摘要：本系列文章將對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃問題進(jìn)行綜述。這些問題可以根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)的基本功能，即：收貨、存儲(chǔ)、訂單揀選和發(fā)貨，進(jìn)行分類。我們對(duì)各類文獻(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)，并重點(diǎn)分析了各種決策支持模型和求解算法的特點(diǎn)。目的是在學(xué)術(shù)研究人員和倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)人員之間建立銜接的橋梁，解釋目前倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)的規(guī)劃模型和方法，指出未來可能的研究機(jī)會(huì)。

關(guān)鍵詞：設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì);倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃;倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)管理;倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)決策支持模型

1、簡(jiǎn)介

倉(cāng)儲(chǔ)是供應(yīng)鏈的重要組成部分。它們的主要作用包括：緩沖供應(yīng)鏈上的物料流動(dòng)，以適應(yīng)生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中的季節(jié)性生產(chǎn)和/或批量生產(chǎn)等因素造成的變化；將來自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品進(jìn)行合并，以便共同交付給客戶；并進(jìn)行增值處理，如包裝、定價(jià)、標(biāo)簽和產(chǎn)品定制。

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)了產(chǎn)品分銷網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)水平的不斷提升，這反過來要求提高倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)能力。新的管理理念的實(shí)施，如準(zhǔn)時(shí)制（Just-In-Time，JIT）或精益生產(chǎn)，也為倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)，包括更嚴(yán)格的庫(kù)存控制、更短的響應(yīng)時(shí)間和更豐富的產(chǎn)品種類。另一方面，新信息技術(shù)(IT)的廣泛應(yīng)用，如條形碼、射頻通信(RF)和倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)(WMS)，為改善倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)提供了新的機(jī)會(huì)。這些機(jī)會(huì)包括但不限于：倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)的實(shí)時(shí)控制，和其他供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的有效溝通，以及更高的自動(dòng)化水平。

文獻(xiàn)中已經(jīng)提出了許多倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)決策支持模型，但將這些模型應(yīng)用于指導(dǎo)倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)仍然存在相當(dāng)大的困難。本系列文章的目的是對(duì)已有的研究成果進(jìn)行分類和總結(jié)，并確定未來的研究機(jī)會(huì)。預(yù)期的輸出，既是一個(gè)分析方法和工具的指南可用于支持更好的倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃，又是一個(gè)路線圖為學(xué)術(shù)研究人員指向未來的研究機(jī)會(huì)。                                                                                          

本系列文章對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃的研究進(jìn)行了綜述。我們首先提出一個(gè)統(tǒng)一的框架，來分類研究不同但相關(guān)的倉(cāng)儲(chǔ)問題。在此框架下，我們對(duì)這些問題的研究進(jìn)展和主要成果進(jìn)行了總結(jié)，并重點(diǎn)闡述了這些問題的是如何被提出的以及各種問題之間的關(guān)系。指出并討論了未來的研究方向。本系列文章的研究范圍僅限于倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃方法。對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃的績(jī)效評(píng)估，相關(guān)研究成果很多，我們認(rèn)為績(jī)效評(píng)估是倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)中的關(guān)鍵問題，是倉(cāng)儲(chǔ)智能決策的基礎(chǔ)，值得深入探討。Gu等人在2005年發(fā)表的文獻(xiàn)【2】，針對(duì)這個(gè)主題，以及倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)和計(jì)算系統(tǒng)以及案例研究，進(jìn)行了詳細(xì)討論。讀者也可以參考Rowenhorst等人在2000年發(fā)表的文獻(xiàn)【3】這種關(guān)于整體倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)問題的調(diào)查研究。

2、框架

倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)的基本需求包括：接收供應(yīng)商的SKUs、存儲(chǔ)SKUs、接收客戶訂單、從倉(cāng)庫(kù)取SKUs并裝貨、運(yùn)輸?shù)娇蛻羰种?。為了滿足這些需求，倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)涉及到很多問題。資源方面，需要將空間、人力、設(shè)備配置到不同的倉(cāng)儲(chǔ)功能，各個(gè)不同的功能需要仔細(xì)執(zhí)行、操作和協(xié)調(diào)，這樣才能以最低的資源成本實(shí)現(xiàn)庫(kù)容、吞吐量和服務(wù)方面的系統(tǒng)需求。

倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)規(guī)劃的分類方案和相應(yīng)的參考文獻(xiàn)如圖1所示（圖中標(biāo)記的數(shù)字表示本文為相應(yīng)問題查閱文獻(xiàn)的數(shù)量），表1對(duì)每個(gè)分類給出了更詳細(xì)的表述。文獻(xiàn)【2】已經(jīng)對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)和性能評(píng)估進(jìn)行了研究討論，因此本文將聚焦倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)營(yíng)規(guī)劃問題。

