《智慧倉(cāng)儲(chǔ)管理》課程教案首頁(yè)授課教師班級(jí)學(xué)時(shí)2授課日期主題或任務(wù)庫(kù)位規(guī)劃課型理實(shí)授課地點(diǎn)多媒體教室教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握庫(kù)位規(guī)劃準(zhǔn)則和庫(kù)位規(guī)劃優(yōu)化方法。技能目標(biāo)：初步具備庫(kù)位規(guī)劃能力。素質(zhì)：培育并踐行物流從業(yè)人員的誠(chéng)實(shí)禮貌、周到服務(wù)的職業(yè)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、精益求精的工作作風(fēng)及終身學(xué)習(xí)的能力。學(xué)習(xí)內(nèi)容庫(kù)位規(guī)劃準(zhǔn)則快速揀貨區(qū)庫(kù)位規(guī)劃優(yōu)化方法重點(diǎn)難點(diǎn)庫(kù)位規(guī)劃準(zhǔn)則庫(kù)位規(guī)劃優(yōu)化方法教學(xué)方法●理論講授○小組討論○項(xiàng)目教學(xué)○任務(wù)驅(qū)動(dòng)○參觀教學(xué)○模擬教學(xué)○實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)●演示教學(xué)○其他素材資源●文本素材○實(shí)物展示●PPT幻燈片○音頻素材○視頻素材○動(dòng)畫(huà)素材○圖形/圖像素材○網(wǎng)絡(luò)資源○其他教學(xué)設(shè)計(jì)1.結(jié)合學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、超市貨架貨位規(guī)劃講授庫(kù)位規(guī)劃。2.視頻演示快速揀貨區(qū)。3.線上線下相結(jié)合授課。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)●行為表現(xiàn)●課堂作業(yè)●測(cè)驗(yàn)測(cè)試○制作作品○其他作業(yè)題目雙語(yǔ)教學(xué)SmartWarehousingPlanning系（部）：教研室：教研室主任簽字：2024年2月25日教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)第一部分：導(dǎo)課教學(xué)回顧：物流動(dòng)線。倉(cāng)庫(kù)平面布局、庫(kù)位編號(hào)導(dǎo)入第二部分：授課項(xiàng)目二智慧倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)劃任務(wù)三庫(kù)位規(guī)劃倉(cāng)庫(kù)庫(kù)位規(guī)劃，是倉(cāng)儲(chǔ)規(guī)劃和作業(yè)的基礎(chǔ)工作。將貨品放置到合適的庫(kù)位，使倉(cāng)內(nèi)貨品庫(kù)位最優(yōu)化，可以減少貨物搬運(yùn)的成本，提升工人揀貨效率，降低貨物在存儲(chǔ)及搬運(yùn)過(guò)程中的損耗，從而降低倉(cāng)庫(kù)作業(yè)成本。一、庫(kù)位規(guī)劃準(zhǔn)則（一）貨物庫(kù)存周轉(zhuǎn)率法則各項(xiàng)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中，最耗時(shí)費(fèi)力的是搬運(yùn)貨物。因此確定貨位時(shí)首先要考慮減少行走路徑，把進(jìn)出頻繁的物品靠近出入口放置，反之則遠(yuǎn)離。零售型倉(cāng)庫(kù)物品入庫(kù)時(shí)通常品少量大，而出庫(kù)多為拆零，所以這類(lèi)倉(cāng)庫(kù)首先要考慮將高周轉(zhuǎn)率貨物靠近出口放置。（二）產(chǎn)品相關(guān)性法則在庫(kù)存貨品中，有些品類(lèi)常被同時(shí)訂購(gòu)。這些具有高相關(guān)性的貨品應(yīng)盡量存放在相鄰貨位，以縮短揀選路徑。我們可以通過(guò)分析歷史訂單數(shù)據(jù)來(lái)找出庫(kù)存貨品的相關(guān)性。需要注意的是相關(guān)性會(huì)隨著銷(xiāo)售季節(jié)變化。