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1 绪 论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
随着我国将航空工业列为高端装备制造业支柱产业之一，中国航空产业迎来历史性的发展机遇，作为航空产业零部件供应商的航空标准件企业也迎来了新的机遇与挑战[1]。航空产业的飞速发展，航空产品装配企业产品品种不断增加，产品要求向多样化和个性化发展，产品生产周期越来越短，且航空产品装配企业为了为获取市场竞争优势，增加自己的产品利润，不断压缩零部件采购价格。因此，如何快速响应客户需求多样化和个性化需求，准时向客户交付高质量低成本的产品，已成为航空标准件企业亟待解决的核心问题。为了满足客户多样化和个性化的需求，航空标准件制造企业不得不转向面向订单的多品种、小批量生产模式，期望能够满足客户提出的需求并及时快速向客户交付产品的同时，提高生产效率，降低生产成本，从而更好的适应当前市场环境。生产模式的转变使航空标准件企业呈现出新的特点：①企业生产的产品种类不断增加，生产过程所涉及物料种类更加繁多，物料管理难度增大；②客户订单的随机性大，需要企业能够快速响应客户的需求；③客户要求的交货期越来越短，需要企业不断缩短产品生产周期；④产品需求波动大，客户对产品的需求时间和需求数量波动大。航空标准件企业生产模式的转变，对企业生产管理提出了更高的要求，然而，由于我国航空企业具有国有军工企业的特点，传统上一直处于计划经济市场下的管理模式，导致企业生产管理理念落后，无法适应新的市场形势的需求，企业生存发展面临较大的挑战[2]。目前，企业的仓储和配送一直处于独立运行的状态，仓储部门只负责物料的收货、存储、保管、原材料的准备工作，生产制造部门完成生产制造任务的同时，还需要负责物料的管理并安排人员根据生产计划领取物料组织生产。在面向客户订单的生产模式下，由于生产所需要物料数量和种类繁多、配送及时性要求高，企业现行仓储配送难以有效对物料进行管理，无法及时准确满足生产工位的物料需求，经常会出现缺料或者在制品积压的现象，导致生产周期长、生产成本高、生产效率低，无法及时向客户交货。
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1.2 国内外相关研究综述
物流的概念最初来源于国外，因此国外物流业发展较早，针对仓储优化方面的文章较多，主要包括储位管理和仓储布局两个方面。在国外，储位管理研究较早，Hesskt 提出了单次取货存储空间指标，并基于COI 思想研究储位分配方法，指出 COI 值越小越靠近出入口的储位[4]。Petersen 等对分类存储策略和随机存储策略下的人员作业效率之间的问题进行了深入研究[5]。MuPPani 等针对分类存储策略下的拣货成本问题，建立基于成本的非线性整数规划模型，分别研究分支定界和模拟退火算法对模型进行求解，并验证上述两种算法的有效性[6]。Parikhap 等针对随机存储策略下总行走时间最短问题进行研究，建立模型，以拣货系统的优化为目标，对货位规划做出指导[7]。Daria 等在考虑仓储布局、存储策略和搬运路径的基础上，提出一种综合考虑存储分配和搬运距离(SA&TDE)的方法，将其用于人工分拣系统，在保证最优拣取路线状况下获得最优仓库布局和存储分配[8]。国内针对储位管理进行深入研究的主要有以下几个，吴丽娜等提出将存储区分为动态存储区和静态存储区，结合存储策略建立储位分配模型优化储位管理[9]。肖建等综合考虑存储物料之间的相关性以及物料使用频率，将联系较为密切的物料分配在相近的储位，将使用频率较高的物料靠近仓库出口的储位[10]。Pan 针对拣货作业系统的储位分配问题，以完成订单最短行走目标函数，建立了马尔科夫链模型，并提出相应的储位优化算法，确定最佳的储位分配方案[11]。蔡佳针对医药行业储位管理中存在的问题，以货物出入库效率、同族货物摆放位置、货物移动距离为目标函数，建立多目标的货位优化模型，并由遗传算法进行求解，通过实际案例验证方法的可行性[12]。李建斌等建立了基于产品出库频次与相关性的优化标准及指标，建立整数线性规划数学模型，并进一步提出求解的模拟退火算法[13]。Pan 等针对人工分拣作业系统的储位分配问题，提出一种综合考虑存储策略和行走距离的方法(SA&TDE)，以最短行走的距离目标设计仓库布局和储位分配，并通过实际案例验证方法的有效性和灵活性[14]。
