基于層次分析法的快運分揀中心物流裝備選用*

□ 林 芳 □ 鐘震驅

廣東理工學院 廣東肇慶 526100

對比快遞和快運網絡,快遞主要服務于C端消費者,末端密度很高且主要覆蓋居民區;快運主要服務于B端客戶,末端密度相對較低且主要覆蓋工業區。因為快運包裹在體積和質量上都比快遞包裹大,人工處理的工作量也特別大,所以快運分揀中心與快遞分揀中心的運作模式存在較大區別[1]。筆者研究基于層次分析法的快運分揀中心物流裝備的選用,通過調研、收集整理數據,對物流裝備選用考慮的因素進行評價,探索快運分揀中心的物流裝備優化路徑。

1 研究背景

隨著我國經濟的發展,物流行業也在高速變革。從運作模式到產品類型,行業發展更加細分。分撥中心作為物流的中轉環節,是物流鏈中必不可少的一部分,是保障貨物流通的關鍵節點。人民日益增長的對美好生活的向往帶來了信息流、商流、資金流、物流的增長,分撥中心需主動擴大規模,提升效率,以應對大幅增長的訂單量。從以前的貨物混雜、人工分揀作業,發展到區分產品類型、自動化分揀作業,分撥中心朝著更專業、更高效的方向發展。在行業產品劃分中,單票30 kg以下的訂單為快遞,主要為中小件包裹;單票30 kg以上的訂單為快運,主要為包裹數量多、質量大、體積龐大的貨物[2]。

快運作為零擔物流衍生產品,有著比快遞更大的承載質量、比零擔運輸更低的成本,更受B2B業務需求客戶的青睞[3]。目前國內的研究大部分集中于快遞分揀中心的運作模式,少量研究物流快運分揀中心的運作模式。筆者著重于研究快運分揀中心的運作現狀和運作模式,使用層次分析法對快運分揀中心選用物流裝備的影響因素進行分析,作為快運分揀中心更新和替換物流裝備的決策依據。通過物流裝備的合理選用,實現快運分揀中心的系統優化。

2 研究意義

對快運分揀中心的運作模式優化,更多在于物流裝備的優化,物流裝備的選用對于布局快運分揀中心空間規劃和運作流程都有重要意義?？爝\分揀中心從人工發展到機械化,現在已經發展到自動化流水線,然而快運的分揀操作還在機械化階段,暫未升級到自動化。因為貨物主要是大的、重的、異形的,不能直接進行流水線全流程作業。預計2024年快運操作員供需將到達平衡,所以需要提前布局自動化操作[4]。目前許多快運分揀中心的人工從多個叉車員簡化到只需要一兩個組板掃描員,如果物流裝備繼續升級,使用自動引導運輸叉車、自動輸送機、有軌巷道堆垛機等自動化智能化物流裝備,將進一步取代操作員工作[5]。對于物流裝備的選用,如何來進行決策,層次分析法提出了一種量化決策方法,并將定性與定量方法有機結合起來,使物流裝備的選用問題清晰化,具有較強的實用性[6]。

3 H快運分揀中心運作現狀

3.1 H快運分揀中心介紹

H快運分揀中心屬于國內著名電商集團下屬物流子公司,位于廣州市番禺區化龍鎮。H快運分揀中心作業部分面積約為18 500 m2,于2020年開始運營,主要處理快運網絡干線到達包裹分發至華南區域內快運分揀中心,日處理量約800 t。H快運分揀中心作業人員約200名,擁有卸車流水線1條、電動托盤車40臺、手動搬運叉車60臺、電動平衡重叉車1臺。

3.2 H快運分揀中心運作流程

H快運分揀中心所在庫房為半封閉式單層倉庫,使用雙邊庫操作模式,即區分到達區與出發區,中間通道用于叉車分貨操作。因為快運網絡流轉多為中大件、異形件,所以主要使用人工裝卸、叉車分貨模式。

在卸車環節中,人工卸車操作量占60%,使用流水線卸車操作量占40%。人工卸車模式為一位操作員在車廂內按照同票同流向碼貨在同個卡板上,另一位操作員使用手動叉車將托盤拉出車廂,放于卸車暫存區,等待驗貨掃描員掃描訂單。流水線卸車模式為操作員在車廂內將包裹放于流水線起始端,包裹到達卸車口時驗貨掃描員掃描面單,線后兩邊有對應流向操作員,在負責的流向包裹流經時搬出流水線,進行同流向碼貨。

