孫成衛(wèi) 王柯如

收稿日期：2023-07-26

基金項(xiàng)目：2023年度智慧物流與供應(yīng)鏈研究中心研究成果（7）

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.04.024

摘? 要：隨著人們對(duì)食品安全要求的日益提高，冷鏈物流已經(jīng)成為國(guó)家和公眾的關(guān)注焦點(diǎn)。而冷鏈設(shè)備的投入和運(yùn)營(yíng)成本較高，為了防止冷鏈物流設(shè)備不匹配和運(yùn)營(yíng)不科學(xué)的問題，使用科學(xué)有效的仿真方法進(jìn)行模擬分析。文章根據(jù)冷鏈物流配送中心仿真的相關(guān)理論，分析了德誠(chéng)企業(yè)冷鏈物流配送中心的布局，根據(jù)其現(xiàn)有作業(yè)和運(yùn)營(yíng)情況，運(yùn)用Flexsim仿真軟件對(duì)冷鏈物流配送中心進(jìn)行仿真，分析仿真情況，提出合理措施并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，得到一套行之有效的布局規(guī)劃方案，達(dá)到了降低建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本的目的。

關(guān)鍵詞：Flexsim；仿真；冷鏈物流；配送中心

中圖分類號(hào)：TP391.9? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：2096-4706（2024）04-0113-04

Simulation Research on Decheng Enterprise's Cold Chain Logistics Distribution Center Based on Flexsim

SUN Chengwei， WANG Keru

（Shandong Huayu University of Technology， Dezhou? 253034， China）

Abstract： With the increasing demand for food safety， cold chain logistics has become a focus of national and public attention. However， the investment and operating costs of cold chain equipment are relatively high. In order to prevent the mismatch of cold chain logistics equipment and unscientific operation， scientific and effective simulation methods are used for simulation analysis. Based on the relevant theory of cold chain logistics distribution center simulation， this paper analyzes the layout of Decheng enterprise's cold chain logistics distribution center. Based on its existing working and operation situation， it uses Flexsim simulation software to simulate the cold chain logistics distribution center， analyzes the simulation situation， proposes reasonable measures and conducts simulation verification to obtain an effective layout planning scheme， achieving the goal of reducing construction and operation costs.

Keywords： Flexsim; simulation; cold chain logistics; distribution center

0? 引? 言

隨著我國(guó)居民消費(fèi)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，人們對(duì)食品安全的要求越來(lái)越高[1]。為此，需要建立高效的冷鏈物流配送中心來(lái)保證食品質(zhì)量安全。由于冷鏈設(shè)備的投入和運(yùn)營(yíng)成本較高，為了有效降低投入成本，提高運(yùn)營(yíng)效率，有必要通過建立仿真模型進(jìn)行模擬分析，合理匹配人員和設(shè)備，達(dá)到優(yōu)化冷鏈物流配送中心的效果。

1? Flexsim及冷鏈物流概述

1.1? Flexsim仿真介紹

Flexsim軟件是一款由美國(guó)Flexsim公司開發(fā)的仿真軟件[2]。通過確定仿真目標(biāo)、收集整理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、建立三維仿真模型、分析運(yùn)行結(jié)果、改進(jìn)模型，達(dá)到完成系統(tǒng)優(yōu)化的效果。仿真模型可以有效幫助物流配送、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)等企業(yè)觀察、分析其物流運(yùn)行情況，根據(jù)運(yùn)行結(jié)果改進(jìn)系統(tǒng)布局和流程優(yōu)化。該軟件具有靈活方便、運(yùn)行速度快、仿真效果好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、配送中心、交通流量管控等領(lǐng)域的仿真[3]。

1.2? 冷鏈物流相關(guān)概述

1.2.1? 生鮮食品

生鮮食品是指未經(jīng)烹調(diào)、制作等深加工過程，只做必要的保鮮和簡(jiǎn)單整理上架而出售的初級(jí)類產(chǎn)品，以及面包、熟食等現(xiàn)場(chǎng)加工品類的商品的統(tǒng)稱。由于生鮮食品含水量較高，保鮮、保質(zhì)期比較短，因此，需要冷藏、冷凍。生鮮食品大致劃分為-16 ℃條件下保存的冷凍產(chǎn)品，0～4 ℃條件下保存的冷鮮產(chǎn)品，4～12 ℃條件下保存的氣調(diào)保鮮品[4]。生鮮食品對(duì)物流配送在時(shí)間和設(shè)備上提出了更高的要求[5]。

