基于精益物流的工位制倉儲配送仿真研究＊

嚴(yán)健翔，王 宇，王 靖

（大連交通大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，遼寧 大連 116028）

近年來，制造企業(yè)很難通過降低勞動成本、改進(jìn)生產(chǎn)工藝來增強(qiáng)企業(yè)競爭力，隨著制造業(yè)與物流業(yè)的融合不斷加深，越來越多的制造企業(yè)開始將生產(chǎn)物流作為企業(yè)新的利潤點(diǎn)。其中，生產(chǎn)物料配送作為連接倉儲和生產(chǎn)唯一橋梁，在整個生產(chǎn)物流中發(fā)揮著承上啟下的作用，直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率與成本[1]；通過精益物流的思想建立智能的物流中心[2]，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物料至工位的及時準(zhǔn)確配送，有利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)降低倉儲成本，提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)。本文運(yùn)用Anylogic 仿真平臺，建立中車大連機(jī)車車輛有限公司城鐵分公司物流中心從生產(chǎn)物料入庫、倉儲、處理生產(chǎn)訂單、分揀到配送至指定生產(chǎn)工位的物流系統(tǒng)的仿真模型并運(yùn)行，以系統(tǒng)中的資源利用率以及出庫時間為評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，研究工位制倉儲配送對生產(chǎn)物流的影響。

1 城鐵庫物流中心基本情況

1.1 物流中心介紹

旅順新廠區(qū)城鐵庫隸屬物流中心，庫房占地面積9 200 m2，主要負(fù)責(zé)新廠區(qū)城鐵車輛生產(chǎn)用料的倉儲和配送。作為城鐵車輛生產(chǎn)用料的倉儲及配送中心，其實(shí)際運(yùn)行是以精益思想為指導(dǎo)思想，將現(xiàn)代化信息技術(shù)作為有效手段，充分利用工業(yè)物流MES 系統(tǒng)與SAP系統(tǒng)的無縫對接，推進(jìn)倉儲和配送信息協(xié)同，達(dá)到實(shí)物流、信息流與價值流高效同步，采用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、多級條碼、無線掃描等新一代信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的一體化運(yùn)行和配送全程的信息化管控。

1.2 物流中心配送模式

現(xiàn)階段物流中心的配送模式有以下2 種。

二級配送。二級配送主要是根據(jù)生產(chǎn)單位的計(jì)劃向物流中心提出申請，由物流中心將生產(chǎn)物料配送至生產(chǎn)單位材料室，再根據(jù)生產(chǎn)單位的生產(chǎn)節(jié)拍與配送的BOM，直接與末端物流結(jié)合，做到點(diǎn)對點(diǎn)配送。

一級配送。一級配送是取消生產(chǎn)單位材料室，以物流中心庫房為倉儲和配送中心，生產(chǎn)物料按工位存儲，根據(jù)生產(chǎn)單位的生產(chǎn)計(jì)劃和生產(chǎn)物料需求，實(shí)現(xiàn)工位制節(jié)拍化從庫房到生產(chǎn)工位的點(diǎn)對點(diǎn)一級配送[3]。在一級配送模式下，由物流中心對生產(chǎn)物料進(jìn)行倉儲和配送工作。之前需要在生產(chǎn)單位進(jìn)行的工作現(xiàn)在由物流中心來承擔(dān)。這樣實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)物料運(yùn)輸次數(shù)的減少，使生產(chǎn)單位能夠節(jié)約尋找生產(chǎn)物料的時間，從而可以進(jìn)一步壓縮生產(chǎn)節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提高。雖然一級配送模式可以實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率的目的，但是一級配送模式的高效運(yùn)轉(zhuǎn)必須要企業(yè)各個部門通力合作，信息及時共享才可以實(shí)現(xiàn)。配送流程如圖1 所示。

圖1 2 種配送模式流程圖

2 物流中心仿真設(shè)計(jì)

2.1 物流中心仿真模型邏輯模型的構(gòu)建

物流中心的配送流程主要由供貨、入庫、倉儲、分揀、出庫配送等環(huán)節(jié)構(gòu)成。建立物流中心的仿真邏輯模型過程即定義物流中心中的各項(xiàng)要素、各類事件的邏輯關(guān)系[4]。公司物流中心由以下部分構(gòu)成：待檢區(qū)、暫存區(qū)、貨架、齊套配送區(qū)。根據(jù)配送流程，生產(chǎn)物料通過各種物流器具在各環(huán)節(jié)進(jìn)行入庫、倉儲以及配送作業(yè)。根據(jù)以上說明并結(jié)合物流中心的配送現(xiàn)狀建立物流中心的仿真邏輯模型，具體邏輯模型如圖2、3 所示。

