基于Flexsim的服装企业配送中心布局仿真优化.doc
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基于Flexsim的服装企业配送中心布局仿真优化
[摘要]:
以AT服装企业配送中心为例进行分析,找出原有配送中心出现的问题，并提出合理的布局优化方案。
采用SLP法进行了优化布局，并应用Flexsim软件进行仿真以检验配送中心布局的可行性。
[关键词]:
配送中心优化；自动化立体仓库；SLP；Flexsim仿真。
LayoutoptimizationandSimulationofdistributioncenterofgarmententerprisesbasedonFlexsim
TangYunfeng,LiXuanxuan,ChenFengjie,ZengMacheng,XieJunliang,PanQiuting
（GuangzhouCollegeofSouthChinaUniversityofTechnology,GuangdongGuangzhou510800）
Abstract:
ThepaperanalyzethedistributioncenterofATgarmententerpriseasanexample,findouttheoriginalprobleminthedistributioncenter,andputsforwardthelayoutreasonableoptimizationscheme.OptimizedlayoutusingSLPmethod,andcarriedonthesimulationbasedonFlexsimtotestthefeasibilityoftheapplicationofthedistributioncenterlayout.
keyword:
distributioncenteroptimization;automatedwarehouse;SLP;Flexsimsimulation.
1.引言
物流中的配送是企业的一个增值服务环节，配送效率和成本直接受配送中心布局的影响，优化配送中心布局对企业降低成本，提高竞争力具有关键作用。
在服装领域，随着服装市场需求量的增加，国内很多中小型服装企业现有的配送能力，已不能满足高效快速准确的将服装投放到市场的要求，从而造成库存积压，并导致销售量受限等一系列的问题。
本文以某个服装企业为例，针对其出现的问题进行分析并提出合理可行的方案，为企业的长期发展打下坚实的基础。
2.研究方法简介
2.1SLP方法
SLP法亦称系统布置设计方法，是美国著名规划专家Richard·Muther提出的以作业单位物流、非物流因素分析为主线；采用一套表达力极强的表格和符号，通过结构化、条理化的程序设计模式进行设施规划的方法。
2.2Flexsim系统仿真方法
Flexsim仿真软件通过模拟现实中具体项目设施、设备以及人员，给每个实体类型设定具体参数，代表实际实体的具体要求，实现虚实结合，生成相应数据和报告以供证明模型的可行性。
Flexsim可用于实例建模、仿真以及实现业务流程可视化。
Flexsim中的实体对象参数可以表示几乎所有存在的实物对象，同时数据信息也可以轻松地用丰富的模型库表示出来。
3.AT服装企业配送中心实例分析
3.1AT服装企业配送中心现状
AT服装企业主要以自产服装为主，生产的产品主要是男装、女装、童装三大类，每类服装大约有70个品种。
该企业现配送中心占地8000平方米左右，高20米。
现在配送中心进出库流量为20万箱一年（300天周转4次）,仓储容量为5万箱左右，并且年递增10%以上。
根据AT公司上一年的订单量，可计算出日出入库平均货流量为800箱/天，采用84组的6米高的托盘式货架。
通过调查分析发现，该配送中心有如下迫切需要解决的问题：
1、仓储区占用面积大，且各功能区域布局不科学合理。
2、设施设备使用频率低和资源闲置，仓储资源利用率不高，自动化程度低，主要为人工拣选。
3、库存积压，出库速度慢，年周转率低。
3.2AT服装企业配送中心优化方案
3.2.1AT配送中心各区域平面布局优化
AT企业现在配送中心的仓储区总占地面积为5770.8平方米，预计五年后年货流量将达30万箱，其中有一半的货物直接进入分拣作业，实际需要储存的年运转量为161051箱。
该配送中心原仓储方式为托盘式货架，从节约成本、缩短仓储时间的角度，宜采用托盘式自动化仓库来满足服装储存需求。
采用托盘式自动化仓库占用的面积为1779.9平方米，采用15巷道9层20列15米高的标准货架，每巷道2排，总货位数10800个。
采用横移式导轨，使用5台堆垛机（型号：
DF（P）L-20-1000），即一台堆垛机负责3个巷道的工作，每台堆垛机的平均复合存取能力为51.337盘/小时。
单元负载尺寸为：
W*L*H=1.1m*1.1m*1.3m。