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2 航空标准件企业仓储配送现状及需求分析
2.1 航空标准件企业概述
2.1.1 航空标准件企业特点
为了适应市场的需求，航空标准件企业采取面向订单生产的生产模式，面向订单生产（Make to Order，MTO），是指根据用户的要求，利用企业现有的各种资源来安排产品生产的一种生产活动方式[42]。客户根据自己的实际需要对产品提出各种各样的要求，包括非常规、非标准的特殊要求，经过双方协商谈判，以协议或合同的方式确认产品的性能、质量、数量、价格和交货期，企业以此为依据安排生产。通过业务流程分析，其业务流程主要为：由客户根据自己的需求向企业下达订单，企业根据自己的技术能力和企业资源状况对生产订单进行选择；订单接受后，由生产部门对所接受到的订单编制生产计划，给生产车间下单作业计划；车间完成生产后，由销售部门向客户提供订单所要求的产品，如图 2.1 所示。对于航空标准件企业来说，客户订单到达时间是无法预测的，客户订单对产品种类、数量的需求、客户订单交货期的需求都是不确定的，因此对于企业而言，订单具有较大的随机性，使企业生产组织面临较大的挑战，需要综合考虑多种因素的影响。在订单随机的状况下，企业常常会面临以下状况：1）客户需求波动大，包括需求时间和需求数量，2）少量多样化的需求，订单中会出现多种产品，每种产品需求的数量不均匀，相对较少。
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2.2 航空标准件企业仓储配送现状分析
2.2.1 航空标准件企业仓储配送现状
本文主要针对航空标准件企业面向订单生产的背景下，小批量、多频次，准时性和准确性的要求下，配送效率低的问题对仓储配送进行优化。因此本小节以某航空标准件制造企业 A 公司作为分析的目标对象，首先分析生产物流流程，接着分析仓储和配送现状，得出航空标准件制造企业亟待解决的主要仓储配送问题。
① 生产物流流程
生产物流是企业物流的关键环节，它贯穿生产的全过程，横跨整个企业的生产车间。通过生产物流流程分析，了解企业生产物流的整体状况，对于准确分析仓储和配送中的问题，意义重大。生产物流流程现状如图 2.3 所示，主要包含厂级物流流程、车间级物流流程和工位级物料使用三个阶段。生产计划员根据营销部门录入到 ERP 系统的客户订单，编制物料需求计划，并生成与之对应的物料采购计划和物料生产计划。物流中心根据物料采购计划向供应商采购生产所需物料（原材料、刀具、检具、模具等），其中原材料经检验合格后进入一级库房（原材料库房），其余采购物料进入各生产车间二级库房（模具库房、工具库房、刀具库房），同时更新 ERP 系统库存信息；生产车间调度员根据物料生产计划生产后续工序生产中所需要的自制物料（模具、专业夹具、专业工具），同时更新 ERP 系统库存信息。另外，生产计划员根据销售订单，编制生产计划分发至原材料库和生产车间，生产计划员打印工艺路线卡传递至原材料库房；库房保管员根据工艺路线卡中物料信息（材料牌号、规格、材料定额、技术条件等）将原材料从货架取出，复验完成后放在已检验区，打印领料单，更新 ERP 系统库存信息，通知车间调度员将原材料领取至车间二级原材料库房暂存。车间主调度员根据生产计划员所下发的生产计划，对计划进行分解，将生产计划分解下发至各型号调度员。
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3 航空标准件企业仓储优化 .....21
