文/徐國虎 劉 爽 沈 文
倉儲作業(yè)系統(tǒng)是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分,它是集物流、信息流和資金流于一體的流通型節(jié)點,因此倉儲作業(yè)流程的優(yōu)化對物流系統(tǒng)整體效率的提高起到至關(guān)重要的作用。而我國倉儲作業(yè)管理水平較低、作業(yè)效率不均衡、布局不合理等問題一直是企業(yè)及學界所關(guān)注的熱點,倉儲作業(yè)流程優(yōu)化也成為了眾多高校物流教學的主題。然而目前對倉儲作業(yè)流程優(yōu)化的教學大多以理論教學為主,學生對于倉儲流程優(yōu)化對企業(yè)的意義無法產(chǎn)生直觀認識,所以學以致用的教學目的也難以通過傳統(tǒng)的教學方式達到。而模擬仿真的出現(xiàn),將在一定程度上彌補現(xiàn)有教學方式的缺陷,通過虛擬現(xiàn)實技術(shù),仿真教學不僅能夠幫助學生了解基本理論基礎(chǔ)、有關(guān)技術(shù)及操作方法,還能將學生置身于企業(yè)環(huán)境,增強學生動手能力的同時增進其對企業(yè)流程優(yōu)化的直觀認識,所以說構(gòu)建以模擬仿真為基礎(chǔ)的實驗平臺是對理論教學的重要補充?;诖耍疚膶⒁訸公司為案例,通過構(gòu)建Flexsim仿真模型來模擬并優(yōu)化該公司現(xiàn)有的倉儲作業(yè)流程,以期為今后模擬仿真實驗教學的開展提供參考與借鑒。
近年來,我國倉儲與配送的建設(shè)仍處于一種粗放型的狀態(tài),存在著倉儲管理水平較低、倉庫布局不合理、倉儲設(shè)備利用率不高、作業(yè)效率不均衡等多個問題,倉儲作業(yè)流程優(yōu)化任重而道遠。傳統(tǒng)的倉儲作業(yè)流程優(yōu)化教學集中在理論學習層面上,主要包括對倉儲的概念、作業(yè)流程、作業(yè)流程優(yōu)化的理論和方法等方面的講授,晦澀、枯燥,很難引起學生對課程的興趣[1]。與此同時,由于學生缺乏對企業(yè)倉儲作業(yè)流程的直觀認識,使得學生對理論教學內(nèi)容的理解大打折扣。雖然也有一些高校借助ERP、沙盤對抗等實驗?zāi)J捷o助教學,但是僅僅以數(shù)據(jù)來模擬企業(yè)運作的業(yè)務(wù)流程活動,仍然無法從根本上幫助學生對企業(yè)倉儲作業(yè)流程進行直觀認識。
圖1 基于Flexsim仿真軟件的項目仿真模型1
基于傳統(tǒng)的倉儲作業(yè)流程實驗教學的不足,越來越多的專家學者開始尋求更為有效的實驗教學方法。Flexsim憑借其強大的圖像處理技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)贏得了眾多企業(yè)的青睞,而Flexsim三維動態(tài)的顯示功能可以用來仿真模擬企業(yè)作業(yè)流程的多個環(huán)節(jié),這將在極大程度上彌補理論教學可視化不足的問題[1]。另外其擁有建模、仿真分析、可視化、外圍接口等功能優(yōu)勢[2],可以將眾多不同參數(shù)組合的運行結(jié)果輸出后進行分析比較,從而得到較優(yōu)的參數(shù)組合,這不但有利于企業(yè)解決現(xiàn)實問題,還有助于增強學生的實踐操作能力。目前已經(jīng)有多位學者著手于Flexsim軟件在倉儲作業(yè)流程優(yōu)化中應(yīng)用的研究,張李威[3]以中商平價倉儲中心為實例,結(jié)合Flexsim軟件對倉儲作業(yè)過程進行仿真,最終完成該倉儲作業(yè)系統(tǒng)的優(yōu)化。朱小榮[4]采用Flexsim仿真軟件對某物流中心的倉儲作業(yè)系統(tǒng)進行了建模和深入的分析,從補貨策略設(shè)備配置及利用率等方面對模型進行了優(yōu)化,提出了改進意見和建議。徐林華[5]以錦程倉庫為例,以Flexsim軟件為基礎(chǔ)分析了倉儲的具體作業(yè)過程,給出了優(yōu)化方案,消除了瓶頸,使設(shè)備利用率達到預(yù)期值。
