基于樂龍的配送中心系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)及優(yōu)化

許　健　張婕姝　施梅超

摘要：文章概要地介紹了配送中心系統(tǒng)仿真的現(xiàn)狀以及樂龍的基本應(yīng)用，說明了物流配送過程和計(jì)算機(jī)仿真的關(guān)系，討論了在物流配送中利用樂龍軟件進(jìn)行仿真的方法與技巧，并通過模擬運(yùn)行模型，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的不足之處，隨后通過改變參數(shù)達(dá)到實(shí)現(xiàn)物流配送中心優(yōu)化的目的。

關(guān)鍵詞：樂龍；配送中心；仿真

中圖分類號(hào)：F270.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract: The article outlines the current status of simulation of distribution center and the basic application of RaLc, gives the relationship between logistics and computer simulation, and discusses the method and technique of using RaLc in logistics and distribution process. By running the model, the weakness of the system can be found. By changing the parameters of the system, it can achieve the purpose of optimization of distribution center.

Key words: RaLc; distribution center; simulation

配送中心的建立是社會(huì)化大生產(chǎn)的必然要求。配送中心的產(chǎn)生帶來了物流組織形式的巨大變革，擴(kuò)大了社會(huì)物流能力，提高了社會(huì)物流效率，并且推動(dòng)生產(chǎn)和流通向社會(huì)化，新型化，專業(yè)化方向發(fā)展。

伴隨著生產(chǎn)自動(dòng)化水平不斷提高，生產(chǎn)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，節(jié)奏越來越快，生產(chǎn)管理者對(duì)生產(chǎn)改進(jìn)的每一決策，都需謹(jǐn)慎考慮。措施不當(dāng)，往往需付出高昂的代價(jià)。而正是由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、快節(jié)奏和柔性，要想預(yù)測(cè)每一種決策給系統(tǒng)帶來的后果，已是人的大腦無法勝任的了。仿真技術(shù)正是彌補(bǔ)了這一不足，成為現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)的有用工具以及生產(chǎn)管理人員的得力助手。

1樂龍仿真軟件功能及特點(diǎn)

1.1仿真技術(shù)在配送中心設(shè)計(jì)與優(yōu)化中的作用

物流系統(tǒng)仿真技術(shù)作為新型技術(shù)，在對(duì)復(fù)雜而詳細(xì)的物流中心設(shè)計(jì)規(guī)劃、分析改造過程中，更是不可缺少的重要工具。它在減少損失、節(jié)約經(jīng)費(fèi)、縮短開發(fā)周期、提高物流中心質(zhì)量等方面發(fā)揮著巨大作用。因而在物流中心等重大項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃中發(fā)揮著它卓越的預(yù)演性。系統(tǒng)仿真技術(shù)能夠在系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，對(duì)設(shè)備配置、設(shè)備布局、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)等方面進(jìn)行仿真分析，評(píng)價(jià)和對(duì)比不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，達(dá)到優(yōu)化設(shè)備能力、生產(chǎn)線能力、作業(yè)流程和訂單排序的目的。根據(jù)國外應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用仿真分析方法改進(jìn)物流系統(tǒng)方案后可使總投資減少30%。

1.2樂龍軟件的功能及特點(diǎn)

作為工具，樂龍仿真軟件的最大特點(diǎn)是迅速、簡便而實(shí)用。物流中心所使用的基本搬運(yùn)器械設(shè)備各種傳送帶、自動(dòng)立體倉庫、搬運(yùn)平板車等，以及工作人員（裝卸、分揀、叉車搬運(yùn)等）全部以按鈕的形式被注冊(cè)在工具欄上。用鼠標(biāo)選擇想要設(shè)置的與該機(jī)械設(shè)備相對(duì)應(yīng)的按鈕，然后在三維空間中向想要放置的位置點(diǎn)一下鼠標(biāo)，它就會(huì)立刻出現(xiàn)在地面上。其后沿著布局一一擺放，并按照貨物流水順序依次對(duì)接下去即可。由于各個(gè)傳送帶之間可自動(dòng)對(duì)接，因此連接作業(yè)不費(fèi)時(shí)間。只要輕輕一按開始按鈕，即可啟動(dòng)模型試驗(yàn)。此外，它還可以組化設(shè)備來進(jìn)行定義和復(fù)制。因此，巨大規(guī)模的物流中心也可以輕而易舉地構(gòu)筑“動(dòng)態(tài)”三維物流中心模型。器械設(shè)備的長度、運(yùn)行速度以及倉庫貨架數(shù)量等，即使在運(yùn)行中，也能在屬性窗口中更改其參數(shù)，并同步將變化結(jié)果反映到動(dòng)作上。