中轉環節主要使用電動托盤車進行分貨,操作員使用條碼掃描器掃描面單后確認托盤流向,即可中轉至發貨區。

裝車環節需要發貨掃描員將包裹面單掃描錄入于對應流向批次,操作員確認可裝車后即操作裝車。H快運分揀中心布局與運作流程如圖1所示。

圖1 H快運分揀中心布局與運作流程

3.3 H快運分揀中心運作特點

H快運分揀中心運作模式的優勢有三方面。

(1) 運作架構靈活。H快運分揀中心處理包裹以人工操作為主,在訂單量出現大浮動時可以很快安排合理的崗位人員數量,且在異形包裹處理上有很強的包容性。由此,運營人員能夠很快根據需求實時調整生產節奏與運作流程。電動托盤車供應商數量多,可滿足日常到大促的需求。運營人員可根據價格、售后維修、實時需求,靈活選擇投入不同型號的托盤車。在電動托盤車數量因實際情況所限不足或超出成本預算時,可以安排手動搬運叉車進行緊急支援,不會因工具故障而停工。

(2) 人員補充高效。H快運分揀中心各班組操作流程簡潔,人員培訓上手快,在學會碼貨規則和辨認面單信息后即可參與生產。叉車駕駛員還需進行電動托盤車駕駛培訓,總體來說稍加培訓即可補充人力。

(3) 倉庫布局柔性。H快運分揀中心倉庫布局為雙邊庫操作模式,可以根據包裹情況、優化運作模式調整操作區域大小和位置。由于雙邊庫為一邊進一邊出,因此相比于同邊出入的單邊庫,更能緩解叉車行進時通道的堵塞,路線選擇性更多。

H快運分揀中心運作模式的不足也有三方面。

(1) 人工操作失誤較多。人為原因操作失誤明顯。由于操作流程大多為人工模式,在每個環節都有相對固定的異常概率,因此總體異常概率高。以不及時發貨單量占全日單量的2%為例,倉庫內人為延誤失誤占80%。操作量未超負荷時,仍會受人員惰性的影響產生失誤。

(2) 前中后端效率不平衡。班組效率相互獨立,人員配置以解決本班組產能出發考慮,沒有從相互銜接的產出效率出發考慮,容易導致環節阻塞,偶爾會出現卸車區域堆積,線路發貨區堆積或有貨未到的情況。

(3) 叉車單向流轉,空返浪費。叉車單向流轉,完成作業后空車返回,浪費返程路程。卸車月臺到目的地線路比較遠,效率明顯低于路途較近線路,在計件激勵的情況下,進一步打擊員工對處理遠途線路托盤的積極性。

4 物流裝備選用

4.1 概述

基于H快運分揀中心存在的問題,可以通過優化物流系統來解決,物流裝備的升級與重新布局是一條重點路徑。物流裝備的合理選用,可以減少人工操作的失誤。自動導引運輸叉車等智能裝備的使用,甚至可以代替部分人工操作。另外,前中后端效率不平衡和叉車單向流轉也可通過物流裝備的更換和重新布局來解決。對于快運分揀中心的優化,首先從物流裝備的選用開始,研究采用層次分析法對物流裝備的選用方案進行研究[7]。層次分析法是應用網絡系統理論和多目標綜合評價方法的一種層次權重決策分析方法,根據問題的性質和要達到的目標,分解出問題的組成因素,并根據因素間的相互關系使因素層次化,組成層次結構模型,然后按層分析,最終獲得最低因素對于最高層,即總目標的重要性權值[8]。

采用層次分析法對H快運分揀中心物流裝備的選用進行分析,制訂總目標為選用物流裝備,將物流裝備的功能和成本兩個因素作為評價準則,將判斷功能的四個要素作為功能的子準則,將判斷成本的三個要素作為成本的子準則,繼而構建判斷矩陣。通過計算得出以上七個因素對于總目標的重要性權值,以此作為選用物流裝備方案的決策依據。

