梁富強，古險峰，徐 舒（.鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 4500；.鄭州益高信息科技有限公司，河南 鄭州 4500）

0 引 言

隨著現(xiàn)代企業(yè)的不斷擴張，企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)逐漸面臨著生產(chǎn)設(shè)備布局、倉儲布局等方面的挑戰(zhàn)。不合理的布局可能會導(dǎo)致物料在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)長距離移動、浪費時間甚至丟失物料的情況，進而影響生產(chǎn)效率和物流效率。因此，如何優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)成為了企業(yè)人員急需考慮的問題?；谟嬎銠C仿真技術(shù)的研究能夠幫助企業(yè)量化分析和評估不同布局方案的優(yōu)劣勢，為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)物流系統(tǒng)提供可行的建議和決策支持。利用仿真模擬，可以在不影響實際生產(chǎn)和物流運作的前提下，驗證不同方案的可行性，并根據(jù)實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析得出準確的優(yōu)化結(jié)果。此外，計算機仿真技術(shù)還可以提供全面的可視化展示，使決策者直觀地了解到不同布局對生產(chǎn)物流系統(tǒng)的影響，進而做出明智的決策。因此，基于計算機仿真技術(shù)開展企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)研究具有重要的理論和實踐意義。

盧步（2019）采用witness軟件對系統(tǒng)各工序設(shè)備利用率進行分析，得出原材料進入系統(tǒng)的最佳頻率[1]。倪晨（2018）探討了計算機仿真技術(shù)如何在企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化工作中進行優(yōu)化[2]。林雅婷（2015）指出計算機仿真技術(shù)的出現(xiàn)解決了企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化問題[3]。莫洪武（2013）指出借助計算機仿真技術(shù)，對企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)進行優(yōu)化和重新布局，能夠大大提高生產(chǎn)物流系統(tǒng)的科學(xué)性與合理性[4]。高朋濤（2006）指出利用計算機仿真技術(shù)對企業(yè)物流系統(tǒng)進行分析與布置設(shè)計，是一種行之有效的方法[5]。

1 相關(guān)理論和技術(shù)介紹

1.1 企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)概述

企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)是企業(yè)為了實現(xiàn)生產(chǎn)和銷售過程中物資、信息、資金的流動與協(xié)調(diào)，而建立的一個完整的物流管理體系，該系統(tǒng)涵蓋了供應(yīng)鏈管理、倉儲管理、運輸管理及流程優(yōu)化等多方面。供應(yīng)鏈管理是企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的核心，包括原材料和零部件的采購、生產(chǎn)計劃的制定、庫存管理以及與供應(yīng)商的合作關(guān)系管理等。通過合理的供應(yīng)鏈管理，企業(yè)可以實現(xiàn)原材料的準時供應(yīng)，提高生產(chǎn)效率，降低庫存成本。倉儲管理是企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的重要組成部分，包括倉庫的選址、倉庫布局的設(shè)計、庫存管理與倉庫操作流程的優(yōu)化等。通過有效的倉儲管理，企業(yè)可以實現(xiàn)物資的準確存儲和快速取出，提高物資周轉(zhuǎn)率，降低倉儲成本。運輸管理是企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的另一個重要環(huán)節(jié)，包括運輸方式的選擇、運輸路線的規(guī)劃、運輸安排的優(yōu)化以及運輸過程的監(jiān)控等。通過優(yōu)化運輸管理，企業(yè)可以降低運輸成本，提高產(chǎn)品的快速到達率，從而提升客戶滿意度。流程優(yōu)化是企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的關(guān)鍵，包括生產(chǎn)流程和物流流程的優(yōu)化。通過優(yōu)化生產(chǎn)流程，企業(yè)可以提高生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期；通過優(yōu)化物流流程，企業(yè)可以實現(xiàn)高效、穩(wěn)定和可控的物資流動。

