1104111036周娟娟基于Flexsim配送中心的仿真与优化研究课案.docx
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1104111036周娟娟基于Flexsim配送中心的仿真与优化研究课案
河南农业大学
本科生毕业论文
题目基于Flexsim配送中心的仿真与优化研究
学院机电工程学院
专业班级11级物流工程2班
学生姓名周娟娟
学号1104111036
指导教师曲建华
撰写日期：
2015年5月30日
摘要
随着社会进步科技发展，物流仿真越来越发挥重要作用。
物流企业面临物流工程项目投资新建或原有系统技术改造时，缺乏准确丰富的信息数据和必要的物流仿真系统决策支持，容易造成项目建设投入的盲目性和资金流失。
物流仿真借助计算机技术对物流系统进行真实模仿，通过仿真实验得到各种动态活动及过程瞬间仿效记录，进而验证物流工程项目的有效性、合理性和优化效果，因此物流仿真具有重要的现实意义。
本文以配送中心为研究对象，结合Flexsim进行物流配送中心仿真研究。
主要对配送中心的功能、结构、流程及管理控制方式进行分析、归纳和综合，创建配送中心仿真模型，并对其进行优化分析。
关键词：
物流，配送中心，flexsim仿真，
ResearchoninventorysimulationofdistributioncenterbasedonFlexsim
Abstract
Withthedevelopmentofsocialscienceandtechnology,logisticssimulationisplayinganincreasinglyimportantrole..Logisticsenterprisesfacingthelogisticsprojectinvestmentinnewortechnologicaltransformationoftheoriginalsystem,lackofabundantandaccuratedataandthenecessarylogisticssystemsimulationdecisionsupport,easilyleadtotheconstructionprojectinvestmentblindnessandlossoffunds.Logisticssimulationwithcomputertechnologytomimicthereallogisticssystem.Throughsimulationexperimentsobtainedeachkindofdynamicactivityandtheprocessfollowaninstantrecord,andthenverifythatthelogisticsprojectofthevalidity,rationalityandoptimizationoftheeffect,sologisticssimulationhasimportantpracticalsignificance.Thispapertakesthedistributioncenterastheresearchobject,andcarriesonthesimulationoflogisticsdistributioncenterwithFlexsim..Mainlyfordistributioncenterfunction,structure,processandmanagementcontrolmodeofanalyzing,inducingandsynthesizing,distributioncentersimulationmodeliscreated,anditoptimizestheanalysis.
KeyWords:
Logistics;distributioncenter;flexsimsimulation
