基于Flexsim的應(yīng)急物流配送中心規(guī)劃研究

梁瀟聆

(內(nèi)江師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院/人工智能學(xué)院，四川 內(nèi)江 641000)

1 引言

物流作為當(dāng)今社會(huì)最活躍的產(chǎn)業(yè)，全球化經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都離不開它，前不久發(fā)生的蘇伊士運(yùn)河大擁堵更是體現(xiàn)了物資流通的重要性。我國(guó)自古以來(lái)就有的絲綢之路見證了物流從古至今的演化過程，對(duì)于它的定義也從最簡(jiǎn)單的物品流通發(fā)展成以滿足顧客需求為目的，對(duì)產(chǎn)品、服務(wù)和相關(guān)信息在原產(chǎn)地和消費(fèi)地之間有效且高效率地流動(dòng)和存儲(chǔ)進(jìn)行計(jì)劃、實(shí)施和控制。

物流根據(jù)目的的不同又可以分為不同的類型，以應(yīng)急物流為例。應(yīng)急物流研究的是在應(yīng)急情況諸如海嘯、臺(tái)風(fēng)、地震或洪水發(fā)生時(shí)，怎樣合理地對(duì)物資進(jìn)行調(diào)度。許晴等人從區(qū)域物流的角度出發(fā)，結(jié)合實(shí)際案例探討了區(qū)域應(yīng)急物流的服務(wù)模式[1]；溫春娟從管理、法律標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)籌規(guī)劃、市場(chǎng)機(jī)制和智慧化這5個(gè)方面對(duì)應(yīng)急物流的體系建設(shè)提出了建議[2]；夏清華，李勤通過研究各國(guó)應(yīng)急物流的建設(shè)，對(duì)中國(guó)的應(yīng)急物流建設(shè)給出指導(dǎo)意見[3]；高巖，王樹欣從我國(guó)應(yīng)急物流體系的角度出發(fā)，結(jié)合遼寧省的應(yīng)急物流管理體系實(shí)際情況，根據(jù)省內(nèi)相關(guān)城市應(yīng)急物流案例進(jìn)行分析，為今后遼寧省建立應(yīng)急物流管理體系提出見解[4]。

在物流的整個(gè)過程中，配送中心的規(guī)劃問題也是研究的重點(diǎn)方向。蔣璐針對(duì)布置區(qū)域規(guī)模大，功能區(qū)劃復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量和類型多的配送中心為研究對(duì)象，通過SLP和遺傳算法對(duì)配送中心功能區(qū)的布局設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)[5]；孫明偉等人以醫(yī)藥流通企業(yè)的配送中心為例，設(shè)計(jì)了高度自動(dòng)化的配送中心[6]；宋書琴等人以仁寶集團(tuán)成都配送中心為例，結(jié)合EIQ方法，得出優(yōu)化后的布局結(jié)構(gòu)[7]；張?jiān)品热死肍Lexsim仿真軟件對(duì)布局方案進(jìn)行仿真建模，運(yùn)行模型后發(fā)現(xiàn)其瓶頸問題并進(jìn)行優(yōu)化分析，得出改進(jìn)方法[8]；黃啟錄等人研究的卷煙物流配送中心問題，針對(duì)設(shè)備利用率不高、空托盤流程不合理等問題，提出了改進(jìn)方案[9]；趙玉欣和張兵圍繞旭旺超市物流配送中心內(nèi)部作業(yè)區(qū)布局，利用SLP方法，提出了配送中心內(nèi)部作業(yè)區(qū)布局的優(yōu)化方案[10]。

當(dāng)然，應(yīng)急物流與物流在目標(biāo)的設(shè)置上會(huì)有明顯的區(qū)別。對(duì)于普通的物流來(lái)說(shuō)，追求的是成本最小化，一切研究的目的都是為了降低成本。而對(duì)于應(yīng)急物流來(lái)說(shuō)，成本不是最重要的，如何將物資第一時(shí)間盡可能多的運(yùn)送到目的地才是它最重要的目標(biāo)。基于此，本文將從應(yīng)急物流的角度出發(fā)，利用Flexsim構(gòu)建一個(gè)新型的合理、高效的配送中心，以確保應(yīng)急物資的出入庫(kù)工作流暢。通過結(jié)合現(xiàn)代化的管理手段，使新型配送中心更加的智能化。

2 當(dāng)前應(yīng)急物流配送中心存在的主要問題

(1)配送流程固化。緊急物資在抵達(dá)災(zāi)區(qū)后可以直接分發(fā)，不一定要到倉(cāng)庫(kù)再分發(fā)，可以就地發(fā)送。

(2)信息化程度低，效率低下。很多過程都依賴人工，當(dāng)重大突發(fā)事件發(fā)生，貨物量巨大時(shí)，效率低。

(3)各部門銜接度小，消息不能互通，進(jìn)而影響配送的效率。

3 物流配送中心規(guī)劃模式的改進(jìn)