1.2.2? 冷鏈物流配送中心

是指生鮮食品在運(yùn)輸過程中進(jìn)行貨物配送和必要流通加工的場(chǎng)所[6]，該場(chǎng)所有助于保證貨物的質(zhì)量安全和科學(xué)快速周轉(zhuǎn)。冷鏈配送中心是由冷鏈運(yùn)輸系統(tǒng)、冷鏈倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、冷鏈裝卸搬運(yùn)系統(tǒng)、冷鏈包裝加工系統(tǒng)、冷鏈配送系統(tǒng)和冷鏈信息系統(tǒng)組成。

2? 德誠(chéng)企業(yè)概況及作業(yè)流程

2.1? 企業(yè)簡(jiǎn)介

德誠(chéng)企業(yè)是集倉(cāng)儲(chǔ)、配送于一體的第三方冷鏈物流企業(yè)。公司現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)房約五千平米，配有多型號(hào)的集裝箱卡車，擁有專業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)信息系統(tǒng)以及1 500平米冷庫(kù)，配備標(biāo)準(zhǔn)3～30噸的大小噸位齊全的冷藏車。公司目前主要經(jīng)營(yíng)低溫宅配、常溫物流、低溫倉(cāng)儲(chǔ)配送[7]。公司通過物流管理系統(tǒng)和倉(cāng)庫(kù)信息系統(tǒng)，建立起了一支城市宅配隊(duì)伍，提供上門取貨、交叉理貨、分區(qū)、到站、配送、簽收一站式的宅配服務(wù)。

2.2? 德誠(chéng)公司冷鏈配送中心的工作流程

該公司冷鏈配送中心首先接收整車貨物，按照貨物種類對(duì)冷凍產(chǎn)品、冷鮮產(chǎn)品以及氣調(diào)保溫產(chǎn)品分別進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后的產(chǎn)品進(jìn)入加工區(qū)進(jìn)行加工，加工完畢入庫(kù)、按照客戶訂單出庫(kù)、打包分揀、配送。冷鏈物流配送中心各區(qū)域主要功能及要素如表1所示。

表1? 德誠(chéng)企業(yè)冷鏈物流配送中心各區(qū)域主要功能及要素表

區(qū)域 功能 主要資源

收貨區(qū) 主要負(fù)責(zé)貨物的驗(yàn)收與入庫(kù) 卸貨叉車、工作人員以及驗(yàn)貨設(shè)備等

加工區(qū) 根據(jù)市場(chǎng)需求，主要負(fù)責(zé)對(duì)新收入生鮮貨物進(jìn)行加工 清洗設(shè)備、加工設(shè)備、包裝設(shè)備和操作人員

存儲(chǔ)區(qū) 根據(jù)產(chǎn)品保質(zhì)期和對(duì)不同的溫度要求，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行冷藏或冷凍 叉車、貨架、起重設(shè)備和相應(yīng)的操作人員

分揀理貨區(qū) 根據(jù)訂單信息進(jìn)行產(chǎn)品挑選分類 貨架、手推車、自動(dòng)分揀裝置、傳動(dòng)設(shè)備及相關(guān)人員

配裝發(fā)貨區(qū) 主要負(fù)責(zé)裝配和運(yùn)輸 小型裝卸機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸車輛及操作人員

回收處理區(qū) 主要負(fù)責(zé)對(duì)退貨產(chǎn)品的差異化處理 操作員、叉車和貨架

3? 基于Flexsim企業(yè)冷鏈物流配送中心的建模

3.1? 建模假設(shè)及模型布局

在德誠(chéng)企業(yè)的實(shí)際運(yùn)作過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)施及運(yùn)作均表現(xiàn)得煩瑣復(fù)雜。本著有助于分析問題和優(yōu)化物流流程的原則，對(duì)實(shí)際冷鏈物流配送中心的工作情況進(jìn)行簡(jiǎn)化[8]。首先，假定冷鏈物流配送中心的貨物按照貨物的類型分為冷凍產(chǎn)品、冷鮮產(chǎn)品、氣調(diào)保鮮產(chǎn)品三種。其次，不考慮冷鏈物流配送貨物種類計(jì)量的多樣性，直接使用體積作為度量單位。再次，假設(shè)所有設(shè)備處于連續(xù)工作狀態(tài)，不考慮設(shè)備的保養(yǎng)和維修。最后，假設(shè)貨物檢驗(yàn)的不合格品率約為1%。