1.2 企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)特點

第一，復(fù)雜性。企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)涉及多個環(huán)節(jié)和參與者，包括供應(yīng)商、生產(chǎn)線、倉儲和物流運輸?shù)龋婕暗奈锪鞴?jié)點和流程眾多，因此具有較高的復(fù)雜性。第二，高效性。企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的目標是實現(xiàn)物流過程的高效運作，減少物流成本和時間，并提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品流通速度。第三，靈活性。企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)應(yīng)當具備一定的靈活性，能夠適應(yīng)市場需求的變化和生產(chǎn)計劃的變動，及時做出相應(yīng)的調(diào)整和安排。第四，信息化。企業(yè)生產(chǎn)物流需要通過信息系統(tǒng)實現(xiàn)對物流過程的監(jiān)控和管理，包括訂單處理、庫存管理、運輸跟蹤等。同時，信息化也能夠提供準確、及時的數(shù)據(jù)支持，為企業(yè)決策提供依據(jù)。這些特點在企業(yè)的生產(chǎn)物流中發(fā)揮著重要的作用，為企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)物流的協(xié)同和優(yōu)化提供了指導(dǎo)和支撐。

2 計算機仿真技術(shù)概述

2.1 計算機仿真技術(shù)

計算機仿真技術(shù)是一種利用計算機模擬和模型構(gòu)建的方法，用于復(fù)制、分析和預(yù)測實際系統(tǒng)的行為和性能。該技術(shù)可以通過建立虛擬模型來模擬實際系統(tǒng)的運行過程，包括物理、數(shù)學(xué)、經(jīng)濟等方面的模型。計算機仿真技術(shù)的基本步驟如圖1所示。

圖1 計算機仿真技術(shù)的基本步驟

2.2 計算機仿真技術(shù)在生產(chǎn)物流中的應(yīng)用

計算機仿真技術(shù)在生產(chǎn)物流中的應(yīng)用可以幫助企業(yè)進行系統(tǒng)化的分析和優(yōu)化，提高生產(chǎn)和物流過程的效率、可靠性與靈活性。第一，生產(chǎn)過程仿真，建立生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型和仿真系統(tǒng)，分析生產(chǎn)線上的各個環(huán)節(jié)，識別生產(chǎn)瓶頸和潛在問題，并進行優(yōu)化。可以通過增加或調(diào)整設(shè)備、優(yōu)化工藝流程、調(diào)整人員配備等方式，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。第二，倉儲布局仿真。建立倉儲布局的仿真模型，評估倉庫容量、流動性和運作效率，并設(shè)計出最佳的倉儲物流布局方案?？梢酝ㄟ^優(yōu)化貨物存放位置、貨架布局、揀貨路徑等方式，提高倉庫的存儲和出庫效率。第三，物流運輸仿真，建立物流運輸?shù)姆抡婺Ｐ?，評估不同運輸方案的效果，考慮運輸時間、成本和服務(wù)水平等指標?？梢酝ㄟ^優(yōu)化運輸路線、調(diào)整配送策略和運輸車輛規(guī)劃等方式，提高物流運輸?shù)男屎晚憫?yīng)能力。第四，供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)仿真，建立供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的仿真模型，評估不同供應(yīng)鏈策略對供應(yīng)鏈績效的影響，考慮庫存水平、交貨周期、服務(wù)水平等指標。可以通過優(yōu)化供應(yīng)鏈合作關(guān)系、信息共享和資源配置等方式，提高供應(yīng)鏈的效率和靈活性。第五，運營決策仿真，建立決策支持系統(tǒng)的仿真模型，幫助企業(yè)管理人員在面臨不確定性和風(fēng)險的情況下做出合理的決策。可以通過模擬與比較不同的決策方案，評估其對企業(yè)績效的影響，從而選擇最佳的決策方案。

2.3 計算機仿真模型的常用軟件工具

第一，數(shù)學(xué)模型，根據(jù)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的特點和規(guī)律，利用數(shù)學(xué)方程描述系統(tǒng)的運行過程，并基于這些方程構(gòu)建仿真模型。常用的數(shù)學(xué)模型方法有連續(xù)模型、系統(tǒng)動力學(xué)模型等。第二，離散事件仿真（DES）軟件，如Arena、Simio、AnyLogic等。這些軟件提供了直觀的圖形界面，可以通過拖放組件和連接來建立仿真模型。用戶可以定義系統(tǒng)的各個部分、各個事件的發(fā)生規(guī)則、各個處理過程的參數(shù)等，進行系統(tǒng)仿真和性能評估。第三，連續(xù)仿真軟件，如MATLAB、Simulink、AutoMod等。這類仿真工具主要用于連續(xù)運行的生產(chǎn)過程，可以對物流系統(tǒng)進行動態(tài)仿真，模擬隨時間變化的各種因素對系統(tǒng)性能的影響。

