基于Flexsim某電商企業(yè)物流中心倉庫揀選策略設計與驗證

李 雯 張 衛(wèi)

北京科技大學天津?qū)W院 天津 301830

1 概述

電商企業(yè)物流中心最核心的倉儲作業(yè)為揀選作業(yè)，高效的揀選作業(yè)有助于更好地提高運營效率、降低運營成本。本文根據(jù)訂單處理時段安排結(jié)果和歷史訂單下單時間等相關信息，以客戶需求為導向，在物流運作環(huán)節(jié)交接處設置留有余地的、應對外界需求變化的揀選作業(yè)時間窗。在進行相應的揀選策略的確定時，本文先確定揀選單位，確定兩種揀選方案，并對其運用FlexSim仿真軟件進行了驗證，最終確立合理的揀選策略。

2 電商企業(yè)電商物流中心揀選策略

在研究揀選效率的時候，揀選策略也是一個重要因素。不同的揀選策略組合對其所形成的揀選系統(tǒng)以及所產(chǎn)生的揀選效率也是不一樣的。由于顧客希望在短時間內(nèi)準確無誤地完成訂單，所以設計合適的揀選策略，不僅能夠提高揀選效率，還能夠提高客戶滿意度。設備配置也是影響揀選效率的一個重要因素，對于技術先進的物流中心倉庫來說，如何有效利用揀選設備也是需要關注的一個重點。由于本文重點研究的是揀選策略，所以對于揀選設備不做重點研究，揀選設備只涉及仿真模型。

揀選單位的確定。在大多數(shù)的倉庫揀選當中，揀選單位通常有三種形式：單品、箱以及托盤，對于一些商品比較特殊的倉庫，還有一類叫作特殊品單元。

在對揀選單位進行確定的時候，首先需要對累計的客戶訂單進行一個綜合分析，然后才可以確定每一個貨品的揀選單位。由于商品揀選單位的確定是需要基于客戶訂單所確定的，所以在倉庫當中，商品采用箱還是托盤等單位存儲是在揀選單位的基礎上所確定。因此揀選單位的確定、存儲單位的確定是環(huán)環(huán)相扣的。同時由于倉庫的商品種類較多，在對不同商品進行揀選的時候，不同的客戶對于商品的要求是不一樣的，所以在選取揀選單位的時候，每種商品至少要選取兩種揀選單位。

3 揀選模型設計

在研究倉庫揀選作業(yè)效率的時候，揀選策略是必須要考慮的因素之一。揀選策略由分區(qū)、訂單分割、訂單分批和分類這四大主要因素決定，通過交互組合可形成多個揀選策略。

3.1 揀選區(qū)的分區(qū)策略

在設計訂單揀選策略時，第一個要考慮的是將揀選作業(yè)場地按區(qū)域劃分，根據(jù)分區(qū)的原則不同，可以分為四種：

3.1.1 貨品特性分區(qū)

貨品特性分區(qū)就是根據(jù)訂單上的商品自身所具有的特點，將有特殊要求的或者需要單獨進行搬運或者存儲的給區(qū)分出來。

3.1.2 揀選單位分區(qū)

根據(jù)揀選作業(yè)單位的不同，可以將揀選作業(yè)區(qū)域劃分成不同的區(qū)域，如箱揀選、單位揀選、特殊商品揀選等，其目的是將儲存單位和揀選單元分類統(tǒng)一，便于分揀和搬運，使揀選作業(yè)單純化。

3.1.3 揀選方式分區(qū)

根據(jù)揀選作業(yè)方式的不同，也可以將揀選作業(yè)區(qū)域劃分成不同的區(qū)域。大多數(shù)情況下，都是按照ABC分類法，將商品分成A類、B類和C類，然后按照ABC分類結(jié)果再進一步確定揀選方式；再是按照揀選方式的不同確定揀選區(qū)域的劃分，這種分區(qū)方式最主要的目的就是能夠使得揀選作業(yè)保持一致，減少不必要的揀選工作。