從模型庫(kù)中依次拖出六個(gè)發(fā)生器，分別模擬產(chǎn)出冷凍產(chǎn)品、冷鮮產(chǎn)品、氣調(diào)保鮮產(chǎn)品及其各自的包裝物；拖出三個(gè)合成器，分別將產(chǎn)品加工成運(yùn)送到物流配送中心的貨物；拖出三個(gè)暫存區(qū)，模擬不同類別貨物的等待檢驗(yàn)區(qū)；拖出三個(gè)處理器及一名操作員，模擬對(duì)來(lái)到冷鏈物流配送中心的食品進(jìn)行檢驗(yàn)；拖出三個(gè)暫存區(qū)和一個(gè)吸收器，暫存區(qū)用于存放檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品，吸收器則存放不合格的產(chǎn)品；拖出一個(gè)任務(wù)分配器、兩輛叉車及三個(gè)分解器，通過任務(wù)分配器的協(xié)調(diào)，兩輛叉車將合格品送到各自的分解器；分解后的產(chǎn)品通過傳送帶送到配送中心的合成器，按照配送中心的產(chǎn)品配送規(guī)格要求重新打包，貼標(biāo)簽，掃碼，通過各自的傳送帶入庫(kù)。拖出六個(gè)貨架和三個(gè)堆垛機(jī)，每?jī)蓚€(gè)貨架作為一組，分別存放不同類別的產(chǎn)品，產(chǎn)品通過堆垛機(jī)上、下貨架；產(chǎn)品根據(jù)客戶要求首先出庫(kù)，通過分解器進(jìn)行分解，再根據(jù)個(gè)人客戶和單位客戶的情況重新組合打包，打包后的產(chǎn)品通過傳送帶傳送并掃碼，分別送往B2B訂單貨物暫存和B2C訂單貨物暫存區(qū)，由運(yùn)輸車輛將其運(yùn)走。同類模型實(shí)體之間根據(jù)物流的流經(jīng)順序進(jìn)行A連接，不同類模型實(shí)體之間進(jìn)行S連接。具體布局及連接如圖1所示。

圖1? 冷鏈物流配送中心模型布局及連接圖

3.2? 貨物到達(dá)及檢驗(yàn)時(shí)間參數(shù)設(shè)置

德誠(chéng)冷鏈配送中心作為第三方冷鏈物流公司，其貨源以國(guó)內(nèi)和國(guó)外的供貨商提供的冷鮮產(chǎn)品為主。根據(jù)貨物的儲(chǔ)存方式，分為冷凍品、冷鮮品和氣調(diào)保鮮品。在貨物進(jìn)行驗(yàn)收之前，使用兩個(gè)發(fā)生器及一個(gè)合成器來(lái)模擬供應(yīng)商貨物的到達(dá)，雙擊發(fā)生器，在發(fā)生器的屬性界面中設(shè)置臨時(shí)實(shí)體的到達(dá)時(shí)間，模擬冷藏車在不同時(shí)間到達(dá)。在檢驗(yàn)器臨時(shí)實(shí)體流界面，在發(fā)送至端口編輯框中，通過選擇百分比，將不合格品設(shè)置為1%，并進(jìn)入吸收器進(jìn)行處理，選用一名操作員進(jìn)行對(duì)三類貨物進(jìn)行驗(yàn)收。不同產(chǎn)品的驗(yàn)收時(shí)間不同，根據(jù)以往驗(yàn)收經(jīng)驗(yàn)，對(duì)服從正態(tài)分布的驗(yàn)收時(shí)間，在作為驗(yàn)收器的處理器中分別將加工時(shí)間設(shè)置為Normal（11，3）、Normal（7，2）、Normal（9，2）。合格的貨物通過叉車運(yùn)往拆解加工區(qū)進(jìn)行處理。

