基于Flexsim 的亞一圖書(shū)倉(cāng)出庫(kù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

文/俞豪杰 姜?dú)g

本文對(duì)沈陽(yáng)京東亞一物流中心圖書(shū)倉(cāng)的出庫(kù)流程效率優(yōu)化進(jìn)行了研究。首先查找該物流中心入庫(kù)流程的問(wèn)題所在，明確優(yōu)化的思路，通過(guò)Flexsim 仿真軟件對(duì)該過(guò)程進(jìn)行模擬，通過(guò)仿真數(shù)據(jù)分析來(lái)驗(yàn)證優(yōu)化思路的合理性，最終為沈陽(yáng)京東亞一物流中心的效率優(yōu)化問(wèn)題給出一種解決問(wèn)題的思路和方案，同時(shí)為這類(lèi)問(wèn)題提供了優(yōu)化方法和模型的參考。

0.引言

近年來(lái)，以京東為標(biāo)志的B2C電商公司發(fā)展迅速，同時(shí)也積極建設(shè)自營(yíng)物流體系。京東在每個(gè)區(qū)域都建立了自己的物流中心，然而隨著公司的發(fā)展，物流中心的內(nèi)部規(guī)劃和建設(shè)不能滿(mǎn)足訂單處理量。現(xiàn)在需要通過(guò)技術(shù)手段升級(jí)原有的物流運(yùn)作環(huán)節(jié)，最大限度提高運(yùn)營(yíng)效率。但設(shè)施設(shè)備的投入涉及大量資金的進(jìn)入，前期的合理規(guī)劃和優(yōu)化以及仿真模型的選擇對(duì)于B2C企業(yè)來(lái)說(shuō)非常重要，F(xiàn)lexsim作為一個(gè)成熟的仿真手段，可以驗(yàn)證優(yōu)化思路是否合理，給予決策層準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考。[1]

1.1京東亞洲一號(hào)倉(cāng)庫(kù)基本情況。京東物流作為國(guó)內(nèi)自營(yíng)物流的優(yōu)秀代表，2014年首個(gè)“亞洲一號(hào)”倉(cāng)在上海投入使用，到現(xiàn)在京東物流已經(jīng)有30多個(gè)“亞洲一號(hào)”投入使用，未來(lái)幾年還將有20多個(gè)建成[2]。

1.2內(nèi)待解決問(wèn)題的識(shí)別、描述

1.2.1京東物流的分揀作業(yè)。物流中心分為：入庫(kù)區(qū)、收貨區(qū)、上架區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、理貨區(qū)、打包區(qū)、復(fù)核區(qū)、辦公監(jiān)控區(qū)。京東亞洲一號(hào)倉(cāng)庫(kù)-圖書(shū)倉(cāng)揀貨主要依賴(lài)人工，揀貨員使用自己工號(hào)登錄到掃描槍?zhuān)缓蟀凑諕呙铇屜逻_(dá)訂單信息，根據(jù)信息所列商品在揀貨區(qū)進(jìn)行揀貨。每一單的商品會(huì)按照客戶(hù)訂單中貨物首次出現(xiàn)順序進(jìn)行排序。揀貨人員會(huì)推著揀貨車(chē)到揀貨區(qū)進(jìn)行揀貨，找到對(duì)應(yīng)商品后，再進(jìn)行下一商品的揀取。當(dāng)這一單所以商品全部揀選完畢后，將揀選車(chē)推到相應(yīng)的分揀區(qū)，交給復(fù)核員復(fù)核分揀，再交由打包員進(jìn)行打包出庫(kù)。

1.2.2京東物流分揀存在的問(wèn)題。圖書(shū)倉(cāng)的揀貨作業(yè)具有多品種、小體積、小批量的特點(diǎn)。倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)有貨架擺放方式屬于死巷道式，對(duì)于揀貨員的具體揀貨路徑?jīng)]有嚴(yán)格的要求，每個(gè)揀貨員按照集合單所列商品的順序和自己的習(xí)慣進(jìn)行揀貨，大促期間揀貨人員劇增，貨架內(nèi)不能進(jìn)入小車(chē)，導(dǎo)致通道會(huì)被小車(chē)擁堵，甚至發(fā)生撞車(chē)，串車(chē)等情況，人力吃不消且會(huì)影響揀貨效率。

