课程设计（论文）-基于Flexsim的中小型物流企业的产品分拣.doc

基于flexsim的中小型物流企业的产品分拣1.模型研究背景12.分拣系统的定义及发展概况12.1 分拣系统的定义12.2 分拣系统的发展概况22.3 国内外分拣模式比较23.仿真模型的建立33.1建模案例33.2建模过程33.2.1 模型描述33.2.2 模型的建立43.2.3 模型各参数设置54.模型的实现75.模型中存在的问题76.模型的优化97.仿真模型分析147.1 模型处理器状态分析147.2暂存区的状态分析157.3分拣传送带的运行分析157.4 模型的汇总报告分析168.对中小物流企业改进分拣模式的建议179.结束语1910.参考文献191.模型研究背景 在现代物流企业的内部作业中，分拣作业是其中极为重要的一个环节。据有关资料统计，分拣作业成本约占物流企业总作业成本的60%-80%，分拣时间约占整个物流企业作业时间的40%-60%。由此可见，分拣作业的成本、速度和质量直接影响物流企业的信誉和生存，合理的分拣作业环节对提高物流企业的作业效率和服务水平具有决定性的影响。 物流企业发展最初主要以人工分拣为主。人工分拣是指完全由人进行，不借助其他机械设备的辅助来完成分拣作业的方式。这种分拣方式的初期投资较少，但是维持其运行的费用是一条不断上升的曲线，总体消耗大、企业利润低，且整个作业过程基本上依靠人工完成，很大程度依赖于员工的熟练程度。并且由于人本身具有思想和情绪，从而无法恒定地评估企业的处理能力，一方面有可能造成人员冗余，增加成本，另一方面无法给市场决策提供准确的数据基础。 随着经济和科技的进步，物流分拣也实现了自动化，即借助信息技术和机械设备完成分拣作业。而当下一般的中小型物流企业主要实行的是半自动化的物流分拣技术，由分拣人员在分拣系统的调配下使用机械设备完成分拣作业。因为完全采用自动化设备进行分拣作业需要很大投资，而且由于不同商品各自具有的物流特性，实现完全的自动化分拣并不合理和经济，且缺乏灵活性。本文主要再现了中小规模物流企业的产品分拣环节，使读者了解当下中小规模物流企业的分拣模式及其带来的益处。2.分拣系统的定义及发展概况2.1 分拣系统的定义分拣系统是依据顾客订货要求或配送中心的送货计划，将商品从储位或其他区域中迅速、准确地拣出，并按照一定方式进行分类、集中，等待配装送货的一种作业系统。2.2 分拣系统的发展概况 传统的分拣作业是完全通过人工分拣达到拣货的目的，即通过人工搜索、搬运货物来完成货物的提取。这种人工分拣系统，其日常书面文件的制作和查找、人工搬运等浪费了巨大的人力物力，作业效率低下，显然无法满足现代化物流配送对速度和准确性的要求。随着科学技术的飞速发展，分拣系统中开始运用各种各样的自动化机械设备，计算机控制技术和信息技术成为信息传递和处理的重要手段。虽然在多数的分拣系统中，某些作业环节还需要有人工的参与，但作业强度已越来越小，完全由机械完成分拣作业的自动分拣系统也应运而生。现代分拣系统的发展趋势已逐步向自动化、机械化、智能化演变。在如今的物流配送过程中，科技的革新与应用已经成为提高作业效率和质量的技术保证。现代化的分拣系统逐渐成为物流机械化系统、信息系统以及管理组织系统的有机组合。物流机械化系统主要是各种物流设备的有效组合和配置，信息系统是分拣信息和控制信息等流动的载体，管理组织系统负责设备、人员的调度，控制系统总体的运作模式。计算机控制技术、信息技术以及物流自动化机械成为现代分拣系统的重要组成部分。2.3 国内外分拣模式比较通过研究国内外分拣系统应用情况时可以发现，国外的物流配送中心倾向于采用自动化程度很高的分拣系统。