3.3? 拆解加工系統(tǒng)的模型構(gòu)建

拆解加工系統(tǒng)的主要工作是將貨物進(jìn)行必要的包裝拆解，進(jìn)而將貨物細(xì)分、掃碼后進(jìn)行加工再包裝。在這一過程中要對(duì)貨位的安排做出預(yù)處理，保證貨物的高效通行，順利進(jìn)入冷庫(kù)。根據(jù)貨品種類設(shè)置三條流水線，每條流水線配置三名工人負(fù)責(zé)包裝的拆解及貨物的整理，一部分的貨物按照需求進(jìn)行再加工，保證貨物在后續(xù)存儲(chǔ)、發(fā)貨時(shí)的安全和取送方便。

3.4? 倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的模型構(gòu)建

在倉(cāng)庫(kù)前設(shè)置入庫(kù)站臺(tái)，放置等待入庫(kù)的產(chǎn)品。倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)的面積為1 500 m2，根據(jù)貨物的種類和存儲(chǔ)條件將倉(cāng)庫(kù)劃分為三個(gè)區(qū)域，采用當(dāng)前先進(jìn)的果蔬保存方式，兩個(gè)貨架為一組組成一個(gè)區(qū)域，倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)分別為冷凍庫(kù)、冷鮮庫(kù)以及氣調(diào)保鮮庫(kù)，溫度按照對(duì)應(yīng)保存的貨物進(jìn)行自由調(diào)節(jié)，用堆垛機(jī)來(lái)模擬貨物的自動(dòng)搬運(yùn)上架，如圖2所示。

圖2? 倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)模型圖

3.5? 分揀包裝系統(tǒng)的模型構(gòu)建

分揀包裝系統(tǒng)是整個(gè)配送中心的核心。由于冷鏈物流貨物的特殊性，不能頻繁從倉(cāng)庫(kù)中取送貨物，所以當(dāng)訂單上需求的貨品積累到一定數(shù)量時(shí)進(jìn)行統(tǒng)一取放，取出的貨品運(yùn)送到拆盤處進(jìn)行拆盤，托盤由吸收器進(jìn)行處理，貨物進(jìn)入周轉(zhuǎn)區(qū)等待打包，為防止產(chǎn)品的腐爛變質(zhì)，要考慮在周轉(zhuǎn)區(qū)進(jìn)行一定的保溫措施[9，10]。按照B2B、B2C兩種訂單分別進(jìn)行打包，由于B2B類訂單比較復(fù)雜，訂單信息錄入全局表，依照全局表進(jìn)行包裝分揀工作。B2C訂單直接按照訂單進(jìn)行打包分揀，分揀包裝系統(tǒng)的模型如圖3所示。

3.6? 配送系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置

貨物進(jìn)行包裝后進(jìn)入配送區(qū)，為防止貨物產(chǎn)生積壓，對(duì)于出貨量較大的B2B類訂單設(shè)置三條通道，并根據(jù)訂單的類型，運(yùn)用Case語(yǔ)句進(jìn)行設(shè)置，便于分類和分區(qū)域發(fā)貨。對(duì)于零散量小B2C訂單貨物單獨(dú)設(shè)置一條通道。兩種訂單種類的貨物經(jīng)過傳送帶進(jìn)行掃碼出庫(kù)，到達(dá)B2B、B2C發(fā)貨區(qū)。

圖3? 分揀包裝系統(tǒng)

4? 模型運(yùn)行結(jié)果分析

由于采取的是無(wú)停歇的工作模式，且目的是為了得到一套切實(shí)可行的規(guī)劃布局方案，所以驗(yàn)證的依據(jù)為模型能否運(yùn)行流暢，運(yùn)行效果是否達(dá)到預(yù)期。

選取模型仿真運(yùn)行10天的部分設(shè)施運(yùn)行數(shù)據(jù)如表2所示，進(jìn)行分析，找出該冷鏈物流系統(tǒng)存在的不足。

表2? 模型運(yùn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)

