基于Flexsim 的區(qū)域快遞共同配送模式研究

吳淑梅，趙劍偉，張志超 WU Shumei, ZHAO Jianwei, ZHANG Zhichao

（石家莊郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊050010）

0 引 言

隨著電子商務(wù)的日益成熟，電子商務(wù)的交易數(shù)額和成交量日創(chuàng)新高，電子商務(wù)的飛速發(fā)展對(duì)城市快遞配送寄予了更高的希望，快遞企業(yè)也蓬勃發(fā)展。但快遞企業(yè)在城區(qū)實(shí)施的“門對(duì)門”末端配送模式，配送成本高昂，配送效率低，而且各快遞企業(yè)對(duì)于同一需求區(qū)域需要分別建立設(shè)施點(diǎn)，實(shí)行交叉式重疊配送，社會(huì)資源重復(fù)性浪費(fèi)嚴(yán)重。

為規(guī)范和引導(dǎo)快遞行業(yè)發(fā)展，解決快遞末端配送過(guò)程中帶來(lái)的城市和環(huán)境問(wèn)題，我國(guó)逐漸意識(shí)到快遞企業(yè)互聯(lián)合作的重要性并給予大力支持。從2012年至2018年陸續(xù)頒布了《關(guān)于推進(jìn)現(xiàn)代物流技術(shù)應(yīng)用和共同配送工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》、《關(guān)于推進(jìn)電子商務(wù)與快遞物流協(xié)同發(fā)展的意見(jiàn)》等相關(guān)政策，提出將共同配送作為發(fā)展目標(biāo)之一，鼓勵(lì)快遞企業(yè)開(kāi)展聯(lián)收聯(lián)投，優(yōu)化配送網(wǎng)絡(luò)，降低運(yùn)營(yíng)成本。這些政策的頒布實(shí)施使快遞行業(yè)打破各自為營(yíng)的運(yùn)營(yíng)模式，建立互聯(lián)合作的企業(yè)聯(lián)盟，發(fā)展末端共同配送。

本文從分析特定區(qū)域現(xiàn)有配送狀況入手，在共同配送理論的基礎(chǔ)上，提出建立區(qū)域共同配送形式；然后運(yùn)用Flexsim 軟件建立區(qū)域配送流程系統(tǒng)，建立模型并運(yùn)行；最后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，總結(jié)共同配送特點(diǎn)。

1 共同配送研究現(xiàn)狀

1.1 共同配送概念

共同配送，起源于日本，又稱協(xié)同配送、聯(lián)合配送。共同配送最原始的定義是指：有著固定貨物配送需求的供應(yīng)商為促進(jìn)物流運(yùn)輸?shù)暮侠砘M(jìn)行合作，將原先分散的運(yùn)輸線路整合為一個(gè)共同的運(yùn)輸系統(tǒng)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《物流術(shù)語(yǔ)》將共同配送解釋如下：由多個(gè)企業(yè)合作組建聯(lián)盟實(shí)施的配送活動(dòng)。相對(duì)于共同配送原始的概念，我國(guó)對(duì)共同配送的定義更加寬泛，強(qiáng)調(diào)共同配送是多個(gè)企業(yè)針對(duì)配送服務(wù)展開(kāi)的合作?？爝f配送服務(wù)的發(fā)展順應(yīng)物流整合的趨勢(shì)，共同配送是現(xiàn)代物流配送發(fā)展的主要模式之一，對(duì)于整合物流資源包括配送設(shè)施節(jié)點(diǎn)、配送車輛等，并促使其趨于合理化配置，提升城市快遞配送服務(wù)效率，舒緩城市交通意義重大，共同配送是促進(jìn)城市物流持續(xù)健康發(fā)展的有效途徑，同時(shí)也是快遞企業(yè)發(fā)展過(guò)程中的必然選擇。

