基于Flexsim 的某汽車配件中心倉儲優化設計

文/朱華健 姜歡

0.引言

自動化立體倉庫是高技術倉儲的代名詞，擁有機械化程度高、信息覆蓋全面、各個環節協同配置、大量解放人力以及降低企業成本等優點。在現代倉儲系統運轉中，大量物資入以及大量訂單出庫時會造成部分堆垛機繁忙，工作過程中環境復雜，很難準確發現瓶頸。本文應用Flexsim 仿真軟件對汽車配件廠進行仿真，發現了存在的問題，并對其進行了自動化優化。

1.倉儲系統仿真模型的建立

1.1 案例背景

汽車配件廠生產7種產品，前大燈、后大燈、雨刷、座椅、方向盤、安全氣囊、輪轂。生產之后傳送帶運輸，儲存在立體化倉庫中，配件放置在木制或塑料托盤上，倉庫儲存量約為7000托，訂單以箱為單位進行配送。配件倉庫面臨的主要問題是揀選設備揀選效率低，閑置率不均勻，搬運的任務量和得到的空閑時間不成正比。隨著企業的不斷發展，客戶訂單量也會逐漸加大，物流系統的揀選能力便不能滿足企業需求，亟待優化。

1.2 作業流程

汽車配件廠目前的揀選方式是訂單別揀選，具體操作是按照客戶訂單到達的先后順序揀選配貨，各個儲存區負責揀選的工作人員將訂單上各自的貨物用堆垛機揀選完成后，將貨物匯總完成整份訂單的揀選配貨，也稱為分區按單揀選。

1.3 仿真的建立

為使仿真模型簡潔明了的運行，將商品模擬當作托盤，將揀選系統中冗長繁雜的步驟（如補貨流程)進行簡化，在不影響揀選模擬結果的前提下化繁為簡，簡明直觀地進行分析。本文選取配件廠7種產品，前大燈、后大燈、雨刷、座椅、方向盤、安全氣囊、輪轂，分別設置為紅、黑、黃、粉、白、藍、橙。根據上述資料應用Flexsim軟件建立對應的傳統模式下倉庫揀選的模型如圖2所示。

圖2 優化模型流程框圖

圖2 倉庫揀選系統模型圖

圖2中暫存區1～暫存區7分別表示前大燈、后大燈、雨刷、座椅、方向盤、安全氣囊、輪轂7種產品的儲存區，發生器1至發生器7分別表示7種產品的補貨入庫過程，發生器8表示客戶訂單的產生，合成器表示揀選作業的發生，暫存區1至暫存區7分別7個客戶訂單揀選完成后的暫存。

1.4 參數設置

1.4.1 設置參數

將所需的實體拖入建模頁面后，根據實際系統中的流程順序將不同類型的實體分別用對應的“A連接”或“S連接”建立連接關系，各實體參數具體參數設置如表1所示：

表1 客戶訂單信息（單位：箱）

表2 合成器

表3 堆垛機

表4 合成器

表5 堆垛機

表6 數據對比

發生器1至發生器7模擬貨物的補給入庫，貨物前大燈的到達時間間隔服從統計分布的exponential(0.0,10.5,getstream(current))分布，后大燈的到達時間間隔返回一個常數12.6，雨刷的到達時間間隔返回一個常數12.6，座椅的到達時間間隔返回一個常數17.27，方向盤的到達時間間隔服從統計分布的exponential（0.0，11.17,getstream（current））分布，安全氣囊方向盤的到達時間間隔服從統計分布的exponential(0.0，12.66，getstream（current））分布，輪轂的到達時間間隔返回一個常數7.3。發生器8模擬客戶訂單的產生，訂單產生時間間隔返回一個常量200。暫存區1至暫存區7的最大貨物容量設置為50。堆垛機揀選上架容量為10，即每次可搬運10箱。合成器1模擬訂單貨物揀選的匯合，合成時間設為15秒。同樣以前大燈為例，用發生器1表示前大燈的補貨，貨物前大燈的到達時間間隔服從統計分布的exponential（0.0,10.5，getstream（current））分布，其他6種產品的設置流程相同。設置立體貨架選項卡中的“最大容量”為“100”，并在立體貨架1至立體貨架7的“臨時實體流”選項卡中，勾選“使用運輸工具”，故揀選由堆垛機完成。設置堆垛機1至堆垛機4的容量為“10”，“裝載時間”和“卸載時間”均設置為“2”。

1.4.2 客戶訂單產生的設置

在合成器的“合成器”選項卡的“合成模式”，下拉菜單中選擇“打包”即實現貨物的揀選配貨。同時，根據訂單到達的先后順序將合成器1的“常規”選項卡的“輸入端口1”設置為：“發生器8”，即實現揀選作業，根據訂單配貨。

2.仿真模型運行及結果分析

設置運行速度和運行時間并進行模擬運行，“運行速度”設置為“4.00”，運行時間設置為“860000”，根據簡單的匯總分析后，得出下列數據信息。

從堆垛機的搬運量和空閑時間來看，搬運量大的堆垛機的空閑時間并不多，而搬運量小的堆垛機卻有著多倍的空閑時間，搬運量和空閑時間存在匹配的差異，對下一步升級改造以及長時間的使用埋下隱患。因此根據上述問題做出如下所述的優化方案。以期原有的問題得以改進優化，實現揀選的合理化、高效化。

3.仿真模型優化

3.1 仿真優化模型的構建

優化后的模型流程圖如圖2所示，通過數據分析，可以看到貨架1和貨架7的出貨量最大。通過調整（在此為了方便，改變位置貨架，不改變產品儲存位置，實際應用中可以），堆垛機1負責貨架1和貨架4，堆垛機3負責貨架2和貨架3，其余保持不變。在原有基礎上增加一個合成器2，合成器2與合成器1設置一致。優化后堆垛機建模結果如圖3所示：

圖3 堆垛機建模結果

3.2 模型運行與優化結果分析

仿真模型開始運行后，模型運行86000秒，根據簡單的匯總分析后，得出下列數據信息。

從堆垛機的搬運量和空閑時間來看，搬運量大的堆垛機的空閑時間均勻，單獨負責貨架7的堆垛機空閑時間合理。從合成器輸出量、空閑時間比率、處理時間比率、收集時間比率兩者相對比均較合理。

3.3.3 運行數據比較

經過改變配件存儲的位置，均勻分配搬運量，使堆垛機平均空閑時間比率降低，平均搬運量增加，客戶訂單數增加。實現了資源合理化。

4.總結

本文對汽車配件廠進行了現狀的仿真，并應用自動化技術進行了優化，使得配件廠揀選設備的使用率，平均空閑時間都得到了優化。采用并行揀選的方式，實現兩單并行揀選，增加了訂單處理能力，實現了資源合理化。最后給出建議為：廠家根據訂單量改變配件存儲貨位，使每個揀選設備揀貨量均勻分配。采用并行揀選的方式，實現兩單并行揀選，增加訂單處理能力。