配送中心規模估算・自動化設計

1-3. 物流設施計畫中的中心規模計算

在現代的物流設施計畫中,憑經驗與直覺的動線設計已不再行得通。配送中心的中心規模計算,是無數次重複箱(Case)與零散(Piece)移動・保管的複雜加減算組合,必須透過數學模型來予以解明。

在計算的過程中,根據目的(正在設計哪個區域),作為基準的單位會依序變化為出庫次數、零散數、箱換算、PL(棧板)換算、容積換算、重量換算等。 Tera計算2整合了各個現場個別的計算邏輯,並以全資料平均值(Tera設定)為起點,藉此透過理論計算推估庫存量與進貨量,邏輯性地算出從進貨到出貨空間面積與月台數(車位數)、保管空間,以及最終的建築面積與廠區面積的一連串最佳規模。

第1節 規模計算用資料加工與基本方針

在為了進行中心規模計算的資料加工中,Tera計算2特別著眼於保管空間的棧板保管效率,並積極採用「PL換算(棧板換算值)」作為等級設定的關鍵指標。

💡 在出貨資料中採用「整體平均」的2個重要理由

1. 完全防止計算遺漏: 如果只選擇特定的出貨日(例如月底的繁忙日等)來進行分析,剛好在那天沒有出貨實績的品項(如長尾商品等)將會整個從計算中遺漏。 透過採用整體平均,能精確地網羅所有品項所需的保管空間。

2. 防止過度投資(規格過高/Over-spec): 若以最大尖峰日來進行中心規模計算,將會算出大得不必要的建築物或設備,導致持續支付無謂的折舊費用。 作為物流的基本,尖峰時超出的物流量應透過活用安全庫存或提前出庫等「運用」手段來彌補,硬體規模應配合「平均穩定運作」才是鐵則。

基於這個理念,Tera計算2嚴密區分了箱出貨與零散出貨的動線進行計算,並在Access系統內部儲存・展開多達32個彙整表(含換算值),實現了多角化且具彈性的驗證模擬。

第2節 透過理論計算推估庫存量與進貨量

第1項 庫存平均與「穩定運作時庫存」的差異

在物流設施計畫中最容易落入的陷阱,便是「直接相信現狀的庫存資料(WMS的實績值)來進行面積計算」。由於實績值中包含了無謂的滯留庫存與缺貨,因此從正確的出貨資料中透過理論計算推估適當的庫存量與進貨量,並與現在的實績值進行比較驗證,是極為重要的。

  • 最大庫存: 中心內能容許的庫存絕對上限值。物理上不會持有超過此數量的庫存。
  • 安全庫存: 為防止供應商進貨延遲或突發的大宗出貨造成缺貨,必須隨時確保在手邊的庫存量下限值。
  • 訂購點(最低庫存): 從下單後到物品實際進貨到中心為止的前置時間(Lead time)內,所被消耗的庫存閾值。
  • 穩定運作時庫存(Tera計算採用): 多個品項的進貨日被漂亮地分散管理,中心整體的庫存高峰與低谷被平準化的理想狀態下的庫存量。 保管空間的計算以此數值為基準。
    [變動的庫存] = 出貨數 × (最大庫存期間 - 安全庫存期間)
    [穩定運作時庫存] = (變動的庫存 ÷ 2) + 安全庫存

第2項 庫存量推估的具體步驟

基於從出貨資料算出的每品項所需庫存(PL換算),自動判斷堆疊到棧板上的形式。 透過細緻區分單一品項即可裝滿棧板的「單一品項PL」,或是讓多個少批量品項共乘的「2混載〜8混載PL」,計算出符合現場實際狀況且極為準確的所需棧板數,並將其連結至保管空間面積。

第3節 進貨量推估與分散效果

在透過理論計算推估庫存量與進貨量時,如何設定「進貨時機」將會讓所需面積產生劇烈的變化。根據變動的庫存天數(例如以6天為週期的下單等),在系統上進行刻意分散各品項進貨日的模擬,藉此抑制配送中心整體的總庫存尖峰(最大體積),最終將能把所需的建築面積最小化。

此外,從每品項的進貨量(例如,若是0.5PL以上則以棧板單位進貨,0.5箱以下則以樹脂物流箱(Oricon)進行零散單位進貨等)自動判斷最佳的包裝型態,並精確推估從卡車卸下的所有進貨量的體積。