設(shè)施設(shè)備 建模

實(shí)體 輸入數(shù)/個(gè) 輸出數(shù)/個(gè) 最大停留時(shí)間/h 加工時(shí)間占比/%

冷凍產(chǎn)品分解 分解器 2 501 2 500 1.3 67

冷鮮產(chǎn)品分解 分解器 2 433 2 422 1.5 63

氣調(diào)保鮮產(chǎn)品分解 分解器 2 502 2 501 1.0 69

氣調(diào)保鮮產(chǎn)品掃碼 處理器 1 254 1 254 1.0 32

冷鮮產(chǎn)品掃碼2 處理器 1 216 1 215 1.2 33

冷凍產(chǎn)品掃碼3 處理器 1 257 1 256 1.0 33

氣調(diào)保鮮產(chǎn)品包裝 合成器 2 491 2 487 1.2 83

冷鮮產(chǎn)品包裝2 合成器 2 434 2 432 1.0 83

冷凍產(chǎn)品包裝3 合成器 2 492 2 490 1.3 66

對(duì)表2中的數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，該冷鏈物流中心在運(yùn)行上存在一定的問題，需要調(diào)整達(dá)到進(jìn)一步降低運(yùn)營(yíng)成本效果。首先，在貨物拆解、掃碼、打包入庫(kù)環(huán)節(jié)的最大停留時(shí)間明顯偏大，說明在該環(huán)節(jié)貨物到來(lái)情況變化時(shí)沒能采取靈活的工作措施，造成貨物在該環(huán)節(jié)停留時(shí)間較長(zhǎng)，容易造成貨物堆積，需要增加人員及提高加工效率來(lái)改善；其次，包裝環(huán)節(jié)的設(shè)備作時(shí)間占比較為理想，分解環(huán)節(jié)工作時(shí)間占比63%～69%，雖然略少，但基本可以。掃碼部分工作時(shí)間占比只有30%多，人員設(shè)備的性能沒能發(fā)揮應(yīng)有的效率，應(yīng)考慮減少人員、設(shè)備投入。另外，在模型的仿真運(yùn)行過程中，通過儀表可以看出，拆解加工系統(tǒng)的工人空閑率較高，實(shí)際人員利用率低，可以適當(dāng)減少工作人員；最后，訂單在分揀包裝時(shí)容易出現(xiàn)供貨不足，需要適當(dāng)提高出貨量以及抽調(diào)空閑人員負(fù)責(zé)揀選。

5? 結(jié)? 論

結(jié)合生鮮食品以及冷鏈物流的相關(guān)理論和冷鏈物流的特殊性，本文以德誠(chéng)企業(yè)的冷鏈物流配送中心為例進(jìn)行仿真模擬，以期望讓冷鏈物流系統(tǒng)在正式投資建設(shè)前有一個(gè)比較合理的設(shè)施設(shè)備布局，同時(shí)對(duì)已建成冷鏈物流中心在升級(jí)改造時(shí)提供參考?？紤]到冷鏈物流系統(tǒng)是一個(gè)典型的離散型變量系統(tǒng)，選擇使用Flexsim軟件進(jìn)行仿真模擬更加逼真和科學(xué)。通過論述模擬對(duì)整體布局規(guī)劃方案，設(shè)置部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的參數(shù)，運(yùn)行模型檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目尚行?，在模型運(yùn)行過程中進(jìn)行各個(gè)流程的縱橫比較，分析模型運(yùn)行數(shù)據(jù)，直觀的發(fā)現(xiàn)冷鏈物流配送中心的問題并提出相應(yīng)的建議，在允許的條件下進(jìn)一步調(diào)整設(shè)施布局及工作參數(shù)，優(yōu)化流程，達(dá)到布局合理，設(shè)施、設(shè)備、人員匹配的效果。實(shí)踐表明，基于Flexsim仿真軟件的對(duì)德誠(chéng)冷鏈物流配送中心的模擬及結(jié)果分析，對(duì)冷鏈物流配送中心的規(guī)劃及合理運(yùn)營(yíng)有積極的參考意義。但是同時(shí)應(yīng)該注意，模型在建立時(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，與實(shí)際的建設(shè)成本、設(shè)備運(yùn)營(yíng)成本有一定的差距，在實(shí)際運(yùn)用中作為重要參考的同時(shí)，也應(yīng)充分考慮它的局限性。

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作者簡(jiǎn)介：孫成衛(wèi)（1968—），男，漢族，山東德州人，副教授，高級(jí)統(tǒng)計(jì)師，教師，研究方向：智慧物流與供應(yīng)鏈。