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1、国内外仓库管理研究现状及趋势分析樊敏洪芸(南开大学经济学院,天津南开300071)关键词:仓库管理;仓库选址;仓库布局;越库配送摘要:仓库管理作为供应链管理的重要环节,对提升供应链效率,增强节点企业核心竞争力具有重要意义。多年来国内外学界从基础理论、管理创新、系统开发、算法研究等层面,针对选址、布局、越库配送等仓库管理核心问题进行了细致研究,取得众多成果。我们拟就仓库选址、仓库布局及越库配送三方面主要研究成果加以梳理,并就未来研究趋势进行展望。中图分类号:F253文献标识码:A文章编号:1672-4755(2009)05-0113-04收稿日期:2009-08-21作者简介:樊敏(1982),
2、白族,云南昆明人,博士研究生,专业为区域经济,研究方向为区域产业分析与物流规划;洪芸(1983),女,陕西西安人,经济学硕士,专业为世界经济,研究方向为跨国公司与国际贸易学。基金项目:十一五国家科技支撑计划项目(2006BAD30B08);国家自然科学基金(70673046);南开大学人文社会科学校内青年项目(NKQ08058)一、引言仓库管理即指管理机构为高效利用仓库资源提供优质服务,对仓库及库内商品进行的计划、组织、控制和协调活动。成功的仓库管理应实现仓库空间、仓储设备与人员使用效率最大化,产品可获取及安全性最优化。随着经济全球化脚步的加快,跨国、跨地区贸易不断增加,企业货物存储成本大幅提
3、升。Tompkinsetal(1996)研究指出企业货物的存储成本大约占货物生产总成本的15%70%,有效降低货物仓库运作成本是减少生产成本,提高企业经济效益的重要突破口。作为供应链管理的重要组成部分,仓库管理效率的提升对供应链管理运作质量的改善具有重要意义。国内外学界对仓库管理问题进行了大量卓有成效的研究,从现有文献看涉及仓库管理的基础理论及算法研究主要集中于仓库选址、仓库布局、自动化立体仓库管理及越库配送管理四方面。二、相关研究成果综述(一)仓库选址研究仓库选址(WarehouseLocation)作为物流企业提高物流服务质量的重要战略决策,需要决策者综合考虑区位条件、顾客需求、管理效率等
4、多方因素,其具体实施具有较高的复杂性。为有效简化仓库选址过程,提升物流企业决策效率,国内外学者从多种角度,基于不同方法及技术,提出了众多卓有成效的选址方法。国外研究成果中较为重要有,EfroymsonandRay(1966)1提出借助整数规划法求解特殊离散规划问题的方法,其主要贡献在于将选址问题化为整数规划,由此与其相关的连续性问题就能有效实现最优化。Brimberg(2000)2探讨了多设施选址问题,在对多种启发式算法进行比较的基础上,发现传统的启发式算法难以解决多设施多目标选址问题,而变量领域搜索算法在解决这一问题上具有较为明显的优势。Klose(2000)3分析了两阶段定容仓库选址问题,
5、提出基于拉格朗日启发式算法,将仓库定容问题转化为在总容量限制下的无容量限制仓库选址问题,并借助分支定限法求解,实现仓库选址及顾客与商品流安排最优化。Goetschalckx(2002)4以全球物流系统为切入点,基于产品整合、供应链策略等视角,借助启发式迭代算法及主要目标分解法,探讨二阶段以上无容量限制选址问题。JayaramanandRoss(2003)5研究了两阶段物流网络设计及管理问题,提出借助模拟退火算法实现生产、加工、配送、越库站点选址的最优化,其研究成果在一定程度上拓展了模拟退火算法的运用范围。Harknessetal(2003)6从成本角度建立提出融合简单无容量约束和有容量约束的单
6、阶段选址模型,并通过线形规划及分支定界法得出最优解。国内研究方面,陈炜等(2002)7认为企业仓库选址需要综合考虑地理条件、顾客、管理等因素,建议运用层次分析法(AHP),借助专家经验将定性的综合判第24卷第5期JournalofYunnanFinance&EconomicsUniversityVol24,No5断转化为具体的定量判定,以便为物流企业的仓库选点和战略决策提供建议。方传伟等(2004)8在考虑规模经济基础上,借助遗传算法将仓库选址决策中的总成本进行适当分解,建立了离散仓库选址模型,并结合实际案例对模型加以检验。储雪俭(2005)9阐述了仓库策略管理规划(WSMP)选址分析的步骤及
7、其区域分析内容,探讨了基于WSMP的仓库选址分析方法。刘巧芸等(2008)10在前人研究基础上,结合企业追求成本最小化的目标以及以往选址经验和历史数据,提出基于WSMP、遗传算法和层次分析法的第三方物流企业仓库选址决策算法。(二)仓库布局研究仓库布局(WarehouseLayout)主要研究在一定约束条件下,实现操作成本、运输距离、空间利用率等指标最优化的方法,其一般被视为多变量、复杂、非线性约束优化问题,被证明属于NPhard问题。KusiakandHeragu(1984)认为设施内的空间布局问题普遍被视为设施布局问题,故从研究脉络看仓库布局问题的研究可看作是设施布局(FacilityLay