目录
1引言1
2物流系统仿真2
2.1课题的背景及意义2
2.2物流仿真技术及其发展状况2
2.2.1物流系统仿真3
2.2.2物流仿真技术的现状和发展4
3典型配送中心5
3.1配送中心5
3.1.1仓储系统7
3.1.2分拣及配货10
3.2配送中心的功能11
3.3配送中心的规划与设计12
4Flexsim软件13
4.1Flexsim的功能特点13
4.2flexsim仿真环境和关键技术14
4.2.1flexsim仿真环境14
4.2.2flexsim中鼠标的用途及键盘交互15
4.3flexsim建模的相关概念16
4.4flexsim仿真模型建立17
5配送中心仿真案例18
5.1案列描述及建模18
5.2配送中心作业过程数据分析20
5.3优化后的配送中心23
6结论25
参考文献26
致谢27
1引言
系统仿真是系统分析的有效工具，它以建模理论、计算方法、评估理论为理论基础；以计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理、自动控制及系统工程等相关技术为支撑。
通常，根据研究系统的特点，系统仿真分为离散事件系统仿真和连续系统仿真。
在物流领域中常见的离散事件系统有供应链库存控制系统、交通运输系统、生产物流系统、仓储物流系统等；连续系统如连续的化工产品物流等。
为了对这些系统进行分析评价，最终达到优化系统的目的，系统仿真技术是一种功能强大、方便、灵活、可靠的决策支持工具。
应用系统仿真软件，可以在配送中心投资建设之前对其进行有效的模拟分析，找出设计中存在的不足，从而找出合理的设计策略，可以大大减少投资风险，给企业及整个社会带来更大的效益。
物流是我国新兴行业之一，具有很大的发展空间，我国物流方面的研究不是很成熟，物流配送中心在基础设施、设备、规模经营、规模效益上存在着诸多问题。
本文就是在这样的背景下，主要对某配送中心欲实现的功能和运作流程进行深入系统的分析，然后建立仿真模型，对模型进行运行数据分析，找出其不足并对模型进行优化，得出结论。
2物流系统仿真
2.1课题的背景及意义
全球经济不断发展，全球经济一体化不断推进，物流也被认为是企业的第三利润源泉，并且得到越来越多的重视。
我国物流业发展迅速，与物流相关的研究也不断发展，物流对社会和企业发展的重要性被提到了一个新的高度，企业之间的竞争也愈发激烈。
以最低的成本，通过运输、保管、配送等方式，实现原材料、半成品、成品或相关信息进行由商品的产地到商品的消费地的计划、实施和管理，来满足客户的需要的过程被称为物流，物流是企业的重要组成部分。
我国现代科技越来越发达，物流技术也不断发展，由最初的人工物流、机械物流、自动化物流、集成物流以及最新的智能型物流，物流现代化被提到了一个战略性的新高度。
物流是新兴行业，为了适应现代物流发展的需要，必须不断发展其理论的研究和探索。
而计算机仿真的研究与发展，为物流产业的研究与发展提供了工具和方法，通过对企业物流工程项目的仿真优化，可以降低物流成本，为企业构建高效科学的物流系统，降低物流成本，提高企业的竞争力。
目前，国外物流行业的发展时间长，对物流系统的研究形成了比较完整的体系，而我国物流行业发展时间短，对于物流研究的行业主要集中在两个方面：
物流设施和技术、物流产业，对于从系统管理角度进行的研究很少，对于计算机仿真的研究更有限，然而对于计算机系统仿真技术的研究极为有限。
本文在这样的背景下，通过对配送中心进行flexsim系统仿真，建立模型，对模型进行运行数据分析优化，最大程度解决现实物流系统优化升级，建立符合企业运作过程的物流配送中心。
2.2物流仿真技术及其发展状况
