基于Flexsim的電商配送中心分揀作業仿真優化研究

朱文軍 孫宇博 洪桐 王璐 溫承賓

摘 要：文章分析現有電子商務配送中心所面臨的瓶頸，針對訂單復雜度高、信息化程度較低、分揀作業難度大三個方面，采用配送系統的規劃和設計方法建立分揀作業仿真模型，對其進行模擬仿真及定量分析，給出優化建議，為提高物流服務鏈整體工作效率提供參考依據。

關鍵詞：電商配送;分揀作業;仿真模擬

中圖分類號：F252 文獻標識碼：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展優勢，使電商交易量不斷創下新高。電商的飛速發展提高了對物流和配送的期望。配送中心作為物流運作系統的重要組成部分，也取得了卓越的發展。但是，由于電子商務產品的類型不同，形狀和訂單復雜，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，在圖形中集成C+IDE和編譯器的一款商業化離散事件仿真軟件。Flexsim內部有與實際相似度極高的三維虛擬現實環境，富含操作人員、隊列、叉車、貨架、集裝箱、倉庫等多種實體模型。運用Flexsim仿真軟件，可在計算機內建立研究系統的三維模型。通過模擬實際操作，可以幫助企業實現資源最優配置，達到產能最佳，庫存和成本最小化。

2 電商物流配送中心基本作業流程

電商配送中心就其作業性質而言，是接受并處理下游用戶的訂貨信息，對上游供應方的大批量貨物進行集中儲存、加工等作業，并向下游進行批量裝運的設施和機構。目前，配送中心所面臨的瓶頸主要有以下三個方面。

2.1 訂單復雜度高

電子商務的訂單通常較小，解決“單一”訂單非常簡單，就是找到對應的產品、裝箱、發貨，許多物流公司為此建立了許多運營機制，以便高效處理這些簡單的訂單。但是，如果企業面對數量龐大，且不同的庫存商品種類數（SKU），即使最簡單的訂單處理也會充滿挑戰，更有甚者可能會嚴重打亂原本簡單的訂單實現方案。

2.2 信息化程度較低

物流信息貫穿于電商運行的各個環節，物流信息系統的建設水平和信息資源的整合程度直接關系到電子商務平臺的運作效率和服務水平。配送中心是物流的重要組成部分，其信息化過程對物流運營產生重大影響?，F階段，我國配送中心大部分作業尚處于人工操作的傳統運作階段，難以滿足快速增長的電子商務的分銷要求的操作階段。

2.3 分揀作業難度大

在配送中心的各項作業中，分揀作業是一項非常繁重的工作。尤其面對零售業多品種、少批量的訂貨或者訂單復雜程度較高的情況下，配送中心的勞動量大大地增加，若無先進技術和新分揀方案的支撐將會導致作業效率下降，降低服務質量，減少企業收益。

3 建立分揀作業仿真模型

3.1 分揀作業邏輯模型

分揀作業的邏輯建模過程即定義該環節各種元素和事件之間的邏輯關系。假設配送中心分揀作業目前仍然采用比較單一的不分區，按照訂單揀選的方式（根據訂單到達順序，由空閑人員對訂單進行分揀），4類產品因其他作業環節不在本節討論范圍內，又為使該分揀作業模型突出重點問題，故簡化模型為1個員工負責的區域所產生的訂單、儲存、揀貨等環節。其主要構成部分如下：4類產品、4個貨架、10個暫存區、1個作業人員，10個訂單。作業流程為：產生訂單表中隨機訂單→作業人員揀貨→存儲區存放。

3.2 分揀作業仿真模型

Flexsim具有龐大的物流資源實體庫，能夠快速搭建物流系統仿真模型。系統中“發生器—暫存區”作為配送中心入庫事件，模擬供應商生產備貨過程;“操作員—暫存區”模擬運輸過程;“暫存區—貨架”模擬卸貨、存放過程;“吸收器—發生器”模擬訂單產生。根據分揀作業邏輯模型建立分揀作業規劃布局方案。

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

4 分揀作業仿真結果及分析

4.1 參數的設定

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

4.2 仿真過程

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

針對分區揀選和不分區揀選兩種不同的方案分別進行仿真模擬，將每種方案仿真運行7854.24s，經過數據采集、分析、整理，得到以下仿真數據。

方法一：分區按單揀選。

該過程仿真模擬作業員按訂單一次從一個貨架中揀選訂單中所有的產品，并放到對應的訂單暫存區，其分區按單揀選訂單處理數據如表1所示，作業人員處理數據如表2所示。

方法二：不分區按單揀選。

該過程仿真模擬作業員按隨機產生訂單從四個貨架中揀選貨物，并放到對應的訂單暫存區中，其分區按單揀選訂單處理數據如表3所示，作業人員處理數據如表4所示。

4.3 仿真結果分析

根據以上仿真模型的統計報告分析得知，不分區按單揀選方案分揀量和處理訂單數幾乎接近分區按單揀選的兩倍左右，平均負載率遠高于按單分區且空載率遠低于分類按單揀選方案，因此，不分區按單揀選方案是本模型最優方案。

而兩種方案進行比較，優勢方案作業人員的平均空載率總是低于劣勢方案，方案的改進重點在于提高工作人員的負載率，減少人員設備的空載時間，然而，除分揀方案之外，還有訂單到達時間、訂單種類、訂單數量等因素影響人員和設備的負載能力。因此，企業分揀方案的優化過程要綜合考慮很多因素，確定參數邊界，是一個根據內部環境變化及時調整的動態過程。

5 結語

文章就如何提升物流配送中心效率以促進整個電商行業的發展，分析出分揀作業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可視化仿真技術對快遞分揀作業進行仿真，建立了配送中心分揀作業系統模型，模擬按照訂單產生四種產品的物流分揀流程，并可以通過多次模擬試驗進行數據分析，尋找最優物流分揀方案，可有效地提高生產效率，降低生產成本，為提升同類型電商物流配送效率奠定了基礎。

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[基金項目]“大數據環境下的救災應急物流區塊鏈智能調配研究”（項目編號：20KJA120003）;江蘇省高等學校大學生創新創業訓練計劃項目“基于Flexsim的電商快遞配送瓶頸仿真分析及優化研究”（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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