8、out)分析方法在仓库管理问题上的延伸。基于现有国内外研究文献分析,仓库布局问题的研究主要是从仓库存储及布局策略选择方面入手。Ballou(1967)11分析了产品布局对降低物流搬运成本的重要性,提出借助线形规划模型,解决传统仓库中储备区域及订单选择区域的产品布局问题。Vanetal(1968)12针对产品存储策略对设备布局及选址的影响展开研究,提出利用旅行商算法解决货架布局问题。Francisetal(1992)13对设备布局和选址问题进行综述,并就分级存储策略、专门存储策略、随机存储策略和共享存储策略加以仔细分析。Rosenwein(1994)14借助聚类分析方法,以订单拣选数据为基础,构
9、建了仓库产品布局的分级存储策略。LarsonandKusiak(1995)15对制品(WIP)空间分配进行研究,提出广义运输问题,并依此讨论仓库空间布局问题,最后通过实例对分析模型进行了说明。Larsonetal(1997)16在Rosenwein(1994)研究基础上,以仓库空间使用效率、单一命令及检索频率、平均存储水平为切入点,借助启发式算法对分级式存储策略进行研究,并通过实例就分级式存储策略与专门存储策略的效能进行对比,认为根据专门存储策略能有效地调节存储空间以满足存储作业的需求。国内研究方面张强和黎建强等(2000)17提出基于遗传算法迭代的启发式算法,分析仓库布局问题,但其研究成果无
10、法解决模糊环境下,同时考虑多层与临界约束的最优问题。黎建强和余英姿等(2002)18提出用两阶段迭代算法,以搬运成本最小化为约束分析纸卷盘仓库布局问题。YANG和SUN(2004)19探讨了模糊随机环境下,不同类型材料共同存储条件下的总运输成本最小化问题,在假设同类产品临近存储的基础上,构建了预期价值模型,并以混合职能算法解决仓库布局问题。张强和余英姿等(2006)20提出采用模糊期望值模型及蚁群系统,分析受邻接和其他制约因素影响条件下的最小运输成本布局问题,以此解决邻近的模糊多级仓库布局问题。黎浩东和何世伟等(2008)21通过讨论随机条件下仓库布局问题,建立了随机仓库布局问题机会约束规划模
11、型,并设计出基于随机模拟的禁忌搜索算法求解模型,最后利用算例对算法有效性进行验证。(三)越库配送研究越库配送(CrossDocking)作为跨越仓库储存生命周期的一种运作策略,是指仓库将收到的商品及其他将运至同一地点的产品一起运送而非长期储存。物流过程中的任何中间点(仓库或配送中心)只实现收发货的功能而消除货物存储与订单获取功能。越库主要是针对易变质或时间敏感性货物,在物流配送领域已取得成功应用,被沃尔玛、家得宝、联邦快递等企业广泛运用。Stalketal(1992)22指出沃尔玛采用越库配送管理是其降低成本,实现平价销售的重要原因。越库配送在经营上的潜在效率很高,货物处理周期较短,使得仓储和
12、货物处理费用得到实质性的削减,但实施起来比较复杂,对供应链、市场、技术条件等方面的要求较高。目前国内外许多学者致力于越库配送方面的研究,Brockmannetal(1999)23通过对越库配送模式特性的研究,肯定了越库配送在制造和配送中的作用,分析认为鉴于库存压力的不断提升,21世纪仓库作业将转向越库配送。Napolitano(2000)24通过对越库配送的相关特性及实施状况的分析,认为越库配送是准时制在分销领域的应用,只有当货物的需求确定,且仓库服务能随时满足需求时,越库配送才可顺利实施。Donaldsonetal(2003)25研究时间表驱动的越库网络设计,通过建立模型来决定各条线路上需要
13、的车辆数以及车辆线路安排。Heragu(2003)26针对含有越库配送区的仓库设计及货物分配问题进行深入的研究,分析了越库配送的4种方式,并针对不同方式的分配策略建立目标函数为最小化总成本的数学模型和求解该模型的启发式算法,以此分配各种到达货物的最佳作业区。BartholdiandGue(2004)27分析了在零售连锁企业配送网络中和零担运输网络中直通配送中心的区别,研究了直通配送中心的设计问题,并且指出配送中心设计上存在缺陷会导致劳动成本的增加。114JournalofYunnanFinance&EconomicsUniversityVol24,No5Matthewetal(2006)28以