采用双面木质平托盘，单元载重100kg，托盘尺寸为W*L*H=1.1m*1.1m*0.015m，单个托盘容量可容纳A型货物4箱或B型8箱（货箱尺寸：
A型为0.5m*0.5m*0.9m、B型为0.5m*0.5m*0.6m）。
分拣区采用RFID技术与带式浮动分类输送机结合，整个分拣过程实现全自动化，设计10条分类方向（每隔2米一条）。
根据AT企业数据，预测五年后平均日分拣箱数为1288箱，每次可同时处理10个大客户的订单。
根据带式浮动分类输送机的参数和实际中的设备作业通道占30%计算得分拣区面积为286㎡。
进货大厅现只有一个进货月台，为能提高它的入库速度，使其与自动化立体仓库的堆垛机储存的速度相配合，根据现在储存的两种货箱尺寸、每天货物的平均流量、货车的尺寸，计算出每天到货所需的车辆数，然后根据不同尺寸货车的卸货速度，计算出2小时内需完成入库所需的车位数为6台，每个车位宽度为4m，进货大厅共需6个车位，所以进货大厅的长度L=6*4=20m，设进货大厅的宽度为8m，总面积为192㎡，需增加5个进货月台。
出货大厅现只有两个出货月台，还需增加出货月台，通过配送节约里程法优化配送路线后，每次将采用3台11t车，3台8t车和1台2t车来负责每次的配送。
然后根据不同尺寸货车的装货速度，计算出2小时内完成装货所需要的车位数为7台，所以还需增加5个月台，总面积为228㎡。
收货暂存区设计容量为1000箱左右即可。
根据实际要求，当天收到的货物必须当天及时进行入库，因此货箱的堆放不宜过高而导致影响叉车作业，按照1.5米计算，可得到日收货总箱所需面积=平均日收货总体积数/堆放高度。
然后考虑堆放时需预留出作业和叉车搬运通道，根据实际中作业通道为存储面积的2/3计算：
收货暂存区面积=日收货总箱所需面积*（1+2/3）,最后计算出必要的面积为250.67㎡。
发货暂存区的面积计算方法与收货暂存区相同，但设计容量为1500箱，其中1000箱库位设计为每次平均发货量暂存，而剩余的500箱库位用于组装等其他作业。
优化后配送中心需求的设备如下：
无动力托板车5台、电动配货拣选车10台、1.6T三轮电动叉车10台、自动托盘搬运车2台、手推车10台、手扶式洗地车1台、手扶式扫地车1台，根据设备数量和尺寸及设备之间的通道设计，根据实际利用率面积为0.7计算得设备充电停放区的面积为225㎡。
优化后的配送中心使用标准化的托盘作业，所以需要增加托盘储存区，采用单个托盘的体积为0.01815m³，所以总托盘的体积=单个托盘体积*自动化立体仓库的总货位数=0.01815*5400=98.01m³。
为方便叉车的存取，根据实际情况取堆放高度为1.5米，可得托盘总堆放面积=总托盘的体积/堆放高度=98.01/1.5=65.34㎡，考虑到堆放时需预留出基本的作业通道和叉车搬运通道，根据实际中作业通道和存储面积的比4:
6可得到：
托盘存储区面积=托盘总堆放面积*（1+4/6）=65.34*（1+4/6）=108.9㎡。
其他辅助区域面积为配送中心总作业区域面积的5%左右。
通过上述的计算结果可总结出下表1。
表1配送中心平面布局优化前后面积比较
优化后（㎡）
优化前
仓储区S1
1779.9
5770.8
进货大厅S2
192
250
出货大厅S3
228
260
收货暂存区S4
250.67
300
发货暂存区S5
437.5
550
分拣作业区S6
367
1100
流通加工区S7
210
450
设备充电停放区S8
225
300
托盘储存区S9
108.9
0
其他辅助区域S10
189.95
300
配送中心总面积
3989
9280.8
3.2.2采用SLP法对配送中心的整体布局优化
评级时采用A占10%，E占20%，I占30%，O占40%，U级代表物物流量的作业单位对，同分同等级的评价方法,根据上面每个区域具体的优化后，分析各区域之间物流强度的分析得到下表2，将得出的物流强度分析表制成物流相关图，如下图2。
表2物流强度分析表
图2物流相关图（左图）和非物流相关图（右图）
非物流关系分析：
物流分析所得到的是定量的相互关系，但是各作业单位之间还存在着其他关系，如：
区域间的关系；人员的流动性，安全性，管理的方便性等，需要用定性的方法进行分析。
使用定性分析前要先设定评级的理由，定性给出密切程度等级时，包括A、E、I、O、U和X6种等级，如下表3：
表3作业单位相互关系等级表
综合考虑物流和非物流关系，一般两种关系的相对重要性为1:
3-3:
1。
确定相对重要性比重后，用公式CRij=mMRij+nNRij计算两作业单位i和j之间的相关密切程度，MRij和NRij分别是物流相互关系等级和非物流相互关系等级。
绘制如下综合相关得分图3。
根据得出的综合得分相关图进行排序，并划分等级，其中0分不进行考虑。
等级划分遵循A占10%，E占20%，I占30%，O占40%，同分数同等级的原则进行综合相关得分排序，然后绘制出如下作业单位综合相关图3。
