SF快遞公司物流分撥系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化分析

文/付 強(qiáng)

SF快遞公司物流分撥系統(tǒng)的仿真與優(yōu)化分析

文/付 強(qiáng)

摘 要：本文闡述了快遞分撥中心的概念，分析了SF快遞企業(yè)分撥業(yè)務(wù)的操作流程，建立了實(shí)際系統(tǒng)的Flexsim仿真模型。通過仿真分析，發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)瓶頸所在，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的改進(jìn)提供了指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：快遞；分撥中心；Flexsim；建模

隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展，快遞行業(yè)也隨之迅速壯大，快遞業(yè)務(wù)量迅速提高。目前我國快遞日業(yè)務(wù)量早已突破1000萬件。另據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國民營快遞企業(yè)有5000多家，但多數(shù)企業(yè)的分撥業(yè)務(wù)由于作業(yè)不規(guī)范、自動(dòng)化程度低等原因，暴露出的分揀效率低、錯(cuò)誤率高等問題越來越嚴(yán)重。面對(duì)我國快遞市場的快速發(fā)展，優(yōu)化快遞分撥流程，提高分撥效率是解決爆倉、停收件、延遲等問題的關(guān)鍵。

1. 快遞分撥中心的概念與作用

1.1 分撥與分撥中心

分撥是一種物流活動(dòng)。在快遞物流系統(tǒng)中，快件體積較小，且以“小批量多品種”的形式出現(xiàn)，“多品種”是指其發(fā)往地不盡相同。“小批量”是指同一客戶的快件大多不會(huì)出現(xiàn)多件發(fā)往同一地區(qū)，并非業(yè)務(wù)量少。在流轉(zhuǎn)過程中，需要進(jìn)行多次分撥。如分揀、建包、拆包、分揀等。

分撥中心（Allocating Center）是一個(gè)專門從事分揀、分撥作業(yè)活動(dòng)的部門，通常集倉儲(chǔ)、集貨、理貨、簡單加工、送貨等職能于一體，是快遞業(yè)務(wù)流程中的一個(gè)重要物流節(jié)點(diǎn)。

1.2 分撥中心的作用

分撥中心并非只進(jìn)行簡單的分揀作業(yè)，在實(shí)際運(yùn)作過程中，還包括存儲(chǔ)、分揀、集散、銜接作用加工等作業(yè)。為了滿足用戶對(duì)產(chǎn)品個(gè)性化的需要，很多分撥中心都具備了一定的初加工能力，能夠根據(jù)客戶的需求，對(duì)貨物的規(guī)格、尺寸和形狀等進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)合理配送。分撥作業(yè)是快遞配送作業(yè)的核心環(huán)節(jié)，其運(yùn)作效率的高低是決定快遞配送效率的關(guān)鍵。

2. SF快遞公司分撥中心的作業(yè)過程

分撥中心的業(yè)務(wù)流程包括三大環(huán)節(jié)，分別是收發(fā)、運(yùn)輸中轉(zhuǎn)、派件。首先客戶利用熱線或者網(wǎng)絡(luò)下單；客服中心處理訂單信息后，將信息錄入信息系統(tǒng)；調(diào)度人員根據(jù)系統(tǒng)里的訂單信息安排最近的收件員上門收取快件；收件員收取后將快件送至相應(yīng)的網(wǎng)點(diǎn)；倉管員完成對(duì)快件貼簽、掃描、稱重、分類等規(guī)定的程序后，將快件運(yùn)送至集散中心（如分部、中轉(zhuǎn)場等）；集散中心按照快件目的地進(jìn)行分揀、打包、裝車等后，運(yùn)送至下一集散點(diǎn)（如機(jī)場、中轉(zhuǎn)場、分部等），經(jīng)過多次的中轉(zhuǎn)，最后配送至分部；到達(dá)分部后，進(jìn)行分揀，并由負(fù)責(zé)收件人所在區(qū)域的派件員來派送。

在這個(gè)作業(yè)過程中，快件在各集散點(diǎn)和集散中心等被多次分揀，發(fā)往不同的目的地。由上述流程可知，分揀作業(yè)的運(yùn)作效率是影響快遞的運(yùn)作效率的關(guān)鍵因素，分撥中心作為分揀作業(yè)的主要場所，其布局和運(yùn)作一直是快遞企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。

3. SF快遞公司分撥系統(tǒng)仿真建模

3.1 分撥中心現(xiàn)有布置結(jié)構(gòu)