14、零售供应链在实施越库后的库存变化为切入点,借助模型来预测实施越库后零售系统中库存的变化,并对实施越库后受益的各方进行研究。VisandRoodbergen(2007)29以叉车行驶路程最小化为约束,分析越库中入厂货物在临时缓冲区的布局问题,并借助不同类型的布局来表明模型的可行性,最后通过对比分析,认为其结果优于常用的启发式算法。在越库配送管理方面,当前国内系统化研究还相对较少,且尚无统一译名。从现有相关看,研究主要集中于越库配送特性、运作模式及优化算法等方面。徐天亮和罗上远(2004)30对随机需求的直通配送系统进行了研究,通过在监控周期内设定若干个等时间间隔的检测时点,比较监控周期剩余时间内
15、转载和不转载的期望总费用,进而使系统在一定服务水平下费用最低。徐天亮和熊浩(2004)31鉴于缺货的累积效应,探讨了在配送周期内只进行一次预防性转载的合理性,并通过模型分析提出了确定转载时间的方法。洪亮(2006)32分析了中国连锁零售企业实施越库配送的必要性,探讨了越库配送的运作流程和模式,并对我国零售企业实施越库配送提出了建议。陈峰和宋凯雷(2006)33建立了基于在制品优化目标的调度模型,针对不同调度特征给出问题求解的启发式近似算法,并对算法的计算复杂性进行分析,提出问题精确求解的分枝定界算法。马东彦(2007)34针对两机器越库调度问题进行研究与分析,基于最优解的性质,提出求解该问题的
16、启发式算法及其改进算法。宋凯雷(2008)35在对越库的定义、类型等进行分析研究后,结合国内外越库应用及现状和现状,提出并建立越库物流的两阶段混合调度模型。马东彦(2008)36对越库配送进行深入研究基础上,论述了越库配送的工作流程、作业类型、实施条件及其优缺点,分析了越库配送在国内外的研究现状及应用现状。王刚(2008)37将排队论和排序理论中相关的算法引入到越库配送调度的优化求解中,利用柔性流水作业排序方法求解越库中心的调度问题。马东彦(2008)38在对越库物流作业的流程、类型及实施条件等进行分析研究后,针对无限及有限缓存区越库配送调度问题,提出相应的动态规划算法、启发式算法及其改进算法
17、和禁忌搜索算法。三、小结与展望综上分析,现有仓库选址问题,或仅从数学规划的定量角度,或基于多因素综合权衡与评价进行选址决策,主要采用精确算法、启发式算法以及遗传式算法。其中,精确算法较适合解决中小规模仓库选址问题,启发式算法在解决中等规模问题方面具有优势,遗传算法则适合求解大规模、多层级选址问题。总体而言,仓库选址相关研究随着先进规划思想及算法的引入在理论层面日趋完善,但在具体实施方面仍具有较大困难,难以满足实际操作需求。当前仓库布局的研究核心主要集中于最优布局算法选择。比较现有各类方法,禁忌搜索算法、模拟退火算法及遗传算法的研究较为充分,已具备较为完善的理论体系。但三种算法在解决布局问题时,
18、仍存在算法表现不稳定、无法保证最优解以及难以推广等问题。蚁群算法作为求解布局问题的新方法,由于研究时日尚短,还未形成坚实的数学基础和系统化分析方法。但众多研究表明,相较传统算法,蚁群算法作为求解组合最优化问题的新型通用启发式方法,具有正反馈、分布式计算和富于建设性的贪婪启发式搜索等优势,具备模拟进化方法的有效性能较好的发现最优解。未来随着蚁群算法研究方面的不断深入,其在布局研究领域将有广阔的发展空间。越库配送作为当前仓库管理的一个重要研究方向,在减少运输成本和配送时间,提升商品周转及配送效率方面具有显著优势。众多学者针对越库配送类型、越库运作机制、越库中心设计以及越库作业调度等多方面进行了研究
19、。从算法角度看,主要采用动态规划、禁忌搜索、分枝定界、混合整数规划等方法。总体而言,在理论研究层面,当前越库配送仍缺乏系统性研究,在基础理论、算法选择、模型优化等方面仍有待进一步完善。在运用层面,国外众多研究成果主要基于国外较为发达的物流网络基础之上,国内难以直接照搬。国内学者虽然基于零售业对越库配送运用问题进行了初步探讨,但其一般化运用仍有待进一步研究。总体而言,仓库作为物流产业的重要构成要素,其管理理念及核心技术随着物流管理模式的不断创新而逐步发展。目前随着物流管理模式由点向链的逐步延伸,传统重视仓库空间使用效率,强调仓库运行成本最小化的管理理念及技术正逐步向重视缩减库存时间,强调配送即时
20、化方向发展。随着社会及企业对物流效率要求的不断提升,传统仓储模式的效率缺陷及成本劣势将逐步凸显,越库配送的潜在优势将日益受到关注,未来越库配送有望成为仓库管理研究的主要方向。参考文献:1Efroymson,M.A,Ray.Abranch鞐and鞐boundalgorithmforplantlocationJ.OperationsResearch,1966(14):361鞐368.2JBrimberg,PHansen,NMladenovic,etal.Improvementsandcomparisonofheuristicsforsolvingthemulti鞐sourceWeberprob鞐l
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