基于flexsim的生鮮配送中心系統(tǒng)仿真與優(yōu)化-以蘇寧易購為例

廣東東軟學院本科生畢業(yè)設計（論文）V緒論研究背景與研究意義研究背景據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，中國生鮮的損耗率高達10%至30%，大量消耗在流通環(huán)節(jié)，而普通產(chǎn)品不到1%，因此每年造成的經(jīng)濟損失約2000億元，高損耗、高成本讓生鮮電商的發(fā)展岌岌可危。相對于普通產(chǎn)品，生鮮產(chǎn)品具有易腐、易變質的特性，在復雜的物流作業(yè)環(huán)節(jié)容易導致質量問題，為確保食品的新鮮度和安全性，減少生鮮在配送中心物流作業(yè)環(huán)節(jié)的損耗很有必要。研究意義（1）理論研究意義如今，生鮮產(chǎn)品配送對于大部分人來說依然是一個陌生的話題，人們在購買生鮮食品時，可能并未深究生鮮食品的配送時如何運作，食品流通過程是否可保證食品安全。本文將從各個方面向大家介紹生鮮配送中心物流作業(yè)環(huán)節(jié)，以蘇寧易購的生鮮配送系統(tǒng)為例，了解生鮮食品的流通過程，探討生鮮配送中心物流作業(yè)環(huán)節(jié)的優(yōu)化。（2）實踐研究意義眾所周知生鮮配送環(huán)節(jié)離不開仿真方法（即完善提高物流系統(tǒng)的方法），仿真技術體現(xiàn)在物流環(huán)節(jié)的方方面面，比如進行系統(tǒng)運營的方案設計就離不開仿真方法，合理利用這種方法可以使生鮮物流的配送效率更高以此避免生鮮的腐爛，同時可以減少在物流配送過程中企業(yè)的損失，降低企業(yè)經(jīng)營成本，節(jié)約消耗在物流環(huán)節(jié)的時間，并且減少浪費，增加企業(yè)效益和利潤。研究目的與研究現(xiàn)狀研究目的我國的經(jīng)濟近幾年突飛猛進，人們對于食物的要求不僅僅是可以用于果腹，消費者在追逐味道的同時也十分注重安全問題。在食品安全問題中，不得不提的就是生鮮產(chǎn)品，因為生鮮產(chǎn)品區(qū)別于一般產(chǎn)品的地方在于其十分容易變質和腐爛，產(chǎn)品流通過程十分復雜，那么在這個過程中生鮮產(chǎn)品的質量就變得不可控制起來，為了保證產(chǎn)品始終安全和新鮮，引進了生鮮產(chǎn)品配送環(huán)節(jié)優(yōu)化這一概念。本文以蘇寧易購為例，運用Flexsim軟件對生鮮配送中心系統(tǒng)進行仿真模擬，優(yōu)化物流作業(yè)環(huán)節(jié)，節(jié)約時間成本，減少浪費，提高配送效率。研究現(xiàn)狀隨著科技越來越發(fā)達，仿真軟件仿真方法在近年來被學術界廣泛。在2014年，張帆、艾丹丹、肖鋒[1]三人以贛南臍橙為例子，運用Flexsim仿真軟件，對農(nóng)產(chǎn)品配送中心系統(tǒng)進行仿真，通過仿真數(shù)據(jù)結果，提供了優(yōu)化方案。在2016年，王海燕、孫濤[2]運用Flexsim仿真軟件，通過對食品冷鏈物流配送中心作業(yè)流程進行仿真實驗，分析結果，對環(huán)節(jié)中不合理的地方進行優(yōu)化，為構建該類型配送中心打下了良好的基礎。在2017年，黃崴結合精確的方案,以ZM公司面向生鮮電商的冷鏈物流配送中心為研究對象,在優(yōu)化過程中融入仿真技術和建模，構建了符合冷鏈配送中心物流需求的新模型。在同一年，趙會君[4]以冷鮮肉配送為研究對象，結合實際案例進行模擬仿真，運用Flexsim仿真軟件，分析冷鮮肉在配送過程中的問題，提出優(yōu)化方案，得出在滿足約束要求的滿意配送方案。在2018年，婁慧斌、李坤、陳洋[5]利用Flexsim仿真軟件對某食品加工廠新建的配送中心進行仿真，同時使用SLP來優(yōu)化各個區(qū)域的布局，有效降低企業(yè)成本，提高工作效率。