基于AnyLogic的M食品日化倉出入庫作業(yè)仿真與優(yōu)化

文/ 郝彥婷

隨著物流企業(yè)的規(guī)?；c專業(yè)化發(fā)展，客戶對物流運作各環(huán)節(jié)的要求日益增加。倉儲作為物流系統(tǒng)中必不可少的重要一環(huán)，在其整體運作過程中占據(jù)著十分重要的地位。降低倉儲業(yè)務作業(yè)成本、提高倉儲系統(tǒng)的運作效率已成為出入庫等倉儲流程作業(yè)優(yōu)化的主要目的，這對于物流系統(tǒng)整體效率的提高以及成本的降低也具有十分重大的現(xiàn)實意義。

本文根據(jù)M食品日化倉庫倉儲業(yè)務的特點，通過AnyLogic仿真軟件對該倉庫各類貨物的出入庫作業(yè)流程進行模擬，顯示出驗貨收貨、入庫搬運、理貨分揀、復核、打包、發(fā)貨等出入庫作業(yè)流程，分析該倉庫出入庫作業(yè)存在的問題，然后通過多次試驗，設定不同的參數(shù)值，觀察模擬結(jié)果，找到有效的方案來減少倉庫庫存、提高設備利用率和產(chǎn)品供貨速度，從而達到降低物流成本、提升物流服務水平的目的。

表1 倉庫實體與AnyLogic流程建模庫模塊對應關(guān)系表

圖1 M食品日化倉出入庫作業(yè)流程圖

一、M食品日化倉庫作業(yè)流程

1.倉庫簡介

M食品日化倉的流程作業(yè)主要針對藥品、休閑食品以及日用品這三類貨品。其中，藥品對溫度環(huán)境要求較高，放置在處于特定低溫狀態(tài)的庫房貨架上。休閑食品和日用品則按類別放置在普通貨架區(qū)。該倉庫還有地牛、叉車、堆垛機、RF無線掃描槍等設備，其作業(yè)區(qū)的作業(yè)方式屬于“人-機結(jié)合”工作的半自動化作業(yè)。通常借助堆垛機完成高層貨架物品的搬運工作；使用地牛完成重量大、體積大的貨物跨庫區(qū)運輸；揀貨、復核、打包作業(yè)則靠人工完成，作業(yè)人員需要使用RF無線掃描槍掃描條碼獲取商品及訂單信息。

2.出入庫作業(yè)流程分析

該食品日化倉主要有五個作業(yè)區(qū)：驗貨收貨區(qū)、托盤貨架區(qū)、理貨分揀區(qū)、復核打包區(qū)和發(fā)貨區(qū)，每個作業(yè)區(qū)實現(xiàn)的功能及其資源配置各不相同。具體如下：

（1）驗貨收貨區(qū)：主要配置有搬運工具、暫存區(qū)、檢驗臺等，負責各類貨物的卸貨驗收、暫存處理、入庫檢驗等作業(yè)。

（2）托盤貨架區(qū)：主要分為低溫貨架區(qū)和普通貨架區(qū)，配置有貨架、叉車、輸送機、堆垛機、起重機等。該區(qū)所占用的倉庫面積最大，負責各類貨物的上、下貨架、分類存儲、調(diào)運等作業(yè)。

（3）理貨分揀區(qū)：主要配置有出庫叉車、訂單分揀器、平板車、暫存區(qū)等，負責根據(jù)客戶訂單備貨、分揀貨物，再送至下一復核打包環(huán)節(jié)。

（4）復核打包區(qū)：主要配置有RF無線掃描槍、移動貨筐、復核臺、打包臺等，復核人員先核驗、分發(fā)每個訂單的商品種類和數(shù)量，一單一筐，再交由打包人員進行打包作業(yè)，最后通過傳送帶發(fā)往發(fā)貨區(qū)。

