煙草物流中心的設(shè)計(jì)與仿真

代思婕

[摘 要]在煙草行業(yè)逐漸失去國(guó)家政策優(yōu)勢(shì)支持的現(xiàn)代社會(huì)，西安市煙草公司原有的物流中心已經(jīng)不能滿足盈利的要求，需要建立新的物流中心。文章首先對(duì)西安市煙草物流中心的入庫(kù)區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)、分揀區(qū)以及出庫(kù)區(qū)等主要區(qū)域進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并利用Flexsim軟件在普通狀態(tài)和峰值狀態(tài)兩種情況下進(jìn)行仿真，通過最終的驗(yàn)證結(jié)果，文章設(shè)計(jì)的煙草物流中心完全滿足設(shè)計(jì)需求，該設(shè)計(jì)方法也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

[關(guān)鍵詞]煙草物流；物流中心；仿真

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.24.111

一直以來，煙草行業(yè)在我國(guó)都由中國(guó)煙草總公司壟斷經(jīng)營(yíng)，但是隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，現(xiàn)代人開始逐漸追求健康的生活方式，國(guó)內(nèi)反煙行動(dòng)發(fā)起頻繁；另外，煙草行業(yè)長(zhǎng)期一直處于平穩(wěn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，沒有意識(shí)到競(jìng)爭(zhēng)和市場(chǎng)營(yíng)銷的重要性，發(fā)展遇到了重重阻礙。在這種壓力之下，我國(guó)煙草行業(yè)想要進(jìn)一步得到利潤(rùn)，就需要從物流入手，企業(yè)的成本會(huì)因?yàn)槭褂昧藢I(yè)化的物流服務(wù)而減少，反之，服務(wù)水平和收益則會(huì)大幅度提高。我國(guó)目前大部分的物流中心信息化程度不高，并且仍然采用人工揀選的方法，對(duì)物流中心的重新設(shè)計(jì)不但可以擴(kuò)大工作范圍，增加收益降低運(yùn)作成本，同時(shí)還可以提高物流中心的設(shè)備自動(dòng)化程度，為今后進(jìn)一步的規(guī)劃和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，從而提高了對(duì)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的適應(yīng)能力。

本文對(duì)已不能滿足需求的西安市煙草物流公司原有的物流中心進(jìn)行了全新的設(shè)計(jì)，新的物流中心采取了現(xiàn)代化的措施，對(duì)運(yùn)作流程進(jìn)行徹底的改善，保證了以后的良性發(fā)展，同時(shí)，本文提出的設(shè)計(jì)方法也具有廣泛的應(yīng)用和實(shí)踐意義，也可以為其他行業(yè)物流中心的設(shè)計(jì)提供參考。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

張孟威、張紅梅[1]通過對(duì)中外物流尤其是煙草物流趨勢(shì)的研究，指出了現(xiàn)代企業(yè)應(yīng)從物流增值服務(wù)點(diǎn)切入，從而提高服務(wù)水平；楊兆文[2]分析了一些物流配送企業(yè)的現(xiàn)狀，總結(jié)出大部分物流配送企業(yè)目前還存在的缺陷以及不足，比如單一的配送模式等，提出了借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，使以后的發(fā)展更具有集團(tuán)性、規(guī)模性的建議；王海燕，孫濤[3]使用了Flexsim，通過研究冷鏈物流中心的仿真模型以及對(duì)仿真結(jié)果的歸納整理，指出了在冷鏈物流中心的運(yùn)作過程中分揀作業(yè)是一個(gè)瓶頸，自動(dòng)化設(shè)備在一定程度上能提高分揀效率，值得借鑒；侯凌燕，尹軍琪[4]對(duì)物流中心的評(píng)價(jià)體系進(jìn)行了研究，指出評(píng)價(jià)的重點(diǎn)應(yīng)該放在成本與效率兩個(gè)最核心方面，結(jié)合運(yùn)營(yíng)、系統(tǒng)、設(shè)備等其他方面，對(duì)物流中心進(jìn)行綜合分析；David Cipres[5]在研究物流中心時(shí)指出，要更好地解決供應(yīng)鏈中的問題需要綜合考慮任務(wù)的復(fù)雜性、可變性以及與其他操作之間的關(guān)系；David William Steffey[6]對(duì)原有的存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行了魚骨式的新型布局，并與傳統(tǒng)的網(wǎng)格布局方式相比，這一新型的布局方式減少了工作時(shí)間并提供了更高的存儲(chǔ)密度。

2 西安市煙草物流中心設(shè)計(jì)

西安全市配送的卷煙全部在本部中心統(tǒng)一分揀配送，物流中心預(yù)計(jì)年銷量45萬(wàn)大箱，年工作251天，每日有效工作8小時(shí)，西安煙草省產(chǎn)煙約占63%，相鄰省產(chǎn)煙占總量5.56%，遠(yuǎn)距省煙占總量的31.45%，根據(jù)《卷煙物流配送中心設(shè)計(jì)手冊(cè)》[7]庫(kù)存需求能力為：

