SF快遞公司物流分撥系統的仿真與優化分析

文/付 強

SF快遞公司物流分撥系統的仿真與優化分析

文/付 強

摘 要：本文闡述了快遞分撥中心的概念，分析了SF快遞企業分撥業務的操作流程，建立了實際系統的Flexsim仿真模型。通過仿真分析，發現了系統瓶頸所在，對實際系統的改進提供了指導。

關鍵詞：快遞；分撥中心；Flexsim；建模

隨著電子商務的快速發展，快遞行業也隨之迅速壯大，快遞業務量迅速提高。目前我國快遞日業務量早已突破1000萬件。另據統計，全國民營快遞企業有5000多家，但多數企業的分撥業務由于作業不規范、自動化程度低等原因，暴露出的分揀效率低、錯誤率高等問題越來越嚴重。面對我國快遞市場的快速發展，優化快遞分撥流程，提高分撥效率是解決爆倉、停收件、延遲等問題的關鍵。

1. 快遞分撥中心的概念與作用

1.1 分撥與分撥中心

分撥是一種物流活動。在快遞物流系統中，快件體積較小，且以“小批量多品種”的形式出現，“多品種”是指其發往地不盡相同。“小批量”是指同一客戶的快件大多不會出現多件發往同一地區，并非業務量少。在流轉過程中，需要進行多次分撥。如分揀、建包、拆包、分揀等。

分撥中心（Allocating Center）是一個專門從事分揀、分撥作業活動的部門，通常集倉儲、集貨、理貨、簡單加工、送貨等職能于一體，是快遞業務流程中的一個重要物流節點。

1.2 分撥中心的作用

分撥中心并非只進行簡單的分揀作業，在實際運作過程中，還包括存儲、分揀、集散、銜接作用加工等作業。為了滿足用戶對產品個性化的需要，很多分撥中心都具備了一定的初加工能力，能夠根據客戶的需求，對貨物的規格、尺寸和形狀等進行加工，實現合理配送。分撥作業是快遞配送作業的核心環節，其運作效率的高低是決定快遞配送效率的關鍵。

2. SF快遞公司分撥中心的作業過程

分撥中心的業務流程包括三大環節，分別是收發、運輸中轉、派件。首先客戶利用熱線或者網絡下單；客服中心處理訂單信息后，將信息錄入信息系統；調度人員根據系統里的訂單信息安排最近的收件員上門收取快件；收件員收取后將快件送至相應的網點；倉管員完成對快件貼簽、掃描、稱重、分類等規定的程序后，將快件運送至集散中心（如分部、中轉場等）；集散中心按照快件目的地進行分揀、打包、裝車等后，運送至下一集散點（如機場、中轉場、分部等），經過多次的中轉，最后配送至分部；到達分部后，進行分揀，并由負責收件人所在區域的派件員來派送。

在這個作業過程中，快件在各集散點和集散中心等被多次分揀，發往不同的目的地。由上述流程可知，分揀作業的運作效率是影響快遞的運作效率的關鍵因素，分撥中心作為分揀作業的主要場所，其布局和運作一直是快遞企業重點關注的問題。

3. SF快遞公司分撥系統仿真建模

3.1 分撥中心現有布置結構

圖1 中轉場現有布局示意圖

SF快遞公司中轉場現有布局分為貨物中轉區，出港貨物分揀、打包區，進港貨物分揀、打包區，物料倉儲區和辦公區，總體布局如圖1所示。

3.2 建模過程

（1）分撥中心理論模型

Petri網是用于描述分布式系統的一種網狀模型，既能描述系統的結構，又能模擬系統的運行。Petri網包括事件和條件兩個節點類型，在這樣的圖形中，分布著表示狀態資源或信息的托肯，按照觸發規則進行狀態的演化，從而反映系統運行的全部過程。

根據SF公司分撥中心的業務流程，利用CPN Tools工具，建立如圖2所示的Petri網理論模型。

圖2 分撥中心Petri網理論模型

圖2模型中庫所及變遷所對應的含義如表1所示：

庫所 內容 變遷 內容P1 快件、貨物到達 T1 卸車P2 卸車完畢 T2 按操作方式分揀(包或小件) P3 大件貨物準備分揀 T3 按操作方式分揀(大件貨) P4 包快件準備解包，小件快件準備分揀 T4 小件快件分揀P5 解包完畢，準備分揀 T5 解包操作P6 小件快件分揀完畢 T6 大件貨物按照區域分揀P7 建包完成，準備裝車 T7 小件快件按區域分揀P8 分揀完畢，準備裝車 T8 建包操作P9 分揀結束 T9 包按照區域分揀T10 裝車操作