（三）產(chǎn)品同一性法則產(chǎn)品同一性是指同一種物品應(yīng)存放在同一個(gè)貨位，因?yàn)槿粢环N物品存放在多個(gè)貨位，其上架、揀選、盤(pán)點(diǎn)等作業(yè)工作量都會(huì)增加?，F(xiàn)代倉(cāng)庫(kù)由于貨物進(jìn)出頻繁，在實(shí)際操作中要做到一貨一位是較難的。（四）產(chǎn)品類(lèi)似性法則類(lèi)似物品指主要屬性相似的物品，例如黃豆和綠豆。這個(gè)法則要求把類(lèi)似物品相鄰存放，就是常用的分類(lèi)存儲(chǔ)法。在倉(cāng)儲(chǔ)管理信息系統(tǒng)功能較弱時(shí)，分類(lèi)存儲(chǔ)可以大大降低人工管理難度，但這種存儲(chǔ)方式有時(shí)會(huì)降低空間利用率、增加揀選路徑，所以用這個(gè)法則時(shí)要酌情變通。（五）產(chǎn)品互補(bǔ)性法則這條法則要求可互補(bǔ)的物品靠近存放，以便一種貨物缺貨時(shí)可以用另一種代替。這條法則適用面比較窄，因?yàn)閭}(cāng)庫(kù)通常不能修改訂單。對(duì)長(zhǎng)期供求合作者，在預(yù)先有約定的條件下才可以這樣做。（六）先進(jìn)先出法則此法則要求先入庫(kù)的貨物先出庫(kù)，通常適用于保質(zhì)期較短的貨物。若不認(rèn)真規(guī)劃貨位和入庫(kù)出庫(kù)流程，一般很難做到先進(jìn)先出，否則就要多占貨位和空間。例如，藥品要照GSP規(guī)定按生產(chǎn)批次存放和配送。（七）疊高法則疊高法則即為了提高倉(cāng)庫(kù)空間利用率，應(yīng)盡量將貨物疊高存放。簡(jiǎn)單的一箱壓一箱疊放不利于選擇性取貨，也不能疊放很高，所以產(chǎn)生了多層高位貨架。多層高位貨架有很多類(lèi)型，需要配用不同的裝卸機(jī)械。（八）重量特性法則庫(kù)位規(guī)劃需要依照貨物的重量來(lái)安排存放位置。通常重貨往下放，輕貨往上放。此外，還要考慮機(jī)械化搬運(yùn)和人工搬運(yùn)的不同，人工搬運(yùn)的重物應(yīng)存放在腰部以下位置，而機(jī)械化搬運(yùn)的存放位置可以高些，具體高度由具體機(jī)械和貨架決定。結(jié)合生活常識(shí)提問(wèn)：銷(xiāo)售量高的產(chǎn)品、相關(guān)性高的產(chǎn)品等放在什么地方？結(jié)合超市貨架貨位規(guī)劃講授。中間穿插提問(wèn)，加深學(xué)生理解。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)（九）面對(duì)通道法則為了使貨物的存取方便快捷，貨物應(yīng)面對(duì)通道擺放。貨物和貨位的編號(hào)標(biāo)志、名稱(chēng)等也應(yīng)該布置在通道附近等容易看到的位置。同理，出貨頻率較高的貨物應(yīng)靠近主通道存放。（十）產(chǎn)品尺寸法則貨物需按照外形大小的不同來(lái)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的貨位空間大小。這個(gè)法則也是選用貨架類(lèi)型的一個(gè)依據(jù)，我們可據(jù)此選擇托盤(pán)地堆、橫梁式貨架、層板式貨架、儲(chǔ)柜式貨架等。（十一）儲(chǔ)位表示法則儲(chǔ)位表示法則要求使用簡(jiǎn)單規(guī)范、具有唯一性的方法來(lái)表示貨位，如圖3-1所示。目前多數(shù)倉(cāng)庫(kù)都使用字母加數(shù)字編碼的方式，可表示貨區(qū)、通道、排列、層、格等信息。簡(jiǎn)潔的貨位表示法可以大大簡(jiǎn)化對(duì)貨物的倉(cāng)儲(chǔ)管理。（十二）明示法則貨位信息是倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)所需的基本信息，所以貨位信息必須標(biāo)示得非常明顯，這對(duì)提高倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)效率是非常有效的。可以使用大小標(biāo)牌、看板、位置指示燈、電子顯示屏等顯示倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的貨位信息。二、快速揀貨區(qū)倉(cāng)庫(kù)的快速貨區(qū)被譽(yù)為“倉(cāng)庫(kù)中的倉(cāng)庫(kù)”。