一、引言：

  在國內，許多倉庫的空間布局不盡合理，原因主要有兩個：用戶和建設方忽視了倉庫布局的重要性，以及缺乏對設計方法和理論依據的充分理解。

  今天，我們為您翻譯和整理了一篇文章，供學習參考。此外，這也是SmartWMS倉庫設計理論體系建設工作的開端。文章結構和內容基本上按照原文保留，配圖則重新繪制。

  SmartWMS為您勾畫了文章的重點，追求效率的讀者直接看重點即可，不必通讀全文。作者所謂的設計方法，文中也沒有很系統地闡述，倒是新的倉庫布局的設計值得我們認真思考。

  二、摘要

  本文探討了倉庫布局對操作效率的影響，特別是揀貨區域的設計。研究顯示，倉庫布局對操作效率影響重大，尤其是在手動揀貨的業務場景下。

  文中討論了一些方法來降低倉庫員工的平均揀貨行程距離。此外，還探討了倉庫工人的移動和作業規劃。然而，現有研究主要關注操作效率，忽略了社會和環境方面的問題。因此，本文提出有必要制定一種方法，考慮在設計可持續倉庫時的社會和環境因素。

  本文目的： 本文主要介紹如何在可持續發展的背景下設計和建模空間倉庫系統，我們還開發了一個評估可持續設計有效性的工具，可以在實際應用中使用。

  研究方法： 我們選擇了案例研究的方法來研究。我們進行了觀察并與員工進行了訪談。這些方法使我們能夠更深入地理解要分析的問題和出現的現象。此外，我們使用的方法還可以驗證我們設計的倉庫空間在可持續發展方面的有效性。

  主要發現： 通過實現科學性和實用性這兩個目標，本文不僅有助于商業和建筑實踐中的設計更加可持續，同時也促進了更環保、高效的工作環境。

  三、簡介

  2020年上半年，波蘭的倉庫市場持續增長。根據仲量聯行 (JLL) 的報告，就新需求而言，波蘭是歐洲第二活躍的國家。報告顯示，波蘭是唯一一個與前一年同期相比有顯著增長的國家，增長率達到了30%(Polkowski & Kotowski, 2020)。2023年，工業物流空間的需求大幅下降。然而，隨著經濟形勢的穩定、波羅的海樞紐集裝箱碼頭建設另一個深水碼頭、什韋尼烏琴斯克港擴建以及格但斯克港外港擴建，投資者活動預計將在2024年增加。經濟預測為提高工業物流市場的投資水平提供了基礎(Bank.pl, 2024)。

  倉庫的空間需求與供應鏈的運作緊密相關。供應鏈的整合需要在信息、流程和物流組織三個方面進行協作(Koliński & Werner-Lewandowska, 2021)。在供應鏈中，倉庫負責存儲、合并、分發和管理庫存，因此其作用至關重要。隨著供應鏈的不斷發展，企業需要尋求新的解決方案來提供更好的客戶服務和降低成本。高質量的物流是有效的供應鏈管理和企業本身成功的重要組成部分(Rahman, 2006)。

  倉庫是消耗大量資源的地方，因此需要重新組織流程，使其更環保、高效且經濟。因此，負責任地管理資源對于實現聯合國可持續發展目標12號“負責任消費與生產”至關重要(Golińska-Dawson等人，2021)。根據Ma和Mao的研究(2019)，分析物料流和物流操作路線非常重要。確保設施及其自身的效率所需的重要途徑之一是正確塑造其基本功能區。如果設計得當，倉庫可以更有效率。這樣可以幫助更快地滿足客戶的需求。除了適當的倉庫布局和配置設計外，倉庫流程在提高效率方面也發揮著關鍵作用。倉庫布局和流程相互配合，從而提高整個倉庫的效率(Mohamud等人，2023)。

  適當選擇存儲技術可能會顯著加快倉庫流程。對倉庫功能和倉儲過程管理不善可能會影響企業的整體經濟利潤。這可能導致庫存過剩(占用大量資本)、庫存中斷、即銷售損失(Marziali等人，2021;Lee等人，2018)。本文試圖回顧并評估現有文獻中關于倉庫操作的研究狀況，重點關注倉庫的設計(空間布局)。

