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| 煌群服装企业仓储系统优化研究 |
| 第617期 作者：□文/陈嘉皓 时间：2019/9/16 17:25:00 浏览：258次 |
［提要］ 本文以煌群服装企业为例，针对其仓储系统方面进行研究，使用witness对仓储系统进行仿真，了解问题所在，并加以解决，从根本上提高该企业物流运转效率、降低企业运营成本。
关键词：服装企业；仓储系统；仿真
中图分类号：F27 文献标识码：A
收录日期：2019年5月30日
一、引言
随着物流业和企业自身的发展，大多数企业的物流仓储系统趋向于智能化、自动化和高效化，企业的仓储系统大大影响着企业的生产与物流管理的效益。在研究中，为降低目标服装企业运营成本，对目标企业仓储系统存在的问题进行优化，利用计算机仿真软件对目标企业现今仓储系统级优化后的仓储系统进行模拟仿真。
在仓储系统中，出入库的好坏直接影响整体仓储系统的效率，因此出入库的效率是整个仓储系统的关键要素之一。运用Witness仿真软件，建立研究对象的系统模型，通过仿真运行得出有效的数据报告，对所设计的方案进行评估，最后获得优化方案。本文主要针对企业的一个立体仓库，对其出入库设备与人员工作不协调的问题进行优化。
二、出入库模型参数
（一）入库模型参数
1、入库确定性参数。本文具体确定设备参数：托盘的尺寸1m×1m×1.6m；叉车的行驶速度5km/h；堆垛机的行驶速度5km/h；货物堆码时间：12托/10min。
2、入库随机变量及其分布。设定入库模型所需的其他随机变量，根据所收集的数据得出：
（1）车辆到达时间间隔：对车辆入库的数据进行收集，数据符合均值为180，标准差为120的正态分布。
（2）车辆到达批量：对车辆的货物体积进行收集（以托盘为单位），数据符合均值为205，标准差为38的正态分布。
（3）货物到达时间间隔：对车辆达到时间和货物批量进行处理（以托盘为单位），每托盘货物到达时间服从normal（14，2，2）的正态分布。
（4）上架处理时间：上架总时间为3min，高层上架总时间为5min。
（二）出库模型参数
1、订单到达时间间隔：对车辆出库数据进行收集，订单到达时间服从泊松分布poisson（0.3，8.6）。
2、出库复核时间：对出库复核时间取平均值为4min。
三、基于Witness的出入库仿真
为了对仓库出入进行仿真建模，运行Witness软件，对所需的仿真实体对象进行添加，根据企业仓库设备本身的位置进行布局设计，编辑仿真语法，实现所需功能。
（一）基于Witness的入库仿真建模。企业仓储区入库具体流程：车辆到达，等待卸货，员工卸货码盘，托盘搬运入库，进行入库处理作业，托盘放置入库暂存区，叉车上架，对入库所需仿真元素进行设计，处理元素的细节，可视化后得到如图1所示。（图1）
1、入库原始仿真模型数据分析。仿真时间长度为30天，总计240个小时，得到结果如表1所示。（表1）
由表1可知，在30天内，水平搬运车的繁忙率为7.25%，高位叉车的繁忙率为11.07%。从中可以明显的看出搬运设备的繁忙率低，货物的入库效率并不高，这里是入库环节的瓶颈。出现这样的现象主要由于人员和搬运设备之间的不匹配，搬运设备数量大于入库环节的所需数量，导致搬运设备的利用率低，为了提高搬运设备的利用率，可以结合模型运行的整体效果适当的减少该环节搬运设备的数量，来达到整体搬运设备的工作效率的提升。
2、入库优化方案及其验证。综上所述，提出优化方案：减少水平搬运车数量至1台，高位叉车至1台。运行仿真模型，结果显示水平搬运车繁忙率由7.25%增加至29.05%，高位叉车繁忙率由11.07%增加至22.28%。在同等劳动力的基础上，搬运设备的利用率得到了提升，搬运设备的效率很大程度上影响着货物入库环节的效率和成本，该环节效率的提升意味着在劳动力成本不变和同等工作时间的情况下，入库的效益得到了提升，间接降低了企业的入库成本。
3、旺季模型仿真数据分析。在双十一等大型电商活动季时，企业的入库量较平时大大增加，此时平时的入库设备数量必然不适合该季节企业的入库运转。针对旺季，对模型中的货物到达时间进行修改，更改为negexp（1.3，2），再运行仿真模型，并对水平搬运车和高位叉车的数量进行一定的修改，得到对比方案，如表2所示。（表2）
从上述方案可以得知，方案4结果最符合高效的运作水平，同时符合人因工程，人员劳动水平适中，设备繁忙程度适中，且入库货物数量最高，保证企业的仓储运转满足旺季的需求。