1.3 Flexsim仿真方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程描述。第一步就是對(duì)圖書(shū)倉(cāng)進(jìn)行仿真的設(shè)計(jì)和構(gòu)建。由于模擬單個(gè)圖書(shū)倉(cāng)，只模擬京東倉(cāng)庫(kù)的一個(gè)到貨的窗口，模型中設(shè)置26個(gè)貨架，模擬京東圖書(shū)倉(cāng)6D2、6E2、6F2、6A1、6B1、6C1、6D1、6E1、6H1、6I1、6J1、6K1、6L1的13個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)分兩個(gè)貨架。設(shè)置一個(gè)的商品分揀出庫(kù)的流程如下圖所示，一個(gè)處理器模擬復(fù)核臺(tái)，一個(gè)打包器模擬打包臺(tái)，發(fā)生器模擬圖書(shū)辦公室，整個(gè)系統(tǒng)模擬包括揀貨員工在圖書(shū)辦工作臺(tái)領(lǐng)取任務(wù)后，到貨架揀貨后，將商品送至打包臺(tái)的整個(gè)過(guò)程。同時(shí)對(duì)倉(cāng)內(nèi)部分貨品來(lái)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，由產(chǎn)品發(fā)生器發(fā)出訂單，隨機(jī)分配到各個(gè)貨架。其貨架之間的連線是揀貨員的揀貨路線。商品到達(dá)倉(cāng)庫(kù)，進(jìn)行入庫(kù)作業(yè)，將商品收入備貨倉(cāng)內(nèi)，再對(duì)缺貨的商品進(jìn)行上架作業(yè)，揀貨人員根據(jù)訂單需求在貨架內(nèi)取貨下架，一單貨物取完后，將所有商品放置在復(fù)核等待區(qū)，由復(fù)核人員進(jìn)行復(fù)核作業(yè)，復(fù)核完成后，再交由打包人員對(duì)商品進(jìn)行打包，最后放入傳送帶送入分揀中心。

1.3.1參數(shù)設(shè)置

針對(duì)圖書(shū)倉(cāng)，根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一共有13個(gè)貨架分區(qū)，26個(gè)貨架，即創(chuàng)建26個(gè)貨架，并按實(shí)際布局。1）訂單發(fā)生器：平均每一單都要取一百左右的商品件數(shù)，以同一單進(jìn)行比較，預(yù)設(shè)發(fā)生器到達(dá)方式為ArrivalSchedule，到達(dá)次數(shù)為2，第一次Arrival-Tim e為0，Quantity為106。第二次ArrivalTim e為3000，Quantity為96設(shè)置發(fā)生器臨時(shí)實(shí)體顏色為106種。2）暫存區(qū)1：為保證每單貨物不錯(cuò)包，所以暫存區(qū)輸出端口設(shè)置為第一個(gè)可用端口。

同時(shí)設(shè)置OnEntry,SetItem Type=1。設(shè)置Onm essage中CloseandOpenPorts的命令closeinput=true。3）暫存區(qū)2：設(shè)置onreset中CloseandOpenPorts的命令closeinput=true。Onm essage中CloseandOpenPorts的命令openinput=true。4）貨架：假設(shè)這兩單的商品近乎均勻分布在倉(cāng)庫(kù)的各組貨架上，設(shè)置使用交通工具，輸出為第一個(gè)可用端口。5）揀貨人員：實(shí)際揀貨人員是帶著揀貨車(chē)一同揀貨，模型用操作人員表示，設(shè)置容量為150。揀一件貨設(shè)定為15s，設(shè)置操作人員的裝載時(shí)間為15s。6）復(fù)核：?jiǎn)T工揀選完成后，將小車(chē)推到待復(fù)核區(qū)，復(fù)核人員開(kāi)始復(fù)核。假設(shè)復(fù)核一件商品的時(shí)間為7.5s，將合成器的加工時(shí)間設(shè)置為7.5秒.TargetQuantity設(shè)置為2。7）復(fù)核員1：當(dāng)復(fù)核開(kāi)始工作時(shí)，對(duì)應(yīng)的暫存區(qū)1不能再進(jìn)入新的商品，避免復(fù)核到不同的訂單。而讓暫存區(qū)2重新開(kāi)始工作。設(shè)置onload的sendm essage，向暫存區(qū)1、2發(fā)送m essage。8）打包框發(fā)生器：設(shè)置臨時(shí)實(shí)體類(lèi)型為pallet。9）暫存區(qū)3：因?yàn)閺?fù)核員需要全部復(fù)核完商品才能交由打包員，設(shè)置onentry中CloseandOpenPorts的命令 closeoutput條 件 為 current.subnodes.length<105，openoutput條件為current.subnodes.length>105。10）暫存區(qū)4：與暫存區(qū)3同理，設(shè)置onentry中CloseandOpenPorts的命令closeoutput條 件 為current.subnodes.length<95，openoutput條件為current.subnodes.length>95。11）打包臺(tái)：打包人員將商品進(jìn)行打包作業(yè)，假定每三箱貨物包裝到一起。設(shè)置打包器加工時(shí)間為10s。12）路徑：模擬實(shí)際揀貨出發(fā)點(diǎn)，并模擬實(shí)際鋪設(shè)S型不可逆網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)路線。