2基于樂龍的配送中心系統(tǒng)建模

2.1配送中心系統(tǒng)描述

一廠家有3條生產(chǎn)線生產(chǎn)3種不同的商品（模型中用3種不同的顏色表示），3條生產(chǎn)線下來的產(chǎn)品直接進(jìn)入公司的配送中心，配送中心要向3家商家供貨。3條生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品速度都是服從每件20到50秒的隨機(jī)分布，即每件產(chǎn)品到達(dá)配送中心入口傳送帶的時(shí)間都服從20到50秒的隨機(jī)分布。產(chǎn)品通過傳送帶送到裝貨平臺(tái)，在裝貨平臺(tái)，產(chǎn)品會(huì)由機(jī)器人放置到托盤上，假設(shè)每個(gè)托盤能放置5件產(chǎn)品。隨后托盤會(huì)經(jīng)鏈條輸送機(jī)送入自動(dòng)立體倉庫中，立體倉庫每60秒自動(dòng)出庫一次，采用先進(jìn)先出的原則，出庫產(chǎn)品會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的種類不同被送往不同的傳送帶，由工人裝車，工人的步行速度為60米/分鐘，需要步行的距離為1米，拿放貨物所需時(shí)間都為2秒。高架立體倉庫的巷道堆垛機(jī)的水平移動(dòng)速度為40米/每分鐘（允許最快速度為80米/分鐘），升降機(jī)的垂直運(yùn)行速度為40米/分鐘（允許最快速度為80米/分鐘），容量為100個(gè)托盤。整個(gè)配送中心傳送帶的速度為48米/分鐘。鏈條傳送機(jī)的初始速度為30米/分鐘（允許最快速度為60米/分鐘）。

2.2系統(tǒng)仿真的目的

系統(tǒng)仿真的目的是，通過模擬自動(dòng)化倉儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行，動(dòng)態(tài)顯示配送中心的即時(shí)庫存數(shù)量和運(yùn)行情況，觀察系統(tǒng)中出現(xiàn)的瓶頸，修改設(shè)備數(shù)量和參數(shù)設(shè)置進(jìn)行改善，多次試運(yùn)行后，使系統(tǒng)能長時(shí)間保持穩(wěn)定并且能適應(yīng)突發(fā)事件的發(fā)生。此時(shí)的系統(tǒng)就是個(gè)穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，這也是仿真的目的，在不建造實(shí)物運(yùn)行的情況下，能幾乎接近真實(shí)的情況模擬真實(shí)事件，這能節(jié)約大量成本，能在建造真的配送中心時(shí)給予規(guī)模和設(shè)備數(shù)量上很好的參考價(jià)值，以免造成不必要的人力和財(cái)力的浪費(fèi)。

2.3配送中心仿真建模

限于篇幅，以下僅對(duì)關(guān)鍵步驟進(jìn)行簡要介紹。

2.3.1模型搭建

利用樂龍構(gòu)建模型是較為簡單的一項(xiàng)工作，只要根據(jù)邏輯順序在平面上依次構(gòu)建需要的設(shè)備即可，有些設(shè)備會(huì)自動(dòng)連接，有些需要手動(dòng)連接，利用樂龍軟件構(gòu)建模型的關(guān)鍵在于智能導(dǎo)向的正確設(shè)置。根據(jù)配送中心系統(tǒng)描述，需要構(gòu)建的主要設(shè)備有傳送帶，鏈條傳送機(jī)，機(jī)器人，高架立體倉庫，托盤，工作人員及卡車等。

2.3.2參數(shù)設(shè)置

（1）生產(chǎn)線參數(shù)設(shè)置

生產(chǎn)線每件產(chǎn)品的到達(dá)時(shí)間服從20秒到50秒的隨機(jī)分布，設(shè)置發(fā)生器為隨機(jī)分布，時(shí)間為20秒到50秒，3個(gè)發(fā)生器設(shè)置都一樣（代表3條生產(chǎn)線），如圖1。

（2）高架立體倉庫參數(shù)設(shè)置

先設(shè)置倉庫的容量，為100個(gè)托盤的容量，再設(shè)置起重機(jī)的速度，水平方向和垂直方向的速度各為40米/分鐘和30米/分鐘。

（3）工人參數(shù)設(shè)置

隨后對(duì)工人步行和取放貨物時(shí)間的設(shè)置，工人步行速度設(shè)置為60米/分鐘，取拿貨物的時(shí)間都為2秒。

（4）其他參數(shù)設(shè)置

最后設(shè)置其他各部分的具體參數(shù)，模型搭建及參數(shù)設(shè)置完畢后的模型全景圖如圖2所示。

3仿真模型優(yōu)化

模型建立好后，進(jìn)行系統(tǒng)的初步運(yùn)行，系統(tǒng)模擬運(yùn)行近20分鐘時(shí)，傳送帶出現(xiàn)排隊(duì)擁堵現(xiàn)象，如圖3。