倉(cāng)庫(kù)內(nèi)銷(xiāo)量較高、出庫(kù)頻率較高的商品都以相對(duì)較少的數(shù)量存儲(chǔ)在這里，使得大多數(shù)揀貨可以在一個(gè)相對(duì)較小的范圍內(nèi)完成。這意味著分揀工人的步行距離可大大降低，出庫(kù)效率顯著提升，同時(shí)工人的揀貨工作也更容易受到監(jiān)管。同時(shí)，快速揀貨區(qū)還需要從倉(cāng)庫(kù)其他區(qū)域?yàn)槠浯鎯?chǔ)商品進(jìn)行補(bǔ)充、儲(chǔ)備，因此快速揀貨區(qū)需要決策其內(nèi)存放的商品種類(lèi)，以及各商品存儲(chǔ)數(shù)量?？焖賿泤^(qū)內(nèi)的商品種類(lèi)和商品數(shù)量決定了快速分揀區(qū)的價(jià)值。若存放商品的種類(lèi)不當(dāng)，增加揀貨成本；若是商品數(shù)量不當(dāng)，補(bǔ)貨的成本可能會(huì)超出任何可節(jié)省的分揀成本。三、庫(kù)位規(guī)劃優(yōu)化方法（一）優(yōu)化準(zhǔn)則優(yōu)化庫(kù)位分配時(shí)，除需要考慮以上提到的12項(xiàng)準(zhǔn)則外，還需具體到倉(cāng)庫(kù)。首先考慮的是大部分產(chǎn)品按大類(lèi)分類(lèi)存儲(chǔ)，可保證同一性。對(duì)于出庫(kù)頻次特別高的產(chǎn)品可集中存儲(chǔ)。相關(guān)研究表明，產(chǎn)品的周轉(zhuǎn)率和相關(guān)性對(duì)產(chǎn)品的貨位分配影響最大，所以可以選擇這兩個(gè)準(zhǔn)則作為推薦貨位的目標(biāo)準(zhǔn)則。同時(shí)，為了避免倉(cāng)庫(kù)出現(xiàn)庫(kù)容不足、頻繁補(bǔ)貨現(xiàn)象，需將產(chǎn)品的尺寸準(zhǔn)則作為推薦貨位的約束準(zhǔn)則；同時(shí)將產(chǎn)品的重量也作為約束，將重量大的產(chǎn)品放置在貨架下部，確保貨架穩(wěn)定。（二）兩階段優(yōu)化方法階段1：確定每一大類(lèi)的貨位區(qū)域。Step1.根據(jù)產(chǎn)品特性劃分出大類(lèi)數(shù)，計(jì)算每一大類(lèi)的產(chǎn)品種類(lèi)數(shù)，并統(tǒng)計(jì)每一大類(lèi)的平均出庫(kù)頻次與大類(lèi)間的相關(guān)性。首先，根據(jù)倉(cāng)庫(kù)貨物的具體特征與出庫(kù)頻次大小，將產(chǎn)品分為A、B兩類(lèi)，A類(lèi)產(chǎn)品為出庫(kù)頻次（用選定時(shí)間段內(nèi)含有該產(chǎn)品的訂單數(shù)表示）前10%的暢銷(xiāo)品，單獨(dú)存放在靠近分揀區(qū)的貨位。其余為B類(lèi)產(chǎn)品，適合采用按類(lèi)存儲(chǔ)的方式，這樣可同時(shí)滿足同一性準(zhǔn)則和相容性準(zhǔn)則。然后，對(duì)于B類(lèi)產(chǎn)品，由于其出庫(kù)頻次比較低且彼此差距不大，分開(kāi)存放沒(méi)有明顯效果。提問(wèn)：什么是折現(xiàn)距離？結(jié)合超市賣(mài)場(chǎng)布局提問(wèn)：超市賣(mài)場(chǎng)分區(qū)分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)？如何確定貨位數(shù)量？引導(dǎo)學(xué)生。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)我們將B類(lèi)產(chǎn)品按大類(lèi)進(jìn)行細(xì)分，將B類(lèi)產(chǎn)品中的每一類(lèi)產(chǎn)品都看為整體，統(tǒng)計(jì)每個(gè)整體的日均出庫(kù)量所占比重，與每個(gè)整體間的訂單相關(guān)性。根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)，除去某些特殊商品（如優(yōu)惠券等）大約有14個(gè)產(chǎn)品大類(lèi)，加上A類(lèi)產(chǎn)品，共有15個(gè)類(lèi)別。最后，計(jì)算出15個(gè)類(lèi)別的日均出庫(kù)量、訂單相關(guān)性數(shù)據(jù)與每一類(lèi)別產(chǎn)品的日均出庫(kù)體積數(shù)據(jù)。Step2.