Flexsim在冶金物流企业流程重组中的应用研究

1、 本文由爱喜乐贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2007 年 9 月 第 17 卷第 5 期 西安电子科技大学学报(社会科学版) Journal of Xidian University(Social Science Edition) Sep.2007 Vol.17 No.5 Flexsim 在冶金物流企业流程 重组中的应用研究 赵道致,蒋 宁 (天津大学 管理学院,天津 300072) 摘 要: 业务流程的瓶颈影响了冶金物流企业运营的效率, 利用 Flexsim 仿真工具可以有效地解决这一问题. 本篇文章在阐述 Flexsim 基本步

2、骤及关键技术的基础上,提出一种新的基于 Flexsim 仿真工具的重组模式,帮助冶 金物流企业改进业务流程,提高效率.并以一个冶金物流企业实际业务流程为例,分析 Flexsim 的应用. 关键词:冶金物流;Flexsim;仿真;业务流程 文章编号: 1008-472X(2007)05-0001-07 中图分类号: F252 文献标识码: A 收稿日期:2007-03-28 基金项目:国家软科学计划项目(2003DGQ2D090) 作者简介:赵道致(1956) ,男,江苏无锡人,天津大学管理学院教授,博士生导师,天津大学管理学院 现代制造与物流研究所所长,物流工程系主任,研究方向:物流与供应链管

3、理,运营管理和工 程项目管理. 蒋 宁(1979) ,男,天津人,天津大学管理学院博士研究生,研究方向:物流与供应链管理. 一,引 言 在以往的几十年中,制造商们在其熟悉的核心业务领域如原材料采购与供应成本控制,客户关系管 理,生产运营管理及关键技术开发等方面做出了很大的努力.近年来,企业发现在以上几个方面成本节 约的空间越来越小.纷纷将目光转向了半成品及成品流动过程中的搬运,装卸,运输,包装,配送等物 流活动.因此加强对物流企业系统的研究,通过科学,理性的分析,对企业物流业务流程进行再造,提 高周转效率,增加出货准确性,节约总成本,进而最大限度满足下游客户的要求是非常必要的. 据资料显示,在

4、冶金企业整个生产链中,存在着巨大的物流业务费用,估计全部物流成本在企业的 总产值中占的比例不会低于 20%.存在着人力,物力挖掘的潜在空间,同样又是巨大的第三利润源泉, 如何改进业务流程以降低物流成本是值得我们去深思和研究的. 企业业务流程重组(Business Process Reengineering, BPR)是美国人哈默(Michael Hammer)和詹 比(James Champy)首先提出的,BPR 被定义为从根本上重新思考和彻底改造企业的流程,以便在当今 衡量绩效的关键指标,诸如成本,质量,服务,速度等方面,取得显著的改善1.通过二十多年的实践 和应用,欧美大部门发达国家已经成

5、功的利用 BPR 重组了自己的业务流程,并取得了较好的结果.近 年来,我国的很多行业也纷纷认可这一思想. 现阶段业务流程再造的方法很多,如价值链分析法,ABC 成本法,头脑风暴法及结合战略进行分析 等多种方法,但均无法直观对流程进行分析及诊断.流程分析和诊断是业务流程重组实施中的关键,而 流程的分析和诊断的目的就是发现制约流程顺畅运行的瓶颈点.本文着重于研究 BPR 中流程分析及诊 断,采用新的物流仿真技术 Flexsim 对一个现实的以冶金产品为主营业务的物流企业业务流程建模并仿 真,直观定量的分析出流程的瓶颈. 二,物流企业 BPR 与仿真技术 (一)BPR 的内涵 从Hammer和Dav

6、enport提出业务流程再造理论至今,已经有不少学者对BPR做了不同的定义,达文 波特(Davenport)提出了企业流程创新(Business Process Innovation, BPI)的概念.马罗(Marrow)等 1 人提出了业务流程再设计(Business process Redesign, BPR)的概念.卡普兰(Kaplan)等人提出了核心 流程再设计(Core Process Redesign CPR)的概念287-89.虽然不同学者给出了自己不同的理解,但总的 来说BPR的基本内涵是: 1.以顾客为中心.全体员工建立以顾客而不是"上司"为服务中心的原则

7、;2.企业的业务以"流程" 为中心,而不以一个专业职能部门为中心进行;3."流程"改进后具有显效性. 总之,BPR的基本内涵就是以流程为中心,摆脱传统组织分工理论的束缚,提倡客户导向,组织变 通,员工授权及充分利用信息技术,以适应快速变化的内外环境. (二)物流企业 BPR 与系统仿真 仿真就是将现实的情况利用计算机来建立模型,模拟时间系统的运行状态及其随时间变化的过程, 通过对仿真运行过程的观察及统计,得到被仿真系统的仿真输出参数和基本特征,由此来推断出实际系 统的情况.而针对复杂的系统,系统仿真技术就是以相似原理,信息技术,系统技术及其应用领域有关

