在之前與國內(nèi)的行業(yè)龍頭企業(yè)進行物流規(guī)劃的培訓(xùn)和交流中，發(fā)現(xiàn)對于倉儲規(guī)劃的標準化和規(guī)劃效率上有較高的要求，特別是在全球或者全國有多倉的情況下，對于不同倉的規(guī)劃與管理存在問題。傳統(tǒng)的規(guī)劃方法是以人的經(jīng)驗為主，但是并不能適應(yīng)企業(yè)的管理與快速發(fā)展，倉的范圍越廣，數(shù)量越多，對于規(guī)劃的標準化與效率要求就越高，以及對于規(guī)劃團隊的專業(yè)化要求也更高，而用數(shù)字化的方式對倉進行規(guī)劃，可以較好的解決這樣的困境。

前文的數(shù)字化倉儲文章中提到了對數(shù)字化倉的理解與規(guī)劃的步驟，整個步驟可以看作為黑匣子，并不是說需要一步一步的去完成，而是輸入?yún)?shù)，設(shè)定目標函數(shù)，在最理想狀態(tài)下可以得到最優(yōu)的倉儲場景建議。后續(xù)我們也將繼續(xù)對里面的步驟與模塊進行一一闡述。本篇文章主要以分揀模式的最優(yōu)化判定為例，對分揀模塊的內(nèi)部邏輯進行說明，此方法同樣可以用于對于倉儲中緩存區(qū)的規(guī)劃。

本篇文章分為三個部分：

第一部分：數(shù)字化倉儲的基礎(chǔ)環(huán)境說明；

第二部分：數(shù)字化倉儲規(guī)劃分揀模式優(yōu)化與判定的方法和邏輯；

第三部分：算法樣本的編寫與代碼實現(xiàn)。

在整個系列文章中闡述的用數(shù)字化方式進行倉儲規(guī)劃的完整應(yīng)用功能，將陸續(xù)部署在“環(huán)球物流咨詢數(shù)字化決策平臺”的在線應(yīng)用中。另外，環(huán)球物流咨詢也將繼續(xù)招聘兩名有經(jīng)驗的的規(guī)劃人員，有興趣請關(guān)注近期公眾號的招聘信息。

基礎(chǔ)環(huán)境說明

為了更好的理解數(shù)字化的規(guī)劃方法，我對基礎(chǔ)部分做一些說明，先從總體來看數(shù)字化方式規(guī)劃倉儲的環(huán)境。對于數(shù)字化倉的規(guī)劃，我整體采用MATLAB（數(shù)學(xué)建模工具）進行算法實現(xiàn)與三維模型的數(shù)字化呈現(xiàn)。

首先，用數(shù)字化的方式構(gòu)建倉儲，是在一個三維坐標系中進行呈現(xiàn)，下圖是構(gòu)建的一個工廠的工業(yè)園內(nèi)的設(shè)施環(huán)境。里面的不同色塊代表不同的設(shè)施功能，比如有生產(chǎn)廠房，也有倉儲，還有員工宿舍，是以實際的尺寸比例構(gòu)建，并且可以用熱力圖表現(xiàn)實體中的物流量關(guān)系（可參考后面的熱力圖）。三維模型的構(gòu)建方法在兩年前的文章中有闡述。

附上部分用MATLAB編寫倉儲三維模型的代碼示意，代碼中的參數(shù)變量可以供數(shù)字化模擬的時候進行調(diào)用運算，并尋優(yōu)后返回，已達到模擬運算的效果（如何用MATLAB構(gòu)建數(shù)字化的三維模型，有興趣可以在文章后留言）。

然后，在整個坐標系下進行規(guī)劃，規(guī)劃中的每一個元素都是由數(shù)據(jù)進行記錄，這里與傳統(tǒng)的方式不同的核心在于，對于場景進行初始化之后，倉儲中的每一個設(shè)施功能區(qū)都是可以被優(yōu)化，也就是說，傳統(tǒng)的方式最多做到模擬方案優(yōu)劣，而在數(shù)字化的場景下可以“尋優(yōu)”方案，多者可以模擬幾十萬種方案的可能性。

