物流配送企業(yè)業(yè)務(wù)流程建模與仿真系統(tǒng)

1、物流配送企業(yè)業(yè)務(wù)流程建模與仿真系統(tǒng)張同亮交通部物流工程研究中心物流配送中心的職責(zé)是為下游客戶提供物流配送的服務(wù),其服務(wù)能力是衡量其規(guī)模的主要指標(biāo)。物流配送中心的出庫(kù),入庫(kù),揀選,裝卸,配送等作業(yè)活動(dòng)都存在著一定的能力約束。由于能力有限,超出能力范圍的配送計(jì)劃和訂單將無(wú)法完成。影響配送中心服務(wù)能力的因素是復(fù)雜多樣的,有外部的因素和內(nèi)部的因素。外部的因素來(lái)源于上下游客戶之間的影響。內(nèi)部的因素主要是自身資源配置,技術(shù)能力等制約因素。有一些因素是直接影響因素,有一些是間接影響因素。多因素影響效果難以定量計(jì)算,難以精確的建立數(shù)學(xué)模型。通過(guò)仿真的方法,多次重現(xiàn)流程的運(yùn)行現(xiàn)狀。動(dòng)態(tài)修改資源配置,達(dá)到優(yōu)化流程

2、效率的目的。物流配送的業(yè)務(wù)流程是多個(gè)業(yè)務(wù)操作的組合,開(kāi)發(fā)靈活的物流企業(yè)流程建模和仿真工具是實(shí)現(xiàn)對(duì)物流配送企業(yè)流程管理的重要手段。通過(guò)深入研究現(xiàn)代物流企業(yè)業(yè)務(wù)和作業(yè)流程,將業(yè)務(wù)流程模塊化。在系統(tǒng)內(nèi)建立物流企業(yè)流程的績(jī)效標(biāo)準(zhǔn)。物流企業(yè)使用系統(tǒng)提供的模塊建立自己的流程,通過(guò)仿真的方法考察流程的效率和績(jī)效評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)流程內(nèi)的瓶頸,改進(jìn)業(yè)務(wù)流程。為企業(yè)流程再造提供決策數(shù)據(jù)支持。1業(yè)務(wù)流程描述從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展來(lái)看,大多數(shù)物流企業(yè)都是從傳統(tǒng)的倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展而來(lái)的,如日本的NKY,近鐵,美國(guó)的UPS,英國(guó)的NFC,我國(guó)的中外運(yùn),中海,中儲(chǔ)等。物流企業(yè)無(wú)論是自己承擔(dān)物流服務(wù)還是提供物流方案的物流服

3、務(wù),物流環(huán)節(jié)的專業(yè)化作業(yè)流程是物流企業(yè)的核心業(yè)務(wù)或核心服務(wù)。物流企業(yè)的基本作業(yè)流程可以描述如下:貨物達(dá)到倉(cāng)庫(kù)后,經(jīng)“進(jìn)貨”作業(yè)確認(rèn)首先貨品后依序?qū)⒇浧贰按鎯?chǔ)”入庫(kù)。然后為在庫(kù)貨品進(jìn)行良好的保護(hù)管理,進(jìn)行定期或不定期的“盤(pán)點(diǎn)”檢查。當(dāng)客戶訂單到來(lái)后,首先根據(jù)訂單的性質(zhì)作“訂單處理”,然后依據(jù)處理后的性或信息進(jìn)行“揀貨”作業(yè)。從倉(cāng)庫(kù)揀出的貨品經(jīng)過(guò)整理后可以“出貨”作業(yè)。司機(jī)將出貨品裝上配送車(chē),給客戶進(jìn)行“配送”。發(fā)現(xiàn)所剩貨品余量低于安全量,必須進(jìn)行“補(bǔ)貨”作業(yè)。在所有作業(yè)流程中,都離不開(kāi)“搬運(yùn)”的活動(dòng)。物流企業(yè)的典型作業(yè)流程圖如圖1所示。訂單處理流通加工進(jìn)貨儲(chǔ)存揀貨出貨配送搬運(yùn)搬運(yùn)搬運(yùn)搬運(yùn)盤(pán)點(diǎn)補(bǔ)貨

