同步化物流配送系統建模與仿真研究

孫承志　于天齊

摘 要：同步汽車生產制造的物流配送系統是提高汽車制造企業競爭力的一種新的方法?；谕交锪髋渌蜕a模式與傳統的供貨模式，分別建立兩種模式下的物流配送成本模型，分析成本，通過運籌優化算法求解，對比兩種模型，得出同步化物流配送系統的最佳成本及最優物流配送方式，并討論各項因素對同步化物流配送的影響，確定物流配送的時間間隔及配送量。并通過Flexsim軟件對生產車間倉庫進行仿真模擬，確定合理化布局。

關鍵詞：同步化；Flexsim；物流配送系統；成本模型

中圖分類號：TP391.9 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2015）09-0038-04

引言

供應鏈上各環節的協同運作是生產制造企業順利生產的基本要求，也是提升企業核心競爭力的發展需要。如今JIT和精益化生產等各種先進生產方式在制造業的廣泛應用，同步化的物流配送環節就是首要考慮的關鍵問題。物流配送系統的建模與仿真也已發展成為物流方法研究的一個重要手段。

本文以同步化物流配送系統的配送模式作為研究對象，從分布在不同區域的零部件倉庫發貨到達CPD總庫能與CPD總庫向生產線上進行配送保持同步性，同時能滿足發貨倉庫與非發貨倉庫的及時補貨。從而能在規定時間內將全部所需零件配送至生產線，保證生產線順利生產為目標，構建一個合理化的倉庫布局模型，考慮實際過程當中其他不確定因素，建立基于Flexsim軟件的仿真模型。文章主要工作有：（1）對汽車零配件配送物流與制造過程同步化運作的構成部分進行研究，并建立評價指標體系；（2）建立同步化物流配送系統數學模型；（3）建立基于Flexsim軟件的系統仿真模型；（4）對仿真結果進行分析，驗證模型的科學性和可行性。

一、同步化物流配送系統

同步化物流配送系統是基于精益物流的思路來對生產物流系統進行規劃的成果，以實現精益生產的目標。

（一）精益化

精益化生產是一種哲學，源于日本工業界，是由日本豐田大野耐一提出的，其核心思想是消除生產中的浪費。在致力于消除生產浪費的過程中，豐田采用了“準時化”、“零庫存”、“一個流生產”、“自動化”等高效的管理方式，為精益化生產的發展提供了有利的條件。精益生產方式強調人的積極性，突出團隊精神，全員參與，建立共同價值觀，培養集體榮譽感。精益化生產融合了工業工程、質量控制、設備管理、價值工程等多項現代化管理模式，創造出多種新的方式。精益化物流便是精益生產的一個重要組成部分。精益化物流規劃的思路（如圖1所示）。

圖1 精益化物流規劃思路

同步化物流是在益化物流中達成精益生產效果較為突出的一種物流模式。

（二）同步化物流

汽車零部件物流配送是汽車制造商對汽車制造過程中所需的原材料、零部件進行的采購及生產工作。汽車裝配所需要的零部件種類繁多、數量大、生產地域廣，導致了零部件組織及管理的難度。零部件的完好質量、準確時間、準確數量及適度庫存就是為了保證物流配送作業與汽車裝配制造保持同步。因此，汽車零部件配送物流就是為了滿足汽車裝配過程中的零部件種類、數量、時間及庫存，保證裝配生產的連續性。保證零部件配送物流與汽車裝配制造同步的方法及方式多種多樣，但低成本、高效率、準確性的配送模式是其關鍵。

二、同步化物流配送系統模型

傳統的生產企業物流配送模式是以經濟訂貨批量為基礎的物流配送模式，注重物流配送系統的運輸成本及倉儲成本最小化。其采用的模型如下：

Q=

其中，Q為經濟訂貨批量，A為企業需求量，F為訂貨成本，C為存儲成本。

在同步化物流配送系統中，汽車生產車間的物流系統最為復雜，其規劃效果也最為明顯，由于汽車零部件種類及數量比較大，且零部件單車裝配數量一定，因此在生產車間物流系統規劃時，需要考慮的影響因素比較復雜。汽車生產體系關注的不僅有物流成本問題，還應考慮到生產效率、汽車裝配節拍、物流運輸滿載率、零部件的裝載比例、零件車間庫存量、設備設施布局及物流成本等等因素。

同步化物流配送模型的各項影響因素的參考符號有：汽車零部件種類n，零件的單車裝配量ai（i=1，2…n），零件包裝器具的容量bi（i=1，2…n），零件器具單包裝體積vi（i=1，2…n），車輛裝載容量V，生產節拍p，運輸車輛數量k，車輛裝載零件種類wj（j=1，2…k），單車運輸及裝卸時間Tj（j=1，2…k），零件運至生產工位時間ti（i=1，2…n），零件車間庫存量qi（i=1，2…n），物流配送系統各環節的成本cl（l=1，2…m），車間倉庫面積S，各零件面積si（i=1，2…n），車間物流配送成本C。