物流仿真技术是使用计算机技术、网络技术和数学手段，采用虚拟现实方法，对物流系统进行实际模仿的一项应用技术，它需要借助计算机仿真技术对现实物流系统进行系统建模与求解算法分析，通过仿真实验得到各种动态活动及过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统的性能和输出效果[1]。
物流仿真技术不需要安装实际设备，不需要相应方案的实际实施，就能通过实验证明：
①新设备的增加能否给企业或公司带来好的效应；
设计的新生产线的优劣；
比较各种设计方案的好坏等。
对于如何降低物流工程项目投资成本，物流仿真有很大的帮助。
2.2.1物流系统仿真
物流系统能够实现物质资料流动、信息传递、满足客户的需求及若干功能协调运作，它包括储存系统、装卸搬运系统、包装系统、配送系统、流通加工系统、物流信息系统。
建立在控制理论、相似理论、信息处理技术和计算机初等理论基础上的系统仿真，是以计算机和其他专用物理效应设备为工具，利用系统模型对真实或假设的系统进行试验，并借助于专家的经验知识、统计数据和信息资料对试验结果进行分析研究，进而做出决策的一门综合的实验性学科。
研究系统的方法有两种，分别是直接研究法、间接研究法。
直接研究法是对所研究的系统进行直接的研究；间接研究法不是对所要研究的系统进行直接的研究，而是通过另一系统的研究来了解所要研究的系统的特性。
仿真就是一种间接研究方法，它不是直接研究真实系统的行为，而是首先建立一个在各个主要方面能反映真实系统特性的模型，通过对该模型的运行试验来研究真实系统的行为。
由于这种间接研究的模型试验重现真实系统在不同情况下的行为，所以它有优点：
当某些复杂系统难以用直接研究法进行研究或不能采用解析方法求解时，模拟提供了一种可行的方法
运用模拟方法便于处理不确定问题
用计算机进行模拟，可以大大缩短研究周期、节约经费
通过仿真交互式地研究不同因素、变量对系统的影响作用，从中确定哪些因素、变量更为重要
仿真可以对时间进行压缩。
也存在一些缺点：
仿真需要建立模型，建模的费用很高
仿真不会自动产生一个优化结果
模型不能通用。
由于仿真模型建模所采用的数据是抽样值，并不是现实真实的数据，所以它不能完全精确地反映真实系统，根据统计结果不一定得到最优解。
根据被仿真系统的特征，系统仿真被分为连续系统仿真和离散系统仿真。
连系统的状态随时间连续变化的系统被称为连续系统，如连续输送系统、控制系统、大气系统等；离散系统，系统状态变化只发生在一些随机时间点上，如服务业、生产线、物流系统等。
系统仿真研究物流系统可以分为以下几类：
1）物流过程仿真研究
物流过程是指运输、仓储、装卸、包装等物流的功能过程，通过自动化物流过程仿真可以分析自动化物流系统设备布局的合理性、设备运行的效率、系统的生产率、系统中设备的利用率。
2）物流管理的仿真研究
是为物流管理决策分析服务的。
例如，交通运输网络的布局规划、自动化物流系统的决策运用、物流园区规划、供应链库区控制策略等。
3）物流成本的仿真研究
计算物流成本是一件极其精致、复杂的工作。
物流成本的管理，以降低物流成本为评价指标，不断改进物流流程，改进物流管理方法，提高管理水平。
系统仿真过程中，在模型运行行时态记录物流成本的消耗，准确统计各项物流作业的成本，帮助企业合理规划物流系统建设，避免企业资金短缺[2]。
2.2.2物流仿真技术的现状和发展
仿真技术和算法经过45年的发展（1963至今），已经相当成熟。
绝大多数物流系统是离散事件系统，离散系统主要有离散产品的生产、存储、销售、配送等；连续系统主要有部分物流系统，如连续的化工生产物流等。
因此，绝大多数物流系统仿真软件都是离散事件系统仿真软件（简称仿真软件），部分仿真软件提供了处理连续系统仿真的功能[3]。
系统仿真设计作为系统分析，优化的有效工具，已广泛应用于各类复杂系统的规划设计、系统优化、方案比较、流程运作控制等领域。
在现代物流行业，国内外许多的物流中心设计、自动化仓储系统和物流搬运系统等工程设计中也都开始应仿真技术作为有效实用的辅助设计手段。