1.2 共同配送國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別從不同的角度出發(fā)，對(duì)共同配送的模式、策略進(jìn)行了研究。其中包括共同配送的競(jìng)爭(zhēng)合作演化、配送中心選址、車輛路徑優(yōu)化、利益分配與成本分擔(dān)等問(wèn)題。在共同配送合作模式的研究方面，Gunasekaran A 等構(gòu)建了物流戰(zhàn)略聯(lián)盟的結(jié)構(gòu)模型。在配送中心的選擇及線路優(yōu)化研究方面，Tilanus B 定量分析了配送中心選址在整個(gè)配送系統(tǒng)中的作用。Yamada T 等將配送中心選址與車輛路徑問(wèn)題相結(jié)合，對(duì)共同配送策略進(jìn)行了優(yōu)化。楊冬根據(jù)不同產(chǎn)業(yè)模式下共同配送的特點(diǎn)，建立了與之相對(duì)應(yīng)的物流配送中心選址模型。Osvald A 等以總成本最小為目標(biāo)，考慮服務(wù)時(shí)間的約束，求解了冷鏈物流配送的車輛路徑問(wèn)題。雷挺建立了以最小運(yùn)送成本為目標(biāo)的混合整數(shù)規(guī)劃模型，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)單純形法、拉格朗日松弛法，求得了拼車配送線路有效的近似解。在競(jìng)合演化方面，鄭輝研究了基于預(yù)期收益角度的快遞企業(yè)合作演化博弈過(guò)程，結(jié)果表明影響快遞物流企業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)與合作的關(guān)鍵因素是競(jìng)爭(zhēng)成本、決策方采取競(jìng)爭(zhēng)策略的概率、合作報(bào)酬。許宗萍建立了城市冷鏈物流共同配送合作競(jìng)爭(zhēng)的演化博弈模型，據(jù)此得出：組建共同配送的初始投入、經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)、共同配送收益、收益分配比例、企業(yè)之間依賴程度是影響城市冷鏈物流共同配送合作競(jìng)爭(zhēng)演化的主要因素。

由上可見(jiàn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別從共同配送的競(jìng)爭(zhēng)合作演化、配送中心選址、車輛路徑優(yōu)化、利益分配與成本分擔(dān)等角度進(jìn)行了研究，但是對(duì)于末端配送的流程模型分析及仿真很少涉及，本文從末端配送的實(shí)際角度出發(fā)，以真實(shí)地調(diào)研數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行現(xiàn)有末端配送現(xiàn)在仿真統(tǒng)計(jì)分析，并構(gòu)建共同配送模型進(jìn)行仿真統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)共同配送模式的優(yōu)勢(shì)。

2 以石家莊市裕華區(qū)某區(qū)域?yàn)槔龢?gòu)建共同配送模式

2.1 目前區(qū)域配送現(xiàn)狀

2.1.1 快遞配送流程?？爝f配送流程總體過(guò)程見(jiàn)圖1，具體包含以下環(huán)節(jié)：攬件環(huán)節(jié)：快遞員根據(jù)訂單信息上門取件或寄件人直接到就近的快遞末端配送服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)寄件，末端配送服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的工作人員根據(jù)快件包裹的寄達(dá)目的地，對(duì)其進(jìn)行集中分揀，整理制單，并統(tǒng)一發(fā)往當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)運(yùn)中心進(jìn)行發(fā)件。中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)：始發(fā)地轉(zhuǎn)運(yùn)中心對(duì)快件包裹進(jìn)行進(jìn)一步的集中分揀與包裝，根據(jù)目的城市，合理安排車輛及路線，通過(guò)干線運(yùn)輸將快件統(tǒng)一發(fā)往目的城市轉(zhuǎn)運(yùn)中心。派送環(huán)節(jié)：目的城市轉(zhuǎn)運(yùn)中心根據(jù)快件包裹的收件地址進(jìn)行分揀，統(tǒng)一派至對(duì)應(yīng)的末端配送服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，再由末端配送服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的快遞員根據(jù)收件地址將快件安全準(zhǔn)確地送至收件人手中或臨近的自提站點(diǎn)。

圖1 快遞運(yùn)作流程

上述快遞基本作業(yè)流程充分體現(xiàn)了快遞末端配送服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)在快遞企業(yè)實(shí)際經(jīng)營(yíng)中的作用和地位。在快遞運(yùn)作流程中，除干線運(yùn)輸以外的其他快遞活動(dòng)幾乎都以末端配送服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)為載體展開(kāi)，快遞末端配送服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)具有接收、聚集、轉(zhuǎn)運(yùn)、分揀、配送等重要職能。

2.1.2 選取區(qū)域末端配送現(xiàn)狀?，F(xiàn)有各類快遞公司10 余家開(kāi)展配送服務(wù)，選取6 家快遞公司進(jìn)行分析。為便于構(gòu)建模型仿真，所選區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)快遞員負(fù)責(zé)區(qū)域，其有6 個(gè)小區(qū)，1 個(gè)學(xué)校，50 家店鋪。根據(jù)調(diào)研，具體參數(shù)見(jiàn)表1，6 家快遞公司配送、收件情況表。

