在現(xiàn)有的布局規(guī)劃方法中，系統(tǒng)布置設(shè)計(jì)(SLP)方法因條理性、邏輯性強(qiáng)，得到了廣泛的認(rèn)可與應(yīng)用[5][6][7][8]。如文法然，徐琬佳針對(duì)W公司倉庫布局，運(yùn)用SLP方法設(shè)計(jì)作業(yè)相關(guān)區(qū)域布局，并對(duì)方案進(jìn)行對(duì)比分析，從而縮短了物料搬運(yùn)距離，提高了倉庫整體運(yùn)作效率[9];趙亞男針對(duì)W公司倉儲(chǔ)布局問題，運(yùn)用SLP方法進(jìn)行優(yōu)化，使作業(yè)效率提高了14.9%[10]。以上文獻(xiàn)均運(yùn)用SLP方法對(duì)布局進(jìn)行改進(jìn)，但傳統(tǒng)SLP方法在求解時(shí)存在一定的局限性，如缺乏柔性和全局性，只是從宏觀的角度展開，未能考慮功能區(qū)內(nèi)部諸如設(shè)備的增減及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、作業(yè)效率的高低、物流動(dòng)線以及作業(yè)流程之間的關(guān)系等微觀問題，且無法對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行反饋并根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部需求變化對(duì)布局做出調(diào)整。

基于此，為對(duì)配送中心進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，本文在傳統(tǒng)SLP方法中加入動(dòng)線分析，保證優(yōu)化后布局的物流動(dòng)線與作業(yè)流程的協(xié)調(diào)性，并通過FlexSim仿真分析，對(duì)內(nèi)部設(shè)備、瓶頸環(huán)節(jié)與資源浪費(fèi)等進(jìn)行改善，監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，驗(yàn)證優(yōu)化方案的合理性。

1 配送中心現(xiàn)狀分析

1.1 配送中心概況

H家電生產(chǎn)企業(yè)物流配送中心的核心業(yè)務(wù)為倉配一體化服務(wù)，專為該企業(yè)中小型家電提供物流服務(wù)。目前該配送中心業(yè)務(wù)已實(shí)現(xiàn)智能化，正向智慧型物流配送中心轉(zhuǎn)型發(fā)展。

該配送中心占地總面積為5997m2,根據(jù)業(yè)務(wù)功能不同，將其主要?jiǎng)澐譃?個(gè)功能區(qū)：入庫區(qū)、流通包裝區(qū)、配件區(qū)、理貨區(qū)、存儲(chǔ)區(qū)、分揀出庫區(qū)、商務(wù)辦公區(qū)和智能控制中心，其平面布局如圖1所示，圖中帶箭頭線條為物流動(dòng)線。

各個(gè)功能區(qū)占地面積如表1所示。

根據(jù)出入庫頻次、訂單數(shù)據(jù)以及貨物大小，該配送中心將貨物分為A、B、C三類，各類貨物的規(guī)格大小與出入庫數(shù)據(jù)如表2、3所示。

由表3可知，該配送中心每日的貨物入庫量約為1450件，其中A類貨物訂單需求大且規(guī)格較小，以4個(gè)為一組通過托盤存儲(chǔ)并放入貨架，在第三季度中，其入庫量為66325件，出庫量為61355件，每月約有7.5%的安全庫存；B類與C類貨物訂單需求量相對(duì)較小且規(guī)格較大，為方便貨物的流動(dòng)以及存儲(chǔ)，B、C類貨物均以2個(gè)為一組通過托盤進(jìn)行存儲(chǔ)。A類貨架規(guī)格為8層10列，B、C類貨架的規(guī)格均為8層16列，托盤統(tǒng)一為GB/T2934—2007中1200×1000mm規(guī)格大小。

1.2 作業(yè)流程簡介

該配送中心各功能區(qū)物流、人流、信息流情況如圖2所示。各類貨物到達(dá)入庫區(qū)后，通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)貨物的搬運(yùn)與移動(dòng)，經(jīng)檢驗(yàn)因破損等不合格的大約有3.7%,經(jīng)檢驗(yàn)合格后，有22%的貨物需進(jìn)行包裝，之后進(jìn)入理貨區(qū)，統(tǒng)一進(jìn)行理貨、貼標(biāo)簽并組拍上架；在理貨區(qū)，運(yùn)用傳送帶以及RFID智能分揀技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的自動(dòng)分揀，并通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)貨物的組拍；在分揀出庫區(qū)，工作人員通過手持終端設(shè)備中實(shí)時(shí)更新的訂單信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)訂單貨物的揀選。