如圖中，整個倉儲的空間都用數(shù)字化進行記錄（RGB的顏色可以代表不同的數(shù)據(jù)參數(shù)），也就是說，空間中的每一個網(wǎng)格，都有屬性，所謂的屬性可以理解為頻次、數(shù)量、尺寸等，同時對功能區(qū)構(gòu)建屬性，兩者進行匹配尋優(yōu)，便可以構(gòu)建最優(yōu)化的倉儲場景，具體的方法在布局的模塊文章中闡述。

再者，我們將流程在實體功能區(qū)中進行串聯(lián)，構(gòu)建成倉儲的網(wǎng)絡(luò)圖，流程初分為“入、存、揀、包、出”，當然還可以細分到檢驗、復(fù)核等，具體流程可在初始化場景中組織。每個功能區(qū)都是一個服務(wù)臺，這個服務(wù)臺是由三類資源：“設(shè)施、設(shè)備、人員”構(gòu)成，在建模中也可以看成是作業(yè)流程的函數(shù)運算中去調(diào)用這些資源，然后通過目標函數(shù)來進行尋優(yōu)，找到最優(yōu)的資源配置。后續(xù)的文章中也會對此進行詳細闡述，主體邏輯結(jié)構(gòu)如圖。

方法與邏輯

前述作為鋪墊，下面具體來看分揀模式的判定方法。

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幾乎所有的物流規(guī)劃范疇內(nèi)的要素都和時間空間兩個維度有關(guān)，每個功能區(qū)都有各自的特征，也都有輸入、輸出和內(nèi)部邏輯，而且整個倉儲的作業(yè)，基本上都可以看成“拆分、組合、運動和靜止”，靜止的時候就是存儲或者是緩存、運動的時候就是搬運或者分揀等基本活動。然后再對活動進行績效分析，投入產(chǎn)出分析，把這些內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的方式，也就做到數(shù)字化方式的倉儲規(guī)劃。

那么以這樣的方式理解分揀的流程，也就是從物料存儲的區(qū)域?qū)⑽锪蠏觯绻呛喜x那么還需要進行一次二次分揀，并緩存，等待打包、復(fù)核或者是裝車，而二次分揀和緩存的區(qū)域也都可以理解為二次分揀區(qū)。

| 模擬邏輯

第一，  對于二次分揀區(qū)的模擬同樣是在三維坐標系中進行模擬，人員、設(shè)施、設(shè)備以及物料搬運軌跡，都將在整個坐標系中提取數(shù)值；

第二，  交付周期作為約束，決定了批次劃分的時間上限，所有訂單必須在交付周期內(nèi)完成，交付周期也可以按整個倉作業(yè)作為一個交付周期，也可以按流程進行切割；

第三，  存儲區(qū)中的揀選路徑?jīng)Q定了揀選時間這個變量，因此，揀貨路徑可以作為一個單獨的方法模塊輸出揀選時間T(i)，同時也作為該模型中的輸入變量。同時，貨位設(shè)計也在很大程度上影響了揀貨路徑和時間，所以ABC分析可以作為揀貨路徑的一個重要輸入，在之前的文章中提到，物料的存儲位置是物料在數(shù)字化模擬中的一個重要屬性，用于參數(shù)的取值，在布局模塊中也將詳細闡述。目前揀貨路徑的方法在本文中未作構(gòu)建，僅用參數(shù)值作為變量的輸入；

第四，  訂單和物料的特征，是作為分揀模式中尋優(yōu)的重要參數(shù)，分揀模式的選擇也就是根據(jù)訂單的不同批次組合下所使用的人員、設(shè)施、設(shè)備各種資源的數(shù)量與時間組合。所以，在數(shù)字化模式的規(guī)劃中，將EIQ作為模擬尋優(yōu)的參數(shù)，而非人工經(jīng)驗與量化判定的計算方法，這是一個重要的邏輯變化；

第五，  批量與批次可以作為數(shù)字化模擬的輸出，也就是本文中闡述的數(shù)字化方法模塊中的輸出，可以是計算機模擬，按照目標函數(shù)的判定進行尋優(yōu)，得到最優(yōu)結(jié)果。但由于倉儲規(guī)劃還是用于管理決策，屬于“軟系統(tǒng)方法”，因此，在當前的構(gòu)建中，是將可行范圍的結(jié)果組合進行輸出，然后再結(jié)合計算機進行人為干預(yù)判斷，找出最優(yōu)的批量與批次；