为了是系统人员、模型开发人员、软件运用人员、仿真研究人员更好的利用仿真技术，仿真建模方法和相应的仿真软件由传统的运用通用编程语言和仿真语言向着一体化、智能化、虚拟现实环境和面向对象的趋势发展，出现不少具有相似功能的一体化的建模/仿真开发环境仿真软件产品。
从总体来看，各种仿真软件集中体现了这样几种趋势。
首先，与外界的数据的交换越来越得到仿真软件的重视；其次，软件的动画显示功能逐渐增强；第三，提供专门的输入、输出分析工具的软件越来越多，这些分析工具作为仿真软件内置模块，或者作为可选择的模块，成为仿真软件产品的组成部分；第四，能够提供优化功能成为仿真软件更进一步发展的趋势[4]。
目前为止世界上唯一一个在图形建模环境中集成了C++IDE和编译器的仿真软件是flexsim，它是一个全新的面向对象的仿真建模工具，在这个软件环境中，C++不但能够直接用来定义模型，而且不会在编译中出现任何问题。
Flexsim仿真软件是基于面向对象建模，具有突出的3D图形显示功能，建模和调试简单方便，而且建模的扩展性强，开放性强，易于和其他软件配合使用。
随着计算机软件和硬件技术的发展，物流仿真软件水平也随着历史的发展进行着快速地提高。
仿真技术的优良特性和巨大效益，可能将成为今后人们特别重视和大力发展的综合技术。
3典型配送中心
配送指的是以分拣和配货为主要的手段，以送货和抵达为主要目的一种特殊的、综合的物流活动，是以“配”和“送”的有机结合，也是物流中一个重要的直接与消费者相连的环节。
配送技术的应用成功与否，直接影响到整个物流活动的服务水平[5]。
在经济合理区域范围内，根据客户要求，在物流中心对物品进行拣选、加工、包装、分割、组配等作业，以合理的方式，按时送达指定地点的物流活动即配送。
从物流来讲，配送包括了几乎所有的物流功能要素都，是物流的一个缩影或被体现在物流的某一个活动。
以加工活动为支撑的特殊的配送，包括的方面更广。
从商流来讲，配送和物流有很多不同的地方，物流是商商品和流流通分离的产物，而配送中心则是商品流通合一的产物，配送本身就是一种商业形式，是最终的资源配置，是依靠着现代生产力、科技进步，“配”和“送”有机结合。
目前很多典型的配送中心正在兴起，如食品配送中心、电子产品配送中心、书籍配送中心等。
在商品流通过程中发挥着越来越重要的作用的现代配送中心，不再以单纯的储存保管为主要功能，而更多的包含了分拣、配货、检验、流通加工、发货、运送等现代物流功能。
现代配送中心之所以出现，从本质上来说，是企业之间竞争的产物，为追求利润最大化，占领更广阔的市场，企业想方设法最优化配送中心的规划。
同时，客户需求趋于个性化并且瞬息万变，因此使得产品生产和销售呈现品种多样化、多批次、小批量和批量变化幅度大的特点，这些特点对配送中心的功能、处理效率、结构、物流模式等提出了新的要求[6]。
3.1配送中心
将供应者所提供的多品种、大批量的货物，通过储存、保管、分拣、配送以及流通加工、信息处理等作业后，按需要者订货要求配齐的货物送交顾客的组织机构和物流设施，就称为配送中心。
配送中心在物流链中担任承上启下的作用，是物流系统现代化和大规模化发展趋势下的产物。
在新兴配送中心没有建立之前，物流配送的有些职能是在转运型结点中完成，为了将不同的运输方式和不同规模的运输衔接在一起，一部分这类中心发展成为纯粹的转运站，配送中心兴起后，这些职能由配送中心承担，配送中心既有送的职能，更向增强配的职能的方向发展。
现代物流配送中心是物流配送中除了运送以外的主要的活动场所和增值点。
从物流配送的发展过程来看，在企业经历了以自我服务为目的的企业内部配送中心的发展阶段后，政府、社会、零售业、批发业以及生产厂商都积极投身于物流配送中心的建设。
专业化、社会化、国际化的物流配送中心代表了现代科技物流配送的发展方向，它显示了巨大优势，有着强大的活力，将是未来物流配送中心发展的必然趋势。
