物流中心仿真系統(tǒng)構(gòu)建研究

周雪 貴州師范大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院

一、引言

隨著現(xiàn)代物流業(yè)在我國的飛速發(fā)展，物流中心的作用越來越受重視。近年來，各行各業(yè)在進(jìn)行物流改造過程中，投資建設(shè)了相當(dāng)數(shù)量的物流中心。物流企業(yè)或企業(yè)物流在面臨物流工程項(xiàng)目投資新建或原有系統(tǒng)技術(shù)改造時，由于缺乏準(zhǔn)確豐富的信息數(shù)據(jù)和必要的物流仿真系統(tǒng)決策支持，造成企業(yè)盲目投入建設(shè)，導(dǎo)致大量資金浪費(fèi)。因此，系統(tǒng)仿真已經(jīng)成為物流中心設(shè)計(jì)及改造中的一個比較重要的工具。

二、物流中心系統(tǒng)仿真模型建立

（一）物流中心貨物入庫作業(yè)現(xiàn)狀

物流中心最為基本的功能為貨物的中轉(zhuǎn)存儲作業(yè)。因此本文將從入貨仿真出發(fā)，建模并計(jì)算優(yōu)化后的結(jié)果，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)開源節(jié)流的目的提出建議及優(yōu)化方案。Luckbee物流中心是一家集倉儲理貨、貨物運(yùn)輸、多式聯(lián)運(yùn)、信息配載、運(yùn)輸代理、中轉(zhuǎn)換裝和綜合服務(wù)為一體的大型第三方物流企業(yè)。本節(jié)研究的Luckbee物流中心貨物入庫作業(yè)則可謂是物流中心日常業(yè)務(wù)中最頻繁、最基礎(chǔ)的活動。

在Luckbee物流中心調(diào)研時發(fā)現(xiàn)，貨物入庫的流程比較簡單。但是由于卸貨區(qū)并非在物流中心的中心位置，所以，各個存儲倉庫到卸貨區(qū)的距離并不相同。此外，由于物流設(shè)備的多樣性以及有限性，工作人員處理貨物從卸貨區(qū)到各個倉庫使用的物流設(shè)備也不盡相同：對于近距離的倉庫，往往采用的是人工搬運(yùn)或者推車；對于較遠(yuǎn)距離的倉庫，往往采用的則是叉車搬運(yùn)。由此導(dǎo)致的不同的倉庫的入庫成本也并非相同。

而工作人員現(xiàn)行的貨物分配入庫規(guī)則則是典型的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，并非本著提高入庫效率以降低入庫成本的目的。為了更深入的了解分析物流中心貨物入庫的本質(zhì)，本節(jié)結(jié)合Luckbee的實(shí)際情況，建立了關(guān)于Luckbee物流中心的貨物入庫模型，旨在分析入庫流程中的總成本以及倉庫的資源使用效率。此外，針對Luckbee現(xiàn)行入庫方案，提出進(jìn)一步的改進(jìn)方案，并通過模型運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析對比。

（二）入庫模型的建立

建模時，考慮到對于Luckbee物流中心影響到其入庫成本的因素主要在于入庫作業(yè)的組織管理情況。故結(jié)合作者對該行業(yè)的了解以及查閱相關(guān)文獻(xiàn)，作者在建立Luckbee物流中心的貨物入庫模型時，重點(diǎn)考察的是貨物運(yùn)達(dá)到物流中心后在卸貨區(qū)進(jìn)行卸貨；然后根據(jù)工作人員和物流系統(tǒng)的組織安排將貨物分配到倉庫進(jìn)行存儲。由于每個倉庫的物流設(shè)備使用不盡相同，倉庫和卸貨區(qū)的距離也不盡相同，導(dǎo)致單位貨物在每個倉庫的入庫成本也不相同。由此我們可以發(fā)現(xiàn)，采取不同的入庫規(guī)則明顯會引起入庫成本的變化。這就是我們下面做的研究方向。

Luckbee物流中心入庫作業(yè)的流程如圖1所示。

圖1 Luckbee物流中心的入庫作業(yè)業(yè)務(wù)流程圖

當(dāng)貨車載著托盤到達(dá)，首先是在物流中心的卸貨區(qū)進(jìn)行卸貨。托盤進(jìn)行卸貨后，工作人員會選擇一個倉庫進(jìn)行托盤的存儲。由于物流中心的三個倉庫距離卸貨區(qū)的距離不同（倉庫和卸貨區(qū)的距離按照升序排列：倉庫1，倉庫2，倉庫3），所以現(xiàn)行的倉庫選擇規(guī)則是就近原則，先放滿最近的倉庫，即順序?yàn)閭}庫1，倉庫2，倉庫3。選擇好存儲倉庫后，工作人員就利用物流設(shè)備將托盤運(yùn)入倉庫進(jìn)行存儲。本節(jié)借助Arena建立物流中心的入庫模型。模型圖如圖2所示。

