基于Flexsim 的亞一圖書倉出庫優化設計

文/俞豪杰 姜歡

本文對沈陽京東亞一物流中心圖書倉的出庫流程效率優化進行了研究。首先查找該物流中心入庫流程的問題所在，明確優化的思路，通過Flexsim 仿真軟件對該過程進行模擬，通過仿真數據分析來驗證優化思路的合理性，最終為沈陽京東亞一物流中心的效率優化問題給出一種解決問題的思路和方案，同時為這類問題提供了優化方法和模型的參考。

0.引言

近年來，以京東為標志的B2C電商公司發展迅速，同時也積極建設自營物流體系。京東在每個區域都建立了自己的物流中心，然而隨著公司的發展，物流中心的內部規劃和建設不能滿足訂單處理量。現在需要通過技術手段升級原有的物流運作環節，最大限度提高運營效率。但設施設備的投入涉及大量資金的進入，前期的合理規劃和優化以及仿真模型的選擇對于B2C企業來說非常重要，Flexsim作為一個成熟的仿真手段，可以驗證優化思路是否合理，給予決策層準確的數據參考。[1]

1.1京東亞洲一號倉庫基本情況。京東物流作為國內自營物流的優秀代表，2014年首個“亞洲一號”倉在上海投入使用，到現在京東物流已經有30多個“亞洲一號”投入使用，未來幾年還將有20多個建成[2]。

1.2內待解決問題的識別、描述

1.2.1京東物流的分揀作業。物流中心分為：入庫區、收貨區、上架區、倉儲區、理貨區、打包區、復核區、辦公監控區。京東亞洲一號倉庫-圖書倉揀貨主要依賴人工，揀貨員使用自己工號登錄到掃描槍，然后按照掃描槍下達訂單信息，根據信息所列商品在揀貨區進行揀貨。每一單的商品會按照客戶訂單中貨物首次出現順序進行排序。揀貨人員會推著揀貨車到揀貨區進行揀貨，找到對應商品后，再進行下一商品的揀取。當這一單所以商品全部揀選完畢后，將揀選車推到相應的分揀區，交給復核員復核分揀，再交由打包員進行打包出庫。

1.2.2京東物流分揀存在的問題。圖書倉的揀貨作業具有多品種、小體積、小批量的特點。倉庫現有貨架擺放方式屬于死巷道式，對于揀貨員的具體揀貨路徑沒有嚴格的要求，每個揀貨員按照集合單所列商品的順序和自己的習慣進行揀貨，大促期間揀貨人員劇增，貨架內不能進入小車，導致通道會被小車擁堵，甚至發生撞車，串車等情況，人力吃不消且會影響揀貨效率。

1.3 Flexsim仿真方案的設計和實施過程描述。第一步就是對圖書倉進行仿真的設計和構建。由于模擬單個圖書倉，只模擬京東倉庫的一個到貨的窗口，模型中設置26個貨架，模擬京東圖書倉6D2、6E2、6F2、6A1、6B1、6C1、6D1、6E1、6H1、6I1、6J1、6K1、6L1的13個區，每個區分兩個貨架。設置一個的商品分揀出庫的流程如下圖所示，一個處理器模擬復核臺，一個打包器模擬打包臺，發生器模擬圖書辦公室，整個系統模擬包括揀貨員工在圖書辦工作臺領取任務后，到貨架揀貨后，將商品送至打包臺的整個過程。同時對倉內部分貨品來進行仿真設計，由產品發生器發出訂單，隨機分配到各個貨架。其貨架之間的連線是揀貨員的揀貨路線。商品到達倉庫，進行入庫作業，將商品收入備貨倉內，再對缺貨的商品進行上架作業，揀貨人員根據訂單需求在貨架內取貨下架，一單貨物取完后，將所有商品放置在復核等待區，由復核人員進行復核作業，復核完成后，再交由打包人員對商品進行打包，最后放入傳送帶送入分揀中心。

1.3.1參數設置

針對圖書倉，根據調查發現，一共有13個貨架分區，26個貨架，即創建26個貨架，并按實際布局。1）訂單發生器：平均每一單都要取一百左右的商品件數，以同一單進行比較，預設發生器到達方式為ArrivalSchedule，到達次數為2，第一次Arrival-Tim e為0，Quantity為106。第二次ArrivalTim e為3000，Quantity為96設置發生器臨時實體顏色為106種。2）暫存區1：為保證每單貨物不錯包，所以暫存區輸出端口設置為第一個可用端口。