（二）基于Witness的出库仿真建模。根据实际调研了解得到，出库仓储区的主要流程是：订单到达，扫描订单，获得订单仓位信息，前往仓位取货，放置于堆货区，订单备货完毕，复核对单，扫码出库，车辆出运。对所需仿真元素进行处理设计，可视化后得到如图2所示。（图2）
1、出库原始仿真模型数据分析。仿真时间长度为30天，总计240个小时，得到结果如表3所示。（表3）
由表3可知，在五个备货的区域中，明显可以看出备货区1的繁忙程度最高为73.7%，而其他四个备货区的繁忙程度相较于备货区1较低，同时这四个备货区的等待比率过高，导致出库效率不高，货物堆积无法出库。出现这一现象的原因主要是存在出库需等待叉车协助人员取下货物，降低了备货效率以及订单的到达存在随机性，在高峰时期，部分备货点会出现堵塞的情况。
除此之外，从拣货到复核的环节存在一定的堵塞情况，最高可达22.36%，可以得知复核环节对出货的整体效率存在一定影响，这主要是因为复核人员本身的效率问题。
2、出库优化方案及其验证。根据以上对于出库环节的分析，从高位叉车方面提出以下优化方案：（1）增加出库环节高位叉车的数量。（2）改变高位叉车运作环节，订单先到达高位叉车处，高位叉车空闲时段先将货物下架。从复核方面提出以下优化方案：增加复核人员一名，提升复核的速率。从高位叉车和复核两方面提出以下优化方案：增加高位叉车的数量同时，增加复核人员的数量，进行两方面的改善。
方案一：增加了一台高位叉车后，备货区的等待比率最高为3.08%，未处理订单的平均等待数量下降，但是从拣货到复核的阻塞率最高达到了46.68%，本来没有产生堵塞的备货区一也产生了7.48%的堵塞率，出库的整体效率没有明显的提升，可能是受到了复核效率的影响。
方案二：考虑到增加叉车需要比较多的资金投入，但叉车的空闲时间可以利用，让订单信息先到达叉车位置，利用叉车空闲时间，提前从货架上取下货物，后续再由人员进行备货，有效减少备货区的无效等待。观察仿真结果，备货区的等待比率变为0，实现了100%的优化，但从拣货到复核环节的堵塞率分别为21.88%、10.68%、11.88%、22%，与出库原始模型的堵塞率相似。该环节的堵塞情况并没有得到解决。
方案三：从复核环节考虑，增加复核人员一名，以提升复核的速率。观察仿真结果，单纯的增加复核人员，从拣货到复核环节的最高堵塞率下降到了7.51%，堵塞率大大降低，但备货区的繁忙程度并没有改变，备货区的等待比率反而增加了。这说明方案三并没有使出库的整体效率得到提升。
方案四：上述3种方案，对出库的整体效率的提升不是很明显，说明单方面提升并不能达到出库的优化效果。所以，方案四在增加高位叉车数量的同时增加复核人员一名，旨在加快备货区备货速率及提高复核效率。观察仿真结果，从拣货到复核环节的堵塞率分别为10.44%、5.21%、5.35%、11.51%，相较于之前有了明显的下降，备货区的等待比率变为了0。再观察出库数据，在相同的时间内比原始模型多处理了11个订单，由以上可以认为出库的整体效率得到了提升。
综合上述，方案四的优化方案可以基本解决目前出库的瓶颈，使得出库的流程更加合理化。除此之外，企业可以在对以往订单进行整理，找出有规律性的订单，安排闲置时间，使用叉车提前取下货物，提高拣货的效率。
四、结语
仿真结果表明，企业出入库方面存在人员机器不匹配以及整体流转效率不高的问题。在基本不改变企业布局的情况下，通过可行的人员和机器调整，对现存的问题进行了一定程度的改善，提高的入库机器设备的利用率和出库的整体流转效率。然而，此次研究没有考虑机器故障的时间以及增加机器和人员的成本，单从效率的角度观察，若要进一步改善该企业仓储系统，可以结合厂区布局方面，综合考虑优化方案。
（作者单位：南京农业大学工学院）
主要参考文献：
［1］赵凌兴，仲梁维.基于Flexsim的智能仓储系统优化仿真［J］.软件导刊，2018.17（4）.
［2］李永先，胡祥培，熊英.物流系统仿真研究综述［J］.系统仿真学报，2007.19.
［3］谷曼.基于Flexsim的自动化立体仓库系统规划与仿真研究［D］.武汉：武汉理工大学，2010.
［4］翟跃文，冯云，蔡晓来.基于Flexsim的自动化立体仓库仿真研究［J］.物流技术，2008.30（1）.
［5］Jerry Banks.Discrete-Event System simulation（Fourth Edition）［M］.北京：机械工业出版社，2005.
［6］龚波.基于WITNESS的生产物流系统仿真研究［D］.武汉：武汉理工大学（硕士学位论文），2008.
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