基于上述分析,本文認為將Flexsim軟件應(yīng)用于倉儲作業(yè)流程優(yōu)化是可行的,通過模型可以檢驗現(xiàn)實情況下人員、設(shè)施設(shè)備等資源的利用效率、庫存水平高低等并確定系統(tǒng)中“瓶頸”所在;通過對模型的分析,能夠確定影響貨物出入庫作業(yè)效率的主要因素;另外,可以通過對初始模型的分析,提出改進方案,修改模型參數(shù)并再次運行仿真模型,分析改進前后系統(tǒng)各項指標的變化,如此循環(huán)直到系統(tǒng)得到優(yōu)化。所以說,無論在實驗教學還是企業(yè)實際運營中Flexsim軟件都具備相當?shù)倪m用性。
Z公司同某小家電企業(yè)共同出資打造一個商業(yè)電視購物平臺,整合電視、互聯(lián)網(wǎng)等資源,為顧客提供多元化的優(yōu)質(zhì)商品與服務(wù)。Z公司倉儲系統(tǒng)負責客戶通過電視購物平臺所訂購產(chǎn)品的物流環(huán)節(jié),包括根據(jù)客戶訂單進行貨物的入庫、保管和出庫等環(huán)節(jié)。
現(xiàn)有倉儲作業(yè)流程:入庫作業(yè)——該倉庫有兩種不同類型的貨物,貨物到達后,要求根據(jù)訂單對貨物進行檢驗并分類,檢驗合格的貨物放至倉庫臨時存貨區(qū),等待叉車搬運到貨架進行保管。出庫作業(yè)——當接到出庫訂單后,裝卸工將需要出庫的貨物揀選出來放至暫存區(qū),經(jīng)由叉車運至檢驗器等待出庫檢驗,檢驗合格后出庫。
本文以Z公司的倉儲作業(yè)系統(tǒng)為例,通過運用Flexsim軟件對該系統(tǒng)進行仿真建模,以達到發(fā)現(xiàn)并消除項目發(fā)展瓶頸,提高系統(tǒng)運作效率以及訂單完成率等目的。
圖2 匯總報告
(1)基于Flexsim仿真軟件的項目仿真模型的構(gòu)建
根據(jù)以上系統(tǒng)描述和企業(yè)的實際作業(yè)流程,建立基于Flexsim仿真軟件的仿真模型(模型1),如圖1所示。
并設(shè)置系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)如下。
貨物到達:該公司倉庫有兩種不同類型的貨物到達,根據(jù)倉庫貨物月度隨機到達時間數(shù)據(jù)分析,設(shè)定到達時間間隔為normal(15,2,0)min,即貨物到達時間間隔服從均值為15,標準差為2的正態(tài)分布;
入庫前設(shè)置2臺處理器,分別對兩種不同類型的貨物進行檢驗、分類等處理;出庫前設(shè)置1臺處理器,對所有的出庫貨物進行檢驗。3臺處理器工作時間為expentional(0,35,0)s,即服從均值為35的指數(shù)分布;
貨架:倉庫設(shè)置2個貨架,分別存放兩種類型的貨物,每個貨架5層,每層可存放40件貨物,即貨架的最大容量均為200件貨物;
暫存區(qū):共設(shè)置3個,即入庫前的到貨區(qū)、倉庫臨時存貨區(qū)和出庫貨物暫存區(qū),單個區(qū)域面積為10m2,可堆放4層,最大容量為60件貨物;
圖3 狀態(tài)報告
圖4 基于Flexsim仿真軟件的項目仿真模型2
操作員:設(shè)置1個,根據(jù)實際觀察,單個工人最大運載能力為1件/次,運行速度設(shè)置為1m/s,其余參數(shù)皆采用系統(tǒng)默認設(shè)置;
叉車:設(shè)置2輛,根據(jù)實際觀察,每輛叉車最大運載能力為2件/次,運行速度設(shè)置為2m/s,其余參數(shù)皆采用系統(tǒng)默認設(shè)置。
(2)Flexism仿真模型的運行及結(jié)果分析
①仿真運行 假設(shè)系統(tǒng)的1單位的仿真時間相當于實際的1分鐘,以此為根據(jù),使用仿真控制器,設(shè)置模型運行30*24*60=43200個單位,即模擬公司實際運行30天的情況,多次運行現(xiàn)行倉儲作業(yè)流程的仿真模型。
仿真目的是獲得仿真結(jié)果數(shù)據(jù),打開統(tǒng)計菜單下的“報告與統(tǒng)計”,生成相應(yīng)的統(tǒng)計報告如圖2和圖3)。
(3)倉儲流程瓶頸分析
