摘要：本系列文章將對倉儲運營規劃問題進行綜述。這些問題可以根據倉儲的基本功能，即：收貨、存儲、訂單揀選和發貨，進行分類。我們對各類文獻進行了總結，并重點分析了各種決策支持模型和求解算法的特點。目的是在學術研究人員和倉儲作業人員之間建立銜接的橋梁，解釋目前倉儲運營的規劃模型和方法，指出未來可能的研究機會。

關鍵詞：設施規劃設計;倉儲運營規劃;倉儲作業管理;倉儲運營決策支持模型

1、簡介

倉儲是供應鏈的重要組成部分。它們的主要作用包括：緩沖供應鏈上的物料流動，以適應生產和運輸過程中的季節性生產和/或批量生產等因素造成的變化；將來自不同供應商的產品進行合并，以便共同交付給客戶；并進行增值處理，如包裝、定價、標簽和產品定制。

市場競爭促進了產品分銷網絡的設計和運營水平的不斷提升，這反過來要求提高倉儲運營能力。新的管理理念的實施，如準時制（Just-In-Time，JIT）或精益生產，也為倉儲系統帶來了新的挑戰，包括更嚴格的庫存控制、更短的響應時間和更豐富的產品種類。另一方面，新信息技術(IT)的廣泛應用，如條形碼、射頻通信(RF)和倉儲管理系統(WMS)，為改善倉儲運營提供了新的機會。這些機會包括但不限于：倉儲運營的實時控制，和其他供應鏈環節的有效溝通，以及更高的自動化水平。

文獻中已經提出了許多倉儲運營決策支持模型，但將這些模型應用于指導倉儲運營仍然存在相當大的困難。本系列文章的目的是對已有的研究成果進行分類和總結，并確定未來的研究機會。預期的輸出，既是一個分析方法和工具的指南可用于支持更好的倉儲運營規劃，又是一個路線圖為學術研究人員指向未來的研究機會。                                                                                          

本系列文章對倉儲運營規劃的研究進行了綜述。我們首先提出一個統一的框架，來分類研究不同但相關的倉儲問題。在此框架下，我們對這些問題的研究進展和主要成果進行了總結，并重點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儲運營規劃方法。對于倉儲運營規劃的績效評估，相關研究成果很多，我們認為績效評估是倉儲設計和運營中的關鍵問題，是倉儲智能決策的基礎，值得深入探討。Gu等人在2005年發表的文獻【2】，針對這個主題，以及倉儲設計和計算系統以及案例研究，進行了詳細討論。讀者也可以參考Rowenhorst等人在2000年發表的文獻【3】這種關于整體倉儲設計和運營問題的調查研究。

2、框架

倉儲運營的基本需求包括：接收供應商的SKUs、存儲SKUs、接收客戶訂單、從倉庫取SKUs并裝貨、運輸到客戶手中。為了滿足這些需求，倉儲設計和運營涉及到很多問題。資源方面，需要將空間、人力、設備配置到不同的倉儲功能，各個不同的功能需要仔細執行、操作和協調，這樣才能以最低的資源成本實現庫容、吞吐量和服務方面的系統需求。

倉儲設計和運營規劃的分類方案和相應的參考文獻如圖1所示（圖中標記的數字表示本文為相應問題查閱文獻的數量），表1對每個分類給出了更詳細的表述。文獻【2】已經對倉儲設計和性能評估進行了研究討論，因此本文將聚焦倉儲運營規劃問題。

收貨和發貨是倉庫物料進出的接口。從收貨區域卸貨到倉庫上架存儲是物料的進入，訂單揀貨、準備、運輸到客戶手中是物料的流出。收貨和發貨相互影響，例如，到收發貨區域的貨車指派，裝卸貨計劃安排等。關于收發貨的研究非常有限，相關內容將在第3部分一起闡述。

圖1

表1

存儲環節，主要考慮倉庫中貨物的存儲安排，以實現更高的空間利用率及更高的貨物操作處理效率。倉庫中貨物會被安排到在不同的功能區。功能區的劃分有貨物的物理特性維度的考慮（例如是托盤存儲還是箱存儲）；有客戶管理維度的考慮，比如為特定客戶提供專用的存儲區域；也有貨物操作維度的考慮，比如對有快速揀選要求的設置前置區等。在某一功能區內，貨物可能被進一步分配到一系列揀選區。揀選區是一組物理位置相近的存儲位。一個特定的揀選區存儲了SKUs的一個有限子集，揀選人員可能會從一個或多個揀選區來挑選所需貨物。由于區域的空間限制，揀選人員需要努力提高SKU揀選時間相對在倉庫內不同位置之間穿梭時間的占比，以及對各個SKU在倉庫不同區域內分布的熟悉程度。在一個功能區/庫區內，貨物被指定一個存儲位置，存儲位置的指派對倉儲的庫容能力、庫存的追蹤、訂單的揀選都有很大影響。存儲策略可以被分為隨機的、基于類別的、和完全指派的三種。文獻【2】已經將策略的選擇作為指派問題進行了研究。然而，每個存儲策略的實施是一個具體的操作問題（例如，對于完全指派的策略，選用一個具體的規則去指派某種貨物到某個庫位），因此會在后續系列文章中倉儲環節展開討論。

訂單揀選被普遍認為是耗費最高的倉儲操作環節，因為它一般傾向于勞動密集或資本密集。訂單揀選過程的管控，需要對揀貨訂單和揀取物料的處理操作進行有效的組織。存在不同的訂單揀選方法，例如，單個訂單揀選、揀選時分類分批處理、揀選后分類分批處理、對單個訂單進行連續的區域揀選、對一批訂單進行連續的區域揀選、區域內不分批的并行區域揀選、區域內分批的并行區域揀選等。訂單揀選方法的選擇是一個策略決策問題，對于倉儲設計和運營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，那就需要規劃一個下游的分類系統。訂單揀選系統的議題在文獻【2】中有更加徹底的論述，本文聚焦在訂單揀選操作規劃層面。在操作規劃層面需要做一些基本決策，包括揀選波次大小設定、分批、路徑規劃以及分類等。分批、路徑規劃和分類將會在后續系列文章中訂單揀選環節進行詳細討論。揀選波次大小的設定相關的研究十分有限，因此不會進一步展開討論。

參考文獻：

[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.