由于配送的货物不同，配送中心可以分为食品配送中心、日常生活必需品配送中心、药品配送中心、化妆品配送中心等多种。
根据国内外物流配送业发展情况，在电子商务时代，信息化、现代化、社会化的配送中心可归纳为以下几个特征：
（1）物流配送反应速度快
（2）物流配送功能集成化（3）物流配送服务系列化（4）物流配送目标系统化、手段现代化（5）物流配送流程自动化、柔性化、组织网络化[7]。
配送中心是专门从事配送业务的物流基地，是物流中心的一种。
可以分
为：
（1）专业配送中心
（2）柔心配送中心（3）供应配送中心（4）销售配送中心（5）城市配送中心（6）区域配送中心（7）储存型配送中心（8）流通型配送中心（9）加工配送中心。
配送流程是配送中心为了完成配送任务所必须制订的配送组织程序，是进行系统管理的基本内容。
（1）一般的配送流程
一般较完整的配送工艺流程主要包括备货、储存、分拣与配货、配装、配送运输、交货等环节构成的。
（2）带加工功能的配送流程
带加工功能的配送流程是根据配送加工的组织形式和加工内容的不同而形成的多种配送流程的组合形式。
主要有储存前加工、储存后加工、加工后直接送货和加工后先存储后送货四种形式。
（3）特殊的配送流程
某些物资品种单一数量很大，不需要组配包装就可以达到满载，对于这类产品的配送而言，其作业流程没有理货、配货、装配等作业环节，只有直接装车送货，如煤炭、燃料油，钢材、木材、水泥等物资配送。
有些物资不需要库存，直接配送，其工艺流程没有储存、理货、配货、配装工艺环节。
这些特殊形式的配送流程在具体的使用过程中，根据配送货物的特性，减少了不必要的环节，可以提高配送效率。
一般较完整的配送中心模式是目前应用最广泛，功能最齐全，通过对众多配送中心进行分析、归纳、抽象、综合而提出的理想化的、结构完整、功能完善的典型的配送中心模型。
典型的配送中心模式与现实配送中心相比，与配送中心作业操作关系不大的因素和功能区域被忽略，同时具有先进性和前瞻性，如ASS自动分拣系统、AS/RS系统、AGV系统等典型的配送中心子系统是当代物流科技发展的三大标志，但他们造价高，我国只有大型物流中心使用，但它们是配送中心的发展趋势。
大部分的实际配送中心的功能是典型配送中心功能的一部分[1]。
典型的配送中心模式流程即一般较完整的配送中心模式，其流程有备货、储存、分拣与配货、配装、配送运输、交货。
3.1.1仓储系统
（1）仓储系统的分析
在流通领域，商品流通的总过程是由商品的采购、运输、储存和销售四个相互依存、紧密衔接的环节组成的。
物流被许多专家称为“第三个利润源”，而仓储则是其主要部分之一。
仓储设施主要包括货架、计量装置、分拣设备、月台等。
随着科技的发展，科技在物流领域的应用，物流系统不断优化和发展，仓储管理也逐渐进步发展，从人工和机械化的仓储阶段到自动化仓储，再到智能化仓储阶段，促进了物流业的发展，提升了整体物流业的水平，促进了我国物流业的健康发展。
所谓仓储是指通过对物资进行储存、保管以及相关的物流作业。
仓库是保管、储存物品的建筑物和场所的总称，如库房、货棚、货场等都属于仓库。
一般来说，仓库的一个最基本职能是储存货物，并对货物实施保管与控制。
但是随着现代物流业的发展，人们对仓库概念的理解也日益深入，仓库的职能也在日益加大，其含义远远超出了单一的存储职能。
一般来说，仓库具有以下职能：
储存与保管职能、调节供需功能、流通加工职能、货物集散功能、配送职能、信息采集与传递功能。
（2）仓储作业流程
仓储作业包括商品从入库到出库之间的装卸、搬运、储存养护和流通加工等一切与商品、设备、人力相关的作业。
其流程主要有：
货物入库
入库作业要考虑入库商品的数据输入，入库厂商、车辆调度、入库商品装卸计划、入库商品检验、商品搬移上架所使用的搬运工具及人力规划、储位指派与管理等。
入库主要经过货物接运、验收和办理入库手续等过程，将产品从收货装卸平台搬运到仓库的存储区。