研究內(nèi)容與研究思路研究內(nèi)容本文將結合中國的生鮮食品配送現(xiàn)狀，并結合蘇寧易購生鮮超市配送作業(yè)環(huán)節(jié)，分析找出我國生鮮食品配送過程中還存在的問題與不足，同時想辦法優(yōu)化配送體系：采取仿真方法，對配送中心進行規(guī)劃和仿真，優(yōu)化不足之處，制定可實行的方案，以提高生鮮食品配送作業(yè)的效率。研究思路本文將以中國目前生鮮配送體系為前提，以真實的物流系統(tǒng)為基礎，結合蘇寧易購生鮮超市的配送中心的例子，利用flexsim軟件建模仿真，研究其生鮮配送中心物流作業(yè)過程，分析運行結果數(shù)據(jù)并進行優(yōu)化。從而改進生鮮產(chǎn)品配送中還殘留的各種問題，使資源配置變的更加科學合理高效，節(jié)約浪費，提高配送效率。理論概述生鮮食品物流配送的基本概念生鮮物流的含義生鮮物流：以消費者需求為前提，生產(chǎn)生鮮食品使其完成從賣家到買家的流動并體現(xiàn)生鮮產(chǎn)品價值的過程。更具體的說，生鮮物流包括生鮮食品的生產(chǎn)、運輸、貯存、收購、裝卸搬運、配送、包裝、流通加工、信息活動和分銷等一系列環(huán)節(jié)，在這一過程中生鮮產(chǎn)品價值并不是一成不變的，往往會增值。生鮮物流的基本特點1.鮮活性生鮮二字顧名思義對產(chǎn)品的新鮮度有要求，我們所說的生鮮食品一般是果蔬和肉類海鮮等等，人們在購買生鮮產(chǎn)品時不新鮮的產(chǎn)品常常無人問津，它們的價值就體現(xiàn)在新鮮上。如何保證產(chǎn)品的新鮮度鮮活性在生鮮物流中很重要。2.易損性在生鮮產(chǎn)品的運輸和配送過程中，流程往往十分復雜，裝卸貨物中不可控的因素太多，而生鮮產(chǎn)品通常都很脆弱，對溫度的變化也很敏感，所以這時候就容易出現(xiàn)產(chǎn)品變質腐爛不新鮮。3.時效性生鮮產(chǎn)品可以說是人們每天必不可少的，它們新鮮，營養(yǎng)價值高，有人體所需的各種維生素，我們的一日三餐都離不開它們，正是由于如此之大的需求量，所以對生鮮物流的時效性有要求。但是太過復雜的配送流程一是會造成時間的浪費，二是食物新鮮程度不能保證，會發(fā)生營養(yǎng)流失現(xiàn)象，所以生鮮必須要以最快速度配送給客戶。4.配送成本較高生鮮產(chǎn)品有易損性，為了使生鮮產(chǎn)品始終新鮮，在運輸過程中對運輸車輛和倉儲的溫度要求極為嚴苛。問題由此產(chǎn)生，如此嚴苛的溫度要需要科技支持，高科技的大量投入與使用使成本過高。生鮮物流的配送簡述物流字面意思來看是物體的流通，即貨物從供應商到消費者的流動過程。在物流運送過程中包括貨物的輸送，貨物的儲存，貨車的裝卸搬運，還包括包裝貨物和信息處理等，他們各司其職，有機的結合到一起成為一個整體。配送字面意思來看是發(fā)配和送達。一切都是以消費者的需求為前提，在不超過預算的情況下對貨物進行選擇，分門別類然后進行加工包裝等，還有的配送包括對物流基地中進行分類然后配送等任務，將貨物及時送給消費者。它以一種特殊的形式活動在物流整合過程中。值得注意的是物流配送作為一種非單一的業(yè)務形式離不開商流物流和資金流而獨立存在，并且以這“三流”為主要活動形式，也是我國物流活動中的一種必要的業(yè)務形式。物流配送的特點是其主要為電子商務服務，整個物流配送環(huán)節(jié)的管理和體制是以電子商務的特點為基礎的，工作人員依照消費者的要求，在物流基地進行理貨工作，然后將貨物發(fā)出送到消費者手上。其特點是高效便捷簡便，對于工作人員來說技術性不強，上手快，可以節(jié)省大量時間和資金成本，使貨物的流通更加易于控制和具有組織性，提高配送效率。2.2系統(tǒng)仿真的概述系統(tǒng)仿真的概念系統(tǒng)仿真技術：是一種用于研究實際系統(tǒng)手段，研究過程中結合模型進行試驗或定量分析。