3.1.4 工作分區(qū)

在使用相同的揀選方式的前提下，揀選作業(yè)場地還可以再進行劃分，有固定的組員進行負責分揀固定區(qū)域的商品。工作分區(qū)有利于組員對儲位的記憶并減少運動距離，減少揀選時間，但是需要投入大量的人力，并且在一張訂單需要多區(qū)揀選時，還需要二次合并，手續(xù)較為煩瑣。

3.2 訂單分割策略

當一張訂單上所訂購的商品數(shù)量比較多的時候，或者顧客要求快速處理訂單的時候，倉庫為了能夠盡可能地滿足顧客需求的時候，可以將一張訂單分割成多個子訂單，然后交到不同的揀選區(qū)域進行分揀作業(yè)。要想使用訂單分割方式，必須是在分區(qū)策略的基礎上使用，所以只有在根據(jù)商品特性分區(qū)、按照揀選單位分區(qū)、按照揀選方式分區(qū)以及按照工作分區(qū)之后，才能考慮是否能夠采用訂單分割方式。本文所研究的是一種訂單分割方式，也就是在收到訂單之后再做分離處理。

3.3 訂單分批策略

本文中，為了能夠提高揀選作業(yè)效率，將多張訂單集合到一塊，然后再進行批次處理，通過訂單分配可縮短分揀平均行走搬運的距離和時間。在批次處理過程中，可將批次訂單中的同一商品進行統(tǒng)計并統(tǒng)一揀選，然后再通過分播將該商品分給各個訂單，這樣可減少分揀作業(yè)的平均搬運距離，減少重復尋找貨位的時間，提高揀選效率。訂單分批策略如下：

3.3.1 總合計量分批

總合計量分批是先將所有訂單中的每種商品的數(shù)量進行一個匯總，然后再根據(jù)這一匯總結(jié)果進行分揀。目的是為了能夠減少揀選路徑，但是這種方法需要有一個強大的分類系統(tǒng)。該方法適合固定點之間的周期性配送，可在固定時間段來完成訂單收集、訂單分批、訂單分揀和分類。

3.3.2 時窗分批

本文中，時窗分批是指訂單按照短時間并且固定的到達時窗進行分批，如5分鐘、10分鐘等，將此時窗內(nèi)所有訂單合為一個批次，進行批量分揀。該方法適用于訂單比較緊急或時效性較高的商品，一般與分區(qū)策略、訂單分割策略聯(lián)合運用，尤其適用于到達時間短且平均、單訂購量和商品種類數(shù)較低的訂單形態(tài)。

3.3.3 固定訂單量分批

訂單分批要遵循的原則就是先到的訂單先進行處理，只有揀選系統(tǒng)當中累計訂單量達到系統(tǒng)所設定的數(shù)量時，再進行揀選作業(yè)，適用于到達時間平均且訂購數(shù)量和商品種類較少的訂單形態(tài)，其訂單處理速度較時窗分批較低，但其作業(yè)效率穩(wěn)定性較高。

3.3.4 智能分批

智能分批就是將所有的訂單都匯總起來，經(jīng)過揀選系統(tǒng)的計算，然后將其中具有類似特性的訂單分為一個批次進行處理，比如具有比較相似的訂單可以分為一個批次進行處理，目的主要是為了減少揀選人員或者是揀選機器人的行駛距離。

