基于Flexsim的圖書配送中心作業流程優化研究

摘 要 本文提出了Flexsim模擬仿真軟件對于圖書配送中心倉儲研究的作用以及影響，明確了圖書配送中心實施倉儲自動化的優勢所在以及實施倉儲自動化的可行性。

關鍵詞 現代倉儲 模擬仿真 倉儲自動化

中圖分類號：F253.4 文獻標識碼：A

一、Flexsim仿真軟件的功能及作用

Flexsim是一套具備計算機三維圖像處理技術、仿真技術、人工智能技術、數據處理技術為一體，為制造、物流等領域服務的軟件產品。同時也是新一代離散事件系統仿真的有效工具。面向對象的建模方式使得建模過程更為快捷，只需通過圖形的拖動和必要的附加程序就可以快速地建立起系統的模型。軟件提供豐富的物理單元（如處理器、操作員、堆垛機、貨架等）、原始數據擬合、輸入建模、進行仿真實驗、結果優化、生成3D動畫影像，同時還提供與其他軟件的對接。

（一）Flexsim仿真軟件的功能。

1、建模功能。

Flexsim建模是直接從三維開始，無須轉換。用拖放圖形的方法建立模型，建模時將相應的實體拖放到模型窗口的指定位置，實體具有相當的靈活性，參數可根據不同行業的使用者來設定，可以快速、高效地把制造業、物流業、以及一般商務流程的主要特征描述出來。

2、仿真分析功能。

Flexsim可以用試驗的形式來仿真假定的情節，自動運行模型并把結果轉存在報告、圖表中，并且提供平面圖、餅狀圖、柱狀圖、折線圖、以及甘特圖等多種圖形圖表，支持數據與圖表混合的統計報表。在模型運行過程中記錄所有設備的所有狀態（工作、等待、阻塞、故障等）的時間值，以及設備加工產品的個數，用戶可以自由組合和輸出由這些數據組成的報表。

3、可視化功能。

Flexsim采用了與視頻游戲相同的虛擬現實技術，通過簡單的點擊和拖動，可從任何角度觀看模型，同時觀察系統的各部分，實現模型的整體化展現。Flexsim 的運動學功能能實現設備的動作，平移（水平運動，或垂直運動）或是旋轉運動，使模擬過程更接近真實。

（二）Flexsim仿真軟件對配送中心倉儲功能研究的作用。

1、圖書配送中心倉儲功能研究目的。

圖書配送中心的作用是作為中轉站來實現圖書的分銷，盡可能的降低庫存所占壓的資金，減少庫存成本，提高圖書物流的流動性。圖書配送中心的倉儲功能研究不是一味的研究能存儲多少圖書，而是通過對現行圖書配送中心各個環節的數據和設施進行分析（包括分揀，退貨，打包，臨時倉儲等），尋找阻塞因素，得到改善方案，為今后的改進建設起到“燈塔”的作用。

2、Flexsim仿真軟件對研究的作用。

運用Flexsim仿真軟件，可在計算機內建立配送中心的整體或局部的三維模型，然后匯總調查得到的數據進行信息的統計和提取，輸入到仿真軟件中嘗試運行，通過Flexsim的可視化功能，能反應出現行配送中心的系統阻塞因素，查看阻塞地點的運行數據表，再次分析數據，以便提出改進措施。利用Flexsim對新華圖書配送中心模擬再現，不但能提高效率，縮短研究開發周期，而且保證安全，節約開支，提高質量。對模型進行各種系統分析和工程驗證，最終獲得優化設計和改造方案。該軟件能驗證物流項目的可行性，提供改善和管理的基本數據，降低運營成本。

二、實證分析—以新華圖書配送中心為例

運用Flexsim軟件對新華圖配送中心提供的數據進行統計分析，設計該中心自動化立體倉庫藍圖，對訂單的核心數據分析提取，輸入到仿真軟件中對圖書配送中心的作業環節（出庫與打包）進行模擬仿真，從而論證采取該軟件對配送中心現狀研究的必要性。