通過建立實體模型，并利用所構建的模型對實際系統(tǒng)進行實驗。在物流業(yè)中，系統(tǒng)仿真是一種常用于解決物流難題的手段。系統(tǒng)仿真的作用系統(tǒng)仿真有以下幾個作用：仿真和實驗同步進行，同時信息在這個過程中也會不斷積累。仿真技術的應用十分廣泛，尤其是一些特別復雜的問題，只有仿真技術能解決；同時仿真模型還可以順利的解決模型不好建立的系統(tǒng)的預測、分析和評價等問題。仿真系統(tǒng)還可以起到簡化的作用：將復雜難以理解的系統(tǒng)分解成若干個簡便的子系統(tǒng)。仿真系統(tǒng)還可以激發(fā)新創(chuàng)意，提高創(chuàng)造力和活力。仿真系統(tǒng)可以暴露原有系統(tǒng)的缺陷，為了進行系統(tǒng)的改進，就會產(chǎn)生許多新的創(chuàng)意和思想。系統(tǒng)仿真的基本步驟建模仿真通常遵循以下基本步驟：（1）調(diào)查系統(tǒng)，找出問題，制定目標并實現(xiàn)。在開始前，要對仿真系統(tǒng)有一個具體的了解，包括系統(tǒng)的結構、參數(shù)、流程；拿到這些數(shù)據(jù)后，對其進行多次分析研究，找出想要解決的問題，制定目標，實現(xiàn)目標。（2）采集系統(tǒng)中的模擬數(shù)據(jù)。包括兩個方面：一方面是以上一步制定的目標為前提收集實現(xiàn)目標所要用到的數(shù)據(jù)，另一方面是數(shù)據(jù)涉及系統(tǒng)的啟動條件和內(nèi)部變量。（3）對系統(tǒng)進行描述。在上面兩部的基礎上建立系統(tǒng)模型，對系統(tǒng)的結構、流程進行大致描述。（4）建立仿真模型。在系統(tǒng)模型的基礎上建立仿真模型。這里要注意的是為了更加的規(guī)范化系統(tǒng)化和數(shù)字化以便于適應計算機的軟件需要設置模型參數(shù)。（5）對上面建立好的模型加以實際操作。即運行仿真模型。同時配備適合的仿真的軟件（6）得出結果并且加以分析。要提一點，為了保證實驗數(shù)據(jù)更加真實有效，需要進行序偶次的運行，保證精確度和必然性。2.3flexsim軟件簡介Flexsim是目前世界上唯一一個在圖形建模環(huán)境中集成C++IDE和編譯器的仿真軟件，并且是一個真正面向對象的仿真軟件。Flexsim軟件是運用模擬人工智能數(shù)據(jù)處理技術來進行3D圖像處理的，在生產(chǎn)、制造、儲存、輸送過程中我們都可以看到Flexsim的身影。蘇寧易購生鮮超市配送中心物流系統(tǒng)蘇寧易購生鮮配送中心作業(yè)流程隨著我國經(jīng)濟的繁榮發(fā)展，物流已經(jīng)與零售業(yè)密不可分，成為了衡量一個企業(yè)是否先進是否現(xiàn)代化的重要指標，而近幾年來，蘇寧作為連鎖企業(yè)發(fā)展十分迅速，他的發(fā)展離不開背后物流的支持，作為行業(yè)的佼佼者，蘇寧易購生鮮超市肯定有著值得其他企業(yè)借鑒的地方，同時蘇寧易購生鮮超市物流系統(tǒng)也存在缺陷，我們應該做的是吸收其精華，去其糟粕。生鮮配送中心物流作業(yè)環(huán)節(jié)主要包括以下幾個方面：（1）訂貨。所謂訂貨重要的就是一個訂字，離不開訂單，當訂單給到負責配送的機構后，首要任務就是確定這批貨物的數(shù)量以及種類，然后還要檢查貨物是否遞現(xiàn)貨。如果是現(xiàn)貨，進行下一個環(huán)節(jié)：挑揀；如果不是現(xiàn)貨，或者庫存數(shù)量不匹配所需的要求，則需要向供應商反應進行采購。（2）收貨。在這個過程中商品的所有權已經(jīng)不再屬于供貨商了而是屬于配送中心，貨物被運送到配送中心后，接待員要檢查商品的數(shù)量和質量。