Q={A×10+B×15+C×30}×k（1）

其中，Q：總倉(cāng)儲(chǔ)量；A：省產(chǎn)煙日平均銷量；B：相鄰省產(chǎn)煙日均銷量；C：遠(yuǎn)距省產(chǎn)煙日均銷量；k：峰值系數(shù)，規(guī)定為1.3；計(jì)算出45萬(wàn)大箱銷售量的庫(kù)存需求能力為34952大箱，每個(gè)貨位存放6大箱標(biāo)準(zhǔn)煙計(jì)算，貨位至少需要5825個(gè)；由標(biāo)準(zhǔn)尺寸可知，每個(gè)托盤可存放30件，6大箱卷煙。

設(shè)計(jì)入庫(kù)區(qū)時(shí)，平均每日入庫(kù)量為1793箱，峰值系數(shù)1.3，峰值入庫(kù)量為2331箱，伸縮皮帶機(jī)的運(yùn)輸速度按0.3米/秒計(jì)算，單位時(shí)間內(nèi)伸縮皮帶機(jī)的工作效率為20箱，可知一臺(tái)伸縮皮帶機(jī)每天可卸貨物量為900箱，需要3臺(tái)伸縮皮帶機(jī)。一天的入庫(kù)量為299個(gè)托盤，每個(gè)托盤占地面積約1.25m2?？紤]到托盤擺放時(shí)并不是無(wú)間隙擺放的，入庫(kù)暫存區(qū)面積設(shè)置為540m2。電動(dòng)叉車提升高度為3000mm，一個(gè)托盤高度為150mm，一個(gè)托盤位可堆放20層托盤，一天入庫(kù)299個(gè)托盤，需要托盤位150個(gè)，空托盤暫存區(qū)200m2。

設(shè)計(jì)儲(chǔ)存區(qū)時(shí)，卷煙行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)托盤尺寸長(zhǎng)1250mm寬1000mm，貨架長(zhǎng)1350mm寬1100mm。堆垛機(jī)尺寸托盤尺寸決定，為1270mm，所以巷道寬約1500mm，一組貨架尺寸為3700mm；倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)寬度為24m，理論上的貨架組數(shù)6.4組，但是在實(shí)際工作時(shí)兩側(cè)需留有安全區(qū)域，因此取貨架組數(shù)為5，共10排貨架。一個(gè)堆垛單元的高度為1860mm，堆垛機(jī)叉車進(jìn)入貨格操作所需要的距離為230mm，因此一個(gè)貨格高度為2090mm；倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)的高度為22.6m，貨架底部需要留出750mm的操作距離，頂部需要留出600mm的安全距離，所以貨架存儲(chǔ)部分總高度為21250mm，貨架層數(shù)為10層。設(shè)計(jì)目標(biāo)是5825個(gè)托盤貨位，為了方便計(jì)算和留有一定空余，貨架列數(shù)為60列，貨架長(zhǎng)度為81000mm；貨架前后需留出堆垛機(jī)走出貨架兩端的必要距離7.5m，故總長(zhǎng)為88.5m，滿足倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)面積要求。

對(duì)分揀區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，一大箱卷煙為250條條煙，日分揀量為448207條，分揀設(shè)備配置的計(jì)算公式：

N=Mi×δ/C（2）

C=Cn×η×T（3）

其中，N：分揀線數(shù)量；Mi：需該類設(shè)備分揀的煙草每日銷量；δ：銷量波動(dòng)系數(shù)，為1.2；C：?jiǎn)翁自O(shè)備日分揀能力；Cn：設(shè)備單位時(shí)間公稱能力；η：分揀設(shè)備的綜合利用系數(shù)，為0.8；T：日有效作業(yè)時(shí)間。單套半自動(dòng)分揀設(shè)備的日分揀能力為8000條/日；半自動(dòng)分揀設(shè)備的數(shù)量為6.7，取整數(shù)7條。分揀區(qū)旁設(shè)有出庫(kù)暫存區(qū)，采用貨籠車作為集裝單元，一輛貨籠車可以放4大箱卷煙，所以一天需要貨籠車448臺(tái)，發(fā)貨暫存區(qū)面積為1500m2，即可滿足需求。endprint

3 Flexsim仿真驗(yàn)證

為了檢驗(yàn)所設(shè)計(jì)物流中心運(yùn)行是否暢通以及對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用Flexsim對(duì)上文設(shè)計(jì)的物流中心仿真。仿真過程只關(guān)注貨物數(shù)量，對(duì)種類和產(chǎn)地不進(jìn)行區(qū)分，假設(shè)貨物到達(dá)無(wú)破損不缺貨，不考慮機(jī)器維修，工作人員與機(jī)器的工作狀態(tài)均為連續(xù)工作，機(jī)器的運(yùn)作過程都由仿真時(shí)間來代替，仿真時(shí)間為8小時(shí)。