而在我国，由于物流业现代化起步晚，分拣系统中人工作业的比例依然很高。国外的物流企业有很多是国家gdp的支柱，譬如邻国日本，国家本土面积狭小，资源稀少，基本上全靠进口。进口原材料经过国内生产加工再由物流运往国外，这就对物流分拣的要求很高，同时每天大货量的货物吞吐也为物流的发展提供了良好的经济环境，从而造就了日本高自动化、高智能化的物流分拣系统。而反观国内，虽然我们有东南沿海诸如上海、广州之类大型外贸城市，但我国的物流行业在国内经济的地位一直被钢铁、冶炼的行业占据，近几年国务院虽出台了部分支持物流发展的政策，但国内的物流业依然处于一个弱势地位，智能化的分拣系统在国内很难见到踪影，除了邮政和顺丰之类这样的物流业巨头外，其他的物流企业依然处于人工化的分拣模式，没有政府的资金支持，物流行业的发展速度将极大地受到限制。 3.仿真模型的建立3.1建模案例 该模型模拟某小型物流企业的货物分拣流程。假设该物流企业主要配送五种产品（以箱为单位），其配送的产品类型记为 a、b、c、d、e。所有产品都通过分拣传送带分拣，然后输送到各自指定的传送带上，最后通过叉车将产品搬运至各自货架，从而实现产品的分拣和存放。 3.2建模过程3.2.1 模型描述 根据中小型物流企业分拣产品的特点，画出该物流企业的分拣流程图： 传送带 货架 发生器 货架 传送带 传送带 货架 分拣传送带处理器 暂存区 传送带 货架 传送带 货架各个实体的作用: 发生器定义产品的类型和颜色，决定进入分拣系统的产品； 暂存区进行货物的暂存; 分拣传送带根据客户或订单要求进行货物的分类和分拣； 一般传送带对分拣完的货物进行传送，然后由叉车运送到各自货架中； 货架存放经分拣完毕的货物。 模型流程： 在本次模型的运行过程中，发生器总共产生五种临时实体，服从整数均匀分布，类型值分别为1、2、3、4，5，颜色分别为红色、蓝色、绿色、黄色，橙色，这些产品首先都会进入暂存区。最终，这五种临时实体将被分别放置到五个货架相应上，每个货架都分为10列、10层；每个临时实体被放置到货架上的位置是随机的，每个临时实体被放置到货架上的列数和层数都服从整数均匀分布； 3.2.2模型的建立 本次模拟的仿真模型中有如下实体：一个发生器，一个暂存区，一个处理器，一条分拣传送带，五条传送带，五个货架，三辆叉车。然后，根据上述的模型流程图进行连线，固定实体与固定实体间用“a”连接，固定实体与流动实体间用“s”连接。 连线后，得到下图所示模型：3.2.3模型各参数设置 首先，设置发生器的参数。双击发生器，弹出如下窗口，然后选择触发器项目下的创建触发按钮，将临时实体类型改为duniform(1,5)，这表明系统中有5种不同的产品。随后，设置分拣传送带的参数。选择临时实体流项目，设置产品离开传送带的退出节点，如下图的output port 1 的exit point改为12，output port 2 的exit point改为14，其他依次类推。同时设置分拣传送带的发送条件，使得传送带能根据产品的类型将其分拣到指定的传送带上，这一步至关重要。 接着设置剩余五条普通传送带的参数。打开传送带参数设置的页面，选择临时实体流，然后勾选使用运输工具。这么做的目的是使叉车能收到指令到传送带上搬运物品。4.模型的实现 模型的各个参数设置好后，进行重置，然后按“run”键，模型便开始运行了。其运行过程图如下： 在上述图中，我们可以看到五种产品分别被分到五个货架当中，即分拣传送带成功地对产品进行了分类。该仿真模型较为直观地模拟了当下众多中小型物流企业的一般产品分拣流程。 