基于Flexsim的電商配送中心分揀作業(yè)仿真優(yōu)化研究

朱文軍 孫宇博 洪桐 王璐 溫承賓

摘 要：文章分析現(xiàn)有電子商務(wù)配送中心所面臨的瓶頸，針對訂單復(fù)雜度高、信息化程度較低、分揀作業(yè)難度大三個方面，采用配送系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計方法建立分揀作業(yè)仿真模型，對其進(jìn)行模擬仿真及定量分析，給出優(yōu)化建議，為提高物流服務(wù)鏈整體工作效率提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：電商配送;分揀作業(yè);仿真模擬

中圖分類號：F252 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-6432（2022）07-0138-02

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.07.138

近年來，我國的電商部門利用自己的發(fā)展優(yōu)勢，使電商交易量不斷創(chuàng)下新高。電商的飛速發(fā)展提高了對物流和配送的期望。配送中心作為物流運(yùn)作系統(tǒng)的重要組成部分，也取得了卓越的發(fā)展。但是，由于電子商務(wù)產(chǎn)品的類型不同，形狀和訂單復(fù)雜，配送中心面臨的壓力也不斷增加。

1 Flexsim簡介

Flexsim是由美國Flexsim軟件公司開發(fā)，在圖形中集成C+IDE和編譯器的一款商業(yè)化離散事件仿真軟件。Flexsim內(nèi)部有與實際相似度極高的三維虛擬現(xiàn)實環(huán)境，富含操作人員、隊列、叉車、貨架、集裝箱、倉庫等多種實體模型。運(yùn)用Flexsim仿真軟件，可在計算機(jī)內(nèi)建立研究系統(tǒng)的三維模型。通過模擬實際操作，可以幫助企業(yè)實現(xiàn)資源最優(yōu)配置，達(dá)到產(chǎn)能最佳，庫存和成本最小化。

2 電商物流配送中心基本作業(yè)流程

電商配送中心就其作業(yè)性質(zhì)而言，是接受并處理下游用戶的訂貨信息，對上游供應(yīng)方的大批量貨物進(jìn)行集中儲存、加工等作業(yè)，并向下游進(jìn)行批量裝運(yùn)的設(shè)施和機(jī)構(gòu)。目前，配送中心所面臨的瓶頸主要有以下三個方面。

2.1 訂單復(fù)雜度高

電子商務(wù)的訂單通常較小，解決“單一”訂單非常簡單，就是找到對應(yīng)的產(chǎn)品、裝箱、發(fā)貨，許多物流公司為此建立了許多運(yùn)營機(jī)制，以便高效處理這些簡單的訂單。但是，如果企業(yè)面對數(shù)量龐大，且不同的庫存商品種類數(shù)（SKU），即使最簡單的訂單處理也會充滿挑戰(zhàn)，更有甚者可能會嚴(yán)重打亂原本簡單的訂單實現(xiàn)方案。

2.2 信息化程度較低

物流信息貫穿于電商運(yùn)行的各個環(huán)節(jié)，物流信息系統(tǒng)的建設(shè)水平和信息資源的整合程度直接關(guān)系到電子商務(wù)平臺的運(yùn)作效率和服務(wù)水平。配送中心是物流的重要組成部分，其信息化過程對物流運(yùn)營產(chǎn)生重大影響?，F(xiàn)階段，我國配送中心大部分作業(yè)尚處于人工操作的傳統(tǒng)運(yùn)作階段，難以滿足快速增長的電子商務(wù)的分銷要求的操作階段。

2.3 分揀作業(yè)難度大

在配送中心的各項作業(yè)中，分揀作業(yè)是一項非常繁重的工作。尤其面對零售業(yè)多品種、少批量的訂貨或者訂單復(fù)雜程度較高的情況下，配送中心的勞動量大大地增加，若無先進(jìn)技術(shù)和新分揀方案的支撐將會導(dǎo)致作業(yè)效率下降，降低服務(wù)質(zhì)量，減少企業(yè)收益。

3 建立分揀作業(yè)仿真模型

3.1 分揀作業(yè)邏輯模型

分揀作業(yè)的邏輯建模過程即定義該環(huán)節(jié)各種元素和事件之間的邏輯關(guān)系。假設(shè)配送中心分揀作業(yè)目前仍然采用比較單一的不分區(qū)，按照訂單揀選的方式（根據(jù)訂單到達(dá)順序，由空閑人員對訂單進(jìn)行分揀），4類產(chǎn)品因其他作業(yè)環(huán)節(jié)不在本節(jié)討論范圍內(nèi)，又為使該分揀作業(yè)模型突出重點問題，故簡化模型為1個員工負(fù)責(zé)的區(qū)域所產(chǎn)生的訂單、儲存、揀貨等環(huán)節(jié)。其主要構(gòu)成部分如下：4類產(chǎn)品、4個貨架、10個暫存區(qū)、1個作業(yè)人員，10個訂單。作業(yè)流程為：產(chǎn)生訂單表中隨機(jī)訂單→作業(yè)人員揀貨→存儲區(qū)存放。