表16 家快遞公司配送、收件情況表

2.1.3 選取區(qū)域末端配送環(huán)節(jié)分析。卸貨分揀：6 家快遞公司貨車到達(dá)時(shí)間不一，但均為每天兩趟，早晨一趟，中午一趟。6家快遞公司網(wǎng)點(diǎn)分揀作業(yè)形式以人工分揀為主，快遞員自行分揀自己片段內(nèi)的貨物。分揀速度約20s 分揀一件。

配送：各家快遞員在此區(qū)域配置一名快遞員。負(fù)責(zé)表1 中涉及的學(xué)校、小區(qū)、商場(chǎng)的快遞貨品配送及攬收。經(jīng)過(guò)調(diào)研，小區(qū)配送以菜鳥(niǎo)驛站、快遞柜等配送為主，平均單件配送時(shí)間約1 分鐘；學(xué)校配送以等待學(xué)生取貨為主要方式，平均單件配送時(shí)間約2 分鐘；商家配送以送貨上門為主要配送方式，平均每件配送時(shí)間約為5 分鐘。攬件按照5 分鐘每件計(jì)算。

為便于仿真分析，考慮實(shí)際配送數(shù)據(jù)和攬收數(shù)據(jù)及區(qū)域分布，攬收與投遞時(shí)效相當(dāng)，本文只分析投遞數(shù)據(jù)，假設(shè)快遞員每天2 個(gè)頻次，每次配送貨物均為100 件，小區(qū)配送、校園配送、商區(qū)配送各占比60%、25%和15%。本仿真只仿真一個(gè)頻次。

發(fā)生器按照以上比例產(chǎn)生快件，分別用紅、綠、藍(lán)色標(biāo)記。操作人員（檢查、分揀、上架） 由處理器表示，因?yàn)樘幚砥鞯呐渲脜?shù)較多，可以較好地仿真操作人員的各種效能設(shè)置，掃描、分揀、裝車一件平均操作時(shí)間30 秒完成?？爝f員路途時(shí)間以傳送帶模擬，將路途時(shí)間假設(shè)消耗在傳送過(guò)程中，后續(xù)不再考慮路途時(shí)間，根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地分布設(shè)定路途時(shí)間為45 分鐘?？爝f員實(shí)際模擬投遞操作，處理器預(yù)制時(shí)間為各區(qū)域單件投遞時(shí)間。真實(shí)模擬實(shí)際操作。

經(jīng)過(guò)多次運(yùn)行分析，假設(shè)模型及參數(shù)真實(shí)模擬了實(shí)際快遞投遞作業(yè)過(guò)程如圖2 所示，快遞員實(shí)際投遞作業(yè)仿真統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表2 所示。

經(jīng)過(guò)多次仿真分析，得出表2 快遞員實(shí)際投遞作業(yè)仿真統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，該仿真模擬快遞員投遞100 件，整個(gè)過(guò)程選取從快件到達(dá)一直到投遞完畢的全流程操作，需要用時(shí)17155s 約4.76 小時(shí)，其中分揀用時(shí)3000s，路途用時(shí)2700s，投遞用時(shí)11455s，符合調(diào)研得出的實(shí)際投遞流程用時(shí)分布。說(shuō)明仿真軟件所得數(shù)據(jù)跟實(shí)際數(shù)據(jù)一致。

表2 快遞員實(shí)際投遞作業(yè)仿真統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2.2 共同配送模式構(gòu)建

根據(jù)共同配送模式理論，整合以上涉及6 家快遞公司配送站點(diǎn)為一家配送站點(diǎn)，貨物統(tǒng)一分揀及配送。貨物量規(guī)模增大，場(chǎng)地可以配置小型分揀設(shè)備代替人工分揀，節(jié)省投遞員作業(yè)時(shí)間。配送區(qū)域快遞員分布及人員配置根據(jù)仿真結(jié)論優(yōu)化。