4、下游客戶供應(yīng)商圖1 典型物流企業(yè)基本作業(yè)流程圖2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)對(duì)于物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程建模和仿真系統(tǒng),目前有兩種解決方法:1以通用語(yǔ)言編程方法完成相應(yīng)的建模、仿真和結(jié)果分析工作.采用此方法要求使用人員的編程能力較強(qiáng),不僅會(huì)建模,而且要用程序準(zhǔn)確地表示出來(lái),工作量大、模型調(diào)試?yán)щy,模型的通用性、適應(yīng)性和可借鑒性較差.2在采用通用流程仿真軟件的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā).采用此種方法,建模人員不需要編寫(xiě)初始程序,只需要對(duì)自身開(kāi)發(fā)的模型予以調(diào)試,從而使研究人員把精力更多地放在系統(tǒng)研究、模型建立、參數(shù)確定等重要工作上,而且模型完成后,便以推廣和交流。在通用流程仿真軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程仿真系

5、統(tǒng)的最佳途徑。通過(guò)對(duì)多個(gè)流程仿真軟件的比較,選擇ExtendSim作為物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程建模和仿真系統(tǒng)的支撐平臺(tái),所形成的仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示.仿真模型生成器:其功能是從過(guò)程模型中抽取與仿真相關(guān)的定義,濾掉模型中有關(guān)分布性的信息,在此基礎(chǔ)上補(bǔ)充進(jìn)用戶定義的仿真參數(shù),生成仿真模型。仿真引擎:虛擬運(yùn)行環(huán)境中的核心部件,其功能是執(zhí)行流程仿真由執(zhí)行模塊、發(fā)生器模塊、延遲模塊和隊(duì)列模塊組成。仿真過(guò)程中,仿真引擎將模擬活動(dòng)的執(zhí)行,推進(jìn)過(guò)程實(shí)例,收集仿真數(shù)據(jù)。典型流程庫(kù):為用戶提供典型流程初始化實(shí)例,以簡(jiǎn)化仿真初始化過(guò)程。資源模型庫(kù):提供仿真過(guò)程中可使用或調(diào)用的資源數(shù)據(jù)。仿真執(zhí)行時(shí)資源庫(kù)的修改變化不會(huì)影

6、響流程模型中原有的資源數(shù)據(jù)。仿真模型庫(kù):為用戶提供一些典型仿真模型,便于模型的修改或重復(fù)使用。 仿真數(shù)據(jù)庫(kù):記錄、積累仿真軌跡和仿真數(shù)據(jù),以進(jìn)行仿真分析。流程績(jī)業(yè)務(wù)流仿真動(dòng)畫(huà)仿真報(bào)告流程分析仿真仿真典型仿真模型仿真引擎仿真平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)模型庫(kù)流程庫(kù)績(jī)效指標(biāo)效評(píng)估程再造實(shí)際流程物流業(yè)務(wù)流程建模流程模型作業(yè)流程管理流程關(guān)鍵局部流程圖2物流業(yè)務(wù)流程建模與仿真系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)其中,ExtendSim 的內(nèi)部編程語(yǔ)言是類似C 語(yǔ)言的ModL 語(yǔ)言,通過(guò)該語(yǔ)言,針對(duì)不同功能開(kāi)發(fā)出一定數(shù)量的模塊,并予以封裝,形成適于不同物流企業(yè)流程的ExtendSim 模塊庫(kù).針對(duì)物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程和作業(yè)流程的特性,運(yùn)用Extend

7、Sim 模塊庫(kù)中的模塊所具備的可重用性,構(gòu)建物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程專用模塊庫(kù).在這兩類模塊庫(kù)的共同作用下,形成物流業(yè)務(wù)流程的仿真環(huán)境,結(jié)合評(píng)估目標(biāo),輸入對(duì)應(yīng)的參數(shù),形成仿真結(jié)果并予以輸出。物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程數(shù)字化仿真平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)如圖3所示,在仿真運(yùn)行環(huán)境中,用戶可以自定義仿真參數(shù),設(shè)置仿真變量,如選擇隨機(jī)變量的分布類型,定義其參數(shù)等。同時(shí),還可以動(dòng)畫(huà)顯示仿真過(guò)程、輸出仿真報(bào)表,在分析與評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,實(shí)施業(yè)務(wù)流程再造。物流企業(yè)流程ExtendSim 仿真平臺(tái)專用模塊庫(kù)ExtendSim 模塊庫(kù)流程模型仿真結(jié)果模型方案數(shù)據(jù)輸入/輸出原有流程分析圖3 物流業(yè)務(wù)流程仿真平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)3 物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程建模