圖1 中轉(zhuǎn)場現(xiàn)有布局示意圖

SF快遞公司中轉(zhuǎn)場現(xiàn)有布局分為貨物中轉(zhuǎn)區(qū)，出港貨物分揀、打包區(qū)，進(jìn)港貨物分揀、打包區(qū)，物料倉儲(chǔ)區(qū)和辦公區(qū)，總體布局如圖1所示。

3.2 建模過程

（1）分撥中心理論模型

Petri網(wǎng)是用于描述分布式系統(tǒng)的一種網(wǎng)狀模型，既能描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，又能模擬系統(tǒng)的運(yùn)行。Petri網(wǎng)包括事件和條件兩個(gè)節(jié)點(diǎn)類型，在這樣的圖形中，分布著表示狀態(tài)資源或信息的托肯，按照觸發(fā)規(guī)則進(jìn)行狀態(tài)的演化，從而反映系統(tǒng)運(yùn)行的全部過程。

根據(jù)SF公司分撥中心的業(yè)務(wù)流程，利用CPN Tools工具，建立如圖2所示的Petri網(wǎng)理論模型。

圖2 分撥中心Petri網(wǎng)理論模型

圖2模型中庫所及變遷所對(duì)應(yīng)的含義如表1所示：

庫所 內(nèi)容 變遷 內(nèi)容P1 快件、貨物到達(dá) T1 卸車P2 卸車完畢 T2 按操作方式分揀(包或小件) P3 大件貨物準(zhǔn)備分揀 T3 按操作方式分揀(大件貨) P4 包快件準(zhǔn)備解包，小件快件準(zhǔn)備分揀 T4 小件快件分揀P5 解包完畢，準(zhǔn)備分揀 T5 解包操作P6 小件快件分揀完畢 T6 大件貨物按照區(qū)域分揀P7 建包完成，準(zhǔn)備裝車 T7 小件快件按區(qū)域分揀P8 分揀完畢，準(zhǔn)備裝車 T8 建包操作P9 分揀結(jié)束 T9 包按照區(qū)域分揀T10 裝車操作

表1 庫所、變遷內(nèi)容表

（2）Flexsim仿真模型

根據(jù)分撥中心的作業(yè)流程和中轉(zhuǎn)場的布局，利用Flexsim軟件建立仿真模型。模型中使用了發(fā)生器（Source）、隊(duì)列（Queue）、處理器（Processor）、輸送機(jī)（Conveyor）、分揀線（MergeSort）、分解器（Separator）、合成器（Combiner）、操作員（Operator）、指派器（Dispatcher）等Flexsim建模對(duì)象，用于表示實(shí)際系統(tǒng)中的各種資源。其中發(fā)生器用于生成快件、大件貨物和建包操作需要的編織袋等；緩沖區(qū)用于存放需要解包的快件；處理器用于模擬貨物的檢驗(yàn)過程；合成器和分解器分別用于對(duì)貨物進(jìn)行建包、解包操作；輸送線用于模擬貨物的搬運(yùn)過程。

經(jīng)過對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的作業(yè)過程和現(xiàn)場布局分析建立仿真模型如圖3所示。

圖3 分撥中心Flexsim仿真模型布局圖

從圖中可知，整個(gè)仿真模型布局分為貨物中轉(zhuǎn)區(qū)（左側(cè)矩形線框內(nèi)區(qū)域）、進(jìn)港貨物分揀打包區(qū)（中間矩形線框內(nèi)區(qū)域）和出港貨物分揀打包區(qū)（右側(cè)矩形線框內(nèi)區(qū)域）三部分組成。其中，貨物中轉(zhuǎn)區(qū)部分由隊(duì)列、分解器、操作員和輸送機(jī)等實(shí)體組成，模擬貨物到港卸貨過程。進(jìn)港貨物分揀打包區(qū)和出港貨物分揀打包區(qū)由隊(duì)列、發(fā)生器、指派器、合成器、操作員和輸送機(jī)等實(shí)體組成，模擬貨物分揀和打包過程。各個(gè)實(shí)體之間通過端口進(jìn)行信息的輸入和輸出，整個(gè)仿真過程是消息驅(qū)動(dòng)的。

以貨物中轉(zhuǎn)區(qū)為例，到港的貨物在卸貨后經(jīng)輸送機(jī)搬運(yùn)到檢驗(yàn)區(qū)（由Processor模擬），然后進(jìn)入解包、快速分揀和建包作業(yè)，最后進(jìn)入中專暫存區(qū)（由Queue模擬）等待裝運(yùn)。

4. 仿真運(yùn)行過程及結(jié)果分析

4.1 參數(shù)設(shè)定

仿真模型中各實(shí)體參數(shù)設(shè)置如下。

（1）貨物類型分為大件貨物和小件快件，大件貨物的到達(dá)頻率服從正態(tài)分布函數(shù)normal（200，30），小件快件到達(dá)頻率服從正態(tài)分布函數(shù)normal（400，40）；