3.1 改進(jìn)的目的

要明確應(yīng)急物流配送中心的最終目的是實(shí)現(xiàn)周轉(zhuǎn)時(shí)間最小化，物流周轉(zhuǎn)量最大化。為達(dá)到此目的，就需對(duì)整個(gè)配送中心的流程進(jìn)行規(guī)劃。傳統(tǒng)的配送中心的功能有：集貨、儲(chǔ)存、揀選、流通加工、配送和信息處理。根據(jù)應(yīng)急物流配送中心的特點(diǎn)，將新的物流配送中心的功能整合成4個(gè)分區(qū)：收貨區(qū)、存儲(chǔ)區(qū)、分揀區(qū)和配送區(qū)。

3.2 改進(jìn)的方案

3.2.1 收貨區(qū)

應(yīng)急物流的運(yùn)輸不同于一般物流，不一定都要運(yùn)到配送中心再統(tǒng)一調(diào)配。為了節(jié)約時(shí)間，提高效率，緊急的物資可以就地分配。以公路運(yùn)輸為例，把收貨區(qū)分成兩類，一類為固定收貨區(qū)(即配送中心)，一類為移動(dòng)收貨區(qū)(適用于緊急物資)。兩類收貨區(qū)歸配送中心統(tǒng)一調(diào)度，信息共享。

3.2.2 存儲(chǔ)區(qū)

應(yīng)急物資送達(dá)以后，除指定了送達(dá)地點(diǎn)的物資外，都需經(jīng)由上級(jí)部門整合當(dāng)前信息給出最優(yōu)的配送方案，因此需要將到達(dá)的物資碼放到倉(cāng)庫(kù)里。為使倉(cāng)庫(kù)占地面積得到合理開發(fā)利用，采用自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)，并從3個(gè)方面對(duì)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行規(guī)劃。

(1)合理地統(tǒng)籌規(guī)劃倉(cāng)庫(kù)布局。合理的布局不僅能增加倉(cāng)庫(kù)的利用率，還能實(shí)現(xiàn)配送的最短路徑。

(2)將存儲(chǔ)的物資按照數(shù)量、種類進(jìn)行分類，以便能夠快速選擇合適的位置進(jìn)行存儲(chǔ)，也方便后續(xù)分揀工作的進(jìn)行。

(3)合理地選用存儲(chǔ)設(shè)施配備。通常存儲(chǔ)設(shè)備的挑選要從經(jīng)濟(jì)和效率的角度出發(fā)，綜合各方因素，以確定最優(yōu)設(shè)備型號(hào)。

3.2.3 分揀區(qū)

根據(jù)上級(jí)部門給出的最佳配送方案，按照方案里的數(shù)據(jù)進(jìn)行分揀，為節(jié)省時(shí)間采用自動(dòng)化分揀。

3.2.4 配送區(qū)

調(diào)度車輛對(duì)分揀好的物資進(jìn)行配送。

3.3 方案的仿真

改進(jìn)后的配送中心主要有4個(gè)子系統(tǒng)，本文將采用專業(yè)的仿真軟件Flexsim對(duì)該配送中心進(jìn)行仿真模擬。

4 配送中心的仿真模擬

4.1 建立仿真模型

以配送藥品為例，有3000箱藥品，其中500箱為緊急藥品A，500箱為藥品B，1000箱為藥品C，1000箱為藥品D。配送中心面積300 m×400 m，擁有4個(gè)10 m×20 m的貨架，每層高2 m，寬1.5 m，每個(gè)貨架配有1臺(tái)叉車。現(xiàn)場(chǎng)共有4名工作人員，分4名負(fù)責(zé)貨物的入庫(kù)，1名分揀，3名負(fù)責(zé)出庫(kù)。配送方案如表1所示。

表1 配送方案 箱

傳統(tǒng)配送模式下，模擬配送時(shí)間為87171.85 s≈24.21 h。

根據(jù)改善后的布局重新進(jìn)行模擬，數(shù)據(jù)不變，工作人數(shù)和裝備數(shù)量明顯減少，自動(dòng)化程度顯著提高，工作效率大大提升。新的配送中心布局圖如圖1所示，該配送中心的作業(yè)流程如圖2所示。