3 基于計算機仿真技術(shù)的企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)建模

3.1 AutoMod 仿真

本文基于計算機仿真技術(shù)選用AutoMod仿真軟件對企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)進行研究。AutoMod是一種流行的計算機仿真軟件，用于模擬和優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)。該軟件由Applied Materials公司開發(fā)，主要用于制造業(yè)和物流領(lǐng)域。AutoMod可以通過建立虛擬模型來模擬實際的物流系統(tǒng)，包括供應(yīng)鏈、生產(chǎn)流程、倉儲管理、運輸調(diào)度等環(huán)節(jié)。該軟件提供了豐富的建模工具和功能模塊，可以靈活地構(gòu)建復(fù)雜的物流模型，并對系統(tǒng)進行仿真和分析。AutoMod可以模擬不同的業(yè)務(wù)場景和策略，幫助企業(yè)決策者評估不同方案的效果，并優(yōu)化物流系統(tǒng)的性能。AutoMod主要包括4大功能模塊：AutoMod模塊、AutoStat模塊、AutoView模塊以及一些輔助模塊。在實際中，AutoMod通常使用10種模型系統(tǒng)來刻畫實際的生產(chǎn)系統(tǒng)和物流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如表1所示。

表1 AutoMod 的10 種子系統(tǒng)

3.2 以S 企業(yè)為例建立仿真流程

對S客車企業(yè)（以下簡稱“S企業(yè)”）裝配線繪制AutoMod仿真流程圖，如圖2所示。

圖2 S 企業(yè)轉(zhuǎn)配線建立AutoMod 仿真流程圖

3.3 S 企業(yè)裝配線系統(tǒng)建模

在AutoMod環(huán)境下建立資源與材料客車裝配線系統(tǒng)的仿真模型，主要包括Process系統(tǒng)、Conveyor系統(tǒng)和PathMover系統(tǒng)的創(chuàng)建。首先需要創(chuàng)建臨時實體Loads來表示7種不同類型的客車，資源Resources來表示機器或操作工人，Queues來表示隊列。裝配線系統(tǒng)由14個工位組成，每個工位負責(zé)不同的安裝內(nèi)容。根據(jù)實際情況，可以為每個工位創(chuàng)建相應(yīng)的Process對象，并設(shè)置加工時間等屬性，同時，將各個工位按照流程連接起來，形成一個完整的總裝配線。在創(chuàng)建Conveyor系統(tǒng)時，應(yīng)當考慮到物料的流動和傳輸。根據(jù)裝配線的布局，可以創(chuàng)建合適的Conveyor對象，并設(shè)置其速度、容量等參數(shù)，以保證物料能夠在工位之間順利傳送。對于PathMover系統(tǒng)，可以通過創(chuàng)建移載工具來模擬車身的運輸過程。通過設(shè)置移載工具的路徑和速度，可以使車身在裝配線上按照預(yù)定的路徑進行運輸，并在進入每個工位時停留一段時間進行裝配作業(yè)。為了增強仿真結(jié)果的可信度，需要進行多次仿真，并考慮不同的環(huán)境因素和不確定性。多次運行仿真軟件，得到的結(jié)果將更加接近于實際系統(tǒng)的運行情況，提高仿真結(jié)果的可信度。

3.4 S 企業(yè)裝配線系統(tǒng)仿真與效果分析

3.4.1 仿真

該系統(tǒng)采用物流專業(yè)仿真軟件平臺AutoMod進行仿真，并根據(jù)長期計劃安排的工作表中的數(shù)據(jù)設(shè)定參數(shù)。根據(jù)7種車的投產(chǎn)頻率和各工位的加工時間，設(shè)置仿真模型的參數(shù)。實際系統(tǒng)是8小時工作制，總仿真時間為兩個月，即480小時。在仿真過程中，為了充分考慮不同條件下的運行情況，將每次仿真時間設(shè)置為20天（480小時），并運行40次，以覆蓋40種不同的運行條件。使用AutoMod仿真軟件中的AutoStat模塊，可以生成所需的仿真報告。這些報告將提供關(guān)于仿真模型運行期間各個工位的運行情況、資源利用率、隊列長度、生產(chǎn)效率等指標的統(tǒng)計結(jié)果。通過對仿真報告進行分析，可以評估裝配線系統(tǒng)在不同條件下的性能表現(xiàn)，挖掘潛在的瓶頸和問題，并提出改進方案。該系統(tǒng)將幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)計劃、提高生產(chǎn)效率，并做出更準確的決策。