為了改善傳送帶堵塞的問題，對(duì)模型進(jìn)行如下的改進(jìn)：

（1）加快左邊機(jī)器人的運(yùn)行速度，由3秒改為2秒。

（2）加快鏈條傳送機(jī)的運(yùn)行速度，由30米/分鐘改為40米/分鐘。

（3）加快高架立體倉庫的巷道堆垛機(jī)和升降機(jī)的運(yùn)行速度，巷道堆垛機(jī)和升降機(jī)的運(yùn)行速度都調(diào)整為60米/分鐘。

對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新的設(shè)置，再次運(yùn)行模擬系統(tǒng)，經(jīng)過近10個(gè)小時(shí)的模擬運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)一個(gè)立體倉庫根本無法滿足存儲(chǔ)的需要，高架立體倉庫有存滿的危險(xiǎn)，于是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行如下的調(diào)整：

（1）另外增加一個(gè)高架立體倉庫。

（2）加快高架立體倉庫巷道堆垛機(jī)和升降機(jī)的運(yùn)行速度，都調(diào)整為65米/分鐘。

（3）同時(shí)優(yōu)化鏈條傳送機(jī)的運(yùn)行速度，調(diào)整為45米/分鐘。

（4）出庫時(shí)間修正為50秒，以加快周轉(zhuǎn)。

（5）每個(gè)托盤增加存放1個(gè)產(chǎn)品的能力，以提高庫容量，同時(shí)對(duì)其他一些設(shè)備進(jìn)行微調(diào)，以便更進(jìn)一步優(yōu)化。

再次對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整后，經(jīng)過近24個(gè)小時(shí)的模擬仿真，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，傳送帶沒有被堵塞，倉庫的存放狀態(tài)也較為滿意（如圖4）。即使有突發(fā)情況的發(fā)生，系統(tǒng)也能穩(wěn)定處理，說明系統(tǒng)此時(shí)具有一定的柔性，整個(gè)系統(tǒng)能在較經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下平穩(wěn)地運(yùn)行。

4結(jié)束語

通常物流系統(tǒng)比較復(fù)雜，以致樂龍仿真很難實(shí)現(xiàn)，即使有時(shí)可以建立數(shù)學(xué)模型，但由于模型本身的復(fù)雜性，例如隨時(shí)間變化的、高階的、非線性的模型，所以難以用現(xiàn)有的仿真軟件來實(shí)現(xiàn)，我們可以根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)建立系統(tǒng)的仿真模型，并在模型上進(jìn)行仿真試驗(yàn)，然后逐步求精，逼近真實(shí)生產(chǎn)過程的主要特性，通過不斷完善相關(guān)模型，從而達(dá)到對(duì)現(xiàn)實(shí)物流過程研究的目的。

通過使用仿真軟件在配送中心規(guī)劃前對(duì)現(xiàn)實(shí)的仿真，能對(duì)配送中心的建造提供一定的依據(jù)，能有效避免儲(chǔ)存能力不夠或者儲(chǔ)存能力的過剩，有效達(dá)到節(jié)約資金和最大化利用資源的目的。雖然仿真軟件在某些功能上有所欠缺，也不能做到對(duì)現(xiàn)實(shí)事件100%的模擬，但其接近真實(shí)事件的功能，能有效幫助我們解決規(guī)劃中的一些問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳興. 采用多級(jí)庫存管理的城市配送中心選址研究[D]. 長沙：長沙理工大學(xué)，2007.

[2] 劉芬. 電子商務(wù)環(huán)境下的二級(jí)物流配送中心選址研究[D]. 武漢：武漢理工大學(xué)，2008.

[3] 魏娜. 關(guān)于物流配送中心選址優(yōu)化問題研究[D]. 大連：東北財(cái)經(jīng)大學(xué)，2008.

[4] 向永生. 基于AHP與GA的配送中心選址問題研究[D]. 長沙：長沙理工大學(xué)，2007.

[5] 高國盛. 物流配送中心選址方法研究[D]. 武漢：華中師范大學(xué)，2007.

[6] Waszkielewicz,W. Methodology of determination of the location of the logistic steelworks product distribution center[J]. Metalurgija, 2005,44(3):189-193.

[7] 李光華. 城市配送中心內(nèi)外車輛組合優(yōu)化調(diào)度研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2008.

[8] 熊浩. 多車場(chǎng)物流配送車輛調(diào)度研究[D]. 武漢：華中科技大學(xué)，2008.

[9] Chen, Huo-gen. Model and its genetic algorithm design of the vehicle routing problem with time windows for distribution center[J]. Zhejiang Daxue Xuebao（Gongxue Ban）/Journal of Zhejiang University（Engineering Science）, 2003,37(5):512-516.