根據(jù)大類(lèi)數(shù)與倉(cāng)庫(kù)物理特性，將倉(cāng)庫(kù)揀貨區(qū)域分成與大類(lèi)數(shù)相同的片區(qū)數(shù)，并計(jì)算每一片區(qū)到分揀區(qū)的平均距離。通過(guò)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的實(shí)地測(cè)量，計(jì)算出每個(gè)貨位距分揀區(qū)的距離，根據(jù)倉(cāng)庫(kù)貨架大小、數(shù)量及在不同區(qū)域分布的具體情況，考慮到不同區(qū)域距離分揀區(qū)的距離不同，大體分為15個(gè)片區(qū)。并計(jì)算15個(gè)片區(qū)距分揀區(qū)的折線距離以及十五個(gè)片區(qū)相互之間的折線距離以及每個(gè)區(qū)域貨位的平均體積。Step3.根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算，將產(chǎn)品大類(lèi)與倉(cāng)庫(kù)片區(qū)一一對(duì)應(yīng)。并根據(jù)各大類(lèi)產(chǎn)品種數(shù)調(diào)節(jié)各片區(qū)的面積與貨位數(shù)量。將15個(gè)類(lèi)別的日均出庫(kù)量，訂單相關(guān)性數(shù)據(jù)、每一類(lèi)別產(chǎn)品的日均出庫(kù)體積以及15個(gè)片區(qū)距離分揀區(qū)的折線距離，相互之間的折線距離以及每個(gè)區(qū)域貨位的平均體積代入數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得出每一類(lèi)別產(chǎn)品大體應(yīng)該放置的片區(qū)。再根據(jù)每一類(lèi)別產(chǎn)品種類(lèi)上的不同，在臨近區(qū)域之間調(diào)節(jié)貨位數(shù)量，并根據(jù)每類(lèi)產(chǎn)品的業(yè)務(wù)擴(kuò)大速度，預(yù)留一定數(shù)量的貨位給新產(chǎn)品。階段2：為每一大類(lèi)產(chǎn)品分配具體貨位。Step1.統(tǒng)計(jì)各大類(lèi)貨位到分揀包裝線的折線距離，統(tǒng)計(jì)每種產(chǎn)品的日均出庫(kù)頻次與兩兩間的相關(guān)性。Step2.代入建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得出產(chǎn)品與貨位對(duì)應(yīng)表。按這種思路進(jìn)行貨位的推薦，可以保證出庫(kù)頻次越高的產(chǎn)品放在離分揀區(qū)越近的貨位，相關(guān)性強(qiáng)的兩個(gè)產(chǎn)品放在距離較近的貨位上，同時(shí)可以保證貨位的同一性、相容性（大類(lèi)產(chǎn)品間相容性較好，按大類(lèi)分配貨位后，相鄰產(chǎn)品不相容的現(xiàn)象會(huì)大大減少）。（三）模型假設(shè)與參數(shù)設(shè)置根據(jù)實(shí)際情況，我們做以下假設(shè)：（1）產(chǎn)品已存在銷(xiāo)售記錄；（2）揀貨區(qū)的貨位數(shù)已知；（3）產(chǎn)品SKU數(shù)已知；（4）選定時(shí)間內(nèi)倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)品出庫(kù)數(shù)據(jù)、訂單數(shù)據(jù)已知；（5）只考慮產(chǎn)品出庫(kù)；（6）只考慮產(chǎn)品兩兩之間的相關(guān)性；（7）兩點(diǎn)之間的距離按折線記。模型的目標(biāo)為：出庫(kù)頻次越高的產(chǎn)品放在離分揀區(qū)越近的地方；相關(guān)性越強(qiáng)的兩個(gè)產(chǎn)品放在距離越近的兩個(gè)貨位上。參數(shù)及變量設(shè)置如下：i，j為產(chǎn)品種類(lèi)，i，j=1，2，3，...，n；k，l為平面貨位，k，l=1，2，3，…，n；p為貨架層數(shù)，p=1，2，3，...，m；Ckp為kp貨位到分揀區(qū)的折線距離（對(duì)一個(gè)倉(cāng)庫(kù)來(lái)說(shuō)，貨架布局一旦確定，Ckp的值aidii為i產(chǎn)品到分揀區(qū)的折線距離dij,i提問(wèn)：什么是折現(xiàn)距離？結(jié)合上面提問(wèn)，總結(jié)計(jì)算庫(kù)位容積和數(shù)量的依據(jù)。