同時設置OnEntry,SetItem Type=1。設置Onm essage中CloseandOpenPorts的命令closeinput=true。3）暫存區2：設置onreset中CloseandOpenPorts的命令closeinput=true。Onm essage中CloseandOpenPorts的命令openinput=true。4）貨架：假設這兩單的商品近乎均勻分布在倉庫的各組貨架上，設置使用交通工具，輸出為第一個可用端口。5）揀貨人員：實際揀貨人員是帶著揀貨車一同揀貨，模型用操作人員表示，設置容量為150。揀一件貨設定為15s，設置操作人員的裝載時間為15s。6）復核：員工揀選完成后，將小車推到待復核區，復核人員開始復核。假設復核一件商品的時間為7.5s，將合成器的加工時間設置為7.5秒.TargetQuantity設置為2。7）復核員1：當復核開始工作時，對應的暫存區1不能再進入新的商品，避免復核到不同的訂單。而讓暫存區2重新開始工作。設置onload的sendm essage，向暫存區1、2發送m essage。8）打包框發生器：設置臨時實體類型為pallet。9）暫存區3：因為復核員需要全部復核完商品才能交由打包員，設置onentry中CloseandOpenPorts的命令 closeoutput條 件 為 current.subnodes.length<105，openoutput條件為current.subnodes.length>105。10）暫存區4：與暫存區3同理，設置onentry中CloseandOpenPorts的命令closeoutput條 件 為current.subnodes.length<95，openoutput條件為current.subnodes.length>95。11）打包臺：打包人員將商品進行打包作業，假定每三箱貨物包裝到一起。設置打包器加工時間為10s。12）路徑：模擬實際揀貨出發點，并模擬實際鋪設S型不可逆網絡節點路線。

1.4Flexsim仿真模型構建。根據上述參數，用FlexSim軟件建立對應的倉庫揀選系統的模型，如圖2所示。

1.5 Flexsim仿真模型運行結果分析。對模型進行模擬運行9297s后，運行結果如下表1和表2所示：

表1 工作人員數據

表2 各工作臺數據

運行時間為9297s，記為一百五十四分鐘。揀貨人員總行進距離為3062.39。可以直觀發現復核打包人員的閑置率很高揀貨人員的閑置率低，這樣會造成復核打包人員的資源利用率低，造成效率上的損失。而揀貨人員的負擔較大。

2.仿真模型優化

2.1Flexsim優化仿真模型優化方案。增加一個揀貨員，負責從后往前進行揀貨，將貨架分成兩個部分，重新設置路徑。減少一個復核員，一個打包員。復核打包不再固定單一的崗位，而是各自負責兩臺機器，兩個復核臺可以一起進行訂單的復核，再將同一訂單放置在同一暫存區準備打包作業。將復核員交由一個任務分配器安排工作。

2.2優化模型流程框圖

圖3 優化模型流程圖

2.3優化模型參數設置。1）暫存區1：增加onentry，SetItem Type，type=1。2）暫存區2：增加onentry，SetItem Type，type=2。3）復核臺1：sendtoport更改為bycase，case1port1，casedefaultport2。4）復核臺2：sendtoport更改 為bycase，case1port2，casedefaultport1。

2.4Flexsim優化仿真模型建立和運行

（1）優化模型構建。優化后模型構建結果如圖4所示：

3.運行結果分析

對模型模擬運行時間6691s后，運行結果如下表3和表4所示：

表3 優化后工作人員數據

表4 優化后各工作臺數據

3.1優化前后結果比較

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模型的運行時間為6691s，記為一百一十一分鐘。揀貨人員總行進距離為2687。優化后揀貨員閑置率從45.59%提高到平均67.77%，復核打包閑置率從平均71.99降低到48.36%。打包閑置率從平均84.12%降低到73.34%。總體效率得到提升。

4.優化方案總結

通過增加一個揀貨人員，同時進行揀貨工作，將貨架分成兩個部分，重新設置路徑，減少一個復核人員，一個打包人員從而提高符合打包的效率。最明顯的就是同樣訂單下，優化前后的模型運行時間得到大幅減少，減少了28.03%。各工作人員的閑置率得到優化改善。揀貨人員總運行距離減少了12.24%。

引用出處

[1]李琪.應用Flexsim對京東亞一物流中心入庫運行效率優化研究[J].農家參謀，2019(02):260-261.

[2]趙建軍，趙毅帆，李非凡,等.探討自營物流倉儲管理現狀及對策[J].農村經濟與科技，2020，31(02):92-93.