（一）同步化物流配送的假設條件

1.物流配送零件的合格率為100%，即所有零部件都可直接裝配。

2.汽車生產車間向倉儲庫房要貨反應時間極短，可近似為無要貨提前時間。

3.零部件庫房采取批量生產、分批配送的方式滿足裝配車間的生要求。

4.所有零部件都在庫房內存儲，無需機械加工。

（二）同步化物流配送系統的數學模型

在汽車生產車間零部件物流配送系統規劃過程中，結合各品種的零部件倉庫分布在不同區域的特點，通常的配送模式很難滿足企業所要求的精益化生產策略，所以建立數學建模來設計一個合理化的倉庫布局來形成一個同步化物流配送系統。其數學模型如下：

minC=f（ai，bi，wj，vi，Tj，ti，qi，si，p，cl）（i=1，2…n，j=1，2…k，l=1，2…m）

max（）

s.t.∑1

nVi≤V

∑1

kWu≥n

≤1

≥

（i=1，2，…n）

∑1

nSi*

≤S

三、實例分析

本文以某第三方物流公司為某汽車制造企業當中一條裝配線進行零部件產前物流配送為實例，生產車間的生產節拍為200s，汽車裝配零件種類為18種，車間庫存面積為800m2，擁有6臺運輸車輛，運輸車輛的容量為45m3，滿載率為65%，裝配零部件的信息（如表1所示）。

根據研究實例的現實情況及實際影響因素，其物流運營成本為

C=C運i·+C上i·+C存i·Si·（Ti-ti）·

假設實際物流配送過程中，每輛運輸車輛所裝載的零件種類固定，即六輛運輸卡車固定運送幾種零件。1號車運送零件1～7，2號車運送零件8，3號車運送零件9～11，4號車運送零件12～15，5號車運送零件16，6號車運送零件17～18。車間倉儲區要求保證安全庫存為120分鐘。

將上頁表1中的數據代入同步化物流配送系統數學模型進行計算。

安全庫存量qi=36ai，各零件的安全倉儲面積為si安 =δ·

·si，其中，δ為車間安全倉儲系數，

為低儲箱數，為整數。

零件安全庫存面積求和并代入物流通道系數1.2，則車間安全庫存面積為634m2，因此車間庫存面積可以滿足安全庫存面積。

實際物流配送作業中，車間庫存存儲的零部件量一定高于安全庫存面積，因此需要采用同步化物流配送系統的數學模型和經濟訂貨批量發計算每種零件庫存箱數gi，其計算過程如下：

gi=

得出零件車間倉儲箱數（如表3所示）。

多種零件庫存布局規劃過程可通過Flexsim仿真處理，得到合理、科學、可行的布局方案。

四、Flexsim

Flexsim采用面向對象技術，并具有三維顯示功能，該軟件的突出特點在于建?？旖莘奖愫惋@示能力強大該軟件功能強大，可以提供原始數據擬合、輸入建模、圖形化的模型構建、虛擬現實顯示、運行模型進行仿真試驗、對結果進行優化、生成 3D 動畫影像文件等功能，也提供了與其他工具軟件的接口。

Flexsim仿真建?；静襟E：

1.選擇實體：根據建模系統要實現的功能，對應Flexsim實體功能，選擇合適的實體，建立模型與實際系統的映射關系。如果沒有合適的實體，需要自己建立。

2.構建模型布局：根據系統布局，從對象庫中拖放所需的對象到建模視圖中。

3.定義對象流程：根據對象之間的關系，連接相應端口，構建模型的邏輯流程。

4.編輯對象參數：模型中各實體要實現實際系統功能，就必須對其參數進行設定，必要時要自己編程來實現一定功能。

5.運行調試模型：首先對模型進行編譯，然后運行，進行觀察，如果與實際不符，重新設置參數，再重復編譯運行，直到實現其功能為止。

將同步化物流配送系統的數學模型計算出的各項數據，編入Flexsim的模塊中，通過實例演示，得到合理化布局（如圖2所示）。

（上接40頁）

根據Flexsim仿真出的布局圖可以看出，在同步化供應的情況下，規劃人員從生產車間裝配效益為出發點，通過合理的配置物流資源，按照生產需求進行物流配送，實現了準時化的生產物流配送模式。同時，數值結果也體現了同步化物流配送系統與傳統物流配送系統的不同，傳統物流配送系統主要追求生產作業最優化及運輸與庫存成本最小化，屬于分散式管理模式，而同步化物流配送系統則是追求生產裝配、物流配送系統這個整體系統最優化，采用的是先進的物流供應集成化管理思想。

結語

本文以同步化物流配送系統的配送模式作為研究對象，從分布在不同區域的零部件倉庫發貨到達生產車間倉庫，能與生產車間倉庫向生產線上進行配送保持同步性，同時能滿足發貨倉庫與非發貨倉庫的及時補貨。從而能在規定時間內將全部所需零件配送至生產線，保證生產線順利生產為目標，構建一個合理化的倉庫布局模型，考慮實際過程當中其他不確定因素，建立基于Flexsim軟件的仿真模型。同步化物流配送系統的數學模型包含生產裝配物流配送系統的影響因素廣泛，保證生產調度與物流配送系統的同步性，降低了物流配送成本，具有一定的實用價值和理論參考價值。

在實際汽車生產運行過程中實施同步化物流配送的同時，還應當注意信息技術、零部件質量和運輸質量這些至關重要的因素。所以在后續研究過程中，應完善同步化物流配送信息系統構建、物流配送的合格率和零部件質量對同步化物流配送過程的影響等內容。

參考文獻：

[1] James P Womack，Daniel T Jones.精益思想[M].北京：機械工業出版社，1990.

[2] 理查德·拉明.精益供應：創新與供應商關系戰略[M].北京：商務印書館，1992.

[3] 田宇，朱道立.精益物流[J].物流技術，1996，（6）.

[4] 鄔躍.論精益物流系統[J].中國流通經濟，2001，（5）.

[5] 梁波濤.精益物流對現代制造業的作用[J].中國物流與采購，2005，（2）.[責任編輯 陳丹丹]