圖1 配送中心布局

圖2 作業(yè)流程

4.2 Flexsim仿真

4.2.1 模型的建立

根據(jù)新的配送中心布局圖建立仿真模型，整體效果如圖3所示。

圖3 配送中心仿真模擬

4.2.2 參數(shù)的設(shè)置

(1)入庫(kù)區(qū)設(shè)置。

在將貨物存放進(jìn)存儲(chǔ)區(qū)前，先判定到達(dá)的貨物類型，如為緊急藥品，則不需入庫(kù)，直接就地配送至目的地。案例中緊急藥品A為500箱，其他2500箱均為普通藥品B、C和D，在仿真中，用發(fā)生器模擬到貨，設(shè)置其產(chǎn)生4中類型的實(shí)體，用不同的顏色代表藥品A、B、C和D。具體操作為：設(shè)置到達(dá)方式為到達(dá)時(shí)間表，生成3×4的時(shí)間表，分別設(shè)置Quantity為：500，500，1000和1000。Type為：1，2，3和4。在觸發(fā)器選項(xiàng)卡選擇創(chuàng)建觸發(fā)：根據(jù)不同的case值設(shè)置顏色。根據(jù)到達(dá)藥品的緊急程度，新的入庫(kù)區(qū)分成兩類：一類是固定入庫(kù)區(qū)(即配送中心)；另一類為移動(dòng)入庫(kù)區(qū)，急用藥隨到隨發(fā)。在設(shè)置時(shí)，用貨架1表示移動(dòng)入庫(kù)，用貨架2、3、4表示固定地點(diǎn)入庫(kù)。用傳送帶1-4模擬貨物的入庫(kù)掃碼活動(dòng)，每個(gè)處理器有1名工作人員負(fù)責(zé)，勾選發(fā)生器1的使用運(yùn)輸工具選項(xiàng)，并設(shè)置根據(jù)不同case選擇中間端口。

(2)存儲(chǔ)區(qū)設(shè)置。

倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)有4個(gè)10 m×20 m的貨架，參數(shù)設(shè)置為10×20，寬1.5 m，高2 m的貨架。設(shè)置貨架的碼放規(guī)則：行和列都設(shè)置第一個(gè)可用，容量為5。在存儲(chǔ)過程中還需將藥品按照種類的不同將它們分別碼放到不同的貨架上，這樣做有利于后續(xù)分揀工作的進(jìn)行。具體操作為：4個(gè)貨架都選中使用運(yùn)輸工具，針對(duì)同種類型的藥品碼放到一個(gè)貨架，可以通過吸收器，設(shè)置根據(jù)返回值選擇輸出端口；也可以通過貨架，設(shè)置拉入策略，選擇每個(gè)貨架要拉入的藥品類型。

(3)分揀區(qū)設(shè)置。

分揀區(qū)則需要根據(jù)下達(dá)的訂單需求分揀藥品。倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)有4個(gè)10 m×20 m的貨架，4臺(tái)叉車，叉車1直接和貨架1用S連接，模擬的移動(dòng)倉(cāng)庫(kù)分揀配送過程；叉車2～4用任務(wù)分配器1來(lái)操作，先用A連接任務(wù)分配器和叉車2～4，再用S連接任務(wù)分配器和貨架2～4。由任務(wù)分配器統(tǒng)一調(diào)配模擬的是固定倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化分揀，這樣可以避免出現(xiàn)工作還沒完成有的叉車就處于空閑狀態(tài)這類問題。

(4)配送區(qū)設(shè)置

配送方案可有Flexsim里面的合成打包來(lái)仿真模擬。具體步驟：將4個(gè)貨架與合成器A連接，此時(shí)在合成器的組成清單里就會(huì)自動(dòng)生成4個(gè)輸入端口，只需將1個(gè)目的所需的所有藥品數(shù)量按類型分別輸入即可；1個(gè)合成器打包的藥品只發(fā)往1個(gè)目的地，因此需要建立3個(gè)合成器。為實(shí)現(xiàn)打包這一過程，需在添加3個(gè)發(fā)生器產(chǎn)生打包所需要的托盤，且產(chǎn)生托盤的發(fā)生器要是合成器的第一個(gè)輸入端口。由于此次仿真只針對(duì)2500箱藥品的配送，且3個(gè)目的地各自一個(gè)分揀好的包裹，發(fā)生器2～3可設(shè)置為按時(shí)間表到達(dá)，0時(shí)刻到達(dá)數(shù)量為1。

4.2.3 仿真結(jié)果分析

新配送中心的仿真終止時(shí)間為72668.46 s≈20.18 h，較傳統(tǒng)的配送模式少了4 h。在應(yīng)急物流物資配送的大背景下，時(shí)間就是生命。新的配送中心從節(jié)約時(shí)間的角度出發(fā)，整體性的對(duì)配送中心布局和配送流程做了適當(dāng)?shù)男拚蛊涓m用于突發(fā)事件下的物流配送。

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于應(yīng)急物流大背景，分析了傳統(tǒng)物流配送中心的規(guī)劃模式所存在的問題，根據(jù)問題提出了改進(jìn)方案，重新設(shè)計(jì)了一種新的配送中心的布局規(guī)劃。通過Flexsim軟件對(duì)改進(jìn)前后的配送流程進(jìn)行仿真，以配送同一批藥品完成為止的時(shí)間作為比對(duì)結(jié)果，驗(yàn)證新布局的有效性。在仿真過程中，傳統(tǒng)的配送模式存在瓶頸問題，會(huì)使整個(gè)配送流程效率比較低。在改進(jìn)后的配送方案中，工作人數(shù)和裝備數(shù)量明顯減少，自動(dòng)化程度顯著提高，工作效率卻大大提升，比傳統(tǒng)的配送模式還減少了4 h。最終驗(yàn)證了改進(jìn)后的配送中心布局的有效性和實(shí)用性。