  文獻研究表明，大家都在努力提高倉庫空間利用率，從而提高運營效率。因此，本文的目標是提出一些可持續發展的方法來設計倉庫的空間系統。我們的實際目的是開發一個工具來評估可持續設計的效果。我們介紹的方法可以幫助設計師評估他們采用的可持續設計實踐的效果。

  四、研究方法與研究對象

  本文詳細介紹了我們的研究方法，展示了我們在設計考慮到社會和環境因素的倉庫空間時，如何進行科學研究。我們的研究方法包括以下三個步驟：

  1. 文獻分析：通過綜述文獻，我們發現了研究空白。確定研究空白很重要，因為它指出了我們需要研究的領域，也為我們制定研究問題和設計可持續發展理念下的倉庫空間的方法奠定了基礎。

  在文獻綜述之后，我們提出了一個研究問題：RQ 1：有哪些設計實踐可以在平衡經濟目標、員工需求和環境保護之間取得平衡?

  2. 發展與可持續發展的三大支柱相關的空間設計方法：我們會根據可持續發展的三大支柱(經濟、社會、環境)來發展空間設計方法。

  3. 驗證我們開發的方法：我們選擇了案例研究作為我們的研究方法。通過案例研究，我們在可持續發展的三大支柱背景下驗證了我們提出的倉庫空間設計方法。

  這種方法幫助我們更好地理解問題和現象。我們選擇了一家在波蘭開展業務的公司進行案例研究。我們選擇這家公司的一個重要原因是我們可以在這家公司進行研究。

  這家公司提供從冰箱維修到冷卻器安裝、空調設備安裝以及制冷設備再生等一系列服務。我們研究的是商店陳列架零件倉庫。這個倉庫是公司租用的，因此公司不需要投入過多資金。

  這個階段，我們進行了觀察和訪談，并對與我們方法中確定的三個目標相關的測量進行了評估。我們的觀察是連續的，我們會采訪倉庫的員工，這些訪談是有結構和個人化的。

  五、文獻綜述

  倉庫空間設計的主要工作之一就是設置揀貨區域。倉庫的布局設計對人工揀貨方式有很大影響，這些參數在決定揀貨路線長度時起著至關重要的作用(Roodbergen等人，2008年)。揀貨路線長度反過來又會影響倉庫的運營成本。因此，Shqair和Altarazi(2014年)開發了一個基于代理的模型，以便同時研究訂單大小和不同布局參數的影響。Roodbergen和Vis(2006年)也致力于確定倉庫中訂單揀貨區域的布局方法，以最小化工作人員的平均距離。另一方面，Caron等人(2000年)提出了使用COI和隨機存儲規則的低級取向到部分系統中的取貨區域布局方法。許多倉庫使用貨架排列，因此計算倉庫內位置之間的距離是一個重要的參數，這并不總是標準的安排。此類研究使用動態規劃(?uni?等人，2018年)。

  為了確定倉庫的最佳設計參數，對倉庫空間布局的兩種變體進行了比較，同時考慮了服務成本以及與倉庫面積和周長相關的成本(Bassan等人，1980年)。不過，Matson和White(1982年)對各種類型的倉儲(有架和無架)參數進行了廣泛的研究。文獻還涉及與倉庫布置要求有關的主題，對倉庫的分布進行了研究，并得出了倉庫尺寸公式(Berry，1968年)。

  高架倉庫空間設計的問題也得到了討論(Ashayeri等人，1985年)。這種系統是非常昂貴的投資，并且很難修改。后來Lerher(2006年)和Kaw?cki和Gola(2022年)研究了這一問題。在這樣的過程中，如存儲、運輸、訂單揀選和檢索系統(AS / RS)，對設計進行了分解。單通道系統和多通道系統相互比較。為了縮短平均運輸時間和提高容量，部署了一種基于類別的多通道系統的優點。在研究中還討論了選擇貨架出口高度的問題。主要考慮的因素是空間和成本(Lee等人，2005年)。Huertas等人(2007年)在其研究中考慮了倉庫的布局。然而，倉庫不僅僅是一個存儲或提取區域。在他們的出版物中，Lin和Sharp(1999年)提到了用于評估空間排列的質量和數量指標。