第六，  人員、設(shè)施和設(shè)備，作為倉儲規(guī)劃與運作中的主要資源，在該模擬中作為調(diào)用的對象，而這些資源都有各自的屬性，比如速度、作業(yè)能力、物理尺寸等，同時這里人員和部分設(shè)備的屬性相同，可以進行替代，設(shè)備資源在模擬中替換了人員，也就是自動化環(huán)境下的無人作業(yè)；

第七，  二次分揀區(qū)模擬規(guī)劃輸出的面積或者是空間數(shù)據(jù)，將作為功能區(qū)布局中的重要輸入。

對分揀模式的判定，本文里作以下前提說明：

| 模塊在數(shù)字化倉規(guī)劃系統(tǒng)中的目的

第一，  將波次定義為每天分揀截單的批次，對于訂單分揀批次尋優(yōu)，找到最優(yōu)的訂單批次組合；

第二，  分揀模式分為按單揀選、合并物料揀選和兩者結(jié)合的模式，對于揀選模式尋優(yōu)，找出最優(yōu)的揀選模式；

第三，  在兩者結(jié)合的揀選方式中對訂單的EN（訂單行中物料的數(shù)量）合理取值的尋優(yōu)，找出訂單揀選模式區(qū)分的最優(yōu)EN值。

| 模塊的尋優(yōu)判定方式

第一， 倉儲的交付時間為當天完成訂單出庫；

第二， 人員或者設(shè)備的組合最優(yōu)；

第三， 分揀區(qū)的設(shè)施面積大小最優(yōu)。

| 輸入數(shù)據(jù)

零售行業(yè)的企業(yè)模擬數(shù)據(jù)，日均訂單量2000左右，下圖為部分字段代碼。

我用MATLAB對以上步驟進行了計算過程的編寫，用于展示該種方法的過程和效果，其中構(gòu)建了四個子函數(shù)和一個主函數(shù)，子函數(shù)中分別包含了，EN的計算方法，IQ的計算方法，按單揀選方法和合并揀選方法，主函數(shù)中以上八個主要步驟進行邏輯運算。此次的測試算法的編寫做了一定程度的簡化。其中對日均批次按2-6個批次進行模擬，EN的取值為5-20之間進行模擬，輸出矩陣的組合為90組。另外，子函數(shù)中比如EN、IQ等方法的分析要素可根據(jù)需求進行擴展。

| 主要邏輯

第一，  訂單分批切割，每天可以分為1-N個批次，循環(huán)模擬；

第二，  組建“訂單-物料-數(shù)量-距離-物料單位面積”的矩陣；

第三，  對訂單進行合并，用于EN取值的查詢；

第四，  在該批次下對大于Z的EN取值訂單進行按單揀選模擬，調(diào)用EN方法函數(shù)和按單揀選方法函數(shù)；

第五，  在該批次下對小于Z的EN取值訂單進行合并揀選模擬（暫未模擬合并揀選后的播種），調(diào)用IQ方法函數(shù)和合并揀選方法函數(shù)；

第六，  輸出不同Z取值下的人員/設(shè)備、設(shè)施面積的向量組；

第七，  輸出不同批次下的人員/設(shè)備、設(shè)施面積的矩陣；

第八，按目標函數(shù)進行判定，輸出最優(yōu)的資源組合。

算法樣本編寫與代碼實現(xiàn)

以下將MATLAB的代碼截圖供對算法實現(xiàn)感興趣的同仁或在校研究生參考與交流，完整的應(yīng)用功能后續(xù)將部署在“環(huán)球物流咨詢數(shù)字化決策平臺”的在線應(yīng)用中：

| 主方法：包含訂單的批次切割、分揀方式判定和輸出數(shù)據(jù)記錄

| IQ的計算方法模塊：物料頻次統(tǒng)計等

| EN的計算方法模塊：包含訂單合并、訂單物料頻次、物料數(shù)量統(tǒng)計

| 按單揀選的方法模塊：包含揀選資源輸入?yún)?shù)、揀選人員數(shù)量計算方法

| 合并揀選的方法模塊：包含揀選資源輸入?yún)?shù)、物料揀選數(shù)量統(tǒng)計、揀選人員數(shù)量計算、緩存面積計算

| 過程中的輸出圖形：

| 運行結(jié)果輸出的元胞與矩陣：輸出90個矩陣結(jié)果進行尋優(yōu)