基于Flexsim某電商企業物流中心倉庫揀選策略設計與驗證

李 雯 張 衛

北京科技大學天津學院 天津 301830

1 概述

電商企業物流中心最核心的倉儲作業為揀選作業，高效的揀選作業有助于更好地提高運營效率、降低運營成本。本文根據訂單處理時段安排結果和歷史訂單下單時間等相關信息，以客戶需求為導向，在物流運作環節交接處設置留有余地的、應對外界需求變化的揀選作業時間窗。在進行相應的揀選策略的確定時，本文先確定揀選單位，確定兩種揀選方案，并對其運用FlexSim仿真軟件進行了驗證，最終確立合理的揀選策略。

2 電商企業電商物流中心揀選策略

在研究揀選效率的時候，揀選策略也是一個重要因素。不同的揀選策略組合對其所形成的揀選系統以及所產生的揀選效率也是不一樣的。由于顧客希望在短時間內準確無誤地完成訂單，所以設計合適的揀選策略，不僅能夠提高揀選效率，還能夠提高客戶滿意度。設備配置也是影響揀選效率的一個重要因素，對于技術先進的物流中心倉庫來說，如何有效利用揀選設備也是需要關注的一個重點。由于本文重點研究的是揀選策略，所以對于揀選設備不做重點研究，揀選設備只涉及仿真模型。

揀選單位的確定。在大多數的倉庫揀選當中，揀選單位通常有三種形式：單品、箱以及托盤，對于一些商品比較特殊的倉庫，還有一類叫作特殊品單元。

在對揀選單位進行確定的時候，首先需要對累計的客戶訂單進行一個綜合分析，然后才可以確定每一個貨品的揀選單位。由于商品揀選單位的確定是需要基于客戶訂單所確定的，所以在倉庫當中，商品采用箱還是托盤等單位存儲是在揀選單位的基礎上所確定。因此揀選單位的確定、存儲單位的確定是環環相扣的。同時由于倉庫的商品種類較多，在對不同商品進行揀選的時候，不同的客戶對于商品的要求是不一樣的，所以在選取揀選單位的時候，每種商品至少要選取兩種揀選單位。

3 揀選模型設計

在研究倉庫揀選作業效率的時候，揀選策略是必須要考慮的因素之一。揀選策略由分區、訂單分割、訂單分批和分類這四大主要因素決定，通過交互組合可形成多個揀選策略。

3.1 揀選區的分區策略

在設計訂單揀選策略時，第一個要考慮的是將揀選作業場地按區域劃分，根據分區的原則不同，可以分為四種：

3.1.1 貨品特性分區

貨品特性分區就是根據訂單上的商品自身所具有的特點，將有特殊要求的或者需要單獨進行搬運或者存儲的給區分出來。

3.1.2 揀選單位分區

根據揀選作業單位的不同，可以將揀選作業區域劃分成不同的區域，如箱揀選、單位揀選、特殊商品揀選等，其目的是將儲存單位和揀選單元分類統一，便于分揀和搬運，使揀選作業單純化。

3.1.3 揀選方式分區

根據揀選作業方式的不同，也可以將揀選作業區域劃分成不同的區域。大多數情況下，都是按照ABC分類法，將商品分成A類、B類和C類，然后按照ABC分類結果再進一步確定揀選方式；再是按照揀選方式的不同確定揀選區域的劃分，這種分區方式最主要的目的就是能夠使得揀選作業保持一致，減少不必要的揀選工作。

3.1.4 工作分區

在使用相同的揀選方式的前提下，揀選作業場地還可以再進行劃分，有固定的組員進行負責分揀固定區域的商品。工作分區有利于組員對儲位的記憶并減少運動距離，減少揀選時間，但是需要投入大量的人力，并且在一張訂單需要多區揀選時，還需要二次合并，手續較為煩瑣。

3.2 訂單分割策略

當一張訂單上所訂購的商品數量比較多的時候，或者顧客要求快速處理訂單的時候，倉庫為了能夠盡可能地滿足顧客需求的時候，可以將一張訂單分割成多個子訂單，然后交到不同的揀選區域進行分揀作業。要想使用訂單分割方式，必須是在分區策略的基礎上使用，所以只有在根據商品特性分區、按照揀選單位分區、按照揀選方式分區以及按照工作分區之后，才能考慮是否能夠采用訂單分割方式。本文所研究的是一種訂單分割方式，也就是在收到訂單之后再做分離處理。

3.3 訂單分批策略

本文中，為了能夠提高揀選作業效率，將多張訂單集合到一塊，然后再進行批次處理，通過訂單分配可縮短分揀平均行走搬運的距離和時間。在批次處理過程中，可將批次訂單中的同一商品進行統計并統一揀選，然后再通過分播將該商品分給各個訂單，這樣可減少分揀作業的平均搬運距離，減少重復尋找貨位的時間，提高揀選效率。訂單分批策略如下：

3.3.1 總合計量分批

總合計量分批是先將所有訂單中的每種商品的數量進行一個匯總，然后再根據這一匯總結果進行分揀。目的是為了能夠減少揀選路徑，但是這種方法需要有一個強大的分類系統。該方法適合固定點之間的周期性配送，可在固定時間段來完成訂單收集、訂單分批、訂單分揀和分類。