3.1 仓储优化研究思路 ..... 21
3.2 物料分类及存储方式设计 ..... 22
3.3 储位管理优化............. 24
3.4 一级库布局规划......... 29
3.5 二级库布局规划......... 38
3.6 本章小结......... 41
4 航空标准件企业物料配送优化 ...... 43
4.1 一级物料配送模式构建......... 43
4.2 二级物料配送模式构建......... 49#p#分页标题#e#
4.3 物料配送车辆路径优化模型构建...... 55
4.4 本章小结......... 635 应用案例 ...... 65
5.1 背景介绍......... 65
5.2 方法应用......... 65
5.3 实施效果分析............. 68
5.4 本章小结......... 70
5 应用案例
5.1 背景介绍
A 公司是我国生产各类航空标准件、航空非标准件、异型件等产品的企业。随着航空标准件市场需求的增加和企业经营规模的扩大，该公司的加工订单和产品种类越来越多，生产涉及的物料种类更加繁杂，生产涉及工位数量多且工位旁存储空间有限，加上航空装配产品对于零部件可靠性要求高，因此企业生产中实现严格的批次管理，给 A 公司的仓储配送管理带来了诸多问题。通过对 A 公司生产物流现状调研，发现其仓储和配送中存在以下问题：① 公司内仓库数目众多，在厂区和生产车间内分散分布，其中一级库房由物流部门负责管理，二级库房由车间自己管理，仓储管理效率，库存物料积压严重，难以根据生产需求快速拣取物料进行配送，且物料分散存储，多个仓库才能满足一个工位的生产需求。② 领料式的物料配送模式，使物料配送效率低，工人需要花费大量时间在无价值的生产准备上，导致生产效率低，生产周期长，且生产中经常出现在制品堆积或者缺料的现象。③ 由于是领料式的物料配送模式，在物料移动过程中，移动路线是根据工人或者调度人员的经验，在生产车间内流动，物料移动路线缺乏科学规划，物料移动过程中物料没有根据工位需求的准时到达工位。为解决以上问题，应用本文研究针对航空标准件企业仓储物料优化的研究成果在 A 公司进行实施应用，系统性提升仓储配送管理水平，以解决公司中存在的问题。
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总结
日益激烈的市场竞争环境下，为实现对客户个性化和多样化需求的快速响应，航空标准件企业转向面向订单生产的生产模式。然而，由于航空标准件企业产品品种多，生产所需物料的种类更加繁多，且生产过程对物料及时性准确性要求高，现行生产物流配送难以满足生产的需求，导致生产成本高，订单准时交付率低。针对上述问题，本文分别从规划层和执行层的角度出发，从仓储配送整合一体化的角度系统性对企业仓储配送管理进行整体优化。本文主要有以下几个方面的研究成果：① 研究了航空标准件企业的特点及其工艺流程和特点，对航空标准件仓储配送现状进行研究，分析仓储配送中存在的主要问题，提出了仓储配送优化的需求。② 从航空标准件企业的物料分类入手，结合企业生产物料需求的特点，提出一级库和二级库的两级物料存储方式。③ 根据物料存储方式，从储位管理优化和仓储布局优化两个方面完成生产物流仓储优化，其中储位优化包括存储策略、物料 ABC 分类、货架规格设计，仓储布局优化包括功能划分、功能区空间需求、功能区布局。④ 在仓储优化的基础上，构建航空标准件企业物料配送模式，以工位需求为中心，提出建立一级和二级物料配送模式，设计物料配送模式和物料配送流程⑤ 针对如何在时间约束内以最小成本满足工位的物料需求，建立物料配送车辆路径优化模型，并给出模型基于遗传算法的求解方法，并通过实际案例验证模型的可行性和有效性。⑥ 将本文的研究成果在企业中应用，验证了本文研究的可行性以及对于提升航空标准件企业仓储配送管理水平的理论和实际意义。
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参考文献（略）
