龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
基于Flexsim的配送中心仿真及优化研究
作者：刘家财
来源：《中国市场》2010年第41期
[摘 要]本文首先对某配送中心欲实现的功能和运作流程进行深入、系统的分析;其次建立仿真模型,通过仿真数据分析配送中心库存水平、设备利用率及订单完成效率等重要性能指标;最后,从补货策略、人员、设备数量及设备工作效率等方面对模型进行优化,并给出改进意见和建议。
[关键词]配送中心;系统仿真;系统建模;物流仿真
[中图分类号]TP391.9 [文献标识码]A [文章编号]1005-6432(2010)41-0097-03
1 某配送中心功能概述
配送中心仿真不仅可以为即将建立的配送中心提供方案评估及论证依据,而且也可以对已建成配送中心的经济效益及人员、设备配置的合理性进行科学评价,从而避免资金、人力和物力的浪费,提高配送中心的综合效益,为消除配送中心运行“瓶颈”、挖掘配送中心发展潜力提供科学、合理的理论依据和决策支持。本文所研究的配送中心接收上游3个供应商提供的3种不同类型的产品,由产品入库区、产品储存区、产品分拣区、产品出库区四个主要功能区组成。配送中心功能区分布如下图所示。 1.1 配送中心人员及设备配置
(1)入库区:由3个产品入库口,3个入库加工台,3个入库产品暂存区,3个组盘器,1个托盘入库口,1个托盘存放区,1个托盘回转区,3个组盘机械手和1辆托盘运送叉车组成。配送中心共有200个托盘,入库区中每个托盘可以装载8个单位产品,托盘运送叉车负责将托盘从存放区运至入库区组盘器。同时,为了保证配送中心的合理库存量和较好经济效益,当入库产品暂存区的存储量达到20个时,它的输入端口自动关闭;当存储量小于8个时,输入端口则自动开启。 (2)储存区:由3个货架和3台自动堆垛机组成,每台堆垛机负责相应货架的出入库作业。3个货架均设置成10行10列,每个货格只允许存放一个托盘货物,即每个货架存储托盘的最大量为100。考虑到存储成本和安全库存量,结合各类货物的以往销售数据设置货架,当存储量大于80时自动关闭输入端口,当存储量小于20时自动开启输入端口。
(3)分拣区:由3个拆盘器,3个托盘暂存区,3个产品暂存区,3个拆盘机械手,1辆托盘回送叉车,1个产品打包台,1个打包箱生成器和1个拣选操作人员组成。其中,3个拆盘器负责从入库区进入的对应托盘产品的拆盘作业,机械手则负责把拆卸下来的空托盘放入托盘暂存区,并把产品
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
放入对应的产品暂存区。当订单来临时,拣选操作人员负责按照订单要求的数量将所需产品送至打包台进行打包作业,订单由20组随机生成的0~10之间的数字组成,并设置生成类型服从(1,20)的均匀分布。为了更好地控制整个配送中心的作业流程,分拣区内的3个产品暂存区的最大容量均设置为10。
(4)出库区:由1个产品分类器,10个传送带,10个产品暂存区和1个产品接收器组成。出库区主要功能是把按订单打包好的产品按预先设定好的配送路线进行分类整理,并放置到对应的产品暂存区。在出库区,每个产品暂存区将分别接收两类订单组成的产品。 1.2 配送中心人员及设备建模
上节所列配送中心需要用到的实体设备均可在Flexsim仿真软件的实体库里找到对应的仿真对象,不需导入使用AutoCAD等绘图工具制作的三维文件。配送中心实体设备与Flexsim仿真软件实体库仿真对象的对应关系如表1所示。 2 配送中心系统流程
该配送中心的系统流程分为以下两个主要环节:入库储存和出库分拣,其运作流程分别如图2(a)和(b)所示。 3 配送中心仿真
在对配送中心人员、设备进行分析、配置的基础上,构建其整体仿真模型。 3.1 入库区实体及参数设置
入库区由4个生成器,3个处理器,5个队列,2辆叉车,3个机械手和3个合成器组成。入库区实体参数设置如表2所示。 5 效率分析及系统优化
各个功能区参数设置好后运行仿真模型,观察仿真数据,可以看出一些参数设置得不够合理。比如,货架1的最大存货量为3箱,平均存货量仅为0.17箱,也就是说货架1上基本没有存货,托盘经过组盘合成器进入储存区后很快又被运出至分拣区,仓库利用率很低,造成这种现象的主要原因是产品入库加工和组盘的速度赶不上分拣的速度,以至于产品停留在储存区的时间很短。除此之外,打包合成器的收集订单所占时间比率太大,说明分拣效率太低,常常需要等待;组盘合成器3的等待运输时间过长,说明相对应的堆垛机的运行效率设置得不合理;托盘运送叉车和打包人员闲置率分别高达66.4%和57.7%,反映出组盘时间过长和分拣效率太低,经常造成设备和人员的闲置。
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn
对以上仿真数据进行分析,可以看出,配送中心的综合效率和重要性能指标跟入库区的工作效率、储存区的存货策略以及分拣区人员、设备是否协调运作都有直接的关系。下面分别从补货策略、人员、设备数量及设备工作效率等方面对模型进行优化分析。 5.1 改变储存区安全库存
原来模型中设置当货架存量大于80时,关闭货架的输入端口,停止补货;当货架存量小于20时打开货架的输入端口,继续补货,这样造成货架的利用率较低。为了提高货架的利用率和平均存货量,可以设置当货架存量大于90时停止补货,当货架存量小于50时继续补货。 5.2 调整人员、设备数量
由于托盘运送叉车和组盘机械手的闲置率分别高达66.4%和59.2%,可以考虑不另外设置托盘运送叉车,而是让组盘机械手完成托盘领取任务。另外,拆盘机械手的平均闲置率也较高,可以减少其数量,使用1台拆盘机械手即可满足需要。 5.3 提高人员、设备效率
在原模型中,组盘合成器的收集时间和等待时间均较长,原因是产品到达速度较慢和堆垛机效率较低,为了使这一作业能更好的衔接,可以加快产品入库速度,同时提高堆垛机的工作效率。 6 结 论
配送中心的仿真研究,目的是分析配送中心的各项重要性能指标是否合理,从而为配送中心规划、建设与升级、改造提供科学决策依据。本文研究一个由3种不同类型产品的入库、储存、分拣及出库作业构成的完整配送体系,通过Flexsim仿真运行模型并分析数据,从安全库存量选取、人员和设备配置及效率的提高等方面对系统进行优化,对配送中心的规划和改进有较高的参考价值。 参考文献:
[1]王红卫,谢勇,王小平,等.物流系统仿真[M].北京:清华大学出版社,2009. [2]彭扬,吴承健.物流系统建模与仿真[M].杭州:浙江大学出版社,2009.
[3]张晓萍,刘玉坤.系统仿真软化Flexsim3.0实用教程[M].北京:清华大学出版社,2006.