5.模型中存在的问题 然而，随着运行时间的增长时，货架17上竟然出现了多种产品。如下图所示，货架17上并不仅仅只有橙色物品，还出现了黄色，蓝色，绿色和红色等应该分拣在前面的传送带上的物品。 重复多次的运行模型，我发现了模型存在问题的原因： 在上述图片中，随着模型的运行，传送带7，8，9，10上均有物品的堆积，导致最终物品堆积过多，而堆积到分拣传送带中，以至于被传送到传送带11上，最终被叉车分拣到货架17上。同时，我们也可发现当运行时间为3673.8s时，传送带11上黄色物品的堆积达到临界值，即多余的物品即被输送到下一个传送带上。 那么，针对于上述模型中出现的问题，下面将进行模型的优化。6.模型的优化 问题的产生是由于货物在传送带上发生了积压，那么针对上述模型所存在的问题，可以提出以下改进策略： 策略一：改变三辆叉车的容量，三辆叉车的原始容量为1，而现在改成3。这就意味着叉车期初一次只能运送一件货物，而现在一次可以运送3件货物。若只改变一辆叉车的参数，则另外两辆叉车所运送货物的容量不变，依然还是会造成溢出。 改变叉车的容量之后，我们来运行一下模型。我们发现这次运行过程中，当模型的运行时间达到20000s，即使货架上的货物溢出，叉车也能准确无误地将各类货物运送到各自的货架上，而不会出现分拣混乱的状态。然而，在原来的模型中，当运行时间为3673.8s时，传送带11上黄色物品便开始溢出。策略二：改变分拣传送带的长度， 改变叉车的容量之后，我们来运行一下模型。我们发现这次运行过程中，当模型的运行时间达到20000s，即使货架上的货物溢出，叉车也能准确无误地将各类货物运送到各自的货架上，而不会出现分拣混乱的状态。然而，在原来的模型中，当运行时间为3673.8s时，传送带11上黄色物品便开始溢出。策略三：改变发生器的到达时间间隔。模型最初设置的达到时间间隔为exponential（0，10，0),而现在改为exponential（0，20，0)。也就意味着刚开始每个物品进入系统的时间间隔为10s，而现在变成了20s，因此在分拣传送带上运行的物体就变少了，这便导致在最后的传送带上的物体数量减少，叉车可以来得及将货物运送到货架上。 如下图，便是改变发生器的时间间隔使得分拣传送带上的物品较最初减少了，这样使得叉车能及时将传送带上的物品搬运到货架，减缓传送带上货物的拥挤程度。下图中模型运行了7000s，货架上的物品分类有序。 当然，除了这三种方法外，还可以通过增加叉车的数量等多种方法来解决传送带上物品的积压。通过这个模型的设计和优化，我们也可以看到分拣传送带，物品之间的时间间隔，叉车的搬运速率等对分拣的影响。因此在实际的运作过程中，物流企业应合理地协调好各方面的因素，根据企业的实际情况选用适合企业的分拣策略。7.仿真模型分析7.1 模型处理器状态分析下图是模型的处理器，在模型的运行过程中，我们可以通过记录器观察模型的变化，绿色的部分表示模型的处理状态，而红色的表示空闲状态。反复进行实验的过程中，不难发现最终模型的处理状态会稳定在90%左右，这针对于这个模型而言，这样的加工处理速率还是较为高效的。7.2暂存区的状态分析 如图是模型暂存区的状态，empty表示产品在暂存器，其未被送到处理器进行处理，而releasing表示产品的释放，也就是说产品被释放到处理器进行处理。该两种状态的百分比在模型运行中不断发生改变，而到最后基本恒定，releasing基本恒定在85%，而empty在15%左右。7.3分拣传送带的运行分析上图表示在分拣传送带上的前一物体的退出与后一物体的进入状态。