圖2 Luckbee物流中心的入庫模型圖

該模型的基本邏輯步驟為：托盤的到達(dá)；在卸貨區(qū)進(jìn)行卸貨；判斷儲存的倉庫；入庫。為了更好的結(jié)合實(shí)際中的情況，本模型還考慮了托盤的出庫。即在模型中，每天都會有客戶來物流中心提貨，減少倉庫中的庫存。

模型中用Create模塊表示托盤的到達(dá)和客戶提貨要求的到達(dá)。用Process模塊表示處理的延時。用Assign模塊改變在庫量的變化。用Dispose模塊表示貨物的存儲或者貨物的離開。模型右邊的數(shù)字依次顯示三個倉庫的庫存量，便于運(yùn)行的過程中進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算。模型變量所代表的含義分別為：No.Of WX表示第X倉庫的庫存量。No.of OX 表示第X倉庫的入庫操作次數(shù)。Total Cost表示總成本。

三、物流中心貨物入庫系統(tǒng)算例分析

（一）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

該節(jié)算例的數(shù)據(jù)是建立在現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)、工作人員訪談的基礎(chǔ)上。但是由于部分?jǐn)?shù)據(jù)涉及到企業(yè)的內(nèi)部資料，因此算例的數(shù)據(jù)都是經(jīng)過一定的處理列出的。本算例旨在分析現(xiàn)行方案以及提出的改進(jìn)方案之間的優(yōu)劣，故認(rèn)為使用經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)結(jié)果亦在可以接受的范圍之內(nèi)。整理后的數(shù)據(jù)如下：

托盤的到達(dá)間隔是服從EXPO（8），單位：小時。每次到達(dá)托盤的數(shù)量服從100到2400的均勻分布。卸貨的操作時間為TRIA（10，15，20），單位：分鐘。倉庫1的容量為2000個托盤，倉庫2的容量為3000個托盤，倉庫3的容量為1500個托盤。倉庫1入庫的時間為TRIA（5，8，10），單位：分鐘。倉庫2入庫的時間為TRIA（7，10，12），單位：分鐘。倉庫3入庫的時間為TRIA（10，12，15），單位：分鐘。客戶每天都會從三個倉庫各提出150個托盤。托盤在倉庫1的入庫成本為2.0元/個。托盤在倉庫2的入庫成本為1.3元/個。托盤在倉庫3的入庫成本為1.5元/個。倉庫1的初始庫存為1000個，倉庫2的初始庫存為1500個，倉庫3的初始庫存為800個。

（二）仿真軟件系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

在運(yùn)行模型之前，需要進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。本文設(shè)定系統(tǒng)每天工作時間為24小時，運(yùn)行時間為一個月，運(yùn)行長度replication length為30天。為了得到真實(shí)可信的仿真結(jié)果，在正式仿真之前需要設(shè)定適當(dāng)?shù)姆抡娲螖?shù)，以降低半寬和縮短置信區(qū)間，使預(yù)測值可以更精確的反應(yīng)真值。不同的統(tǒng)計(jì)值對應(yīng)不同的半寬，而針對每一個統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別設(shè)定運(yùn)行次數(shù)是不可能的，所以需要系統(tǒng)目標(biāo)，選定主要統(tǒng)計(jì)量，根據(jù)主要統(tǒng)計(jì)量的精度要求設(shè)定相應(yīng)的運(yùn)行次數(shù)。由于本文的目標(biāo)是系統(tǒng)總成本最低，所以以總成本為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定運(yùn)行次數(shù)，初次設(shè)定運(yùn)行次數(shù)為12次，并進(jìn)行試驗(yàn)仿真。所得輸出結(jié)果如圖3所示。

圖3 現(xiàn)行方案總成本輸出結(jié)果

故在現(xiàn)行方案下，平均每個月的總成本為11159.67。Half Width為622.84，尚在可以接受的范圍之內(nèi)。此外可以發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行12次時，一個月的總成本最大值為12681.47，一個月的總成本最小值為8773.45。

