基于AnyLogic的M食品日化倉出入庫作業仿真與優化

文/ 郝彥婷

隨著物流企業的規模化與專業化發展，客戶對物流運作各環節的要求日益增加。倉儲作為物流系統中必不可少的重要一環，在其整體運作過程中占據著十分重要的地位。降低倉儲業務作業成本、提高倉儲系統的運作效率已成為出入庫等倉儲流程作業優化的主要目的，這對于物流系統整體效率的提高以及成本的降低也具有十分重大的現實意義。

本文根據M食品日化倉庫倉儲業務的特點，通過AnyLogic仿真軟件對該倉庫各類貨物的出入庫作業流程進行模擬，顯示出驗貨收貨、入庫搬運、理貨分揀、復核、打包、發貨等出入庫作業流程，分析該倉庫出入庫作業存在的問題，然后通過多次試驗，設定不同的參數值，觀察模擬結果，找到有效的方案來減少倉庫庫存、提高設備利用率和產品供貨速度，從而達到降低物流成本、提升物流服務水平的目的。

表1 倉庫實體與AnyLogic流程建模庫模塊對應關系表

圖1 M食品日化倉出入庫作業流程圖

一、M食品日化倉庫作業流程

1.倉庫簡介

M食品日化倉的流程作業主要針對藥品、休閑食品以及日用品這三類貨品。其中，藥品對溫度環境要求較高，放置在處于特定低溫狀態的庫房貨架上。休閑食品和日用品則按類別放置在普通貨架區。該倉庫還有地牛、叉車、堆垛機、RF無線掃描槍等設備，其作業區的作業方式屬于“人-機結合”工作的半自動化作業。通常借助堆垛機完成高層貨架物品的搬運工作；使用地牛完成重量大、體積大的貨物跨庫區運輸；揀貨、復核、打包作業則靠人工完成，作業人員需要使用RF無線掃描槍掃描條碼獲取商品及訂單信息。

2.出入庫作業流程分析

該食品日化倉主要有五個作業區：驗貨收貨區、托盤貨架區、理貨分揀區、復核打包區和發貨區，每個作業區實現的功能及其資源配置各不相同。具體如下：

（1）驗貨收貨區：主要配置有搬運工具、暫存區、檢驗臺等，負責各類貨物的卸貨驗收、暫存處理、入庫檢驗等作業。

（2）托盤貨架區：主要分為低溫貨架區和普通貨架區，配置有貨架、叉車、輸送機、堆垛機、起重機等。該區所占用的倉庫面積最大，負責各類貨物的上、下貨架、分類存儲、調運等作業。

（3）理貨分揀區：主要配置有出庫叉車、訂單分揀器、平板車、暫存區等，負責根據客戶訂單備貨、分揀貨物，再送至下一復核打包環節。

（4）復核打包區：主要配置有RF無線掃描槍、移動貨筐、復核臺、打包臺等，復核人員先核驗、分發每個訂單的商品種類和數量，一單一筐，再交由打包人員進行打包作業，最后通過傳送帶發往發貨區。

（5）發貨區：主要配置有小型裝卸機械設備、運輸工具等，主要用于暫存那些已經分揀打包好等待發貨的商品，這些商品需根據商品特點和客戶所在地的不同進行分類放置。

整個倉庫的出入庫作業流程，如圖1所示。

二、基于AnyLogic的M食品日化倉出入庫作業流程仿真

1.AnyLogic仿真軟件簡介

AnyLogic仿真軟件是一個專業虛擬原型環境，用于設計離散、連續和混合行為的復雜系統，擁有流程建模庫、行人庫、道路交通庫、軌道庫、流體庫和物料處理庫。它具有相當廣泛的應用領域，具體包括：物流、供應鏈、行人疏散、應急管理、業務流程、Petri網、經濟學、GIS信息等。該軟件可以使用“拖-拉式”建模，這種建模方式較為快捷，并且方便對問題及時進行調整。其建模技術以UML-RT為基礎，可封裝其他對象，它可以通過構建模塊來模擬現實中的各種對象，并通過編寫Java代碼定義變量。

本文用到的是AnyLogic流程建模庫。該庫是離散事件的標準庫，準確地說，它是以流程為中心來建模。使用流程模型庫對象，可以就實體、過程和資源對現實世界系統進行建模。

2.仿真模型的設計

（1）明確仿真目標

本文針對M食品日化倉中的藥品、休閑食品和日用品的出入庫作業流程建立仿真模型，目的是檢測現有系統配置下系統的處理能力，分析入庫叉車、出庫叉車及出入庫各環節工作人員的作業效率，優化倉庫資源（設備、人員、工具等）的配置。