圖2 二級配送邏輯模型

2.2 物流中心仿真模型物理模型的構(gòu)建

結(jié)合物流中心的實(shí)際情況對模型作出以下合理化假設(shè)：①處理器模擬復(fù)雜的操作，時間參數(shù)按照實(shí)際操作時間設(shè)置。②倉庫的生產(chǎn)物料由生成器生成，模擬生產(chǎn)物料入庫步驟。③將生產(chǎn)物料以箱為單位進(jìn)行假設(shè)，對生產(chǎn)物料在各個環(huán)節(jié)的作業(yè)進(jìn)行分解步驟，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物料的運(yùn)輸。④由于本文主要物流中心的配送流程，次品對配送的影響較小，因此不考慮生產(chǎn)物料在質(zhì)檢過程中不合格的情況。⑤生產(chǎn)物料的運(yùn)輸主要有人工分揀或操作物流器具為主，因此假設(shè)物流器具不會發(fā)生故障，人力資源總能滿足配送要求。⑥為便于仿真模擬，假設(shè)物流中心實(shí)行8 h 不間斷工作制。

按照物流中心的實(shí)際布局以及合理性假設(shè)建立仿真模型，如圖4、5 所示。

圖3 一級配送邏輯模型

圖4 二級配送物理模型

圖5 一級配送物理模型

3 仿真輸出設(shè)計(jì)及結(jié)果分析

物流中心為8 h 工作制，是典型的終止形仿真，因此要確定終止型仿真模擬的系統(tǒng)初始狀以及仿真運(yùn)行終止事件。

3.1 確定初始狀態(tài)

本文中物流中心的仿真模型均按照實(shí)際調(diào)查的情況進(jìn)行初始設(shè)置：生產(chǎn)物料在第0 時刻到達(dá)，將生產(chǎn)物料分為九大類，初始庫存量為貨架最大容量的30%；隨機(jī)挑選3 種生產(chǎn)物料作為一個生產(chǎn)訂單經(jīng)一系列流程隨機(jī)配送至某一個工位。

3.2 確定結(jié)束狀態(tài)

本物流中心仿真模型設(shè)置運(yùn)行長度為16 h。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)器里設(shè)置運(yùn)行時間為57 600 s。

3.3 運(yùn)行仿真模型并分析輸出結(jié)果

運(yùn)行仿真模型并輸出相關(guān)數(shù)據(jù)如下：一級配送模式的平均貨架利用率為40.16%，工人及裝卸設(shè)備的平均利用率為28.82%，平均出庫時間為170.09 s；二級配送模式的平均貨架利用率為59.4%，工人及裝卸設(shè)備的平均利用率為27.53%，平均出庫時間為197.01 s。具體數(shù)據(jù)如圖6—圖8 所示。

圖6 工人及裝卸設(shè)備利用率

圖8 平均出庫時間

圖7 貨架利用率

在處理相同的隨機(jī)訂單的過程中，相較于二級配送，一級配送更加符合精益物流的思想，能夠在工人及裝卸設(shè)備利用率相同的情況下，降低庫存節(jié)約倉儲成本，靈活應(yīng)對隨機(jī)生產(chǎn)訂單的各種要求，減少約16%的出庫時間，高效地完成生產(chǎn)物料配送任務(wù)。

4 結(jié)論

本文以出庫時間與設(shè)備利用率為評判標(biāo)準(zhǔn)，使用Anylogic 仿真平臺對中車大連機(jī)車車輛有限公司城鐵分公司物流中心進(jìn)行建模仿真，可以直觀地表現(xiàn)出工位制倉儲配送的運(yùn)行狀態(tài)，并且可以輸出模型中的各個環(huán)節(jié)的運(yùn)轉(zhuǎn)、資源利用率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。為公司物流中心進(jìn)一步優(yōu)化提供依據(jù)，對企業(yè)建設(shè)基于精益思想的生產(chǎn)物流系統(tǒng)有一定的指導(dǎo)作用。