（5）發(fā)貨區(qū)：主要配置有小型裝卸機械設備、運輸工具等，主要用于暫存那些已經(jīng)分揀打包好等待發(fā)貨的商品，這些商品需根據(jù)商品特點和客戶所在地的不同進行分類放置。

整個倉庫的出入庫作業(yè)流程，如圖1所示。

二、基于AnyLogic的M食品日化倉出入庫作業(yè)流程仿真

1.AnyLogic仿真軟件簡介

AnyLogic仿真軟件是一個專業(yè)虛擬原型環(huán)境，用于設計離散、連續(xù)和混合行為的復雜系統(tǒng)，擁有流程建模庫、行人庫、道路交通庫、軌道庫、流體庫和物料處理庫。它具有相當廣泛的應用領(lǐng)域，具體包括：物流、供應鏈、行人疏散、應急管理、業(yè)務流程、Petri網(wǎng)、經(jīng)濟學、GIS信息等。該軟件可以使用“拖-拉式”建模，這種建模方式較為快捷，并且方便對問題及時進行調(diào)整。其建模技術(shù)以UML-RT為基礎，可封裝其他對象，它可以通過構(gòu)建模塊來模擬現(xiàn)實中的各種對象，并通過編寫Java代碼定義變量。

本文用到的是AnyLogic流程建模庫。該庫是離散事件的標準庫，準確地說，它是以流程為中心來建模。使用流程模型庫對象，可以就實體、過程和資源對現(xiàn)實世界系統(tǒng)進行建模。

2.仿真模型的設計

（1）明確仿真目標

本文針對M食品日化倉中的藥品、休閑食品和日用品的出入庫作業(yè)流程建立仿真模型，目的是檢測現(xiàn)有系統(tǒng)配置下系統(tǒng)的處理能力，分析入庫叉車、出庫叉車及出入庫各環(huán)節(jié)工作人員的作業(yè)效率，優(yōu)化倉庫資源（設備、人員、工具等）的配置。

（2）確定實體設備及相關(guān)參數(shù)

M食品日化倉出入庫作業(yè)流程建模會涉及到收貨驗貨區(qū)、理貨分揀區(qū)、復核打包區(qū)、目的地分揀區(qū)、發(fā)貨區(qū)以及叉車、貨架等實體設備的設置，這些元素都可以用AnyLogic仿真軟件流程建模庫中的相應模塊來表示，兩者的對應關(guān)系，如表1所示。

各元素的相關(guān)參數(shù)具體如下：系統(tǒng)仿真模型的時間單位為秒鐘，設定模擬時間為3小時，即10800秒鐘；貨源到貨間隔時間（以分鐘為單位）服從exponential(1)分布；11個隊列都設置為最大容量；傳送帶1至傳送帶14的長度為10米，速度為1米/秒。各作業(yè)區(qū)工作人員的作業(yè)延遲時間均服從均勻分布，分別為：收貨驗貨區(qū)作業(yè)人員3名，延遲時間（以秒為單位，下同）服從uniform_discr(10,20)分布；理貨分揀區(qū)作業(yè)人員2名，延遲時間服從uniform_discr(30,40)分布；復核打包區(qū)作業(yè)人員2名，延遲時間服從uniform_discr(40,50)分布；目的地分揀區(qū)作業(yè)人員1名，延遲時間服從uniform_discr(5,10)分布；發(fā)貨區(qū)作業(yè)人員3名，延遲時間服從uniform_discr(45,50)分布。另外，藥品、休閑食品、日用品的上架和下架時間都為10秒/層；入庫區(qū)叉車12個，工作速度為7米/秒；出庫區(qū)叉車8個，工作速度為7米/秒；良品不良品分流的良品率設為0.96；貨品類別（藥品、休閑食品、日用品）分流的概率分別設為0.2、0.5、0.3；A、B、C三個目的地分流的概率分別設為0.4、0.3、0.3。