4.2 層次結構

對于物流裝備評價準則,評價物流裝備的因素很多,這些因素可以概括為兩個主要方面:功能和成本。滿足基本的功能需求,并且能夠在合理的成本范圍內,是選用物流裝備必須考慮的兩大原則。

快運分揀中心物流裝備的功能主要從四個方面去衡量。

(1) 運作效率。以分揀貨物為主要功能的快運分揀中心,并不承擔倉儲功能,要對貨物快進快出,所以運作效率格外重要。物流裝備的運行效率體現在運行速度、工作持續時間、裝載數量上。若運行速度慢,則會積壓貨物于某一環節中,成為整體運作的木桶短板。若工作持續時間短,則需要準備更多的物流裝備,造成閑置浪費。若裝載數量少,則需要增加更多運行次數來完成工作任務[9]。

(2) 貨損貨差。在貨物流轉過程中,異常情況除了延誤外,還有影響客戶感受最嚴重的貨物丟損問題。在貨物丟損問題原因中,最常見的是貨物搬運過程不規范導致的外包裝破損或內物破損。物流裝備運行平穩性對貨損影響較大,在慣性作用下,常常會有包裹在運行過程中倒塌,輕則本貨物破損,重則污染其它貨物,乃至需要清潔場地。

(3) 操作誤差。物流裝備的最終使用者是人,良好的人機交互可以減少操作差錯。在人工干預下,作業步驟越多,發生錯誤的可能性就越大。更符合人體工程學的物流裝備可以減少煩瑣步驟帶來的精力轉移,減少使用異常情況。

(4) 適應能力?？爝\貨物以大件與非標異形件為主,針對形狀各異、訂單數量每日不同的情況,需要有對包裹更好兼容能力的解決方案。針對主要處理的不同類型包裹,可以確定主要流轉模式,同時要求進行靈活的分揀作業。

快運分揀中心物流裝備的成本主要從人工成本、購置成本、維護成本三個方面去考慮。

(1) 人工成本。人工成本是物流企業每日可控最直接體現的成本,影響每日的效益。物流裝備的使用模式決定人員配置數量,以人工作業為主的物流裝備需要配置若干數量的操作人員,而以自動化作業為主的物流裝備需要配置技術人員,操作人員只需配置少量,以處理特殊貨物與巡查。自動化程度決定人工成本的支出,同時也可以減少用工旺季人力短缺帶來的成本上漲[10]。

(2) 購置成本。物流裝備是物流企業的重要資產,購置價格也是選擇物流裝備的一大因素,昂貴的物流裝備往往占投資總額較大的比重。以使用年限折算損耗折舊,計入每日的運營成本,若物流裝備技術過時,則會更早淘汰,折合使用費用更高[11]。

(3) 維護成本。物流裝備投入使用時的磨合期、使用期間的損壞維修、維修期停機帶來的停工影響、技術標準化等會決定維修供應商的選擇范圍,影響企業使用物流裝備的后續投入[12]。若技術過于獨特,遠離行業標準,則維修時只可選擇固定售后服務,企業將處于被動狀態。物流裝備故障率較高,企業也將投入更多維修人員。

按層次分析法對影響物流裝備選用的因素進行歸納,層次結構如圖2所示。

圖2 層次結構

4.3 判斷矩陣

對同一層次的各個指標關于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較,構造兩兩比較的判斷矩陣。不把所有因素放在一起比較,而是兩兩相互比較,采用相對尺度,以盡可能減少性質不同因素相互比較困難的問題,提高準確度[13]。為了使判斷定量化,使用1～9標度方法確定每個因素的相對重要度,標度見表1[14]。

表1 標度

邀請H快運分揀中心物流管理人員6人對各個指標關于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較打分,取打分匯總的平均值。

對于總目標選用物流裝備A的重要性,成本是考慮的第一大要素,其次是功能。對功能B1和成本B2兩個評價準則進行兩兩比較,得到判斷矩陣A-B,見表2。

表2 判斷矩陣A-B

對準則層功能B1,以及子準則層運作效率C1、貨損貨差C2、操作誤差C3、適應能力C4進行兩兩比較,得到判斷矩陣B1-C,見表3。

表3 判斷矩陣B1-C

對準則層成本B2,以及子準則層人工成本C5、購置成本C6、維護成本C7進行兩兩比較,得到判斷矩陣B2-C,見表4。

表4 判斷矩陣B2-C

4.4 層次單排序和一致性檢驗

對于判斷矩陣A-B,針對B1、B2兩項構建2階判斷矩陣進行層次分析法研究,計算方法為和積法,分析得到特征向量為(0.5,1.5),并且兩項對應的權重值分別為25%、75%。