3.4.2 效果評價

3.4.2.1 資源利用率報告

根據(jù)資源利用率報告（見圖3），發(fā)現(xiàn)裝配線系統(tǒng)存在資源利用率不平衡的問題。各工位的資源利用率標準方差為28.79%。其中頂上線束工位的資源利用率僅占20%左右，而組合3工位和座椅工位的資源利用率高達93%。這就導(dǎo)致一些工位一直都很忙，但其他工位卻處于空閑狀態(tài)，從而使得車輛在繁忙工位等待裝配的時間過長，影響了下線速度。經(jīng)過修改后的仿真結(jié)果，資源利用率更趨于平衡，各工位的資源利用率標準方差為21.04%。表明對資源進行合理調(diào)配可以改善資源利用率的平衡性。

圖3 資源利用率報告

3.4.2.2 前后產(chǎn)量分析報告

前后產(chǎn)量分析報告如表2所示。

表2 前后產(chǎn)量分析報告

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)，可知原始總裝配線系統(tǒng)在整個仿真期內(nèi)共下線307輛客車進入綜調(diào)車間。而經(jīng)過改進優(yōu)化后，下線產(chǎn)量增加到350輛客車，相比之前提高了14%。這意味著整個總裝配的運行效率得到了顯著提高。

4 企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化建議

4.1 優(yōu)化生產(chǎn)線布局

合理優(yōu)化生產(chǎn)線布局，可以提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，并減少物料和人員的移動距離，提高整體生產(chǎn)效能。首先，優(yōu)化生產(chǎn)線布局需要考慮生產(chǎn)設(shè)備的合理安排。在生產(chǎn)線的布局中，各個生產(chǎn)設(shè)備的位置和排布應(yīng)該合理，以減少物料運輸?shù)木嚯x和時間。不同設(shè)備應(yīng)盡量緊密排列，并根據(jù)生產(chǎn)過程的需要劃分區(qū)域，以減少物料運輸?shù)臅r間和手工操作的頻次。其次，優(yōu)化生產(chǎn)線布局還需要考慮生產(chǎn)流程的優(yōu)化。不同生產(chǎn)工序之間的連接應(yīng)盡量簡潔，以減少生產(chǎn)流程中的等待時間和瓶頸點。可以使用計算機仿真技術(shù)對生產(chǎn)流程進行建模和仿真，以優(yōu)化生產(chǎn)過程并找出最佳的工序排列方式。最后，優(yōu)化生產(chǎn)線布局還需要考慮人員的合理配備與工作站的設(shè)置。根據(jù)不同生產(chǎn)工序的特點和工作強度，合理安排人員的工作崗位及數(shù)量，以最大限度地提高工作效率。

4.2 優(yōu)化倉儲布局

優(yōu)化倉儲布局是企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)優(yōu)化的重要一環(huán)。一個合理的倉儲布局能夠提高物流效率、降低儲存成本，并滿足客戶的需求。首先要分析貨物流動路徑，倉庫內(nèi)貨物的流動路徑?jīng)Q定了倉庫的操作效率。通過分析貨物流動路徑，可以找出瓶頸點，進而優(yōu)化貨物的流動路徑，提高貨物的出入庫效率。例如，將需求量較大的貨物放置在易于取出的位置，以減少貨物的移動和等待時間。其次要綜合考慮貨物的存儲需求，不同類型的貨物所需的存儲條件不同，如溫度、濕度、防護性等。在倉儲布局中，應(yīng)該根據(jù)貨物的存儲需求，將存儲條件接近的貨物存放在一起，以提高貨物的保鮮度和品質(zhì)。再次要最大化倉庫空間利用率，合理利用倉庫空間可以減少存儲費用。通過使用智能垂直存儲系統(tǒng)、自動化堆垛機等先進技術(shù)，可以最大化地利用倉庫空間，提高存儲密度。最后要采用自動化倉儲設(shè)備，自動化倉儲設(shè)備可以提高倉庫的操作效率和準確性。自動化揀選系統(tǒng)可以縮短揀貨時間，提高揀貨效率；自動化貨架系統(tǒng)可以提高貨物的存儲密度和倉庫空間利用率。