入庫(kù)區(qū)用發(fā)生器模擬貨物到達(dá)，處理器模擬伸縮皮帶機(jī)，操作時(shí)間為20s，操作員模擬人員搬運(yùn)，貨物到達(dá)服從均勻分布，普通狀態(tài)和峰值狀態(tài)到達(dá)時(shí)間間隔分別為10s、8s，入庫(kù)發(fā)生器設(shè)置為滿足每日進(jìn)貨量后停止發(fā)送，普通狀態(tài)進(jìn)貨量1793箱，峰值2331箱。倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)的模型由貨架以及堆垛機(jī)組成，貨架共10層60列，列寬1350mm層高2090mm，一個(gè)貨格存儲(chǔ)一個(gè)托盤。

分揀區(qū)是仿真重點(diǎn)，處理器模擬分揀過程，時(shí)間為72s，添加操作員以及空托盤暫存區(qū)，分揀后將貨物與托盤分離。七條分揀傳送帶的運(yùn)作是最重要的部分，第一條傳送帶將貨物發(fā)向兩個(gè)方向，稱為二級(jí)傳送帶，兩段二級(jí)傳送帶分別包含三四條三級(jí)分揀傳送帶。第一條分揀傳送帶需要對(duì)所有的貨物進(jìn)行分類，對(duì)進(jìn)入的貨物用setlabelnum按順序賦值，得到的標(biāo)簽值除以7取余，用setitemtype函數(shù)將進(jìn)入分揀傳送帶的貨物按不同的余數(shù)從1至7定義，首先將貨物分成7類；從一級(jí)分揀傳送帶向二級(jí)傳送帶傳送時(shí)，前三個(gè)貨物用getitemtype獲得實(shí)體類型值，依照實(shí)體類型值依次發(fā)送至第一條二級(jí)分揀線，后四個(gè)貨物使用if函數(shù)判斷實(shí)體類型值，大于3則發(fā)送至第二條二級(jí)傳送帶；發(fā)送至第二條二級(jí)傳送帶的四個(gè)貨物，第一個(gè)貨物發(fā)送至第四條分揀線，后三個(gè)貨物發(fā)送至后三條分揀傳送帶，分揀完成后加入合成器模擬包裝過程。

出庫(kù)區(qū)只要能滿足每日入庫(kù)量完全被分揀出庫(kù)即可，用吸收器模擬貨物離開，普通狀態(tài)、峰值狀態(tài)出庫(kù)實(shí)體數(shù)量要求分別為448、557個(gè)。較遠(yuǎn)距離的貨物用叉車向暫存區(qū)運(yùn)輸，距離較近的貨物由操作員用貨籠車推到發(fā)貨暫存區(qū)，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)給叉車和操作員規(guī)定行走路線，建立仿真模型如下圖所示。

為了全面模擬該物流中心的運(yùn)作情況，本文選擇對(duì)仿真模型進(jìn)行兩次模擬，分別在普通狀態(tài)和峰值狀態(tài)進(jìn)行模擬，兩次參數(shù)分別設(shè)置，仿真結(jié)果如下表所示。

伸縮皮帶機(jī)和半自動(dòng)分揀機(jī)都是由處理器進(jìn)行模擬的，工作效率較高但又留有發(fā)展空間，基本滿足運(yùn)作要求；堆垛機(jī)的工作效率與存儲(chǔ)區(qū)的設(shè)計(jì)和工作方式有關(guān)，堆垛機(jī)負(fù)責(zé)批量完成貨物的進(jìn)出貨架，不可避免地需要等待以及空載，屬于正常狀態(tài)；叉車的工作效率較高，狀態(tài)良好；操作員的工作效率也滿足工人正常工作的需求；吸收器所一首的數(shù)量完全滿足該中心每日的貨物輸出，說明該中心的設(shè)計(jì)無(wú)論在普通狀態(tài)還是峰值狀態(tài)均滿足要求。

4 結(jié) 論

本文在分析煙草行業(yè)背景以及物流中心的發(fā)展和研究現(xiàn)狀之后，根據(jù)西安市煙草物流中心最新需求對(duì)該中心進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，并利用Flexsim對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了仿真，良好的仿真結(jié)果證實(shí)了該設(shè)計(jì)方法的正確性，為其他物流中心的設(shè)計(jì)提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張孟威，張紅梅.基于煙草物流增值服務(wù)的工業(yè)企業(yè)客戶滿意度評(píng)價(jià)體系研究[A].中國(guó)企業(yè)運(yùn)籌學(xué)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2015（10）.

[2] 楊兆文.淺析西安物流配送中心存在的問題及對(duì)策[J].品牌研究，2015（11）：213-217.

[3] 王海燕，孫濤.食品冷鏈物流配送中心作業(yè)流程仿真與優(yōu)化[J].物流技術(shù)，2016（35）：92-97.

[4] 侯凌燕，尹軍琪.物流中心設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)分析[J].物流技術(shù)，2015（34）：51-53.

[5] David Cipres，Dr.Carlos Millan，Hybrid Method for Task Schedulling in a Distribution Center[J].Proceedings of the Winter Simulation Conference Article No.314，2012.

[6] David William Steffey，Layout Design Analysis for The Storage Area in a Distribution Center[D].University of Louisville，2009.

[7] YC/T 335—2010，卷煙物流配送中心設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.endprint