（一）自治區新華圖書配送中心簡介。

新華圖書配送中心擔負著向全疆各地州、縣新華書店實行統一進貨、統一結算、統一配送的任務。該配送中心屬于區域配送中心，以較強的幅射能力和較大的庫存量，向省（州）區域范圍的用戶實行配送。配送規模大，配送批量大，客戶數量多。同時所面臨的進貨出版物品種繁多，揀貨量大，差錯率高，不注重逆向物流等諸多問題，成為企業發展的主要屏障，物流效率的高低很大程度上取決于物流配送系統能否良好地運行。在這樣傳統的圖書配送中心，到貨和退貨的圖書按照先入庫再分揀，然后移庫存儲或配發出庫輸出的流程進行處理，這種作業流程雖然入庫速度較快，但卻造成了分揀工作量大、出庫不及時等現象，直接影響了配送中心響應市場需求的速度，長期運作也增加物流成本。實現圖書配送的高效化，已成為提高我國圖書業經濟效益、實現社會效益、降低企業乃至全行業流通總成本的主要途徑。

（二）配送中心作業區域功能及阻塞分析。

1、揀貨區及阻塞分析。

揀選作業是整個倉儲物流活動中作業量最高的，達到了整個物流活動的51%。在新華圖書配送中心，沒有采用自動化揀選，采取的是人至貨的方式，揀貨員通過步行到達圖書存放位置，然后將選好的圖書送至靜止的集貨點。這種方式需要的作業面積較大，補貨不方便、勞動強度高。拆分區的通道上，貨物擺放不規則，嚴重影響工作效率。

2、收貨拆分區及阻塞分析。

拆分區主要對接收到的圖書進行拆分和清單核對，進貨速度快，數量多，作業工序簡單。在新華圖書配送中心，此區域采用的作業方法是先進行清單核對，之后進行簡單的無序堆碼，最后進行拆分。雖然不會造成進貨時的擁堵，但是給后續工作（拆分、分類）帶來不便，影響整體工作效率。

3、打包區及阻塞分析。

打包區主要對定單圖書進行整理、整合、配貨、打包、貼標簽。僅配備五臺半自動打包機，采取人工鋪牛皮紙，人工包裝，人工貼標簽，機器打包的方式。對于如此龐大的圖書配送中心，在業務量劇增的情況下，采取這樣作業方式，已經完全跟不上發展的步伐。

4、退貨區及阻塞分析 。

退貨區主要是對過期圖書進行整理、核對，然后重新返退各店或各出版社。主要針對的是各地州退回來的書籍。特點是：品種多，批量小，批次多，作業難度大。新華圖書配送中心的退貨區揀選策略采取分區揀選的模式，全部采用人工操作，無自動化設備和技術，自動化水平低，出錯率高，沒有最大化的發揮分區揀選的潛力優勢。

5、發貨處理區及阻塞分析。

在整個區域里完成接貨、退貨及入庫前的工作，如接貨、卸貨、清點、檢驗、分類、及入庫準備等。具體包括：將準備好的圖書裝入外運車輛出發，外運發貨區與接貨區共用同一場地，有站臺、外運線路等設施；按用戶的需求，將配好的貨暫存等待外運，或根據每個用戶貨堆狀況決定配車方式、配裝方式，然后直接裝車或運到發貨站臺裝車。這一區域對圖書是暫存，時間短、暫存周轉快，所以占地面積相對較少。

6、站臺及阻塞分析。

新華圖書中心倉庫站臺屬于進出貨共用站臺，雖然可以提高空間和設備的利用率，但是對于圖書這種時效性特別強的收發貨管理相對困難。在出入庫頻繁的情況下，容易照成擁擠、阻塞等相互影響的不良后果。并且目前這個站臺沒有設置防撞膠，對于貨車的停靠有一定的困難。并且車輛的裝卸貨都是采取了人力裝卸，裝卸速度慢，成本高，影響了物流配送的速度。應該引入嵌入式站臺登車橋，方便裝卸書籍。