8、的专业技术为基础,以计算机和各种物理效应设备为工具,利用系统模型对实际的或设想的系统进行实 验研究的一门综合性新技术35-8. 随着计算机的高速发展,仿真技术也逐渐被人们所熟知,大部分世界发达国家都将仿真技术应用于 各行各业.仅在二十世纪 90 年代初,仿真技术就为英国节省了大约 3 亿英镑的资金410-12.同样仿真技 术也在我国水利建设,航空航天,管理科学及机械制造等多个领域得到了广泛的应用5145-151. 物流系统是企业连结客户的主要纽带,是供应链的主要组成部分.仿真技术在物流系统中主要应用 于物流的规划与设计,物料控制,物料运输调度,业务流程分析及物流成本的估算6. 物流企业BPR实

9、施的关键步骤主要包括流程分析与诊断,业务流程的再设计及流程再造的实施,其 中流程分析与诊断就是指对企业现有的业务流程进行描述,分析其中存在的瓶颈,并进而给予诊断. 流程分析和诊断是业务流程再造实施中的关键环节.在这个阶段中企业找出流程之间的关系,分析 并量化现有的流程,理解流程改进的要求及范围.其目的就是运用各种技术和手段来理解和分析现有的 业务流程,找出瓶颈点,为业务流程再造提供决策依据,目前比较成功的业务流程分析主要集中在经营 流程上714-16. 据统计有 70%-75%的欧美企业实施了 BPR,并已经取得了喜人的成绩840-50.但同时也有很多企业 实施的结果归于失败,失败很大程度上是

10、由于错误的选择了流程重建的环节.流程重建不能全线出击, 必须首先分析全部作业流程,选择存在问题最突出的环节或核心环节进行重建,而如何发现这些流程中 的瓶颈,是一件非常困难的事情.运用 Flexsim 可以直观的发现业务流程中的瓶颈,为 BPR 提供科学依 据. 三,实例分析 本文主要研究的是一个主营业务为冶金产品的物流企业,仿真研究最终目的是通过仿真了解产品存 储及运输动态过程的各种性能,如运输路线是否顺畅及设备及人员的利用率,最终分析业务流程中哪些 是阻碍流程运行的瓶颈, 实现低成本, 高效率的产品内部及外部倒运, 以保证企业内外部对物资的时间, 地点,数量等的需求. 在参考实际系统的基础上

11、, 把分析物流业务流程转换成为仿真模型, 通过在计算机上运行仿真模型, 分析业务流程是否顺畅,分析存在的瓶颈,为 BPR 的实施提供理论依据.因此开展物流业务流程系统 仿真的研究具有很强的实际意义. (一)企业基本业务流程描述 本文研究的物流企业主要面向的产品是成品及半成品冶金产品.对于半成品,一方面要防止下线存 储于中间库时产生混堆现象,另一方面也要保证上线的准确,及时.而对于成品,则要保证对下游顾客 2 供货的准确性.冶金企业的产品往往是下游用户的生产建设的主要原材料,因此产品供货的不准确,不 及时往往会给两方企业带来很大的损失. 以下是企业原始的业务流程,从采购入库来看,本物流企业主要包

12、括对上游生产厂家下线钢管成品 及半成品的代储及自有产品仓储.从销售出库来看,主要包括下线半成品上线及自有与代储成品的销售 出库. 1.成品或半成品由上游生产企业下线,仓储部门统计人员从采购人员手中接到下线的成品及半成 品下线通知单;2.统计人员处理下线单,并交到现场理货员手中,由理货员寻找适当的货架;3.协同 吊运汽车及下线车将产品放入相应货架,并填写相应的单据,交给下线人员;4.质量检查部门对下线 产品进行检查,不合格的产品予以退还;5.出库流程为仓储部门统计人员接到销售部门的发货单查询 并填写钢管存放地点,炉号等基本信息,理货员根据收到的发货单寻找钢管并测量钢管吨数或打尺测 量长度. 现场

13、调度人员指挥吊车及提货车进行装车,理货员返回磅单让记账员填写实发吨数及运费,记账员 分配单据给销售,财务及客户,最后记账员删除库存帐. (二)BPR 过程问题描述 企业原占地面积约 60 亩,有一个堆场及一个室内仓库.在近期新近购买了约 200 亩的土地.随着 业务范围增大,现有流程已无法满足外部的变化,企业内部出现了业务混乱的现象.因此企业对内部业 务流程进行了几次重组,购买了新的物流设备,增添了新的操作人员,但效果非常的不理想.改变后的 流程没有达到预期的效果,反而更加混乱. 通过对物流企业业务流程重组步骤的分析,发现企业在 BPR 之前并没有利用合适的技术对流程进 行分析和诊断,没有发现