1.4Flexsim仿真模型構(gòu)建。根據(jù)上述參數(shù)，用FlexSim軟件建立對(duì)應(yīng)的倉(cāng)庫(kù)揀選系統(tǒng)的模型，如圖2所示。

1.5 Flexsim仿真模型運(yùn)行結(jié)果分析。對(duì)模型進(jìn)行模擬運(yùn)行9297s后，運(yùn)行結(jié)果如下表1和表2所示：

表1 工作人員數(shù)據(jù)

表2 各工作臺(tái)數(shù)據(jù)

運(yùn)行時(shí)間為9297s，記為一百五十四分鐘。揀貨人員總行進(jìn)距離為3062.39?？梢灾庇^發(fā)現(xiàn)復(fù)核打包人員的閑置率很高揀貨人員的閑置率低，這樣會(huì)造成復(fù)核打包人員的資源利用率低，造成效率上的損失。而揀貨人員的負(fù)擔(dān)較大。

2.仿真模型優(yōu)化

2.1Flexsim優(yōu)化仿真模型優(yōu)化方案。增加一個(gè)揀貨員，負(fù)責(zé)從后往前進(jìn)行揀貨，將貨架分成兩個(gè)部分，重新設(shè)置路徑。減少一個(gè)復(fù)核員，一個(gè)打包員。復(fù)核打包不再固定單一的崗位，而是各自負(fù)責(zé)兩臺(tái)機(jī)器，兩個(gè)復(fù)核臺(tái)可以一起進(jìn)行訂單的復(fù)核，再將同一訂單放置在同一暫存區(qū)準(zhǔn)備打包作業(yè)。將復(fù)核員交由一個(gè)任務(wù)分配器安排工作。

2.2優(yōu)化模型流程框圖

圖3 優(yōu)化模型流程圖

2.3優(yōu)化模型參數(shù)設(shè)置。1）暫存區(qū)1：增加onentry，SetItem Type，type=1。2）暫存區(qū)2：增加onentry，SetItem Type，type=2。3）復(fù)核臺(tái)1：sendtoport更改為bycase，case1port1，casedefaultport2。4）復(fù)核臺(tái)2：sendtoport更改 為bycase，case1port2，casedefaultport1。

2.4Flexsim優(yōu)化仿真模型建立和運(yùn)行

（1）優(yōu)化模型構(gòu)建。優(yōu)化后模型構(gòu)建結(jié)果如圖4所示：

3.運(yùn)行結(jié)果分析

對(duì)模型模擬運(yùn)行時(shí)間6691s后，運(yùn)行結(jié)果如下表3和表4所示：

表3 優(yōu)化后工作人員數(shù)據(jù)

表4 優(yōu)化后各工作臺(tái)數(shù)據(jù)

3.1優(yōu)化前后結(jié)果比較

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模型的運(yùn)行時(shí)間為6691s，記為一百一十一分鐘。揀貨人員總行進(jìn)距離為2687。優(yōu)化后揀貨員閑置率從45.59%提高到平均67.77%，復(fù)核打包閑置率從平均71.99降低到48.36%。打包閑置率從平均84.12%降低到73.34%?？傮w效率得到提升。

4.優(yōu)化方案總結(jié)

通過(guò)增加一個(gè)揀貨人員，同時(shí)進(jìn)行揀貨工作，將貨架分成兩個(gè)部分，重新設(shè)置路徑，減少一個(gè)復(fù)核人員，一個(gè)打包人員從而提高符合打包的效率。最明顯的就是同樣訂單下，優(yōu)化前后的模型運(yùn)行時(shí)間得到大幅減少，減少了28.03%。各工作人員的閑置率得到優(yōu)化改善。揀貨人員總運(yùn)行距離減少了12.24%。

引用出處

[1]李琪.應(yīng)用Flexsim對(duì)京東亞一物流中心入庫(kù)運(yùn)行效率優(yōu)化研究[J].農(nóng)家參謀，2019(02):260-261.

[2]趙建軍，趙毅帆，李非凡,等.探討自營(yíng)物流倉(cāng)儲(chǔ)管理現(xiàn)狀及對(duì)策[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2020，31(02):92-93.