第4節 中心內所需空間計算

第1項 進貨空間面積與月台數的計算

與出貨不同,進貨業務在自家公司端進行下單控制(指定納品日時與分散)相對容易。 因此,透過排程讓其共享利用出貨空間面積與月台數空閒的時段,便可大幅削減專用的進貨空間,直接帶來成本的降低。

  • 尖峰時段物流量: 使用尖峰比例,算出一天之中卸貨物流量最集中的1小時的物流量。
  • 卡車車種與裝載方式的判斷: 詳細設定納品型態,如大型車或40呎海運貨櫃、人工卸貨的紙箱直接堆疊(從容積計算卸貨時間),或是針對堆高機的棧板裝載(考慮棧板厚度150mm空間損失的計算)等。
  • 進貨月台數(車位數): 算出為了在尖峰1小時內不讓卡車滯留而能靠港・卸貨所需的碼頭(接車口)數量(靠港時間的累計 ÷ 60分鐘)。
  • 面積倍率的適用: 不單純只是貨物的體積,還需加計棧板間的空隙、堆高機的迴轉・作業通道、現場辦公室空間、以及處理單據或檢驗所需的暫時滯留時間,對實際體積乘上基準為120〜130%的面積倍率來進行計算。

第2項 出貨空間面積與月台數的計算

確保出貨空間面積與月台數是防止配送延遲的最後防線。這是將從保管空間出庫的整箱品,或是揀貨・分揀後的零散品依照方向別進行集中,並在完成出貨檢驗・包裝後,直到裝上卡車為止進行「貨物備妥・滯留」的極為重要空間。

  • 尖峰物流量比例的控制: 為了提高出貨設備的機器稼動率並防止面積過度膨脹,將提前作業或出貨批次的分割等運用對策納入模擬中,以將每小時的尖峰物流量比例控制在整體25%以下的基準。
  • 運輸設備與容器的選擇: 選擇裝載到卡車上的型態,如直接堆疊、棧板、籠車(850×650mm、1100×800mm等)、台車(Dolly)等。 此外,如果是自家的專用車隊,籠車可以直接原樣歸還;但若使用共同配送或宅配便,則需要重新包裝(綑包)進紙箱中,因此也會計算伴隨而來的容積變化。
  • 出貨物流箱填充率的計算: 將零散出貨物裝入30型〜60型的樹脂物流箱(Oricon)時,不可能毫無空隙地100%裝滿,因此將填充率基準設為70〜90%來算出所需的物流箱數量。 此外,也會將歸還回來的摺疊空箱放置處(例如40型每個約0.0118㎡)加算至面積中。

第3項 出貨作業空間面積的計算

出貨作業空間是中心內配置最多人員,直接關係到生產力的心臟地帶。將精密計算整箱品的依方向分揀空間、零散出貨用的揀貨貨架(流動式貨架・中型貨架),以及包裝動線的面積。

  • 對無出貨實績品項的補救措施: 即使在出貨資料上沒有實績,存在於WMS庫存資料中的品項(例如918個滯銷商品等),也會被強制加算到零散揀貨貨架的D等級區域,務必確保保管的儲位數。
  • 流動式貨架(針對高流動品・A等級): 針對出貨頻率高的品項,設定為能填充3〜5天份的庫存。 算出各自確保了前方揀貨通道與後方補貨通道的平面面積,以及商品的有效儲位容積。
  • 中型貨架(針對低流動品・B〜C等級): 針對出貨頻率低的品項,為了節省補貨手續設定為7〜14天份的庫存。 算出包含作業員可錯身而過的揀貨通道在內的貨架平面面積・容積。
  • 檢驗・包裝區的動線計算: 將零散出貨的尖峰處理數(件數)與每1件的檢驗・包裝時間(例:1件3秒)相乘,算出所需的作業動線數量及設置面積(輸送帶長度與作業台面積)。

第4項 保管空間面積的計算

從中心整體的總庫存量中,扣除已補貨到出貨作業空間(流動式貨架或中型貨架)的庫存份額,計算用來存放剩餘大批物流量的備用區域(保管空間)的面積。

⚠️ 5公尺基準與消防法上的「虛擬樓板」規則

放置在棧板貨架最上層的保管物底部若超過高度5,000mm(5公尺),在建築基準法及消防法上將被視為該處存在「虛擬樓板」,會產生增設灑水設備或設置嚴格防火牆的義務,因此在設定貨架高度時必須非常小心。