如果檢驗合格，商品會被工作人員進行分門別類去其該去的倉庫進行儲存；如果檢驗不合格，配送中心有權利拒絕接受商品并退回。（3）加工。收貨后，由于產(chǎn)品外表不夠美觀而影響銷售，因此需要對這些產(chǎn)品進行加工：包括清洗、分選、包裝等等。加工不僅可以提升產(chǎn)品的銷售，還有助于對供貨商產(chǎn)品質量的掌控。通常來說，生鮮食品經(jīng)營規(guī)模和生鮮產(chǎn)品進行加工處理的區(qū)域大小成正比。（4）儲存。由于消費者對生鮮產(chǎn)品的喜愛，因此生鮮產(chǎn)品的需求量非常大，是人們生活中的必需品，為了能隨時滿足消費者的各種需求，及時給消費者提供他們所需要的生鮮產(chǎn)品，儲存是很有必要的。但是儲存并不是囤積貨物越多越好，那樣未免太過浪費，成本太高，要做到合理的預估然后存儲相應數(shù)量的貨物。這個過程中由于很多不確定因素，還要把產(chǎn)品的質量問題考慮進去。對于如何儲存生鮮產(chǎn)品是個十分重要的問題，這時候需要合理建設儲藏庫。生鮮產(chǎn)品易損性太大，保質期通常都不長，對貯藏時候的溫度和濕度都有著極為嚴苛的要求，儲藏庫顯得尤為重要。以蘇寧為例子，蘇寧的儲藏庫有5個，分為不同的溫度區(qū)間，包括10℃-15℃的恒溫區(qū)，2℃-8℃的保鮮區(qū)，0℃-4℃的冷藏區(qū)，低于-18℃的冷凍區(qū)，低于25℃的深冷區(qū)。在存儲時還要遵循先進先出的原則。（5）配貨。配貨顧名思義就是把貨物進行分配送到消費者們的手中，在配送過程中對配送人員有很多要求，根據(jù)客戶要求的貨物種類、數(shù)量進行挑揀、裝箱，要注意配送時間，不可缺貨漏貨，也不可發(fā)質量不合格的貨物。（6）配裝。這是為了充分利用運輸工具的載量和容積，提高運輸效率而產(chǎn)生的，分為單獨裝運和混載同運兩種運輸方式。（7）送貨。在送貨路線的選擇上，需要注意一點，選擇最合理的路線，節(jié)約時間成本。在貨物的運輸過程中要注意保護措施，不能損害貨物。圖1生鮮配送中心物流作業(yè)流程圖蘇寧易購生鮮配送中心布局根據(jù)生鮮配送中心作業(yè)流程將配送中心劃分為五個作業(yè)區(qū)：（1）收貨區(qū)：在這個作業(yè)區(qū)，主要負責生鮮產(chǎn)品的卸貨驗收、暫存處理、入庫檢驗等準備工作。主要配置有卸貨工具、驗貨設備等。（2）流通加工區(qū)：在此區(qū)域，主要負責生鮮產(chǎn)品的包裝、清洗等加工作業(yè)，冷藏食品，主要配置有入庫運輸工具、加工臺等。（3）存儲區(qū)：主要包括恒溫區(qū)、保鮮區(qū)、冷藏區(qū)、冷凍區(qū)、深凍區(qū)五大溫區(qū)。主要配置有各種貨架、起重機等。（4）理貨分揀區(qū)：主要負責生鮮食品的分揀和配貨，主要設備配置有出庫運輸工具、貨物分揀暫存區(qū)、訂單分揀器等。（5）配裝發(fā)貨區(qū)：主要負責產(chǎn)品的分配裝車活動，訂單執(zhí)行器對分揀的貨物按照路線分配車輛。主要配置有配裝工具、配裝暫存區(qū)、運輸工具等?；趂lexsim的生鮮配送中心仿真建立flexsim模型及仿真配送中心布局仿真模型生鮮物流配送中心的實體設備對應的Flexsim仿真軟件中的實體對象如表1。實體設備仿真實體對象實體設備仿真實體對象供應商發(fā)生器存儲設備貨架貨物驗收暫存區(qū)暫存區(qū)訂單分揀暫存區(qū)暫存區(qū)檢驗設備處理器訂單分揀器合成器加工設備合成器配裝暫存區(qū)暫存區(qū)出入庫運輸工具叉車客戶吸收器生鮮產(chǎn)品不同顏色的盒子托盤倉庫發(fā)生器表1假設該生鮮配送中心以箱為單位進行收貨到發(fā)貨的過程，供應商用發(fā)生器表示，紅色盒子表示為加工前的生鮮食品，黃色盒子表示加工后的生鮮食品。冷庫房以托盤的形式進行儲存，流通加工時，每一個托盤堆砌4箱貨物。生鮮配送中心仿真模型如圖2。