同时，通过观察该图表，我们也可大致推测分拣传送带上的物品的拥挤情况。上图主要反映的是分拣传送带上物体的等待时间，上图中的“69”表示物体等待的最长时间。而不同颜色代表不同的等待时间，等待时间的范围可见在图表右侧。7.4 模型的汇总报告分析 如下图，可以清楚的知道各个实体在模型中的状态，以及物品在各个实体上的停留时间等资料，对实际物流企业的分拣系统研究有一定的指导意义。 8.对中小物流企业改进分拣模式的建议 通过以上内容，我个人认为目前国内各大大型物流企业，诸如邮政、顺丰等物流企业基本实现了分拣系统的自动化，而对于其他的中小型物流企业，譬如安能，四通一达等物流企业，虽然在物流行业也算巨头，但他们的分拣依然需要靠人工来解决。其主要原因有两点:(1) 一次性投资巨大，先期投入回收慢。自动分拣系统的设备构造复杂，投资和运营成本都很高，必须要有稳定的货源作保证，或许只有大型的生产型企业或专业的物流公司才有能力投资，小企业则只能望而兴叹。(2) 自动分拣系统对商品的外包装要求非常高。为使大部分商品都能用机械进行自动分拣，需要采取诸如推行标准化包装、根据分拣商品统一的包装特性定制分拣机等二次措施。但要让所有商品的供应商都执行国家的包装标准是很困难的，定制分拣机又会使硬件成本上升，且越是特别的通用性就越差。 因此，对于中小型物流企业来说，建立一个自动化的分拣系统难度很大，在这种情况下，笔者提出以下几点建议：(1)合理规划储位，减少人的移动。分拣效率的提高关键还是要缩短操作人员的移动范围，这就要求在存储货物时对仓库的储位划分和通道选择有较为合理的规划。传统的存储方式是“先进先出，后进后出”，这虽然可以提高出库的效率，但在分拣处理中无疑是加大了员工的移动距离。所以对储位来说，我觉得可以依照图书馆管理图书的方式安排库位，做到按位置找货的操作方式，编码可以依据收货地点划分，再依据数量的多少以及体积的大小具体放置，可以让员工最快的速度找到货物并分拨出去。(2)压缩分拣的时间和提高分拣商品的准确性。比如说需要拆零的商品，这类商品耗费的时间比较多，也是最容易出错的，对这类商品可以规定最小的进货量，每种拆零的商品都规定最小进货量，以整箱的1/2,1/4，或者1/8为最小进货量，让保管员在有空的时候就把这些拆零的商品按最小规格进行小包装处理。这种处理方式平时麻烦，但在分拣出库的时候就可以提高出库的速度和准确性。(3)采集信息的自动匹配系统，例如11平台。将货物的属性输入系统，在分拣时只需输入电子标签编码即可自动匹配到所有相关物品的信息，加快分拣速度。具体做法是给商品做一个电子标签，一个品种一个标签，一块标签大小约是8cmx4cm左右，不算软件、网络和安装调试，目前市场的价格大约在200-500元之间。总投资不大，在电子标签输入同种商品的属性，再进一个该种商品的时候就可以快速的在系统上找到该种商品所在的储位，提高分拣效率。(4)采用重力式货架，可以极大地提高空间利用率。这类货架适用于少品种大批量的同类货物的存储，它采取的是先进先出的方式，货物从高的一端存入，滑至低端，从低端取出。滑道设置有阻尼器，控制货物滑行速度在可控的范围内。滑到出口设有分离器，搬运机械可顺利取出第一板位置的货物。(5)定期对操作工进行培训，逐步提高操作人员对日常操作的熟悉度；加强班组管理，并且实施每天下班前盘库，对库存进行盘点，及时发现错误并及时纠正，减少操作不当引起的失误。以上几点建议虽说对现有的物流企业的帮助有限，但是简便易行，实行的成本和难度都不高。分拣方面的难度关键是国内对物流领域没有一个切实可行的统一标准，如果对货物的包装和操作颁布一个统一的