货物储存和保管
影响货物储存的因素有很多，入库前要对货物进行检查，根据货物自身的物理化学性质、受环境影响的程度和储存条件进行分别放置保管。
存储时要注意储存方法，良好的储存方案可以减少出入库搬运距离，减少作业时间，提高空间利用率，降低运行费用。
订单拣货与货物出库
仓库储存人员从存货区将客户订购的物料检出的过程就是订单拣货。
拣货单将订单信息传送给仓储员，合理安排仓储员的拣货过程能使拣货员的拣货路线最短，缩短拣货时间，从而提高订单拣货率。
货物出库主要有用料单位凭存货单位的出库凭证到仓库自取和仓库凭存货单位的出库凭证备料后，委托运输公司送货或直接送货这两种方式。
货物出库后仓库信息系统会更新，反映出产品已离开仓库并运输至客户[8]。
（3）仓储设备的选择
现代仓库的主要设备包括储存容器、储存设备、搬运设备、订货捡取设备、流通加工设备和物流周边设备等。
随着现代工业的不断发展，仓库作业机械化、现代化越来越引起人们的重视，不断提高仓储机械设备的技术水平也就显得尤为重要。
仓促机械设备主要指在仓库内部使用的机械及设备，主要包括仓储机械、辅助设备和保管设备。
仓储机械包括装卸货物的机械、库内搬运转移场地的机械以及堆码机械等，即搬运车辆、输送机械、起重机械和升降设备。
辅助设备主要指托盘及辅助装置、叉车属具以及吊具和索具等。
主要保管设备是货架。
常用的物流设备与设施如下：
储存设备
储存设备包括自动仓储设备（如单元负载式、水平和垂直旋转式等）、重型货架（如普通重型货架、直入式钢架等）和多品种少量储存设备（如轻型货架、轻型流动货架等）。
图1货架图2暂存区
物料搬运设备
物料搬运设备非为动力性搬运设备和非动力性搬运设备。
图3运输车图4起重机图5堆垛机图表6叉车
自动化搬运设备（如无人搬运车、驱动式搬运车）、机械搬运设备（如堆垛机、液压托板机、叉车、吊车等）、输送带设备、分类输送设备、堆卸托盘设备和垂直搬运设备等都属于动力性搬运设备；手推车、平板拖车、滚轮车、重力型传送带等都是非动力性搬运设备。
订单拣取设备
订单拣取设备大概分为一般性订单拣取设备（如计算机辅助拣货台车）和自动分类分拣设备等。
图7分拣传送带图8传送带
流通加工设备
用来完成流通加工任务的专用机械设备成为流通加工设备。
它们能够改变或完善流通过程中商品的形体，承担着生产与消费的“桥梁与纽带”作用，从而提高原材料的利用率、效率，方便用户使用，减少无用运输等。
与配送有关的设备有：
印花条码标签设备、裹包集包设备、拆箱设备等。
与原材料加工有关的设备有切割机、剪板机等。
图9合成器
物流周边配合设备
物流周边配合设备有楼层流通设备、装卸货平台、废料处理设施等。
（4）仓储系统分类
仓储管理是现代物流重要的组成部分，在物流系统中起着至关重要的作用。
仓储的发展从最初的人工仓储到现在的智能仓储，通过利用各种新技术，仓储的效率得到了大幅度的提高。
根据自动化程度的不同，仓储系统可分为三类：
手工仓储系统（分拣员到产品系统）、自动化仓储系统（产品到分拣员系统）和自动仓储系统（使用分拣机器人）。
自动化立体仓库是实现高效率物流和大容量储藏的关键系统，是现代化仓储系统中重要的组成部分。
它具有：
、占地面积少，将仓库面积和空间充分利用，大幅度增加仓库高度
、易于实现仓库的机械化、自动化，使出、入库效率得到提高，降低物流成本
、使仓库管理水平得到提高
、可以容易的实现先进先出的出入库原则，防止储存时间过长而造成的货物损失
、采用自动化技术后，立体仓库能适应黑暗、低温、有毒等特殊场合的需要
、自动化仓库都有仓储信息管理系统WMS，数据及时准确，企业领导能够随时掌握库存情况，根据生产及市场状况及时对公司生产和决策作出调整等优点。
3.1.2分拣及配货
配
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