倉儲規劃的柔性進化

隨著“以使用者為中心”的模式深化,市場對更敏捷、高效的生產與交付體系提出了更高要求,倉儲解決方案的柔性水平已成為核心競爭力倉儲。本文從倉儲規劃的角度深入探討了其柔性內涵與進化路徑。如今,倉儲柔性正從依賴人工進行規劃與決策的柔性1.0階段向以智慧中央系統為核心的柔性2.0階段演進,未來,隨著供應鏈管理與智慧技術持續發展,倉儲柔性將進一步升級,形成更敏捷、高效的解決方案。

倉儲柔性化設計的內涵

倉儲規劃有一套完整的規劃體系,大致包含倉儲的流程分析、資料分析、倉儲資源數量計算、功能區佈局、構建倉儲生產力評估指標,以及倉儲模擬,最後是倉儲規劃方案的評估與決策倉儲。在完成倉儲規劃後,對倉儲規劃方案進行實施,包括對倉庫設施的建設、資訊化的建設、裝置的配置以及人員招募與培訓等。

過去對倉儲規劃的柔性設計,首先是在倉儲流程分析時需要做到常規流程的完整分析與設計,比如卸貨、入庫、儲存、分揀、出庫、裝車倉儲。每個流程有對應的功能區且合理,常規的倉儲作業成本和效率都在可控範圍。同時對於一些異常流程,如緊急入庫、出庫流程,需要有緊急流程或者異常流程的設計,以便在有緊急或異常情況時,可以快速組織該流程,避免出現貨物無法出庫的情況。然後,在資源規劃時,需要考慮到倉儲作業量激增的情況,因此需要有一定比例的冗餘設計,如作業量上浮10%~20%進行資源數量的計算。

隨著供應鏈管理體系與計算機技術的不斷迭代,生產端與市場端對倉儲的需求也在變化倉儲。比如,市場端銷售渠道的不斷變化,訂單需求越來越靈活多變。生產端從精益化到數字化,再從數字化到數智化的迭代,入廠物流與廠內物流中的原料倉、線邊倉以及各種型別的快取區的作業要求都越來越精細。同時,對倉儲作業體系的柔性設計也在不斷進化。

倉儲柔性的進化具體體現在倉儲

1.軟體層面

在常規流程中,各類策略在資訊化系統中得到更加完整的體現,比如儲存貨位推薦、揀選波次策略等倉儲。異常流程也可以靈活地在資訊化系統中建立。倉儲流程資料與其他業務模組的資料可以對接,以便更好地快速切換與執行更合理的流程。

2.硬體層面

對於柔性需求更高的場景,儲存裝置正朝著更加模組化的方向發展,儲存貨架可組合和移動,不用完全固定在某一個空間倉儲。包裝容器的型號也更多樣化,可隨需求端貨物型別和數量的變化而調整。揀選、搬運、分揀裝置更加智慧化,越來越多型別與功能的機器人應用於不同場景的倉儲作業中,改變了人工作業在作業能力與培訓週期上的瓶頸,極大地提高了倉儲作業能力的柔性。

3.智慧化層面

智慧化軟硬體的整合,智慧排程演算法的迭代,讓倉儲整體解決方案的柔性進化得以實現倉儲。可以隨需求端的變化,倉儲端可以在成本可控的情況下,任意調整資源配置與作業策略,以滿足需求端的需求。

4.倉儲規劃層面

在規劃指標中,除成本與效率指標外新增了柔性指標,可以讓倉儲方案的尋優,“逼近”更加柔性化的倉儲規劃方案倉儲。同時,倉儲規劃的邏輯可以透過計算機實現,並植入倉儲的智慧化架構。這樣透過數字化模擬,使得更優的倉儲策略可以階段性甚至即時地規劃決策來調整倉儲作業的資源排程與作業策略。

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當然,以上柔性方案並不能滿足需求端所有的柔性需求,但隨著計算機技術與管理理念的進步,倉儲的柔性化也會持續迭代倉儲

需求端的柔性升級

圍繞“倉儲規劃的柔性進化”的主題,我們看看應如何完成一個具體倉儲規劃專案倉儲

倉儲規劃的柔性進化

圖1 供應鏈物流體系拓撲圖

首先,我們用一張拓撲圖表達一個相對完整的供應鏈物流體系(如圖1所示),包含入廠物流網路、廠內物流(原料倉)、基地成品倉、中央配送中心、區域配送中心倉儲。這是一個複雜的供應鏈物流網路,由此可以看出,倉儲本身可能存在於供應鏈的各個環節。