利用图3进一步总结，可得表4，然后根据表4进行无面积拼块图，如下图5所示。
图3综合相关得分图（左）和作业单位综合相关图（右）
表4作业单位综合关系工作表
作业单位
A
E
I
O
U
X
1.进货大厅
2
8
3、6、7、9
2.收货暂存区
1、3
8
3、9、10
3.自动化立体仓库
2、4
1、5、8、10
4.流通加工区
3、5
8
9、10
5.分拣作业区
4、6
3、7、8
6.发货暂存区
7
5
1、8、9
7.出货大厅
6
8
1、5、9
8.托盘存储区
10
3、5、6、9
9.办公区
1、2、4、6、7、8、10
10.设备充电停放
2、3、4、9
图5无面积拼块示例
完成全部拼块后，可以裁下来进行布置摆放。
摆放时，先找出关系最重要的，即A最多的，若A等级数量在比较E等级，如此类推。
摆放的原则：
A级关系要靠边放，E级关系至少角靠角，X级关系不能靠边也不能靠角。
根据要求对无面积拼块图进行拼块会得到多种拼组方式。
再根据拼块图的各个区域关系，对其进行评价选出评分较高的几个，最后对其进行物流流程分析，即根据物流流程图给出的明确物流流向，选择出符合要求的拼块图即可。
利用以上方法，可以得到拼块图方案如下图6所示：
图6选定的无面积拼块图与布置图的流程分析
根据已设计出的各区域面积结合布置图，可做出有面积的块状布置图。
可以算出，总需求为3989m2，圆整为4000m2，按长宽比为8:
5得厂房尺寸为80m×50。
以10m×10m=100m2为基本单元格，则总共需要40个单元格，各作业单位圆整后的单元格数如下表5。
表5各区域单元格数列表
代号
名称
面积
单元格数
1
进货大厅
192
2
2
收货暂存区
250.67
3
3
自动化立体仓库
1779.9
18
4
流通加工区
210
2
5
分拣作业区
367
4
6
发货暂存区
437.5
4
7
出货大厅
228
2
8
托盘储存区
108.9
1
9
其他辅助区域
189.95
2
10
设备充电停放区
225
2
需要的面积常常会受到实际可能性或其他因素的限制，因此必须对所需面积进行调整，使之可行，即要符合建筑物的整体外形，又符合个作业单位面积的要求。
下图7所示没有进行建筑外形的考虑，只根据布置图进行组合。
最后得到最优布置方式为U型平面布置，如下图8所示。
图7AT配送中心块状布置图
图8AT配送中心最优平面布置图
4.Flexsim仿真模型的建立
根据以上优化方案的U型平面布置图，将自动化立体仓库、分拣作业区、收货货暂存区以及出货暂存区等区域以及设施设备通过Flexsim软件建立仿真模型如下：
图9配送中心总体布局仿真模型图
优化方案采用了自动化立体仓库，故其仿真模型采用货架与自动化堆垛机结合的方式，通过后台仓储计算机信息系统分配指定货位或随机货位，并记录货物存放位置信息，实现货物自动上架以及分拣下架的自动化仓储作业。
自动化立体仓库简单仿真模型图如下：
图10自动化立体仓库简单仿真模型图
优化方案中的分拣作业区域仿真模型，采用多节传送带以及分拣传送带，实现货物被从货架分拣后通过传送带运输到分拣传送带上，自动将货物按照订单需求从指定分拣口正确分拣出去，经人工搬运到达出货暂存区，等待出库。
图11分拣系统简单仿真模型图
在仿真模型中分拣系统始端，货物从货架上被分拣到传送带上后，经过分解器将货物与托盘分离并分别输送到各自传送带上。
在分拣系统仿真图中可以看到框中的设备和托盘，箭头表示传送带传送方向。
图12分拣系统仿真图
5.Flexsim仿真检验实例优化后的可行性分析
通过Flexsim仿真运行后的数据分析总结得到下表6，通过表6可知优化后的自动化立体仓库所设计的巷道数量和长度、货架高度、货架的规格尺寸、堆垛机的数量及所选的堆垛机的参数都是合理可行的。
货物从进入自动化立体仓库到分拣出库整个过程，各设备都能配合运行，使用效率很高，并能有效的解决现AT服装企业配送中心的问题。
表6优化后部分重要参数检验结果
优化后
平均值
高峰值
自动化立体仓库出入库量
1288箱/天
2845箱/天
带式分类输送机分拣率
76.5%
91.5%
每台堆垛机的利用率
74.3%
89.8%
6.总结
优化后采用托盘式自动化立体仓库，使仓储区的面积减少了3990.9㎡，分拣区面积减少了733㎡。
分拣速度大幅提升，完全可以满足未来五年后高峰期的出库需求，出库效率大大提高，货物由原来需要在仓库存放一周的时间，改进后实现日订单日处理并送达到客户手中，货物从进库到出库只需5小时。
同时AT配送中心设计合理的配送路线、配送方式外包运输实现货物在出库后两小时内送达给客户。
经过flexsim仿真检验，货物从自动化立体仓库经过分类输送机至分拣出口整个过程，货物都能按照优化后的方案顺利高效的完成配送中心的各项任务，说明此方案对AT服装企业配送中心的优化是可行的。
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