通過數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)在運行過程中存在一些不合理的地方:根據(jù)貨物到達的數(shù)量(1470件)和貨物出庫數(shù)量(1112件)可知訂單完成的比率為75.65%;觀察暫存區(qū)1、3,倉庫到貨區(qū)和出庫貨物暫存區(qū)的平均存放時間分別是1753.7分和2016.13分,最大存放時間分別為3036.16分和3073.39分,可見暫存區(qū)中滯留嚴重;觀察倉庫兩個貨架,貨架1和貨架2的平均存放時間為93.03分和5610.39分,兩個貨架利用價值存在較大的差異,存在改進的空間;觀察處理器,對貨物進行檢驗、分類環(huán)節(jié)的處理器的利用率分別為58.51%、54.71%,進行出庫檢驗的處理器利用率為92.36%,即入庫之前處理器的利用率較低,而進行出庫檢驗的處理器一直處于忙碌狀態(tài),任務(wù)繁重;觀察操作員,進行出庫貨物揀選搬運操作的操作員2、3的利用率分別為64.98%和41.82%,利用率不高;觀察叉車,進行入庫搬運的叉車利用率為57.63%,利用率較低,出庫操作的叉車利用率僅為7.25%,利用率極低。綜上可見現(xiàn)行模型中貨物入庫存在擁堵,倉庫資源利用率較低,且工作量分布不均,由此引發(fā)該公司工作效率低,訂單完成率低等問題,發(fā)展遇到了瓶頸。
根據(jù)模型1輸出數(shù)據(jù)的分析結(jié)果,考慮通過改進倉儲工具以及調(diào)整倉庫設(shè)備的數(shù)量等來實現(xiàn)倉儲作業(yè)流程的優(yōu)化。具體實施如下:入庫階段用一輛叉車替換在到貨區(qū)進行搬運作業(yè)的裝卸工,定義為“叉車1”,參數(shù)設(shè)置為最大運載能力2件/次,運行速度設(shè)置為2m/s;在出庫階段增加一個檢驗器,定義為“處理器4”,服從指數(shù)分布(0,35,0)s,系統(tǒng)其余相關(guān)參數(shù)設(shè)置不變。
表1 仿真模型1和仿真模型2關(guān)鍵數(shù)據(jù)對比
(1)基于Flexsim的優(yōu)化仿真模型的構(gòu)建(見圖4)
(2)基于Flexsim的優(yōu)化后仿真結(jié)果分析
編譯運行仿真模型,通過對比優(yōu)化前后的仿真模型1和仿真模型2的數(shù)據(jù)結(jié)果(表1)進行分析。
模型2中入庫前到貨區(qū)和出庫貨物暫存區(qū)的平均存放時間、平均存貨量比模型1中的對應(yīng)項數(shù)值小,說明優(yōu)化后貨物滯留的時間縮短,一定程度上解決了擁堵問題;同時貨物2的存儲貨架和貨物2的存儲貨架的平均存放時間、平均存貨量比模型1中的對應(yīng)項數(shù)值小,且優(yōu)化后兩個貨架差距縮小,這說明模型2中貨物流動相對較快,同時貨物存儲均勻,資源得到合理利用,庫存水平得以改善。
模型2中貨物到達量,以及出庫貨物量均比模型1大,說明在同樣的參數(shù)設(shè)定下,模型2能比模型1輸出/輸入更多的貨物,訂單完成比率由之前的75.65%上升到93.36%;模型2中進行貨物分類、檢驗的處理器的利用率較模型1中的高;新增加的檢驗器分擔了原來單一檢驗器的工作,四臺處理器利用狀況整體平衡;同時進行出庫作業(yè)的裝卸工和叉車的利用率都得以提升,整個倉儲作業(yè)布局相對協(xié)調(diào),作業(yè)流程更加流暢。
綜上所述,采取模型2的布局后,人員、叉車、處理器等利用率整體上升,工作量相對平衡,資源得到更為充分的利用;同時處理的貨物數(shù)量增多,一定程度上達到了提高訂單完成率、設(shè)施設(shè)備和人員利用效率,以及工作績效的目標,實現(xiàn)了倉儲作業(yè)流程的優(yōu)化。
本文運用Flexism軟件對Z公司倉儲作業(yè)流程進行仿真,模擬了Z公司倉儲作業(yè)流程并發(fā)現(xiàn)了其瓶頸,在此基礎(chǔ)上提出了優(yōu)化改進方案,整個過程發(fā)揮Flexsim仿真技術(shù)在課程教學和現(xiàn)實系統(tǒng)中的應(yīng)用價值。 Flexsim仿真軟件在物流仿真教學上的應(yīng)用,可以為學習者創(chuàng)造一種體驗和沉浸的學習環(huán)境,來促進學習者的知識領(lǐng)悟和掌握。因此,本文認為開展基于Flexsim軟件的物流實驗教學是對主流教學形式的豐富和補充。
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[3]張李威.基于FLEXSIM的物流倉儲中心系統(tǒng)仿真與優(yōu)化[D].湖北大學碩士學位論文,2013,4.
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