表1 庫所、變遷內容表

（2）Flexsim仿真模型

根據分撥中心的作業流程和中轉場的布局，利用Flexsim軟件建立仿真模型。模型中使用了發生器（Source）、隊列（Queue）、處理器（Processor）、輸送機（Conveyor）、分揀線（MergeSort）、分解器（Separator）、合成器（Combiner）、操作員（Operator）、指派器（Dispatcher）等Flexsim建模對象，用于表示實際系統中的各種資源。其中發生器用于生成快件、大件貨物和建包操作需要的編織袋等；緩沖區用于存放需要解包的快件；處理器用于模擬貨物的檢驗過程；合成器和分解器分別用于對貨物進行建包、解包操作；輸送線用于模擬貨物的搬運過程。

經過對實際系統的作業過程和現場布局分析建立仿真模型如圖3所示。

圖3 分撥中心Flexsim仿真模型布局圖

從圖中可知，整個仿真模型布局分為貨物中轉區（左側矩形線框內區域）、進港貨物分揀打包區（中間矩形線框內區域）和出港貨物分揀打包區（右側矩形線框內區域）三部分組成。其中，貨物中轉區部分由隊列、分解器、操作員和輸送機等實體組成，模擬貨物到港卸貨過程。進港貨物分揀打包區和出港貨物分揀打包區由隊列、發生器、指派器、合成器、操作員和輸送機等實體組成，模擬貨物分揀和打包過程。各個實體之間通過端口進行信息的輸入和輸出，整個仿真過程是消息驅動的。

以貨物中轉區為例，到港的貨物在卸貨后經輸送機搬運到檢驗區（由Processor模擬），然后進入解包、快速分揀和建包作業，最后進入中專暫存區（由Queue模擬）等待裝運。

4. 仿真運行過程及結果分析

4.1 參數設定

仿真模型中各實體參數設置如下。

（1）貨物類型分為大件貨物和小件快件，大件貨物的到達頻率服從正態分布函數normal（200，30），小件快件到達頻率服從正態分布函數normal（400，40）；

（2）每個檢驗臺（Processor）設置一名操作工（Operator），其檢驗一件貨物的時間服從均勻分布uniform（50，20），單位為秒。

（3）檢驗貨物的不合格率，中轉區為2%，進港貨物分揀打包區為3%，出港貨物分揀打包區1.5%。

（4）合成器（模擬建包操作）作業時間服從均勻分布uniform（150，40），單位為秒。

（5）輸送帶速度采取系統默認值。

（6）各分揀口操作工及各暫存區容量根據實際情況設置。

4.2 仿真運行過程

在各實體參數設置完畢后，對上述系統進行仿真運行，仿真系統時間以秒為單位，按一天8小時工作時間計算，設置仿真運行時間為28800單位時間，然后運行仿真系統，在仿真時間到達后Flexsim會停止仿真的運行并保存仿真過程中產生的數據。仿真運行過程如圖4所示。

圖4 仿真運行過程圖

4.3 仿真結果分析

模型運行結束后，根據分析需求導出各實體仿真數據，參見表2所示：

表2 Flexsim仿真匯總報告數據（部分）表

在快遞業務實際操作中，出于快件安全考慮，運送中必須建包，不能更改操作方式。對上述仿真數據分析可知，在出港解包暫存區，參數中設置其最大容量為300件，而仿真中得到的數值為270件，與最高值相差無幾，因此極有可能導致整個分揀的癱瘓。

在上述分析基礎上，重點對出港解包暫存區和下一道工序安檢作業的單實體狀態進行分析。通過出港解包暫存區各階段溢出量直方圖可以看出，溢出量遠遠超過在各個階段的數值。同時，通過安檢作業的單實體狀態分析發現，其58.2%的時間閑置，37.6%時間在處理，即進行安檢工作。如圖5和圖6所示。

由上述分析可知，出港解包暫存區是該系統運行過程中存在的瓶頸所在。快件分揀前解包作業區容易造成快件堆積，而影響整個運作的進程。而現有條件下，由于場地限制，不能安排更多的人進行解包操作。若在上游不使用包操作，容易造成快件在運輸過程中的丟失，也會增加卸車的難度。針對該問題可有兩種解決方案：一是增加出港解包的崗位設置，安排更多的工作人員以提高作業效率；二是針對人工分揀的不足，引入自動分揀系統，從而減少差錯率，提高工作效率，消除系統瓶頸。

5. 結論

在快遞業務流程中，分撥作業無疑是影響系統運作效率的關鍵業務流程。文中通過對SF快遞公司實際系統調研，建立了分撥系統Flexsim仿真模型，通過仿真發現了系統瓶頸所在。仿真結果對于解決實際問題，提高系統運作效率有實際的指導意義。同時，也為Flexsim仿真方法在快遞業務仿真與優化方面的研究提供了參考。

圖5 出港解包暫存區各階段溢出量

圖6 安檢作業狀態圖

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[基金項目：①全國教育科學規劃課題(FFB108141)/②天津市高校“優秀青年教師資助計劃”/③天津市科技發展戰略研究計劃項目(13ZLZLZF05400)]

作者單位：（天津職業技術師范大學）