3.4 分類策略

采用播種揀選作業(yè)方式時，揀選后的商品需要按照訂單進行分類。分類方式大致可分為揀選時分類和揀選后集中分類兩種。

4 基于FlexSim仿真的揀選策略分析

4.1 揀選策略分析

將以上所討論的5種變量進行組合，可以產(chǎn)生48種假設方案，但是有很多組合都是不符合實際情況的，具體情況分析如下。

4.1.1 在批量揀選的揀選方式下的組合方案分析

如果揀選方式是批量揀選，則分類方法無法是分類時揀選，所以兩種組合并不能共同使用。這樣的話，48種方案當中有24種方案是不成立的。

4.1.2 在分區(qū)的揀選策略下的組合方案分析

由于考慮到實際情況，當初假設的一些方案不一定能實現(xiàn)，所以我們在建立仿真模型的時候，進行了一些簡化。比如在分區(qū)策略當中，其中的揀選單位必須要求是“箱”，這樣又有4種方案不成立。

在實際情況中，工作分區(qū)這種揀選策略一般很少單獨使用，大多數(shù)情況下都是跟其他幾種方式結(jié)合起來使用。這樣做的目的是為了能夠更有效地提高揀選效率。

4.1.3 在訂單分批的揀選策略下的組合方案分析

在電商企業(yè)物流中心倉庫中，訂單基本上是一天進行一次匯總，所以對系統(tǒng)訂單的分批一般都是先將之前的訂單數(shù)量進行匯總，然后再進行分批，也就是按照總合計量分批。所以按照時窗進行分批和固定量進行分批并不適合電商企業(yè)物流中心。所以，有4種假設方案不成立。

4.1.4在分類揀選策略下的組合方案分析

當分類方式為揀選時分類的時候，則訂單分批不能是總合計量分批，所以，有4種假設方案不成立。

圖1和表3為揀選策略模型方案，本文研究的方案主要兩種。

表1 揀選方案表

4.2 建立Flexsim仿真模型

根據(jù)以上所討論的兩種方案，通過建立系統(tǒng)模型，能夠分析與驗證假設模型的合理性，更好地研究兩種不同揀選策略對揀選效率的影響。由于本文重點研究的是揀選策略的影響，所以倉庫當中的其他作業(yè)環(huán)節(jié)，比如進出貨、理貨、存儲搬運等的參數(shù)不變，僅僅只是改變揀選策略的參數(shù)。同時假設系統(tǒng)仿真模型的運行時時間為1000S。圖1～圖4是以上兩種假設方案的仿真模型以及運行圖。

4.3 仿真結(jié)果與仿真分析

由于采用的是Flexsim仿真軟件，所以通過對所建立的仿真模型進行運行，可以掌握整個揀選系統(tǒng)的運行情況。通過仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，分區(qū)策略對整個系統(tǒng)的分揀效率有較大的影響。

通過對上面所建立的兩個仿真模型進行運行，產(chǎn)生了很多數(shù)據(jù)，在對數(shù)據(jù)整理和分析的基礎之上。假設在揀選時間為1000s時，以上兩種方案的揀選數(shù)量如表2。

表2 方案的揀選數(shù)量

經(jīng)過對仿真結(jié)果的分析研究，得出以下幾個結(jié)論：

(1)方案一的揀選能力比方案二更高，所以采用方案二的揀選方式是合理的。

(2)由于在建立仿真模型的時候，所選用的實體全部都是自動化設備，不需要太多的人員，所以無論是采用“揀選時分類”還是“揀選后分類”，并沒有產(chǎn)生很大的區(qū)別。如果在建立仿真模型的時候，采用更多的人員進行分類，最后的揀選效率肯定會大大降低。

(3)通過仿真結(jié)果也可以看出，仿真模型中很多設備的利用率其實并不高，還有很多設備的利用率并不高。因此，除了揀選策略對揀選效率的影響外，合理確定揀選設備數(shù)量、提高設備利用率也能夠提高揀選效率。

結(jié)語

本文通過綜合考慮設計揀選策略的影響因素，為某電商企業(yè)物流中心倉庫設計了兩種揀選方案。在此基礎上，建立Flexsim仿真軟件，并假設揀選時間在1000s，對兩種方案進行運行并對其結(jié)果進行分析，最終確定方案一比方案二的揀選效率更高。