14、真正的瓶颈点,而是采取全面出击的方式,认为简单的加大设备及人力的投入 就能够实施 BPR, 对于 BPR 来说是没有理论依据的. 在这里我们采用 Flexsim 技术对原始的业务流程进 行仿真,对业务流程进行诊断和分析,发现原始流程的瓶颈,为 BPR 提供强有力的理论基础. 四,Flexsim 仿真模型建立过程 Flexsim 是一个全新的面向对象的离散式(Discrete Manufacturing)仿真建模工具,它是一个在图形 建模环境中集成了 C+IDE 和编辑器的仿真软件,在不需要传统的动态链接库及用户定义变量的复杂链 接基础上,使用 C+就可以直接定义模型.在使用时为用户提供了图形化

15、的模型构建,原始数据拟合, 虚拟现实显示,输入建模,运行模型,优化结果,生成 3D 动画文件等功能,可实现建模,仿真及业务 流程的可视化及预测等操作. Flixsim 软件也可以成功的运用于不同行业和流程的战略系统设计及日常运营管理,是一个具有重 要现实意义的分析及预测工具. (一)Flexsim 建模过程 对物流业务流程进行的仿真研究,其目的是统计流程中各个子流程如理货,统计,定单处理及吊装 等的性能,帮助决策者理性直观的了解到各个流程中人员及设备的利用率.主要包括以下几个部分 1.流程系统定义:定义一个流程系统,必须对现实的物流业务流程进行描述;2.模型建立:模型的建 立应在符合实际情况的

16、基础上尽量的简化,仿真模型的构造应该是紧紧围绕仿真目标展开,不同的仿真目 标对仿真内容要求不一样.只要能达到目标,应尽可能地简化模型.一方面可以减少工作量,另一方面减 少不必要的干扰引起的误差9;3.数据准备,各个对象之间关联性确定:包括针对现实中各个模拟对象数 据的收集,按照收集到数据的情况,确定模型中参数及随机变量的分布情况,进行数据的输入,并通过连 线将各个对象按照一定的流程关系逻辑性的连接在一起;4.模型的编辑及运行:模型运行是一个动态的复 杂过程,只有通过反复的实验运行,才能得到合理的结果. ;5.分析仿真结果:依据实际情况的不同,仿 3 真所要达到的目的也是不一样的.因此针对不同仿

17、真所要达到的目的,对结果进行分析,如图 4.1. 流程系统定义 模型建立 数据准备,关联性确定 模型编辑及确定 分析仿真结果 图 4-1: Flexsim 仿真模型建模过程 (二)模型的简化及建立 根据原有的业务流程,我们对流程进行简化,如下: 1.根据产品类型设计三个入口 source,分别定义为 A(line pipe) ,B(structure pipe)及 C(fluid pipe)三 种产品,以不同的颜色加以区别,并根据实际情况给予不同的到达时间,分别为 30,80 及满足平均值 为 15,标准差为 6 的正态分布到达时间. 2.根据流程我们在这里设计了一个缓存区(Queue)以模拟

18、下线车入库的等待,而后针对三个不同 型号的产品设计了三个处理器(Processor) ,并将处理订单和寻找下线产品存放地点的时间分别定义为 设定时间和处理时间,相应的给予固定时间值.因为第二个处理器,也就是操作人员业务水平较低,在 处理器 2 中的设定时间我们规定了一个泊松分布,以代表不确定性. 3.根据流程我们在这里设计了一个缓存区,以代表在订单处理时,运输装置等待入库的模拟,而后 我们根据现实的一个存储功能区设置了六个货架及一台吊运汽车.并依照实际情况对吊车的速度,最大 容量及货架的规格加以赋值. 4.设置一个处理器(test processor) ,对产品进行检查,根据历史数据对退还率加

19、以赋值. 5.对这些产品,我们在货架(Rack)中设置产品离开的时间为常数,分别为 8,12.有 80%的产品 离开货架的时间为一个固定的常量,也就是说在下线的时候我们已经收到上线通知或者销售定单.而对 剩余 20%无法确定的时间我们则根据历史情况按照泊松分布进行赋值. 6.同时设置一个处理器,分别将设定时间和处理时间设为找管时间及处理定单时间,最终通过产品 出口(Sink)将产品运出. 7.根据以上的流程关系,连接各个实体. 由上述流程建立模型分别如下图: 图 4-2:物流业务流程平面图 4 图 4-3:物流业务系统立体图 通过以上对现实流程的分析,模型与实际情况是一一对应的. (三)系统运