提問(wèn)SKU的含義？結(jié)合貨架圖和倉(cāng)庫(kù)平面布置圖增加學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)Ckplq(k≠l,且p≠vi為i產(chǎn)品的日均出庫(kù)體積Vjwkp為放置在kp位置產(chǎn)品的重量tixikp(x參數(shù)的計(jì)算方法如下:距離計(jì)算：設(shè)貨架共有m層，每層高度為h，一般最中間層最方便揀貨，故選擇第m2層為基礎(chǔ)層，垂直距離轉(zhuǎn)換為水平距離的轉(zhuǎn)換系數(shù)為ω，記位置k的p層貨位到分揀區(qū)的距離為ckp有如下重力約束，使得產(chǎn)品放置重心在貨架中位線以下。p=1m(wkp×p)gbij表示i產(chǎn)品與j產(chǎn)品相關(guān)系數(shù)（為避免不相關(guān)的產(chǎn)品之間因?yàn)榕既辉虮憩F(xiàn)出相關(guān)性，當(dāng)bStep1.對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，取得一段時(shí)間的所有訂單，統(tǒng)計(jì)出包含產(chǎn)品i的訂單個(gè)數(shù)pi，組成數(shù)列Pn=(P1,PStep2.在含有產(chǎn)品i的訂單中，統(tǒng)計(jì)出含有j的訂單個(gè)數(shù)qijQn×n=q11Step3.得到頻率矩陣，當(dāng)i=j時(shí)，bijBn×n=(bij)=q（四）庫(kù)位規(guī)劃整數(shù)規(guī)劃模型根據(jù)模型的目標(biāo)，給出目標(biāo)函數(shù)，如下所示：minz=i=1naidii+jdij=k=1nl=1ncminz=i=1naij≥因?yàn)楫a(chǎn)品與自己本身總是“同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)訂單中”，故bij=1，由此對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)。產(chǎn)品之間的距離實(shí)際上就是產(chǎn)品所放置的貨位之間的距離，dij實(shí)際上是c目標(biāo)函數(shù)中的中貨位采用平面位置與層數(shù)二位編碼，表達(dá)冗余且不利于計(jì)算機(jī)計(jì)算，可轉(zhuǎn)換成一位編碼采用如下方式：提問(wèn)：為什么垂直距離要轉(zhuǎn)換為水平距離？教學(xué)內(nèi)容教學(xué)設(shè)計(jì)ckp表示k位置的p層貨位，共有mxn貨位，令ce=ckp，其中e=(k-1)m+p，e∈(1，mxn)。則we表示e放置在貨位產(chǎn)品的重量。minz=i=1S.t.i=1ne=1nvie=m(k?1)+1m×在模型中，式（2-10）表示一個(gè)貨位上只能放一種產(chǎn)品，式（2-11）表示一種產(chǎn)品只能放在一個(gè)貨位上，式（2-12）表示i產(chǎn)品的日均出庫(kù)體積小于等于k貨位的體積與i產(chǎn)品的補(bǔ)貨次數(shù)之積。式（2-13）表示產(chǎn)品放置使得貨架重心在中位線以下。（五）模型求解由于倉(cāng)庫(kù)內(nèi)存放的貨品種類(lèi)較多，很難通過(guò)一般的數(shù)學(xué)算法獲得模型的最優(yōu)解，因此采用啟發(fā)式算法中的模擬退火算法求得次優(yōu)解。模擬退火算法出發(fā)點(diǎn)是基于物理中固體物質(zhì)的退火過(guò)程與一般組合優(yōu)化問(wèn)題之間的相似性。模擬退火算法的思想是：在某一初始溫度下，伴隨溫度參數(shù)的不斷下降，結(jié)合概率突跳特性在解空間中隨機(jī)尋找目標(biāo)函數(shù)的全局最優(yōu)解，即能從局部最優(yōu)解中概率性地跳出并最終趨于全局最優(yōu)的可行解。具體算法如下：x為模型的決策變量，其中xbest表示模型的最優(yōu)解，x0為模型初始解，n為溫度的迭代次數(shù)；r為每次溫度迭代的乘數(shù)；T(n)為當(dāng)前迭代時(shí)的溫度，Tmin為最低溫度，Tmax為最高溫度，j為當(dāng)前溫度下運(yùn)算的次數(shù)，k為每個(gè)溫度下最大運(yùn)算次數(shù)；E(x)為當(dāng)解為x時(shí)的目標(biāo)