總體上,我們可以切分為兩個典型的部分:一是面向市場端的倉儲,二是面向生產端的倉儲倉儲

1.面向市場端的倉儲

面對來自銷售渠道變化所產生的柔性需求倉儲,其主要特徵為:

線下渠道相對穩定,但是線上渠道自電商快速發展以來,不斷在發生變化:電商需求使得訂單更加碎片化,各種促銷活動導致訂單量發生巨大波動,直播電商帶來更大的挑戰,各種渠道的融合使倉儲作業策略需要更加靈活和柔性倉儲

渠道的變化讓交付時效縮短,同時對倉儲作業效率也提出更高要求倉儲。不僅各倉庫之間需要高效協同,實現訂單貨物的快速調撥或直髮,同時倉儲內部的各作業流程(如裝卸、儲存、分揀、出庫等)也需要採用最合理的策略來執行。更具挑戰性的是,在調整策略以達到最有效率的同時,還需要將倉儲作業的成本控制在合理範圍內。

2.面向生產端的倉儲

從大批次生產向多品種小批次生產,從以前的大批次原料儲存到精益生產下的精益物流倉儲。同時,市場端的碎片化訂單也帶來生產的碎片化,批次增加、單批規模縮小。這要求倉儲系統能夠高效處理小批次、多批次的物料與成品,透過精細化的批次管理、動態化的庫存週轉,避免因批次過小導致的單位成本上升與作業效率下降。

產品線的快速迭代與SKU的急劇增加,也使得生產線上的產品切換頻率大幅度提升倉儲。倉儲需要能夠快速調整儲存佈局,適配不同尺寸、重量、儲存條件的新品類;同時,分揀策略、包裝規格、標籤管理等作業環節也需同步切換,確保不同產品的生產與交付無縫銜接。

市場端需求波動也促使生產端產能進行動態調整,在訂單高峰期,企業需要快速提升產能,儲存需要更大的空間,備料與配送也需要更高的效率;訂單低谷期,企業收縮產能,倉儲也需要相應降低,以避免倉儲資源閒置倉儲。產能調整的柔性要求倉儲具備與生產節奏同步調整的能力,透過彈性的庫容、人力、裝置的協調排程,實現隨生產的柔性變化而變化。

隨著消費方式與供應鏈管理模式變化,不管是生產端還是市場端,對於倉儲柔性的要求會越來越高倉儲。隨著物流管理模式的升級與軟硬體技術的迭代,倉儲的柔性設計正從流程柔性,到裝置柔性,再到系統柔性,進行不斷進化。

倉儲規劃框架的柔性進化

面對供應鏈不斷升級的柔性需求,我們具體來看看如何進行規劃倉儲。為了在有限的篇幅內講清楚這個邏輯,我們將生產端與市場端的需求整合,用需求量的波動性、需求的碎片化、貨物的多樣性等柔性需求特徵統一表達。再將倉儲內部作業流程統一為卸貨、理貨、上架、儲存、分揀、複核打包、出庫與裝車,需求表單統一視為訂單。

倉儲規劃的柔性進化

圖2 倉儲規劃框架圖

基於以上簡化,我們設計如圖2所示的倉儲規劃框架圖,其專門針對倉儲的柔性進化作出特別示意倉儲。如在指標層,表示了柔性指標,在倉儲柔性設計欄,表達了倉儲柔性從1.0到2.0的進化過程。

從行業實際情況來看,並非所有企業都可以達到2.0狀態,多數企業還處於1.0階段,甚至還沒有引入柔性指標,但我們不妨用規劃的視角來看看如果想達到更高的柔性,應該如何去規劃與設計倉儲

1.流程分析

流程分析是規劃的首要環節,對基本流程的系統梳理至關重要倉儲。倉儲的流程設計完全基於需求調研而展開,即需求端對柔性的需求越高,那麼倉儲設計就需要有更高的柔性。

所謂倉儲流程柔性,是在柔性化的系統中,除常規流程外,還需要充分考慮緊急與異常的流程倉儲。框架中的流程分析,只是對倉儲流程的高度概括,而在實際分析中需要透過嚴謹的調研,對可能涉及的緊急與異常流程進行詳細分析,比如需求量激增後,是否可以直接進行越庫作業;或者是在特定情況下,某些屬性的訂單可以優先處理;再或者如果庫容的波動性較大,那麼儲存流程中的資源應該如何配置。