  在倉庫布局設計研究中使用了人工智能算法。Muharni等人(2019年)使用粒子群算法優化材料處理的最低成本分布。Sooksaksun和Kachitvichyanukul(2010年)也進行了類似的研究，目標函數是最小化平均行程距離。還提出了倉庫貨架多層配置，其目標函數是每年最小化運輸成本，工具是粒子群優化算法(PSO)(?nüt等，2008年)。

  與倉儲有關的另一個重要領域是揀貨員路線、倉庫作業規劃以及存儲區域內的產品配送。Gu等人(2007年，2010年)對揀貨區的過程進行了廣泛的審查和評估，包括路線分配。De Koster等人(2007年)提出了一種可以確保高效管理倉庫流程的規劃方法。Vanden Berg(1999年)和Kudelska & Niedba?(2020年)的工作描述了一種典型的規劃方法(例如，在揀貨過程中)。

  文獻分析表明，以往的研究主要集中在運營效率及其提升。然而，盡管在運營效率方面有著豐富的背景知識，但對包含倉庫空間設計的社會和環境方面的方法關注甚少。因此，有必要開展研究以考慮其他方面。

  六、空間布局設計的方法

  倉庫空間的設計應具有整體性。這意味著設計方法應該考慮到所有方面，以確保可持續發展和最優的倉庫運作。

  倉庫空間的合理組織取決于多種因素：倉庫的技術布局、存儲區的大小和設備、揀貨區的分離需求、工作方法以及倉庫設備。這些要素的結合需要詳細分析，因為它們會影響倉庫的投資和運營成本。倉庫內的許多物料必須相互協調。這種兼容性要求倉庫空間便于員工不間斷地工作和移動材料。正確組織倉庫空間和基礎設施很重要;否則，基本的倉庫任務和倉庫過程本身可能會受到影響。

  從設計方法過渡到倉庫空間組織是優化物流流程的重要步驟。因此，作為供應鏈的一個重要組成部分，倉庫空間在高效庫存管理和倉庫操作執行中發揮著關鍵作用。然而，為了實現最大化的倉庫效率，需要應用一種綜合考慮功能、人體工程學和環境因素的設計方法。這種方法要求跨學科分析業務需求、過程分析以及與特定需求相一致的戰略規劃。倉庫設計活動構成了一個平臺，需要采用整體迭代改進的方法，并考慮到終端用戶——即倉庫員工的觀點。圖1展示了與倉庫空間設計過程相關的包含整體方法的相關方法。

  如圖 1 所示，該方法包含幾個關鍵階段。第一步是識別倉庫流程中發生的所有操作和活動。接下來，有必要創建一個倉庫和物流地圖。這些地圖包括跟蹤貨物在倉庫中的存儲、移動和加工位置和方式。下一階段是根據可持續發展的三個支柱——經濟增長、環境保護和員工福祉——對倉庫進行評估，如圖 2 所示。

  利用可持續發展的支柱來設計倉庫空間，可以在經濟增長、環境保護和社會責任之間取得平衡。根據數據分析，提出的解決方案旨在有效利用資源、減少自然資源消耗或減少溫室氣體排放，并在確保公平工作條件和員工福祉的同時有效地管理廢物。

  在接受改進提案后，實施是重要的一步。這些可能是逐步修改，只關注一個或幾個較小的變化。然而，在進行變更之后，評估這些改進是否為可持續發展的支柱帶來了預期的結果非常重要。

  七、倉庫現狀

  分析倉庫設施的空間發展假定直接在地板上儲存歐元型托盤貨物單元，不能堆疊。此外，分析對象特別的地方在于它的屋頂結構。這個倉庫的中心部分的屋頂最高，比其他通常有平屋頂的倉庫建筑要高。這使得屋頂呈現出尖頂的形狀。而且，基本空間沒有明確劃分的存儲區域。分析倉庫的草圖如圖 3 所示。

  在采訪中，員工證實了我們觀察得出的結論。在從上述原型組中挑選出組裝件時，為了防止進一步工作受阻，經常需要將其他完成的訂單(多達數十個托盤)運送到外面。這些活動占用了每天約30%的工作時間。在將物料運輸到倉庫外或倉庫的另一部分時，會發生大量損壞。

