊緊相鄰，比方案二在資源的利用率上有優(yōu)勢；方案一中進貨區(qū)、出貨區(qū)、分揀區(qū)、成品庫相鄰，能夠更好地節(jié)約物流成本；方案二中設備區(qū)位于輔助區(qū)、出貨區(qū)、進貨區(qū)之間，在管理方便性方面比方案以一更具優(yōu)勢；該食品廠配送中心設施規(guī)劃的兩種布局方案在安全性方面具有同等重要性。該食品配送中心判斷矩陣的建立采用專家訪問法，向?qū)＜曳磸驼髑笠庖?，最終得到各層判斷矩陣

3.層次單排序及一致性檢驗

4.層次總排序

從上到下逐層計算各個層次上元素的組合權重，將最高層進行層次單排序稱為總排序。根據(jù)各個層次單排序的計算結果推導所有下級層次權重對上一級層次在整體模型中的組合權重，為選擇方案提供理論依據(jù)。第四層相對于第一層的權重可利用第四層對第三層、第三層對第二層和第二層對第一層的權重值進行組合計算得到，層次總排序的具體計算結果如表5所示。

由層次組合權重結果對該食品廠配送中心設施布局規(guī)劃的兩個方案選優(yōu)，根據(jù)表5可知具有U型物流動線的方案一更具有優(yōu)勢。方案一中各工作區(qū)域規(guī)劃不迂回、不交叉，能夠更加有效的利用外部空間，方便集中管理，節(jié)約人力資源；其流通加工區(qū)與成品庫、半成品庫緊密相連，比方案二更能提高工作效率。

三、結論

AHP利用專家群體判斷的方法減少主觀因素的影響，建立各個層次的比較矩陣，能清晰解決許多無法用傳統(tǒng)優(yōu)化技術解決的實際問題，實現(xiàn)決策者和分析者及時溝通，增加決策結果的有效性。

系統(tǒng)布置設計方法為該食品廠配送中心設施布局減少了規(guī)劃面積，節(jié)約了成本，提高了工作效率，并結合AHP建立相應的評價指標體系，對配送中心設施規(guī)劃的各個主要實際要素定性分析，并定量計算得到各個規(guī)劃方案的綜合重要度，進行一致性分析，對該食品廠配送中心設施規(guī)劃方案進行優(yōu)劣排序，確定最優(yōu)方案，為企業(yè)決策者提供科學的參考依據(jù)。

作者單位為天津工業(yè)大學管理學院；文章來源：國家自然科學基金青年項目（71602143）