4.3 優(yōu)化物流運輸方案

建立高效的物流運輸方案可以提高物流運輸效率，降低物流運輸成本，提升企業(yè)的競爭力。在對物流運輸方案進行優(yōu)化時，需要綜合考慮運輸路徑、運輸工具、運輸方式及運輸管理等因素。首先，企業(yè)可以通過分析貨物的流動路徑，確定最優(yōu)的運輸路徑?？紤]貨物來源、目的地及中間節(jié)點等因素，選擇最短、最經(jīng)濟的運輸路徑來降低運輸成本。其次，根據(jù)貨物的特性和運輸距離，選擇恰當?shù)倪\輸工具。例如，對于大批量、遠距離的貨物，可以選擇海運或鐵路運輸；對于緊急、小批量的貨物，可以選擇航空運輸或快遞運輸。最后，根據(jù)貨物的特性和運輸需求，選擇合適的運輸方式。例如，對于快速消耗品或易損品，可以選擇定期補貨的零庫存管理模式；對于生產(chǎn)周期較長的產(chǎn)品，可以選擇批量運輸?shù)哪Ｊ健?/p>

4.4 優(yōu)化供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)

一個強大且高效的供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)可以幫助企業(yè)降低運輸成本、提高交付效率、增強競爭力，并最終使企業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。首先，選擇可靠的供應(yīng)商與合作伙伴是構(gòu)建和優(yōu)化供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。企業(yè)應(yīng)該評估供應(yīng)商的質(zhì)量和交付能力，選擇可靠的供應(yīng)商與合作伙伴，與其建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。同時，在優(yōu)化供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)中，彈性是一項重要的策略。企業(yè)應(yīng)該具有快速適應(yīng)市場變化和需求波動的能力。例如，建立多渠道供應(yīng)鏈，以滿足不同地區(qū)和渠道的需求，或建立靈活的生產(chǎn)制造模式，以便于根據(jù)需求進行快速調(diào)整。其次，信息流與物流的高度整合可以提高供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)的效率和可見性。通過信息技術(shù)和物流系統(tǒng)，企業(yè)可以實時跟蹤并管理貨物的流動，優(yōu)化物流運輸和配送過程，減少庫存持有時間和物流成本。最后，優(yōu)化供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)還應(yīng)考慮環(huán)境可持續(xù)性。企業(yè)可以通過選用綠色運輸方式、減少包裝材料的使用、優(yōu)化運輸路線等措施，降低對環(huán)境的影響，同時還能提升企業(yè)形象和品牌價值。優(yōu)化供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)是一個持續(xù)改進的過程。企業(yè)應(yīng)該定期審視供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)市場變化和業(yè)務(wù)需求進行調(diào)整和優(yōu)化。持續(xù)的優(yōu)化可以幫助企業(yè)保持競爭優(yōu)勢并適應(yīng)不斷變化的市場環(huán)境。

5 結(jié) 論

隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展和市場競爭的加劇，企業(yè)對于物流系統(tǒng)的優(yōu)化與改進變得越來越重要。在當今信息技術(shù)高速發(fā)展的背景下，計算機仿真技術(shù)成為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)物流系統(tǒng)的有效工具之一。通過對計算機仿真技術(shù)的使用，企業(yè)能夠模擬物流系統(tǒng)的實際運作過程，分析和評估各種方案，在不同因素和變量的影響下開展實驗，從而得出最佳的生產(chǎn)物流系統(tǒng)設(shè)計方案。本文旨在基于計算機仿真技術(shù)背景，對企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)展開分析，為企業(yè)生產(chǎn)物流系統(tǒng)的完善提供理論參考。