3 以某區(qū)域?yàn)槔餐渌头抡?/h2>

3.1 站點(diǎn)分揀配送系統(tǒng)仿真

發(fā)生器按照以上比例產(chǎn)生快件，分別用紅、綠、藍(lán)、黃色標(biāo)記。掃描分揀操作由處理器表示，因?yàn)樘幚砥鞯呐渲脜?shù)較多，可以較好地仿真操作人員的各種效能設(shè)置，此處引入分揀設(shè)備，小型分揀設(shè)備分揀效率可達(dá)到每小時(shí)3000 件，此處假設(shè)6 家公司一個(gè)頻次在該區(qū)域的快件數(shù)量按照上述假設(shè)累計(jì)600 件，仍然按照投遞區(qū)域成比例分布。分揀設(shè)備可達(dá)到1.2 秒每件的分揀速度，考慮到該網(wǎng)點(diǎn)其他區(qū)域的快件，設(shè)定模擬分揀速度為6 秒每件。分揀完畢后，用傳送帶模擬快遞員路途時(shí)間，經(jīng)過(guò)多次仿真選擇小區(qū)分配兩名快遞員，學(xué)校分配一名快遞員，商業(yè)區(qū)分配2 名快遞員。根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地分布設(shè)定路途時(shí)間分別為20 分鐘、20 分鐘、10 分鐘、10 分鐘?？爝f員實(shí)際模擬投遞操作，處理器預(yù)制時(shí)間為各區(qū)域單件投遞時(shí)間。真實(shí)模擬實(shí)際操作。仿真模型如圖3 所示的共同配送投遞配送作業(yè)模型。

仿真數(shù)據(jù)如表3 所示的共同配送投遞配送作業(yè)仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

從仿真數(shù)據(jù)可知，分揀實(shí)際用時(shí)3600 秒，快遞員配送用時(shí)經(jīng)過(guò)多次調(diào)整人員配比仿真，分揀配送600 件快遞，配備5 名快遞員，其中2 名快遞員配送6 個(gè)小區(qū)，分別用時(shí)12805 秒；1 名第1 小時(shí)先與另外2 名快遞員配送6 個(gè)小區(qū)之后負(fù)責(zé)配送校園用時(shí)13567 秒；2 名負(fù)責(zé)配送商業(yè)區(qū)用時(shí)13825 秒約3.84 小時(shí)。此種分配方案用時(shí)最短17425 秒，各快遞員空閑時(shí)間相當(dāng)。為最優(yōu)方案。

3.2 站點(diǎn)配置結(jié)論

人員配置：通過(guò)過(guò)以上仿真模型數(shù)據(jù)分析，多次調(diào)整人員配比方案，最終在某共同配送區(qū)域分揀配送600 件快遞，配備5名快遞員，其中兩名快遞員配送6 個(gè)小區(qū)，1 名快遞員在第一個(gè)工作小時(shí)內(nèi)與另外兩名快遞員配送商業(yè)區(qū)，其后1 名負(fù)責(zé)配送校園，2 名負(fù)責(zé)配送商業(yè)區(qū)。此種分配方案用時(shí)最短17425 秒，各快遞員空閑時(shí)間相當(dāng)。共同配送模式下，快遞員數(shù)量減少16%，每名快遞員工作時(shí)間縮短0.92 小時(shí)。該配送站點(diǎn)其他配送區(qū)域可以仿照此分配方案進(jìn)行類似配置。

設(shè)備配置：共同配送后快遞規(guī)模上升，引入分揀設(shè)備，3000 件以內(nèi)共同配送規(guī)模配置一套分揀設(shè)備，3000～6000 件規(guī)模配置2 套分揀設(shè)備，以保證分揀投遞時(shí)效。

4 結(jié) 論

本文以某區(qū)域物流配送為研究對(duì)象，在實(shí)際調(diào)研數(shù)據(jù)及理論研究基礎(chǔ)上進(jìn)行共同配送模式構(gòu)建，利用Flexsim 可視化仿真技術(shù)對(duì)快遞分揀配送流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立配送設(shè)備及配送人員的Flexsim 模型和仿真，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)得到各種動(dòng)態(tài)活動(dòng)及過(guò)程記錄，進(jìn)而驗(yàn)證共同配送的有效性、合理性，并進(jìn)行效果優(yōu)化，仿真分析得出共同配送的人員配置方案及設(shè)備配比方案。為真正實(shí)施共同配送奠定理論基礎(chǔ)。

圖3 共同配送投遞配送作業(yè)模型

表3 共同配送投遞配送作業(yè)仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)