3.2 分揀作業(yè)仿真模型

Flexsim具有龐大的物流資源實體庫，能夠快速搭建物流系統(tǒng)仿真模型。系統(tǒng)中“發(fā)生器—暫存區(qū)”作為配送中心入庫事件，模擬供應(yīng)商生產(chǎn)備貨過程;“操作員—暫存區(qū)”模擬運(yùn)輸過程;“暫存區(qū)—貨架”模擬卸貨、存放過程;“吸收器—發(fā)生器”模擬訂單產(chǎn)生。根據(jù)分揀作業(yè)邏輯模型建立分揀作業(yè)規(guī)劃布局方案。

為了節(jié)約成本，提高分揀效率，提出了兩種揀選方案：產(chǎn)品分區(qū)按單揀選、產(chǎn)品不分區(qū)按單揀選。希望通過Flexsim模擬仿真技術(shù)，在相同的實驗場景對不同揀選方案進(jìn)行模擬仿真和比較研究。建立虛擬貨物訂單，為企業(yè)分揀尋求最優(yōu)方案。

4 分揀作業(yè)仿真結(jié)果及分析

4.1 參數(shù)的設(shè)定

分揀作業(yè)系統(tǒng)的仿真參數(shù)包括三部分：①入庫事件四個貨架分別存儲A、B、C、D四類產(chǎn)品各存儲100件;②出庫事件為每60秒通過訂單消息創(chuàng)建任務(wù)序列產(chǎn)生訂單，操作員按照訂單揀選后放在每個訂單產(chǎn)品的暫存區(qū)：③系統(tǒng)本身屬性包括：10個暫存區(qū)表示揀選好的十種訂單的出庫暫存、4臺物流設(shè)備參數(shù)、操作人員分揀貨物、經(jīng)歷路途、存儲貨物總時間為20秒（貨架取出貨物10秒、放入存儲區(qū)10秒）等。

4.2 仿真過程

根據(jù)上述仿真模型及參數(shù)，模擬配送中心一位分揀作業(yè)人員實際分揀作業(yè)過程。由于兩種揀選方案的分揀布局相同，其主要區(qū)別在于作業(yè)人員一次揀選一個訂單和一次揀選訂單中所有的同類產(chǎn)品，通過調(diào)整中間端（貨架分配器）的連接，實現(xiàn)產(chǎn)品分區(qū)揀選和不分區(qū)揀選。

針對分區(qū)揀選和不分區(qū)揀選兩種不同的方案分別進(jìn)行仿真模擬，將每種方案仿真運(yùn)行7854.24s，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、分析、整理，得到以下仿真數(shù)據(jù)。

方法一：分區(qū)按單揀選。

該過程仿真模擬作業(yè)員按訂單一次從一個貨架中揀選訂單中所有的產(chǎn)品，并放到對應(yīng)的訂單暫存區(qū)，其分區(qū)按單揀選訂單處理數(shù)據(jù)如表1所示，作業(yè)人員處理數(shù)據(jù)如表2所示。

方法二：不分區(qū)按單揀選。

該過程仿真模擬作業(yè)員按隨機(jī)產(chǎn)生訂單從四個貨架中揀選貨物，并放到對應(yīng)的訂單暫存區(qū)中，其分區(qū)按單揀選訂單處理數(shù)據(jù)如表3所示，作業(yè)人員處理數(shù)據(jù)如表4所示。

4.3 仿真結(jié)果分析

根據(jù)以上仿真模型的統(tǒng)計報告分析得知，不分區(qū)按單揀選方案分揀量和處理訂單數(shù)幾乎接近分區(qū)按單揀選的兩倍左右，平均負(fù)載率遠(yuǎn)高于按單分區(qū)且空載率遠(yuǎn)低于分類按單揀選方案，因此，不分區(qū)按單揀選方案是本模型最優(yōu)方案。

而兩種方案進(jìn)行比較，優(yōu)勢方案作業(yè)人員的平均空載率總是低于劣勢方案，方案的改進(jìn)重點在于提高工作人員的負(fù)載率，減少人員設(shè)備的空載時間，然而，除分揀方案之外，還有訂單到達(dá)時間、訂單種類、訂單數(shù)量等因素影響人員和設(shè)備的負(fù)載能力。因此，企業(yè)分揀方案的優(yōu)化過程要綜合考慮很多因素，確定參數(shù)邊界，是一個根據(jù)內(nèi)部環(huán)境變化及時調(diào)整的動態(tài)過程。

5 結(jié)語

文章就如何提升物流配送中心效率以促進(jìn)整個電商行業(yè)的發(fā)展，分析出分揀作業(yè)效率較低是目前電商物流配送的主要瓶頸，以此為主要研究對象，提出兩種揀選方案，利用Flexsim可視化仿真技術(shù)對快遞分揀作業(yè)進(jìn)行仿真，建立了配送中心分揀作業(yè)系統(tǒng)模型，模擬按照訂單產(chǎn)生四種產(chǎn)品的物流分揀流程，并可以通過多次模擬試驗進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，尋找最優(yōu)物流分揀方案，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，為提升同類型電商物流配送效率奠定了基礎(chǔ)。

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[基金項目]“大數(shù)據(jù)環(huán)境下的救災(zāi)應(yīng)急物流區(qū)塊鏈智能調(diào)配研究”（項目編號：20KJA120003）;江蘇省高等學(xué)校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目“基于Flexsim的電商快遞配送瓶頸仿真分析及優(yōu)化研究”（項目編號：xcx2020063）。

[作者簡介]朱文軍（1999—），男，甘肅酒泉人，研究方向：物流工程。

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