流程的柔性設計是倉儲柔性設計的基礎,後續對資訊系統、智慧系統的設計均需在此基礎上進行倉儲

2.資料分析

倉庫中的資料分析通常可以概括為:貨物屬性ABC分類分析、訂單EIQ分析、庫存訂貨分析以及包裝容器儲運單元分析等倉儲。傳統模式下,這些分析大多采用“靜態”計算方式,即從資訊系統中匯出資料,使用EXCEL或者其他統計工具進行統計分析。

這些資料分析的結果用在什麼地方?實際上,倉儲中儲存、分揀、功能區佈局,都需要依賴這些資料分析結果而制定倉儲。由此可見,傳統資料分析方法使得倉儲作業的調整遠滯後於需求變化的發生,導致倉儲柔性程度不高。

在高柔性的倉儲系統中,資料分析已構建為演算法作為倉儲規劃智慧系統的一部分,嵌入倉儲規劃的系統,甚至直接被倉儲運作的智慧系統呼叫,為倉儲作業策略的變化提供快速決策的基礎,進而達到更高柔性倉儲

3.資源計算

基於倉儲的流程與資料分析,對於每個流程活動所需的設施面積、人員與裝置資源、佈局,都需要在資源計算中完成倉儲。在傳統的倉儲規劃中,資源計算通常在一定週期內一次性完成,如1年作為一個週期,或者是在建立倉庫之初進行規劃,之後按週期進行最佳化。

而在柔性化程度更高的倉儲運作中,資源計算更加動態化,與資料分析的模組相同,資源計算已經建立演算法的一部分倉儲。透過倉儲智慧系統進行資料分析後,直接呼叫資源計算模組,可以根據實際需求得到當前的最優資源配置,如揀選作業資源數量,並透過倉儲作業排程系統直接安排資源進行揀選作業。

4.指標構建

建立倉儲生產力指標是最終選擇最優方案的前提倉儲。在倉儲規劃中,傳統的生產力指標的構建,主要集中在成本與效率上。成本指標,包括裝置成本、人員成本、設施成本以及資訊科技投入的成本;效率指標,包括流程中涉及的單位面積儲存量、單位時間作業量以及各類資源利用率等。

在倉儲柔性要求更高的規劃中,需要引入柔性指標,比如需求量上升一定比例後的各個流程中的作業完成度,以及下降到一定比例時的資源利用率倉儲。透過將柔性指標引入倉儲方案的評價體系,才能在方案決策時,讓最後選擇的最佳方案具備更高柔性。具體在指標中需要設定多高的數值,取決於需求端對於倉儲柔性的需求,柔性越高的倉儲系統,需要更多地考慮在績效評價中為柔性指標設定更高的權重。

5.資源配置

資源配置是倉儲規劃最終落地實施的關鍵,其核心構成包括資訊科技資源、人員與裝置資源以及設施資源倉儲。在傳統的倉儲運作中,透過資源計算便可以對所需的儲存、分揀、搬運、裝卸等資源進行配置,在此階段,柔性化主要體現在倉儲規劃過程中基於流程與策略的柔性化設計,在資源配置時透過對人員與裝置數量及引數的靈活調整來應對業務需求的變化。

隨著智慧化技術的發展與應用,倉儲資訊化與自動化裝置也得到升級,顯著提高倉儲規劃解決方案的柔性化水平倉儲。在資訊化層面,倉儲運作可以實現智慧化控制。智慧倉儲系統通常配有智慧化中央控制與排程系統,資訊系統可以與規劃系統中的流程策略、資料分析模組對接,智慧控制系統可以整合所有倉儲自動化與智慧化裝置,並與規劃系統中的結果進行聯動,從而對各種倉儲裝置進行最最佳化排程。

在自動化裝置層面,倉儲智慧機器人的迭代,是倉儲柔性進化的關鍵倉儲。過去,倉儲的柔性主要透過增減人員數量來應對各種需求變化,在這種模式下,“人”是最靈活可靠的“資源”。但是人員的招募、培訓以及作業能力等方面使得柔性存在瓶頸,比如在業務高峰無法及時招募到足夠人員,短期內難以培訓出合格的作業人員,新增人員管理難度大,以及需求減少時如何減員等。隨著倉儲硬體技術從自動化向智慧機器人迭代,上述瓶頸迎刃而解,倉儲柔性得以進化。透過智慧化中央控制與排程系統,對接倉儲資訊子系統、倉儲規劃系統,再對智慧機器人進行合理化的排程,便可以更好地應對更高的柔性化需求。