收貨和發(fā)貨是倉(cāng)庫(kù)物料進(jìn)出的接口。從收貨區(qū)域卸貨到倉(cāng)庫(kù)上架存儲(chǔ)是物料的進(jìn)入，訂單揀貨、準(zhǔn)備、運(yùn)輸?shù)娇蛻羰种惺俏锪系牧鞒?。收貨和發(fā)貨相互影響，例如，到收發(fā)貨區(qū)域的貨車指派，裝卸貨計(jì)劃安排等。關(guān)于收發(fā)貨的研究非常有限，相關(guān)內(nèi)容將在第3部分一起闡述。

圖1

表1

存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，主要考慮倉(cāng)庫(kù)中貨物的存儲(chǔ)安排，以實(shí)現(xiàn)更高的空間利用率及更高的貨物操作處理效率。倉(cāng)庫(kù)中貨物會(huì)被安排到在不同的功能區(qū)。功能區(qū)的劃分有貨物的物理特性維度的考慮（例如是托盤存儲(chǔ)還是箱存儲(chǔ)）；有客戶管理維度的考慮，比如為特定客戶提供專用的存儲(chǔ)區(qū)域；也有貨物操作維度的考慮，比如對(duì)有快速揀選要求的設(shè)置前置區(qū)等。在某一功能區(qū)內(nèi)，貨物可能被進(jìn)一步分配到一系列揀選區(qū)。揀選區(qū)是一組物理位置相近的存儲(chǔ)位。一個(gè)特定的揀選區(qū)存儲(chǔ)了SKUs的一個(gè)有限子集，揀選人員可能會(huì)從一個(gè)或多個(gè)揀選區(qū)來挑選所需貨物。由于區(qū)域的空間限制，揀選人員需要努力提高SKU揀選時(shí)間相對(duì)在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)不同位置之間穿梭時(shí)間的占比，以及對(duì)各個(gè)SKU在倉(cāng)庫(kù)不同區(qū)域內(nèi)分布的熟悉程度。在一個(gè)功能區(qū)/庫(kù)區(qū)內(nèi)，貨物被指定一個(gè)存儲(chǔ)位置，存儲(chǔ)位置的指派對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)的庫(kù)容能力、庫(kù)存的追蹤、訂單的揀選都有很大影響。存儲(chǔ)策略可以被分為隨機(jī)的、基于類別的、和完全指派的三種。文獻(xiàn)【2】已經(jīng)將策略的選擇作為指派問題進(jìn)行了研究。然而，每個(gè)存儲(chǔ)策略的實(shí)施是一個(gè)具體的操作問題（例如，對(duì)于完全指派的策略，選用一個(gè)具體的規(guī)則去指派某種貨物到某個(gè)庫(kù)位），因此會(huì)在后續(xù)系列文章中倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)展開討論。

訂單揀選被普遍認(rèn)為是耗費(fèi)最高的倉(cāng)儲(chǔ)操作環(huán)節(jié)，因?yàn)樗话銉A向于勞動(dòng)密集或資本密集。訂單揀選過程的管控，需要對(duì)揀貨訂單和揀取物料的處理操作進(jìn)行有效的組織。存在不同的訂單揀選方法，例如，單個(gè)訂單揀選、揀選時(shí)分類分批處理、揀選后分類分批處理、對(duì)單個(gè)訂單進(jìn)行連續(xù)的區(qū)域揀選、對(duì)一批訂單進(jìn)行連續(xù)的區(qū)域揀選、區(qū)域內(nèi)不分批的并行區(qū)域揀選、區(qū)域內(nèi)分批的并行區(qū)域揀選等。訂單揀選方法的選擇是一個(gè)策略決策問題，對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)的許多其他決策中有著廣泛的影響。舉例來講，如果采用了揀選后分類的方法，那就需要規(guī)劃一個(gè)下游的分類系統(tǒng)。訂單揀選系統(tǒng)的議題在文獻(xiàn)【2】中有更加徹底的論述，本文聚焦在訂單揀選操作規(guī)劃層面。在操作規(guī)劃層面需要做一些基本決策，包括揀選波次大小設(shè)定、分批、路徑規(guī)劃以及分類等。分批、路徑規(guī)劃和分類將會(huì)在后續(xù)系列文章中訂單揀選環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)討論。揀選波次大小的設(shè)定相關(guān)的研究十分有限，因此不會(huì)進(jìn)一步展開討論。

參考文獻(xiàn)：

[1] Gu, J.X., Marc Goetschalckx *, Leon F.McGinnis, 2006.Research on warehouse operation：A comprehensive review. European Journal of Operational Research177(2007) 1-21.

[2] Gu, J.X., Goetschalckx, M., McGinnis,L.F., 2005. Warehouse design and performance evaluation: A comprehensivereview. Working Paper, Virtual Factory Laboratory, Georgia Institute ofTechnology.

[3]Rowenhorst, B., Reuter, B., Stockrahm, V., van Houtum, G.J., Mantel, R.J.,Zijm, W.H.M., 2000. Warehouse design and control: Framework and literaturereview. European Journal of Operational Research 122, 515533.