8、仿真系統(tǒng)組成如圖1所示。根據(jù)物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程中貨物流動(dòng)的順序,將物流企業(yè)的業(yè)務(wù)流程劃分為若干個(gè)功能模塊,分別對(duì)這些業(yè)務(wù)流程模塊進(jìn)行仿真建模。在構(gòu)建的功能模塊基礎(chǔ)上,物流企業(yè)根據(jù)自身業(yè)務(wù)實(shí)際,使用系統(tǒng)提供的模塊工具來(lái)搭建自己的業(yè)務(wù)模型。通過(guò)多次仿真來(lái)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有流程中的瓶頸。動(dòng)態(tài)優(yōu)化企業(yè)資源配置,達(dá)到提高效率,降低企業(yè)運(yùn)行成本的目的。根據(jù)典型配送物流企業(yè)的作業(yè)流程,將作業(yè)流程中的重要功能部門(mén)分為10個(gè)模塊。各個(gè)模塊的描述如下:(1驗(yàn)貨流程模塊。在供應(yīng)商的貨物到達(dá)配送中心倉(cāng)庫(kù)后,要對(duì)到來(lái)的貨物進(jìn)行驗(yàn)貨作業(yè)。驗(yàn)貨人員根據(jù)供應(yīng)商的單據(jù)清點(diǎn)貨物,檢查貨品數(shù)量和名稱是否有誤。檢查貨物的外包裝是否完整。檢驗(yàn)合格

9、的貨物入庫(kù),不合格或者錯(cuò)誤的貨品退回供應(yīng)商。(2入庫(kù)流程模塊。驗(yàn)貨合格的貨品入庫(kù)。給貨品貼上條碼,信息錄入到倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)。整個(gè)過(guò)程需要一定的操作時(shí)間。在入庫(kù)中,需要根據(jù)貨品的性質(zhì)指定貨位,分為倉(cāng)儲(chǔ)型貨位和臨時(shí)性貨位。貨位的位置決定了入庫(kù)作業(yè)的時(shí)間。(3訂單發(fā)生模塊。在配送型物流企業(yè)中,下游訂戶訂單是驅(qū)使整個(gè)企業(yè)運(yùn)行的動(dòng)力。一個(gè)配送物流企業(yè)負(fù)責(zé)多個(gè)客戶的貨物配送,下游客戶的訂單包含的信息有1訂單編號(hào);2訂單發(fā)出單位;3需求內(nèi)容(商品名稱列表;4每種商品的數(shù)量。配送中心每天收到的訂單數(shù)量服從某種分布(默認(rèn)為泊松分布。相繼兩個(gè)訂單到達(dá)時(shí)間間隔服從指數(shù)分布?？蛻粲唵沃猩唐返钠贩N和數(shù)量服從某一均值的正態(tài)

10、分布。(4訂單處理模塊。在客戶訂單到來(lái)后,配送中心首先處理訂單。對(duì)應(yīng)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng),察看當(dāng)前庫(kù)存能否滿足訂單的要求。如果庫(kù)存充足,則立即履行訂單,同時(shí)在數(shù)據(jù)庫(kù)中貨物的庫(kù)存量減少訂單的需求量。如果庫(kù)存量小于訂單的需求量,向供應(yīng)商訂貨。與客戶進(jìn)行協(xié)商,客戶同意部分配送的情況下,為客戶進(jìn)行部分配送。若客戶不同意,會(huì)造成飛單。(5貨物揀選模塊。在確定訂單可以滿足時(shí),立即履行訂單。如果當(dāng)前揀選設(shè)備和人員閑置,立即揀選作業(yè)。如果當(dāng)前沒(méi)有閑置設(shè)備,將揀貨單置于排隊(duì)。待處理的訂單進(jìn)入等待隊(duì)列。揀選機(jī)械處理揀選貨物需要一定的時(shí)間。一個(gè)訂單中包含的貨物總數(shù)量決定了該訂單揀選作業(yè)的時(shí)間。(6車(chē)輛配送模塊。在揀選機(jī)械為