  在當前的空間設置中，每個托盤貨物單元無法直接操作，需要頻繁更換運輸工具。這意味著員工必須進行更多的額外工作移動，這也導致了更長的揀貨時間。從倉庫取出產品導致客戶訂單完成時間延長。延長揀貨時間和操作過程中造成的損壞對客戶服務物流產生了負面影響。

  分析的企業正在發展，因此需要更多的倉庫空間。如今，與倉庫空間布局相關的問題變得越來越重要。倉庫流程的所有物料的正確設計和倉庫的有效組織決定了公司及其合作伙伴所從事活動的實力。

  八、倉庫新布局討論

  分析倉庫的技術系統需要保持袋裝方式，這樣收貨和發貨過程可以在不同的倉庫大門進行。這個技術系統會把收貨區和發貨區與樓隔開，位置保持不變。辦公室的位置可以幫助觀察和控制倉庫內的活動，無論是在收貨區還是發貨區。這個解決方案的草圖如圖4所示。

  關于存儲區，使用倉庫貨架可以增加托盤的數量，這種存儲設備也可以提高存儲貨物的質量。由于適當的保護措施，可以根據種類或尺寸對庫存進行分類，從而確保充分利用可用的倉庫貨架。根據三個可用的貨架組中存放的單元的高度，建議使用高達6米的貨架高度。大多數叉車都支持這個高度，并且最重要的是不需要更換設備。

  由于這種類型的貨架可以根據操作調整其位置。在存儲區域中，托盤貨架的布置可以是獨立的或作為單排或多排貨架。這種貨架有9個托盤位，每層3個。

  存儲貨物的第二種方法將是塊狀存儲法。這是基于不保留對單元或整個堆棧的直接操作而堆積庫存的方法。由于其可調性，貨架將以這種方式存放。

  它們可以堆疊在彼此之上，以及它們的列形。使用特殊膠帶和紙板角進行適當的保護，這將使這種形成的托盤承載單元能夠承受重量。

  觀察發現，訂單中此類物料的數量往往重復出現。因此，在問題區域附近存放它會減少運輸活動。假設這類物料在每個門店的每張訂單中的數量通常會在200到300件之間波動。這意味著購物車操作員在裝貨時平均可以取2到3次這樣的單位，這使得工作變得更容易。

  為了提高運營效率，倉庫應更好地利用資源、技術和空間布局來組織倉庫流程。優化倉庫的空間布局是為了創造一個集成了技術、流程方面以及員工福利和環境保護功能的設計方案。

  倉庫原來的容量是494個托盤裝載單位，如圖5所示。改造后容量可以增加到1132個單位，換句話說，倉庫的空間大大增加了。

  而且，由于新開發的倉庫空間，我們現在可以用額外的托盤空間來存放新的或再生的貨架設備，這可以幫助我們提高貨物儲存的安全性，防止由于貨架位置不當導致頻繁的操作。因此，圖6顯示，我們的倉庫空間利用率已經提高了。

  規劃好倉庫的運輸路線將提高運輸的安全性，從而改善進出倉庫的貨物的裝卸流程，減少裝卸次數。

  貨架組件直接存放在卡車上，員工手動取走所需數量的組件。根據收到的清單，員工先將組件堆疊在一個托盤上，完成貨架組件的制作。在倉庫里，員工使用手推車來處理與正在完成的單元貨物相關的工作。線路是臨時的，沒固定的地方，可以自由前往訂單中需要的物品所在的位置。另外，員工沒有規定要把物料放在哪個托盤上或者從哪里開始取貨。如果一個產品被另一個產品替代，員工需要將多余的產品移到其他地方。貨物存放好后，員工會取走正確的產品，即摘錄清單上的產品。整個過程如圖 7 所示。

  根據彼得森和阿塞(2017)的說法，挑選是倉儲操作中最昂貴的環節，可能占倉庫運營總成本的55%，因此在分析生產率時，挑選是一個很重要的指標。挑選的一個影響因素是旅行時間，這可能是一種浪費。因此，根據普爾巴等人(2018)的研究，提高生產力的關鍵是通過分析倉庫布局來消除交通損失。

  在對貨架上40組物料進行分析時，研究人員比較了兩種不同時間間隔內的揀貨過程。揀貨流程分為四個步驟：運輸、在托盤上堆放物料、貼標簽和固定。在“運輸”操作中，測量了尋找貨物、與暫時不需要處理的物料有關的操作以及運輸等活動的時間。

