SF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)仿真與優(yōu)化

邱建偉 許杰

摘要：快件分揀作為快遞物流網(wǎng)絡(luò)的重要環(huán)節(jié)，配置優(yōu)劣會影響快遞企業(yè)分揀成本、效率和質(zhì)量。構(gòu)建SF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)模型，對快件到達、處理時間間隔進行數(shù)據(jù)擬合、卡方檢驗、確定分布規(guī)律。應(yīng)用Flexsim軟件，設(shè)定實體參數(shù)。仿真、運行快件分揀系統(tǒng)模型，分析統(tǒng)計報告，發(fā)現(xiàn)存在瓶頸：在解包區(qū)和建包區(qū)出現(xiàn)大量擁堵。優(yōu)化快件分揀系統(tǒng)：增加解包員1名、建包員2名。優(yōu)化結(jié)果：解包區(qū)和建包區(qū)平均等待時間由1239.01s、1411.44s減至160.07s、37.84s。經(jīng)SF桂林中轉(zhuǎn)場應(yīng)用驗證，分揀效率、質(zhì)量明顯提高，而分揀成本的減少大于增加員工的成本。

關(guān)鍵詞：中轉(zhuǎn)場;分揀系統(tǒng);仿真優(yōu)化

中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識碼：A

0引言

全渠道零售方式催生新一輪消費熱潮，隨之而來的是對快遞行業(yè)服務(wù)的高需求。據(jù)國家郵政局統(tǒng)計，2017年我國快遞行業(yè)業(yè)務(wù)量已突破400億件。在整個快件的運輸、配送、裝卸搬運、分揀等物流環(huán)節(jié)，分揀作業(yè)的效率將決定快遞物流網(wǎng)絡(luò)的整體效率?？爝f分揀是快遞企業(yè)物流系統(tǒng)中十分重要的環(huán)節(jié)，我國快遞分揀還處于發(fā)展初級階段。央視記者對許多快遞企業(yè)“臥底”調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于分揀作業(yè)人員素質(zhì)低、勞動強度大、作業(yè)不規(guī)范、分揀系統(tǒng)自動化程度低等原因，導(dǎo)致暴力分揀、分揀速度慢、錯誤率高、破損率高等問題。并認為，解決上述問題的關(guān)鍵是完善管理服務(wù)理念，增加自動分揀設(shè)備等?，F(xiàn)實中，因自動化分揀設(shè)備購置成本太高或中轉(zhuǎn)場分揀規(guī)模小，使得多數(shù)快遞企業(yè)仍處于以人工分揀為主、半自動分揀為輔的狀態(tài)。通過梳理有關(guān)文獻發(fā)現(xiàn)，對分揀系統(tǒng)的優(yōu)化研究，無論國內(nèi)還是國外，多集中在生產(chǎn)制造中心、倉儲中心或配送中心，而中轉(zhuǎn)場的快件分揀系統(tǒng)研究偏少;有關(guān)快件的分揀仿真優(yōu)化多集中在快遞企業(yè)分揀系統(tǒng)的整體優(yōu)化、自動分揀與半自動分揀優(yōu)化上面，而且多采用數(shù)學(xué)算法或開發(fā)新設(shè)備等進行研究，對快遞企業(yè)中轉(zhuǎn)場快件的半自動分揀仿真優(yōu)化研究較少;分揀系統(tǒng)作業(yè)的仿真軟件研究多集中在Automod、Witness、Arena、Agent等軟件，F(xiàn)lexsim仿真件較少?；诖?，本文應(yīng)用Flexsim仿真軟件，選取sF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)進行仿真優(yōu)化。

1SF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)模型構(gòu)建

1.1SF桂林中轉(zhuǎn)場分揀系統(tǒng)簡介

sF桂林中轉(zhuǎn)場位于桂林市臨桂新區(qū)魯山工業(yè)園內(nèi)，占地約4500m²，日均處理量達20000余件，其分揀系統(tǒng)由半自動化、半人工方式實現(xiàn)。據(jù)實地觀察，繪制分揀系統(tǒng)布局如圖1。從圖1可看出，sF桂林中轉(zhuǎn)分揀系統(tǒng)呈L型布局。實際分揀作業(yè)時大、小件分開分揀。sF桂林中轉(zhuǎn)場分揀系統(tǒng)操作流程描述如F：

A.中轉(zhuǎn)貨車到達，組長指定卸貨位置。

B.組長解封貨車，裝卸搬運工人作業(yè)。

C.大小快件分流，整包小件直接流向解包臺，而大件則流向各點部。

D.解包員作業(yè)：解包一補碼一入框一建包。

E.重建小件包過傳送帶至各點部待裝。

F.各點部負責(zé)人掃描大件—碼齊一待裝。

根據(jù)以上流程描述，繪制流程圖如圖2。

1.2SF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建

在sF桂林中轉(zhuǎn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)。快件分揀作業(yè)效率低下。為簡化研究，過濾掉快件分揀系統(tǒng)中的大件分揀作業(yè)。根據(jù)圖2，小件分揀作業(yè)區(qū)可抽象成5個區(qū)：卸車區(qū)、解包區(qū)、補碼分件區(qū)、建包區(qū)、裝車區(qū)。從而繪制出小件分揀作業(yè)過程的概念模型，如圖3。