20、行及分析 模型简化及建立,参数赋予及内部程序确定后,就可以在 VC.NET 环境进行编译,编译通过后就可 以运行分析结果. 模型的分析主要包括两步: 1.从总体上观察流程是否能够顺利运行 通过选择 Stats 中 Standard Reports 输出关于(入口) Source 及出口(Sink)的 Excel 表,主要包括的参数有 输入,输出,最大平均等待时间,空闲率及最大容量等,如下表: 表 5-1:Flexsim 标准仿真 Excel 表 由 Flexsim 标准仿真表,可以清楚的看出在仿真运行到 12180 模拟时间时, 系统的三个 Source 输入的 总数与到达 Sink 的数量是

21、一致的,说明流程基本上比较顺畅,能够完成整个业务量,但在两个输入口都存 在一定的平均等待时间和阻塞时间. 这也说明了系统中还存在一定的瓶颈, 使系统无法达到完全的顺畅. 标准仿真报告无法详尽而直观的表示出主要业务流程的物流情况,因此为了具体分析系统的状况, 接下来再来研究一下系统中各个处理器的情况. 2.对各个处理器的分析 采取最详尽,最直观的饼图(State Pie Charts)观测方法,通过选择各个处理器在 12180 模拟时间 的性质(Properties)中状态值(State) ,得出五个处理器的状态图(如 44 所示) . 处理器 1 处理器 2 处理器 3 5 处理器 4 处理器

22、 5 图 4-4:处理器饼图 其中处理器 1,2,3 分别为 A,B 及 C 的订单处理及运输到缓存区的业务流程模拟,处理器 4 为质 量检验的流程模拟,处理器 5 为出库的订单处理时间.如表 52: Idle 处理器 1 处理器 2 处理器 3 处理器 4 处理器 5 64.9% 77.4% 94.8% 1.1% 80.4% Processing 12.4% 11.1% 2.3% 98.9% 19.6% Setup 22.7% 11.5% 2.9% 表 5-2:处理器状态表 "瓶颈"就是系统中相对繁忙的元素 10 .由饼图及表格我们不难看出处理器 2,3,5 相对比较空闲

23、, 处理器 1 相对较忙,但均无堵塞的现象,处理器 4 空闲率为 1.1%,是整个业务流程的瓶颈. 如果企业未来的发展方向是扩大业务量,或者由于上游或质检部门本身人员的变动,处理业务的时 间增加,则这个瓶颈点势必影响业务流程的顺畅运行,导致堵塞的发生.企业应率先对这个瓶颈点采取 措施,如增加人员及设立多个并行的部门等方法,以确保企业的正常运营. 因此通过直观的仿真方法对流程进行模拟是非常必要和有效的,它为 BPR 的有效实施提供了基础 的理论依据. 五,结束语 物流做为一个新兴的行业,其业务流程具有独特性,是一个复杂离散的动态系统.Flexsim 作为面 向对象的离散形物流软件,在物流规划应用

24、及研究中有着很宽广的前景.Flexsim 能够直观定量的进行 物流业务流程的建模与仿真,对原有业务流程进行分析与诊断,发现流程中的瓶颈,为业务流程重组提 供了充实的理论基础. 参考文献: 1 MICHAEL H, JAMES C. Reengineering the corporation-manufacture for business revolution M. New York:Harper Collins Publishers, Inc,1993. 2 刘舒燕,杨 旸.基于 BPR 的物流作业流程设计J.武汉理工大学学报,2003,6(6). 6 3 王 煜,蔡林宁,岳秀江.物流系统的

25、仿真研究综述J.制造业自动化,2004(9). 4 张晓萍,骆建彬.仿真技术在制造业中的应用与发展J.中国机械工程,1995,6(2). 5 熊光楞,王 昕.仿真技术在制造业中的应用与发展J.系统仿真学报,1999,11(3). 6 朱卫锋,费奇.复杂物流系统仿真及其研究现状J.系统仿真学报,2003(3). 7 步 磊, 王云峰,熊立华.企业价值-价值链-业务流程,价值工程J. 2002(5). 8 PEPPARD J, ROWLAND P. Business reengineering M. New York: The Free Process. 9 JOHN A BUZACOTT, GEORGE J. Shanthikumar, Stochastic modeling of manufacturing System M. New Jersey: Prentice-Hall International Inc. 10MA ZHENGYUAN, HUANG BIN. Research on Virtual Enterprise's Technology for Supply-oriented SystemC.Proceedings of IE&a