圖2生鮮配送中心仿真模型參數(shù)設置收貨區(qū)：貨物到達檢驗暫存區(qū)的時間服從exponetial(0,10,0)，貨物檢驗時間服從uniform(5s,10s,0)。見圖3-圖4。圖3供應商參數(shù)設置圖4檢驗器參數(shù)設置流通加工區(qū)：傳送帶的運行速度均為1m/s，加工處理器加工時間服從uniform(10,20,0)，入庫叉車時間每次運行托盤上數(shù)量為1，提升速度為1m/s，裝載和卸載時間均為4s。見圖5-圖6。圖5加工處理器參數(shù)設置圖6入庫叉車參數(shù)設置存儲區(qū)：貨架放置邏輯遵循第一個可用列和第一個可用層。見圖7。圖7貨架參數(shù)設置理貨分揀區(qū)：出庫叉車每次運行托盤數(shù)量為1，起升速度為1m/s，裝載和卸載時間均為5s；分解器分解時間為15s。訂單分揀器分揀時間為6s。見圖8-圖10。圖8出庫叉車參數(shù)設置圖9分解器參數(shù)設置圖10訂單分揀器參數(shù)設置仿真模型運行仿真運行結果的數(shù)據(jù)輸出現(xiàn)模擬其3h（即10800s）的工作過程，F(xiàn)lexsim仿真模型運行結束后進行數(shù)據(jù)收集，設備的工作狀態(tài)以百分比的形式呈現(xiàn)，見表1-表2。設備加工率閑置率收集率等待運輸率堵塞率檢驗器74%25%001%加工處理器49%022%29%0分解器27%50%0023%訂單分揀器4%096%00表1設備閑置率卸載時間裝載時間空載行駛時間裝載行駛時間入庫叉車39%12%12%17%20%出庫叉車52%9%9%16%14%表2仿真輸出結果分析根據(jù)仿真模型多次運行輸出的數(shù)據(jù)可知，檢驗器的利用率為74%，閑置率為25%；加工處理器器的有效利用率為71%，等待運輸率為29%，加工處理器的速度決定著整個生鮮配送中心設備的利用率，因其等待運輸工具時間過長，由于生鮮食品的特殊性質，應該盡量減少其等待時間，盡快入庫；分解器堵塞率占23%，表明理貨分揀區(qū)的設備配置或參數(shù)設置存在問題。訂單分揀器的收集率高達96%，可出庫叉車閑置率為52%，因此應加快叉車運行速度或增加其運送數(shù)量。從以上兩個表格我們可以知道整個生鮮配送系統(tǒng)的效率并未達到理想化，有各種各樣的問題，因此該模型需要進一步優(yōu)化。仿真結果優(yōu)化通過以上分析，為合理配置資源，對該配送中心幾個地方進行優(yōu)化：將供應商到達時間間隔調(diào)整為exponential(0,8,0)，檢驗器檢驗時間調(diào)整為uniform(4.5s,9.5s,0)，加工處理器加工時間調(diào)整為uniform(9.5s,29.5s,0)，將托盤堆砌數(shù)量增加至8箱，叉車的裝載和卸載時間均調(diào)整為4s，分解器分解速度調(diào)整為10s。模型優(yōu)化后輸出的數(shù)據(jù)見表3。設備加工率閑置率收集率等待運輸率堵塞率檢驗器88%12%001%加工處理器55%030%16%0分解器27%60%0013%訂單分揀器15%085%00表3優(yōu)化后運行結果對比與分析通過優(yōu)化前后表格對比可知，檢驗器和加工處理器的加工率從74%和49%分別上升至88%和55%，設備的有效利用率得到提高；檢驗器的閑置率從25%下降為12%，加工處理器等待運輸率從29%下降為16%，加快了生鮮食品入庫的流通過程；分解器的堵塞率從23%下降為13%，隨之訂單分揀器的收集率得到提高，從而減少生鮮食品進行收集包裝的等待時間。經(jīng)過優(yōu)化后，運輸效率得到提高，資源配置更加合理。結論隨著人們物質水平的提高，對生鮮產(chǎn)品物流的要求也越來越高，但是中國的生鮮配送物流系統(tǒng)忍讓存在很多漏洞，比如：效率低，耗能大，資源配置不合理等等，因此為了優(yōu)化這些問題，需要依靠仿真的方法。而仿真模擬軟件有很多，其中的Flexism具有強大的分析能