對于判斷矩陣B1-C,針對C1、C2、C3、C4四項構建4階判斷矩陣進行層次分析法研究,計算方法為和積法,分析得到特征向量為(2.423,0.442,0.927,0.208),總共四項對應的權重值分別為60.569%、11.040%、23.183%、5.208%。

除此之外,結合特征向量可計算出最大特征根為4.419,利用最大特征根值計算得到層次排序一致性指標CI值為0.050,CI值用于一致性檢驗。判斷矩陣B1-C層次分析結果見表5。

表5 判斷矩陣B1-C層次分析結果

構建出4階判斷矩陣,對應隨機一致性指標表格可以查詢得到隨機一致性指標RI值為0.89。RI值用于一致性檢驗計算。隨機一致性指標表格見表6,判斷矩陣B1-C一致性檢驗結果見表7。

表6 隨機一致性指標表格

表7 判斷矩陣B1-C一致性檢驗結果

通常情況下,一致性比率CR值越小,說明判斷矩陣一致性越好。一般情況下,CR值小于0.1,則判斷矩陣滿足一致性檢驗。如果CR值大于0.1,那么說明判斷矩陣不具有一致性,應該對判斷矩陣進行適當調整再進行分析[15]。針對判斷矩陣B1-C計算得到CI值為0.050,RI值查表為0.89,因此計算得到CR值為0.056,小于0.1,說明判斷矩陣B1-C滿足一致性檢驗,計算所得權重具有一致性。

對于判斷矩陣B2-C,用同樣方法計算,針對C5、C6、C7三項構建3階判斷矩陣,進行層次分析法研究,分析得到特征向量為(1.900,0.318,0.781),三項對應的權重值分別為63.334%、10.616%、26.050%。除此之外,結合特征向量可以計算出最大特征根為3.039,利用最大特征根計算得到CI值為0.019。判斷矩陣B2-C層次分析結果見表8。

表8 判斷矩陣B2-C層次分析結果

計算得到CI值為0.019,RI值查表為0.52,因此計算得到CR值為0.037,小于0.1,說明判斷矩陣B2-C滿足一致性檢驗,計算所得權重具有一致性。判斷矩陣B2-C一致性檢驗結果見表9。

表9 判斷矩陣B2-C一致性檢驗結果

4.5 層次總排序和一致性檢驗

計算某一層次所有因素對于總目標相對重要性的權值,稱為層次總排序。依據各方案綜合重要度的大小,可對方案進行排序、決策。這一過程從最高層次向最低層次依次進行,由此可以求得子準則層各因素對總目標的權值為(0.15,0.03,0.06,0.01,0.47,0.08,0.20)T。即對于總目標選用物流裝備而言,各因素重要性權值順序為人工成本、維護成本、運作效率、購置成本、操作誤差、貨損貨差、適應能力。層次總排序如圖3所示。

圖3 層次總排序

從下到上逐層進行一致性檢驗,計算得到CR值為0.04,小于0.1,意味著層次總排序通過一致性檢驗,計算所得權重具有一致性,可以根據最下層的層次總排序做出最后決策。

5 結束語

用層次分析法對H快運分揀中心物流裝備選用問題進行研究,可以得出各因素對于物流裝備選用的重要性排序為人工成本、維護成本、運作效率、購置成本、操作誤差、貨損貨差、適應能力,在考慮更新或替換物流裝備時,可以作為決策依據。在具體應用時,還要根據具體情況進行分析,并在方案層提出具體方案。在選擇具體方案后,還應當繼續排序和一致性檢驗,從而得出最終方案。物流裝備合理選用的最終目的是優化快運分揀中心的物流裝備,解決人工操作失誤較多、前中后端效率不平衡、叉車空返率高等問題,使快運分揀中心架構更為靈活,布局更加緊湊高效。