11、訂單揀選配貨后,需要根據(jù)客戶的地理位置將多個(gè)訂單的貨物集中配貨。計(jì)算每個(gè)訂單的貨物量,如果能夠裝滿一車(chē)最好。能否及時(shí)配送取決于兩個(gè)方面:1停車(chē)場(chǎng)內(nèi)有閑置的車(chē)輛;2配送中心倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)點(diǎn)站臺(tái)為空。如果這兩個(gè)條件都滿足,則開(kāi)始裝貨并確定裝車(chē)所需要的時(shí)間。一箱貨物裝車(chē)需要時(shí)間為固定時(shí)間(比如1分鐘。不同型號(hào)的車(chē)由于裝貨量不同,裝車(chē)時(shí)間不同。在一條線路上的客戶的訂單揀貨后,為相同線路的客戶集中配送將是經(jīng)濟(jì)有效的方法。(7配送中心車(chē)輛調(diào)度模塊。配送中心的車(chē)輛分為自有車(chē)輛和社會(huì)租賃車(chē)輛。自有車(chē)輛完全聽(tīng)從調(diào)度中心的調(diào)遣。自有車(chē)輛的行為分為停在停車(chē)場(chǎng)和在途運(yùn)輸。在自有車(chē)輛不能完成訂單配送任務(wù)時(shí),調(diào)度中心需要向社

12、會(huì)租賃車(chē)輛。但是所租賃的車(chē)輛具有不確定性。在發(fā)出租賃請(qǐng)求時(shí),租賃車(chē)輛的響應(yīng)時(shí)間是在某一個(gè)范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)。還有一種情況是不能租賃到車(chē)輛,該種情況在實(shí)際運(yùn)行中占據(jù)一定的比率。貨物的配送只有在停車(chē)場(chǎng)有車(chē)的情況下才能完成。如果在自有運(yùn)力不足情況下,租賃的車(chē)輛能否按時(shí)到達(dá)將是關(guān)鍵的因素。如果拖延時(shí)間或者不能達(dá)到,將不能按時(shí)完成客戶的訂單。(8訂貨量預(yù)測(cè)模塊。在物流企業(yè)運(yùn)行中,滿足客戶訂單和減少庫(kù)存是評(píng)價(jià)企業(yè)運(yùn)行性能的重要指標(biāo)。訂貨量是決定配送企業(yè)訂單滿足率和庫(kù)存量的重要數(shù)據(jù),訂貨量不足,很難滿足下游客戶的訂單,造成客戶的流失。訂貨量太大,造成庫(kù)存量大,庫(kù)存成本增加。訂貨量預(yù)測(cè)模塊就是在下游客戶訂單量歷史

13、數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)訂貨量。(9車(chē)輛租賃預(yù)測(cè)模塊。車(chē)輛是配送流程中重要資源,配送中心除自有車(chē)輛外,往往通過(guò)購(gòu)買(mǎi)社會(huì)運(yùn)力來(lái)滿足配送的需求。車(chē)輛預(yù)測(cè)模型的目的是向社會(huì)運(yùn)力預(yù)定車(chē) 輛，防止在臨時(shí)有配送任務(wù)時(shí)無(wú)法獲得車(chē)輛，因而造成配送困難。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè) 不同時(shí)間段所需的配送車(chē)輛數(shù)， 提前向社會(huì)運(yùn)力預(yù)訂車(chē)輛將會(huì)緩解因?yàn)檐?chē)輛不足而造成 的配送不及時(shí)的問(wèn)題。 （10）優(yōu)化模塊。物流企業(yè)的資源配置是決定其服務(wù)能力的重要因素。在物流業(yè)務(wù) 流程中，制約的資源有多種多樣，如車(chē)輛，人員，揀選設(shè)備，庫(kù)位排列等。物流企業(yè)的 運(yùn)行中要求達(dá)到多個(gè)條件的優(yōu)化，如訂單滿足率最高，庫(kù)存最小，經(jīng)濟(jì)效益最大，成本 最低等。同時(shí)優(yōu)化資源配置和目標(biāo)最優(yōu)是多目標(biāo)優(yōu)化的問(wèn)題。遺傳算法和粒子群算法是 解決該類問(wèn)題的有效方法。 4 結(jié)語(yǔ) 物流企業(yè)業(yè)務(wù)流程是多因素制約的過(guò)程。難以準(zhǔn)確的建立數(shù)學(xué)