四、物流中心改進(jìn)方案

（一）改進(jìn)方案A

現(xiàn)行方案下，是根據(jù)就近原則分配托盤進(jìn)入倉庫。但是考慮到每個倉庫的入庫操作成本不同，物流中心采用經(jīng)驗(yàn)規(guī)則進(jìn)行托盤倉庫的分配明顯不符合企業(yè)開源節(jié)流的宗旨。為此，結(jié)合作者了解的多家同行企業(yè)入庫情況，作者提出一個改進(jìn)方案A，即托盤入庫的分配規(guī)則改為先存儲到入庫操作成本最小的倉庫，優(yōu)先滿足入庫操作成本低的倉庫。即在模型中的順序?yàn)閭}庫2，倉庫3，倉庫1。在同樣參數(shù)下設(shè)定運(yùn)行周期是1個月，運(yùn)行重復(fù)次數(shù)12次。得到結(jié)果如圖4。

圖4 改進(jìn)方案A總成本輸出結(jié)果

故在改進(jìn)方案A下，平均每個月的總成本為9957.05。Half Width為790.82，尚在可以接受的范圍之內(nèi)。此外可以發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行12次時，一個月的總成本最大值為11946.81，一個月的總成本最小值為7013.69。

（二）改進(jìn)方案B

為了更好的了解倉庫的入庫成本和托盤入庫規(guī)則的關(guān)系。在除了上述提出的改進(jìn)方案A外，作者還提出了改進(jìn)方案B。改進(jìn)方案B的托盤入庫規(guī)則為根據(jù)各個倉庫的庫容量按比例分配。即在模型中，托盤分配的倉庫1，倉庫2，倉庫3的概率分別為30.8%，46.2%，23%。在同樣參數(shù)下設(shè)定運(yùn)行周期是1個月，運(yùn)行重復(fù)次數(shù)12次。得到結(jié)果如圖5。

圖5 改進(jìn)方案B總成本輸出結(jié)果

故在改進(jìn)方案B下，平均每個月的總成本為11081.80。Half Width為724.91，尚在可以接受的范圍之內(nèi)。此外可以發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)行12次時，一個月的總成本最大值為13236.93，一個月的總成本最小值為9711.16。

（三）方案對比

在兩次改變托盤入庫的選擇規(guī)則之后，可以發(fā)現(xiàn)平均總成本均有不同程度的降低。改進(jìn)方案A從原來的11159.67降低到了9957.05。可以為企業(yè)節(jié)省1202.62，即是為企業(yè)節(jié)省了將近10.78%的成本。改進(jìn)方案B從原來的11159.67降低到了11081.80。可以為企業(yè)節(jié)省77.67。

表1 方案改進(jìn)前后費(fèi)用對比表

圖6 方案改善結(jié)果

從上述結(jié)果可以看出，現(xiàn)行規(guī)則下的入庫規(guī)則是平均費(fèi)用最高的，就算是改進(jìn)方案B即按照倉庫倉儲量比例分配的平均費(fèi)用都比現(xiàn)行方案略低，改進(jìn)方案A即按照倉庫的入庫成本由低到高分配的平均費(fèi)用則是有了顯著的降低。

在最低費(fèi)用和最高費(fèi)用，可以發(fā)現(xiàn)，均是改進(jìn)方案A的最低，由此，結(jié)合定性分析，可以指出比起現(xiàn)行方案的托盤分配入庫規(guī)則，改進(jìn)方案A的入庫規(guī)則可以顯著的降低物流中心的入庫總成本。可以向Luckbee物流中心的管理層以及工作人員提出合適的建議進(jìn)行物流中心入庫系統(tǒng)的改進(jìn)和提高。

五、總結(jié)

綜上所述，Luckbee物流中心在經(jīng)營環(huán)節(jié)上存在許多問題，為此提出以下改善措施：首先物流中心需要提高自身服務(wù)質(zhì)量，改善經(jīng)營模式，實(shí)現(xiàn)各部門之間有效便捷的溝通和信息共享，積極主動爭取與廠家之間的全方位合作，擴(kuò)展其合作業(yè)務(wù)類別；再次針對物流配送中心資源利用率低的現(xiàn)狀，應(yīng)在實(shí)施有效的資源優(yōu)化配置、精簡冗余人員的基礎(chǔ)上，提高員工的整體素質(zhì)，培養(yǎng)可操作所有業(yè)務(wù)的多面手。最后擴(kuò)大業(yè)務(wù)輻射面，積極開拓外省市場，擴(kuò)展業(yè)務(wù)范圍。通過優(yōu)化前和優(yōu)化后仿真數(shù)據(jù)的對比，作業(yè)系統(tǒng)總成本的降低并沒有以犧牲系統(tǒng)作業(yè)性能為代價，相反，系統(tǒng)性能同時也得到了相應(yīng)提高。所以，本優(yōu)化方案將對改善Luckbee物流中心經(jīng)營現(xiàn)狀，提高資源利用率和降低企業(yè)成本水平等方面起到積極的作用。