（2）確定實體設備及相關參數

M食品日化倉出入庫作業流程建模會涉及到收貨驗貨區、理貨分揀區、復核打包區、目的地分揀區、發貨區以及叉車、貨架等實體設備的設置，這些元素都可以用AnyLogic仿真軟件流程建模庫中的相應模塊來表示，兩者的對應關系，如表1所示。

各元素的相關參數具體如下：系統仿真模型的時間單位為秒鐘，設定模擬時間為3小時，即10800秒鐘；貨源到貨間隔時間（以分鐘為單位）服從exponential(1)分布；11個隊列都設置為最大容量；傳送帶1至傳送帶14的長度為10米，速度為1米/秒。各作業區工作人員的作業延遲時間均服從均勻分布，分別為：收貨驗貨區作業人員3名，延遲時間（以秒為單位，下同）服從uniform_discr(10,20)分布；理貨分揀區作業人員2名，延遲時間服從uniform_discr(30,40)分布；復核打包區作業人員2名，延遲時間服從uniform_discr(40,50)分布；目的地分揀區作業人員1名，延遲時間服從uniform_discr(5,10)分布；發貨區作業人員3名，延遲時間服從uniform_discr(45,50)分布。另外，藥品、休閑食品、日用品的上架和下架時間都為10秒/層；入庫區叉車12個，工作速度為7米/秒；出庫區叉車8個，工作速度為7米/秒；良品不良品分流的良品率設為0.96；貨品類別（藥品、休閑食品、日用品）分流的概率分別設為0.2、0.5、0.3；A、B、C三個目的地分流的概率分別設為0.4、0.3、0.3。

建立的M食品日化倉出入庫作業仿真模型，如圖2所示。

（3）仿真運行及數據分析

根據上述提到的模型各元素屬性，對該仿真模型進行運行，運行過程的二維展示圖，如圖3所示。

入庫、出庫叉車利用率及各作業區人員利用率的運行結果，如圖4所示。

由圖4可知，入庫叉車和出庫叉車的利用率都過低，閑置叉車過多，造成叉車資源浪費。理貨分揀人員和復核打包人員的利用率接近最高水平，人員全天高負荷工作不符合常規，不利于提高其工作積極性，還可能會造成產品積壓阻塞而使得下一目的地分揀環節的人員利用率過低。

三、M食品日化倉出入庫作業優化

在不改變其他屬性的情況下，對各作業區的人員容量及延遲時間進行調整可以將人員利用率調到合適水平；改變出入庫叉車的數量、適當調整其工作速度可提高叉車利用率，減少資源浪費。多次試驗后發現，做出如下調整可使仿真結果得到優化：

收貨驗貨區作業人員設為3名，延遲時間服從uniform_discr(15,20)分布；理貨分揀區作業人員設為2名，延遲時間服從uniform_discr(30,40)分布；復核打包區作業人員設為3名，延遲時間服從uniform_discr(40,50)分布；目的地分揀區作業人員設為1名，延遲時間服從uniform_discr(10,20)分布；發貨區作業人員設為3名，延遲時間服從uniform_discr(40,45)分布；入庫區叉車設為3個，工作速度4米/秒；出庫區叉車2個，工作速度4米/秒。

針對M食品日化倉中的藥品、休閑食品和日用品的出入庫作業流程建立仿真模型，目的是檢測現有系統配置下系統的處理能力，分析入庫叉車、出庫叉車及出入庫各環節工作人員的作業效率，優化倉庫資源（設備、人員、工具等）的配置。

圖2 M食品日化倉出入庫作業仿真模型圖

圖3 仿真模型運行過程二維展示圖

圖4 出入庫叉車及各作業區人員利用率條形圖

圖5 優化后的出入庫叉車及各作業區人員利用率條形圖

優化后的結果如圖5所示：入庫叉車利用率為0.88；出庫叉車利用率為0.80；收貨驗貨人員利用率為0.66；理貨分揀人員利用率為0.94；復核打包人員利用率為0.80；目的地分揀人員利用率為0.80；發貨人員利用率為0.76。相比于優化前的結果，各作業區的人員利用率及叉車利用率都得到了極大的改善。

四、結論

本文根據M食品日化倉的背景，列出該倉庫存有的藥品、休閑食品、日用品這三類貨品的入庫、出庫作業流程圖，使用AnyLogic軟件對該倉庫的出入庫作業進行模擬仿真，首先根據現有配置設定好各元素屬性，再設置好模擬時間并運行，最后輸出仿真結果，并依據該結果提出優化方案，圍繞出、入庫叉車和各作業區人員工作效率進行優化。與優化前的結果相比，人員和叉車的利用率都得到了極大改善，減少了設備資源浪費、避免了人員閑置或過勞，使得該倉庫的出入庫作業得到改進，這將有利于進一步降低倉庫運營成本，提升其物流服務水平。