7、業務信息處理區。

信息處理系統主要包括以下幾個層次：數據層（將圖書清單收集、加工的圖書物流信息以數據庫的形式加以存儲）；業務層（對合同、票據、報表等業務表現方式進行日常處理）；運用層（包括倉庫作業計劃、最優路線選擇、控制與評價模型的建立，根據運行信息檢測圖書物流系統的狀況）；計劃層（建立各種圖書物流系統分析模型，輔助高管人員指定圖書物流戰略計劃）。

8、庫存區。

庫房建筑全部采用國際化、標準化設計，地面采用適合圖書倉儲的水泥地面，不易起塵，并且庫房內通風、采光、防水、防腐、防蟲蛀等安全措施齊備。干濕度、溫度控制嚴格，保證了庫存圖書的質量。同時采用圖書標準化書架、國家標準圖書分類代碼，以及計算機檢索查詢系統，便于隨時準確提取和收入圖書。

（三）數據分析及未來業務量預測。

2012年業務量為4300萬元，根據歷年增長水平（增長率變化情況及平均增長率），國民經濟增長水平，城市發展規劃，經濟發展狀況，新增大型企業數量及發展情況得出以下數據：

由此上表可以看出，該圖書配送中心的年業務量以2012年為基礎，2022年增長2倍，2032年增長7倍，2042年增長19倍，迅速增長的業務量是實行倉儲自動化的前提條件，單純的依靠人工分揀，人工打包，人工配貨和揀選，會導致出錯率增高，工作效率低下。只有在未來進行倉儲自動化后，企業的運行速度才能趕上業務增長的速度。

三、結論

隨著物流業的快速發展，配送中心已經成為供應鏈的樞紐環節，其作業效率直接影響到末端銷售。本項目以新華圖書配送中心為研究對象，通過收集整理新華圖書配送中心運營過程中的一些基本數據，并對其進行分析，發現其收貨、打包、退貨、發貨等作業流程存在不合理的地方，造成了貨物的擁堵，整體效率低下，設備利用率低。根據倉庫的現實情況，對現有作業流程中的收貨、打包、退貨、發貨等作業流程進行改善，提出改善備選方案， 并用Flexsim軟件對方案進行仿真，進而分析仿真結果，得出不同仿真條件下的最優方案。

圖書配送中心總體規劃圖包括了CAD圖和Flexsim設計模擬圖，主要是向著整體建設現代化倉儲目標去規劃，所以規劃核心要點有：

（1）圖書配送中心的倉儲區域采取自動化立體式倉庫，巷道之間選擇高層堆垛機，可提高數量和品種繁雜的圖書進出庫的運行速度和減少擺放錯誤率。

（2）建立一到兩個自動化倉庫電腦控制處理中心，該中心主要監控整個圖書配送中心的運行數據，并對臨時調整的運行數據進行收集和修改，并且定期分析整個圖書配送中心的工作運行情況，方便核心技術員隨時對于圖書配送中心的規劃和局部調整。

（3）在收貨拆分區，采取全自動化的圖書分揀機，一是對圖書的拆包處理，其次是根據計算機處理中心的指令對圖書的種類分類和根據訂單的需求進行圖書揀選。這樣的自動化圖書分揀機器，完全可以提高操作的速度和運行的效率。

（4）在圖書的打包方面，采取全自動化圖書打包機，加快已經分類和揀選好的托盤圖書進行打包和貼標簽活動。

（5）由于圖書是一種體積小，重量大的批量實體，所以采取液壓叉車經行長距離的搬運托盤圖書，減輕人工勞動量并且加快各個區域之間的圖書流動效率。

本研究得到新疆維吾爾自治區重點緊缺人才專業創新項目資助和新疆農業大學課程建設項目資助

（作者：楊萬春，新疆農業大學機械交通學院本科生；迪麗拜爾·吾吐克，余定強，新疆農業大學機械交通學院）

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