（2）每個(gè)檢驗(yàn)臺(tái)（Processor）設(shè)置一名操作工（Operator），其檢驗(yàn)一件貨物的時(shí)間服從均勻分布uniform（50，20），單位為秒。

（3）檢驗(yàn)貨物的不合格率，中轉(zhuǎn)區(qū)為2%，進(jìn)港貨物分揀打包區(qū)為3%，出港貨物分揀打包區(qū)1.5%。

（4）合成器（模擬建包操作）作業(yè)時(shí)間服從均勻分布uniform（150，40），單位為秒。

（5）輸送帶速度采取系統(tǒng)默認(rèn)值。

（6）各分揀口操作工及各暫存區(qū)容量根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。

4.2 仿真運(yùn)行過程

在各實(shí)體參數(shù)設(shè)置完畢后，對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行仿真運(yùn)行，仿真系統(tǒng)時(shí)間以秒為單位，按一天8小時(shí)工作時(shí)間計(jì)算，設(shè)置仿真運(yùn)行時(shí)間為28800單位時(shí)間，然后運(yùn)行仿真系統(tǒng)，在仿真時(shí)間到達(dá)后Flexsim會(huì)停止仿真的運(yùn)行并保存仿真過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。仿真運(yùn)行過程如圖4所示。

圖4 仿真運(yùn)行過程圖

4.3 仿真結(jié)果分析

模型運(yùn)行結(jié)束后，根據(jù)分析需求導(dǎo)出各實(shí)體仿真數(shù)據(jù)，參見表2所示：

表2 Flexsim仿真匯總報(bào)告數(shù)據(jù)（部分）表

在快遞業(yè)務(wù)實(shí)際操作中，出于快件安全考慮，運(yùn)送中必須建包，不能更改操作方式。對(duì)上述仿真數(shù)據(jù)分析可知，在出港解包暫存區(qū)，參數(shù)中設(shè)置其最大容量為300件，而仿真中得到的數(shù)值為270件，與最高值相差無幾，因此極有可能導(dǎo)致整個(gè)分揀的癱瘓。

在上述分析基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)出港解包暫存區(qū)和下一道工序安檢作業(yè)的單實(shí)體狀態(tài)進(jìn)行分析。通過出港解包暫存區(qū)各階段溢出量直方圖可以看出，溢出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過在各個(gè)階段的數(shù)值。同時(shí)，通過安檢作業(yè)的單實(shí)體狀態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，其58.2%的時(shí)間閑置，37.6%時(shí)間在處理，即進(jìn)行安檢工作。如圖5和圖6所示。

由上述分析可知，出港解包暫存區(qū)是該系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的瓶頸所在?？旒謷敖獍鳂I(yè)區(qū)容易造成快件堆積，而影響整個(gè)運(yùn)作的進(jìn)程。而現(xiàn)有條件下，由于場地限制，不能安排更多的人進(jìn)行解包操作。若在上游不使用包操作，容易造成快件在運(yùn)輸過程中的丟失，也會(huì)增加卸車的難度。針對(duì)該問題可有兩種解決方案：一是增加出港解包的崗位設(shè)置，安排更多的工作人員以提高作業(yè)效率；二是針對(duì)人工分揀的不足，引入自動(dòng)分揀系統(tǒng)，從而減少差錯(cuò)率，提高工作效率，消除系統(tǒng)瓶頸。

5. 結(jié)論

在快遞業(yè)務(wù)流程中，分撥作業(yè)無疑是影響系統(tǒng)運(yùn)作效率的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程。文中通過對(duì)SF快遞公司實(shí)際系統(tǒng)調(diào)研，建立了分撥系統(tǒng)Flexsim仿真模型，通過仿真發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)瓶頸所在。仿真結(jié)果對(duì)于解決實(shí)際問題，提高系統(tǒng)運(yùn)作效率有實(shí)際的指導(dǎo)意義。同時(shí)，也為Flexsim仿真方法在快遞業(yè)務(wù)仿真與優(yōu)化方面的研究提供了參考。

圖5 出港解包暫存區(qū)各階段溢出量

圖6 安檢作業(yè)狀態(tài)圖

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[基金項(xiàng)目：①全國教育科學(xué)規(guī)劃課題(FFB108141)/②天津市高?！皟?yōu)秀青年教師資助計(jì)劃”/③天津市科技發(fā)展戰(zhàn)略研究計(jì)劃項(xiàng)目(13ZLZLZF05400)]

作者單位：（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)）