3.3.2 時窗分批

本文中，時窗分批是指訂單按照短時間并且固定的到達時窗進行分批，如5分鐘、10分鐘等，將此時窗內所有訂單合為一個批次，進行批量分揀。該方法適用于訂單比較緊急或時效性較高的商品，一般與分區策略、訂單分割策略聯合運用，尤其適用于到達時間短且平均、單訂購量和商品種類數較低的訂單形態。

3.3.3 固定訂單量分批

訂單分批要遵循的原則就是先到的訂單先進行處理，只有揀選系統當中累計訂單量達到系統所設定的數量時，再進行揀選作業，適用于到達時間平均且訂購數量和商品種類較少的訂單形態，其訂單處理速度較時窗分批較低，但其作業效率穩定性較高。

3.3.4 智能分批

智能分批就是將所有的訂單都匯總起來，經過揀選系統的計算，然后將其中具有類似特性的訂單分為一個批次進行處理，比如具有比較相似的訂單可以分為一個批次進行處理，目的主要是為了減少揀選人員或者是揀選機器人的行駛距離。

3.4 分類策略

采用播種揀選作業方式時，揀選后的商品需要按照訂單進行分類。分類方式大致可分為揀選時分類和揀選后集中分類兩種。

4 基于FlexSim仿真的揀選策略分析

4.1 揀選策略分析

將以上所討論的5種變量進行組合，可以產生48種假設方案，但是有很多組合都是不符合實際情況的，具體情況分析如下。

4.1.1 在批量揀選的揀選方式下的組合方案分析

如果揀選方式是批量揀選，則分類方法無法是分類時揀選，所以兩種組合并不能共同使用。這樣的話，48種方案當中有24種方案是不成立的。

4.1.2 在分區的揀選策略下的組合方案分析

由于考慮到實際情況，當初假設的一些方案不一定能實現，所以我們在建立仿真模型的時候，進行了一些簡化。比如在分區策略當中，其中的揀選單位必須要求是“箱”，這樣又有4種方案不成立。

在實際情況中，工作分區這種揀選策略一般很少單獨使用，大多數情況下都是跟其他幾種方式結合起來使用。這樣做的目的是為了能夠更有效地提高揀選效率。

4.1.3 在訂單分批的揀選策略下的組合方案分析

在電商企業物流中心倉庫中，訂單基本上是一天進行一次匯總，所以對系統訂單的分批一般都是先將之前的訂單數量進行匯總，然后再進行分批，也就是按照總合計量分批。所以按照時窗進行分批和固定量進行分批并不適合電商企業物流中心。所以，有4種假設方案不成立。

4.1.4在分類揀選策略下的組合方案分析

當分類方式為揀選時分類的時候，則訂單分批不能是總合計量分批，所以，有4種假設方案不成立。

圖1和表3為揀選策略模型方案，本文研究的方案主要兩種。

表1 揀選方案表

4.2 建立Flexsim仿真模型

根據以上所討論的兩種方案，通過建立系統模型，能夠分析與驗證假設模型的合理性，更好地研究兩種不同揀選策略對揀選效率的影響。由于本文重點研究的是揀選策略的影響，所以倉庫當中的其他作業環節，比如進出貨、理貨、存儲搬運等的參數不變，僅僅只是改變揀選策略的參數。同時假設系統仿真模型的運行時時間為1000S。圖1～圖4是以上兩種假設方案的仿真模型以及運行圖。

4.3 仿真結果與仿真分析

由于采用的是Flexsim仿真軟件，所以通過對所建立的仿真模型進行運行，可以掌握整個揀選系統的運行情況。通過仿真結果可以發現，分區策略對整個系統的分揀效率有較大的影響。

通過對上面所建立的兩個仿真模型進行運行，產生了很多數據，在對數據整理和分析的基礎之上。假設在揀選時間為1000s時，以上兩種方案的揀選數量如表2。

表2 方案的揀選數量

經過對仿真結果的分析研究，得出以下幾個結論：

(1)方案一的揀選能力比方案二更高，所以采用方案二的揀選方式是合理的。

(2)由于在建立仿真模型的時候，所選用的實體全部都是自動化設備，不需要太多的人員，所以無論是采用“揀選時分類”還是“揀選后分類”，并沒有產生很大的區別。如果在建立仿真模型的時候，采用更多的人員進行分類，最后的揀選效率肯定會大大降低。

(3)通過仿真結果也可以看出，仿真模型中很多設備的利用率其實并不高，還有很多設備的利用率并不高。因此，除了揀選策略對揀選效率的影響外，合理確定揀選設備數量、提高設備利用率也能夠提高揀選效率。

結語

本文通過綜合考慮設計揀選策略的影響因素，為某電商企業物流中心倉庫設計了兩種揀選方案。在此基礎上，建立Flexsim仿真軟件，并假設揀選時間在1000s，對兩種方案進行運行并對其結果進行分析，最終確定方案一比方案二的揀選效率更高。