  • PL(棧板)固定式貨架: 設定橫樑(Beam)與雙向通道(堆高機等可迴轉的裝卸通道),管理單一品項・混合品項棧板。 在計算高度時,會確保棧板與橫樑之間有100mm的間隙(Clearance)以供插入堆高機牙叉。
  • PL電動移動式貨架: 由於貨架本身在軌道上滑動以共用通道,與固定式貨架相比能大幅縮小設置面積。 但計算時必須加計底部的電動馬達台車高度(增加200〜250mm)以及設置在末端的控制盤空間(+400mm)。
  • 高密度保管設備: 計算針對能將天花板高度發揮到極致的高密度設備的分配面積,如後推式貨架(Push-back)或利用存取機的PL自動倉儲(AS/RS)等。

第5項〜第6項 辦公室・福利設施及全物流空間的整合調整

除了到目前為止所計算的進貨・出貨空間面積與月台數、出貨作業空間、保管空間等純粹業務區域的總和之外,還會加計以下對中心營運不可或缺的附屬面積以確定總面積。

具體而言,會加計中心長或行政人員駐守的辦公室區域、作業員的休息室・置物櫃室等福利設施區域、大量消耗的資材・副資材(未展開前的紙箱、膠帶、緩衝材、表單類)的保管放置處,以及堆高機可安全雙向通行的大通道(如寬4公尺的交通動脈)。 此外,也會針對因時段不同而可共用於進貨與出貨的重疊空間作為削減要素進行負向調整,算出沒有浪費的精密總樓地板面積。

第5節〜第8節 建築面積・廠區面積計算與考量事項

在倉庫內部所需面積確定之後,便會進入包覆這些面積的建築物硬體計算,以及土地的計算。

建築面積及建築結構的設定

進行作為物流中心容器的建築面積模擬。配合土地的限制與投資預算,決定最佳的建築物量體。

  • 建築物規格的基本設定: 將包含隔熱材的外牆厚度(200mm損失)、不妨礙貨架配置的柱距(10m〜12m跨距)、配合卡車貨台高度的1樓高床月台(1,000mm),以及考慮到巧固架(Nestainer)等堆疊的有效樓層高度(地板上7,000mm)等設為參數。
  • 符合建蔽率・容積率: 計算基於都市計畫法的土地利用限制。
    • 建蔽率: 以(建築物投影面積 + 卡車月台的巨大雨遮面積×50%)÷ 廠區面積 來計算。
    • 容積率: 以 各樓層樓地板面積的總和(總樓地板面積)÷ 廠區面積 來計算。
    • ※ Tera計算的標準設定中,會以一般物流據點的基準「建蔽率60%・容積率200%」為指標發出警示。
  • 建築物模式的最佳化: 配合可取得的土地面積,從約40種建築物模式模型中(包含樓層數從1樓平房到5樓多層建築、有無作為附屬建築的自動倉儲、有無為了全天候裝卸的巨大雨遮等),自動計算出最具成本效益的最佳規格。

廠區面積及周邊法規・安全考量

最終的廠區面積並不是只要建築物能剛好放得下就好。為了讓卡車安全且順暢地進出,並與周邊環境調和,廣大的外部空間是不可或缺的。

除了從正上方俯視的建築物投影面積外,還必須將大型拖車(16公尺級)無需倒車重打方向盤即可靠港的迴轉通道(確保車寬+安全餘裕1公尺以上)、月台客滿時待機用的卡車待機區空間、數百名員工通勤用的自家用車停車場・自行車停車場,以及工廠立地法等條例所規定的綠地率(廠區一定比例必須綠化的義務)全部加算進去,最終所需的廠區面積才算確定。

📌 現場設計中必須考量的事項(Tera計算外項目)

並非光靠面積計算軟體的數值就能完結,在繪製圖面配置時,也必須務必將以下「鮮活的現場運用空間」放在心上。

・每天大量產生的廢紙箱的壓縮處理機(Baler)放置處、廢棄物暫存區、清除泥污的棧板清洗區
・庫內作業員能立刻使用的適當配置廁所・盥洗室、防止堆高機與行人接觸事故的避難引導通道(完全的人車分離)
・有數年保存義務的法定單據・過往表單類的專用保管空間
・對附近居民的噪音・廢氣考量協調、防犯保全(大門警衛室)、航空法等對建築物的高度限制、左轉出庫至幹道等的聯外交通條件

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