  這個過程中最費力的部分是在托盤上堆疊物料，并且花費了大量的時間來尋找揀貨位置并進行搬運。運輸占員工工作時間的27%，而單個物料在托盤上的排列占56%。

  用叉車單元裝載貨物的活動是由人工完成的，沒有使用專門的機器和工具。由于在倉庫內根據自由存儲空間技術對產品進行分揀，因此取貨過程的總時間和每個托盤單元的時間可能會有所不同。這主要是因為根據個別產品的旋轉，它們的存儲位置會改變。

  在設計了倉庫的新布局并提出了貨架后，與尋找物料、暫時不需要的物料存放以及運輸有關的活動都已消除。揀貨過程本身變得更簡單，揀貨時間也縮短了。本研究清楚地展示了倉庫效率、流程化倉庫和倉庫空間布局之間的關系，因此，它補充了Buba等人(2019)的研究成果。

  分析指標前后 參考倉庫評估，以及第一支柱可持續發展影響經濟增長的效果。提高運營質量，包括——在倉儲過程中形成的成本降低、資源更有效地利用以及系統效率提高，這也在Beamon和Ware(1998)的研究中得到了證實。

  當員工完成任務后，就不用再在倉庫里辛苦地查找物料了。原來跟存放阻礙當前需求的物料相關的活動都被取消了。取消這些不必要的活動可以降低損壞特定產品的風險。

  新的貨架布局對揀貨過程的時間產生了影響。在舊的布局中，沒有貨架，只有地面上的塊狀存儲空間，40個貨架要花5個多小時才能弄好。但是，在新系統中，如圖10所示，揀貨時間會超過3小時。公司通過提出新的倉庫空間布局，利用貨架來提高倉庫容量。這樣可以減少操作移動，提高工作安全水平和貨物存儲水平。

  在揀貨過程中，員工需要多次操作物料，這給他們帶來了額外的壓力。工作安全也很重要。根據Tytyk 和 Mrugalska (2018) 的研究，緩解人類勞動的愿望是由經濟和人道主義因素驅動的。在實施變更之前，員工明確表示疲勞。但是，在實施之后，通過訪談，員工對工作場所安全條件的改善感到滿意。他們還指出了與揀貨和庫存以及標準化倉庫流程相關的問題。因此，這些都是在方法中所采取的步驟。

  評估倉庫在增加社會責任方面的作用。對物料不必要的操縱，在倉庫內尋找貨物會增加倉庫可用資源，尤其是運輸工具的消耗。這些行為也會在環境保護方面產生后果。在變更實施之前，每年充電所需的能源為 6,072.192 千瓦時/年，而在變更實施后，這一數字減少到 3,048.192 千瓦時/年。旨在減少消費的行為有助于最小化對自然環境的負面影響，這與方法中涉及提高環保目標是一致的。

  此外，回答方法論中提出的研究問題，平衡經濟目標與員工需求和環境保護的設計實踐包括：工作空間的人體工程學、空間布局優化，監控資源消耗。以人體工程學設計工作站和倉庫空間可以提高員工的工作效率和舒適度，從而提高運營效率。定期監控能源和其他資源的使用情況可以幫助您確定可以節省成本的地方。這也有助于降低運營成本和環境影響。

  九、結論

  如今，倉庫空間規劃問題越來越重要了。公司的倉庫管理能力就體現在能合理設計并高效地組織全流程的倉儲過程。因此，遵循特定的方法論顯得尤為重要，這可以避免忽略任何可持續性支柱。

  經過驗證，我們提出的方法實現了公司倉庫運營效率的提高，并改善了環境和社會效益。但是，倉庫空間設計實踐還可以幫助實現經濟目標、滿足員工需求以及環境保護之間的平衡。另外，我們還要記住，合理的倉庫空間布局設計也會影響到物流服務的質量。

  通過案例研究，我們驗證了所提出的設計方法，并同時確定了經濟、社會和環境效益。這篇文章可以作為進一步研究空間系統可持續設計的靈感來源，并鼓勵使用創新的設計實踐來實現經濟、社會和環境目標之間的平衡。

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