根據(jù)小件分揀作業(yè)過程的概念模型，應(yīng)用nexsim軟件，構(gòu)建小件分揀系統(tǒng)仿真流程，為描述方便，以下統(tǒng)稱為快件分揀系統(tǒng)，如圖4。

概念模型與仿真流程對應(yīng)描述見表1。

打開Flexsim軟件，根據(jù)SF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)仿真流程，拖拽相應(yīng)實體到視窗，進行邏輯連線，生成SF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)仿真模型，如圖5。

2數(shù)據(jù)分析與擬合檢驗

仿真模型建立之后，需要對實體進行參數(shù)設(shè)定，即確定分布規(guī)律。以快件包到達時間間隔為例，收集sF中轉(zhuǎn)場某日4小時內(nèi)快件到達數(shù)據(jù)，整理見表2。

（1）劃分區(qū)間，計算gi，見表3。

（2）根據(jù)gi計算結(jié)果，使用Excel繪制直方圖，如圖6。

（4）擬合優(yōu)度檢驗

利用卡方檢驗，檢驗分布擬合優(yōu)度。

提出假設(shè)：

H0：隨機變量X滿足正態(tài)分布。

H1：隨機變量X不滿足正態(tài)分布。

利用上述概率密度函數(shù)計算出整數(shù)取值為1-12時的概率，見表4。

3SF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)仿真與優(yōu)化

3.1仿真模型實體參數(shù)設(shè)定及模型運行

據(jù)2中的擬合數(shù)據(jù)，仿真模型實體參數(shù)設(shè)定如下：快件到達服從間隔時間為（610，238）的正態(tài)分布，傳送帶速度為系統(tǒng)默認值;暫存區(qū)1的最大容量為1000件，分解器（解包）加工時間服從均勻分布為uniform（50，20），單位為秒;處理器（補碼，分件操作）加工時間服從均勻分布為uniform（30，20），單位為秒;合成器（建包）操作的時間服從均勻分布uniform（150，40），單位為秒。工作時間設(shè)為8小時，仿真運行時間設(shè)為28800s。

運行仿真模型，在仿真到達所設(shè)的時間后，F(xiàn)lexsim停止運行并自動保存仿真過程中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)。Flexsim仿真模型運行如圖7。

由圖7可知，暫存區(qū)l、2阻塞現(xiàn)象嚴重。這表明下游的解包和建包流程操作存在著瓶頸，因此導(dǎo)致整個分揀作業(yè)不暢，從而影響了快件分揀系統(tǒng)的整體時效。

3.2仿真結(jié)果輸出與分析

單擊菜單欄的報告與統(tǒng)計查看整體的運行報告。輸出實體統(tǒng)計報表，見表6。

從表6可知，臨時實體平均等待的時間分別是：發(fā)生器：0;處理器1、2、3為：28.12，31.06，32.03;傳送帶1、2、3為10，10，10;暫存區(qū)1：1 239.01;暫存區(qū)2：1411.44;合成器：59.66;分解器：56.21;操作員：5.76。

3.3 sF桂林中轉(zhuǎn)場快件分揀系統(tǒng)優(yōu)化

由3.2分析知，分揀系統(tǒng)瓶頸出現(xiàn)在暫存區(qū)l與分解器、暫存區(qū)2與合成器之間。對仿真模型進行如下優(yōu)化：在分解器和處理器之間增加1名解包員、2名合成器（建包）員工。優(yōu)化后的模型如圖8。

運行優(yōu)化后的系統(tǒng)，得出如下優(yōu)化統(tǒng)計報表，見表7。

從表7可知，臨時實體平均等待時間分別是：發(fā)生器：Os;處理器1、2、3為：10.1ls，9.16s，8.46s;傳送帶1、2、3為10s，10s，10s;暫存區(qū)1：160.07s;暫存區(qū)2：37.84s;合成器：30.15s;分解器：47.55s;操作員1：5.84s;操作員2：5.66s。

與優(yōu)化前的仿真模型運行結(jié)果進行比較，暫存區(qū)1、2平均等待時間由1 239.01s、1411.44s減至160.07s、37.84s，效果明顯。

4結(jié)論與展望

4.1結(jié)論

本文研究結(jié)果可幫助sF桂林中轉(zhuǎn)場管理者深入了解中轉(zhuǎn)場分揀作業(yè)流程，從而提高系統(tǒng)的規(guī)劃與管理水平。具體提出以下改善建議：（1）解包區(qū)增加1名解包員;（2）建包區(qū)增加2名建包員;（3）加強對員工的專業(yè)化培訓(xùn);（4）研發(fā)或購置自動化揀選設(shè)備。

經(jīng)sF桂林中轉(zhuǎn)場應(yīng)用驗證，分揀效率、質(zhì)量明顯提高，而分揀成本減少大于增加的員工成本，優(yōu)化科學(xué)。

4.2研究展望

sF桂林中轉(zhuǎn)場分揀系統(tǒng)仿真與優(yōu)化的研究在以下方面還有待進一步完善和深入研究：（1）考慮加入大件分揀系統(tǒng)的仿真優(yōu)化;（2）考慮高峰期的分揀系統(tǒng)仿真優(yōu)化;（3）延長觀察時間，反映真實間隔;（4）重復(fù)多次搜集，擬合數(shù)據(jù)，設(shè)定參數(shù)。