建立的M食品日化倉出入庫作業(yè)仿真模型，如圖2所示。

（3）仿真運行及數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上述提到的模型各元素屬性，對該仿真模型進行運行，運行過程的二維展示圖，如圖3所示。

入庫、出庫叉車利用率及各作業(yè)區(qū)人員利用率的運行結(jié)果，如圖4所示。

由圖4可知，入庫叉車和出庫叉車的利用率都過低，閑置叉車過多，造成叉車資源浪費。理貨分揀人員和復核打包人員的利用率接近最高水平，人員全天高負荷工作不符合常規(guī)，不利于提高其工作積極性，還可能會造成產(chǎn)品積壓阻塞而使得下一目的地分揀環(huán)節(jié)的人員利用率過低。

三、M食品日化倉出入庫作業(yè)優(yōu)化

在不改變其他屬性的情況下，對各作業(yè)區(qū)的人員容量及延遲時間進行調(diào)整可以將人員利用率調(diào)到合適水平；改變出入庫叉車的數(shù)量、適當調(diào)整其工作速度可提高叉車利用率，減少資源浪費。多次試驗后發(fā)現(xiàn)，做出如下調(diào)整可使仿真結(jié)果得到優(yōu)化：

收貨驗貨區(qū)作業(yè)人員設為3名，延遲時間服從uniform_discr(15,20)分布；理貨分揀區(qū)作業(yè)人員設為2名，延遲時間服從uniform_discr(30,40)分布；復核打包區(qū)作業(yè)人員設為3名，延遲時間服從uniform_discr(40,50)分布；目的地分揀區(qū)作業(yè)人員設為1名，延遲時間服從uniform_discr(10,20)分布；發(fā)貨區(qū)作業(yè)人員設為3名，延遲時間服從uniform_discr(40,45)分布；入庫區(qū)叉車設為3個，工作速度4米/秒；出庫區(qū)叉車2個，工作速度4米/秒。

針對M食品日化倉中的藥品、休閑食品和日用品的出入庫作業(yè)流程建立仿真模型，目的是檢測現(xiàn)有系統(tǒng)配置下系統(tǒng)的處理能力，分析入庫叉車、出庫叉車及出入庫各環(huán)節(jié)工作人員的作業(yè)效率，優(yōu)化倉庫資源（設備、人員、工具等）的配置。

圖2 M食品日化倉出入庫作業(yè)仿真模型圖

圖3 仿真模型運行過程二維展示圖

圖4 出入庫叉車及各作業(yè)區(qū)人員利用率條形圖

圖5 優(yōu)化后的出入庫叉車及各作業(yè)區(qū)人員利用率條形圖

優(yōu)化后的結(jié)果如圖5所示：入庫叉車利用率為0.88；出庫叉車利用率為0.80；收貨驗貨人員利用率為0.66；理貨分揀人員利用率為0.94；復核打包人員利用率為0.80；目的地分揀人員利用率為0.80；發(fā)貨人員利用率為0.76。相比于優(yōu)化前的結(jié)果，各作業(yè)區(qū)的人員利用率及叉車利用率都得到了極大的改善。

四、結(jié)論

本文根據(jù)M食品日化倉的背景，列出該倉庫存有的藥品、休閑食品、日用品這三類貨品的入庫、出庫作業(yè)流程圖，使用AnyLogic軟件對該倉庫的出入庫作業(yè)進行模擬仿真，首先根據(jù)現(xiàn)有配置設定好各元素屬性，再設置好模擬時間并運行，最后輸出仿真結(jié)果，并依據(jù)該結(jié)果提出優(yōu)化方案，圍繞出、入庫叉車和各作業(yè)區(qū)人員工作效率進行優(yōu)化。與優(yōu)化前的結(jié)果相比，人員和叉車的利用率都得到了極大改善，減少了設備資源浪費、避免了人員閑置或過勞，使得該倉庫的出入庫作業(yè)得到改進，這將有利于進一步降低倉庫運營成本，提升其物流服務水平。