6.方案決策

方案決策的主要方法是對備選方案進行系統化模擬,對比不同方案的指標結果,最終選出最佳方案倉儲。傳統做法是透過人工規劃生成若干倉儲規劃方案,然後透過系統模擬評估方案。對於柔性需求高的方案,可以提高柔性指標在決策中的權重。在更加柔性與智慧化的決策模式下,將決策與倉儲運作緊密結合,透過運用數字孿生技術,對倉儲系統進行整體規劃,並在實際運作過程中,依據需求端的動態變化,高頻地對各個流程模組進行決策,對倉儲資源進行有效重組與作業策略轉換,以達到更佳的成本控制與運作效率。

以上幾個方面是在面對更高柔性需求時的倉儲規劃應對方法,為更好地理解其進化過程,再進一步進行如下總結倉儲

倉儲柔性進化的過程

1.倉儲柔性1.0

倉儲柔性1.0體系(如圖3所示)的主要特徵是:階段性的倉儲規劃,以倉儲資訊化為策略發起端,以人工與自動化為倉儲柔性策略執行端,實現流程柔性化、策略柔性化、人員柔性化、自動化裝置柔性化倉儲

倉儲規劃的柔性進化

圖3 倉儲柔性1.0體系

該體系具備完整的作業流程與策略,同時也制定了相應的緊急與異常流程,以應對需求端的各種突發情況,讓倉儲內部的“網路流”可以有更多選擇倉儲

其瓶頸在於,由於是人工進行規劃與決策,依賴於規劃人員的經驗判斷,一旦在執行過程中發現有偏差,糾偏的成本高倉儲。在需求變化時,資源的數量與能力增減的靈活性有限,最終限制了倉儲柔性的效果。

2.倉儲柔性2.0

倉儲柔性2.0體系(如圖4所示)的主要特徵是:智慧化程度高,以倉儲智慧化中央系統為總體控制,打通了倉儲資訊化系統、各類智慧硬體系統與智慧機器人系統倉儲。各個倉庫快取區的模組化程度高,可以根據作業需求進行靈活組合,可以“極致的”將每個資源進行最小單元配置與排程,隨著管理的進步與技術的迭代,持續最大化地實現柔性化。

倉儲規劃的柔性進化

圖4 倉儲柔性2.0體系

其劣勢是供應鏈管理要求高,資訊化與智慧化技術要求高,前期投入成本高倉儲

當前,大多數企業適用於倉儲柔性1.0階段,當需求端的柔性需求逐步增加,同時供應鏈管理能力也比較成熟時,可以逐步迭代到2.0階段倉儲

總結來看,從倉儲柔性1.0到2.0的進化,一方面是物流管理與供應鏈管理的協同性更好,另一方面是在計算機與資訊科技、硬體的感知,特別是在倉儲機器人的迭代上,從人工操作變成了系統感知與智慧化決策與執行,使得倉儲解決方案的各個子流程——無論是儲存方案還是揀選方案等——都可以實現快速重組倉儲。對於倉儲空間佈局、流程中的作業效率以及資源利用都可以隨需求的變化而更加靈活、高效地調整。

倉儲柔性進化展望

從供應鏈管理視角,無論是消費需求、生產管理,還是數智化、AI等技術層面,都將繼續發生變化,供應鏈管理方法也將隨之而迭代倉儲。總體趨勢是以使用者為中心,完成更敏捷、更高效的生產與交付,這對柔性提出更高要求。換言之,誰擁有更敏捷、更具柔性的供應鏈,誰就會更具有競爭優勢。當然,需求的變化不可能完全由物流執行端的柔性來解決,在供應鏈計劃層面,也需要透過持續迭代,綜合考慮供應鏈系統方案中的物流成本與能力,進而減輕倉儲柔性的負擔。

從倉儲內部視角,隨著倉儲智慧化裝置的發展,儲存、分揀、搬運、裝卸等環節將迎來更多具備模組化能力、更高效、更具柔性的智慧裝置,可靈活適配多樣化的倉儲解決方案倉儲。在倉儲智慧系統層面,與資訊系統、倉儲控制系統、規劃與決策系統之間將會有更多資料進行互動,實現更完整的智慧化控制,進一步促進倉儲柔性的持續進化。

總之,供應鏈的需求端與生產端一定會繼續發展和進步,倉儲物流也需要繼續尋找合理成本空間內的更優解決方案,由此柔性需求將不斷攀升,挑戰也隨之加劇倉儲。同時,隨著智慧化發展,在供應鏈與物流管理層面、軟硬體層面以及智慧化層面均在快速迭代,催生出多元化的解決方案,為倉儲柔性的持續進化提供堅實支撐。

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