1.3 存在問題分析

①在宏觀布局方面，根據(jù)圖1,對(duì)該配送中心的物流動(dòng)線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)存在物流動(dòng)線的迂回與交叉現(xiàn)象。貨物入庫后，小部分需進(jìn)行流通包裝，其余直接進(jìn)入理貨區(qū)，之后統(tǒng)一進(jìn)入存儲(chǔ)區(qū)。但在出庫時(shí)，由于分揀出庫區(qū)與存儲(chǔ)區(qū)距離較遠(yuǎn)且二者中間有其他功能區(qū)，因此貨物無法直接進(jìn)入分揀出庫區(qū)，物流動(dòng)線之間有迂回，需通過傳送帶繞過中間功能區(qū)，導(dǎo)致貨物出庫效率較低。

②在微觀作業(yè)方面，入庫區(qū)存在瓶頸環(huán)節(jié)，由于入庫區(qū)設(shè)備處理效率過低，導(dǎo)致貨物在入庫區(qū)停留時(shí)間較長，出現(xiàn)貨物大量堆積現(xiàn)象，制約了后續(xù)檢驗(yàn)與理貨環(huán)節(jié)，影響了貨物的揀選效率；流通包裝區(qū)存在資源的浪費(fèi)，該功能區(qū)有3臺(tái)設(shè)備，但需要包裝的貨物僅占入庫貨物的22%,包裝工作量較小，使得三個(gè)處理工位的利用率較低。

2 基于改進(jìn)SLP的功能區(qū)布局設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)SLP方法以PQ分析作為布局規(guī)劃的參考依據(jù)，是一種生產(chǎn)導(dǎo)向的規(guī)劃分析理念，但配送中心作為典型的拉動(dòng)式供應(yīng)系統(tǒng)，其作業(yè)需要完全反映客戶的需求變化，應(yīng)通過加入動(dòng)線分析，形成閉環(huán)反饋過程，如圖3陰影部分所示，進(jìn)而提高優(yōu)化后布局的物流動(dòng)線與作業(yè)流程的協(xié)調(diào)性，保證布局方案的全面性。

2.1 物流與非物流關(guān)系分析

物流關(guān)系分析對(duì)布局規(guī)劃有重要的影響，得到的物流強(qiáng)度從至表如表4所示，將各功能區(qū)之間的物流強(qiáng)度按照由高到低的順序進(jìn)行排列，得到物流強(qiáng)度等級(jí)表如表5所示。根據(jù)表5作出物流相關(guān)圖，如圖4所示。其中，各功能區(qū)之間的物流強(qiáng)度等級(jí)按照物流量承擔(dān)的比例確定，承擔(dān)的物流量累計(jì)占比為0～40%記為A(超高物流強(qiáng)度),物流量累計(jì)占比為40%～70%記為E(較高物流強(qiáng)度),物流量累計(jì)占比為70%～90%記為I(較大物流強(qiáng)度),物流量累計(jì)占比為90%～100%記為O(一般物流強(qiáng)度),其余則記為U(可忽略物流強(qiáng)度)。

物流關(guān)系分析對(duì)布局規(guī)劃有重要的影響，但并非唯一影響，除此以外，對(duì)非物流關(guān)系的分析也不可缺少。結(jié)合實(shí)際情況，從以下8個(gè)方面對(duì)該配送中心的非物流關(guān)系進(jìn)行考慮：1)作業(yè)流程的連續(xù)性；2)貨物搬運(yùn)數(shù)量與頻次；3)管理與服務(wù)；4)安全與污染；5)振動(dòng)與噪音；6)人員聯(lián)系；7)共用設(shè)備；8)數(shù)據(jù)傳輸與流通。定性分析各功能區(qū)的非物流關(guān)系，劃分非物流強(qiáng)度等級(jí)，得到非物流相關(guān)圖如圖5所示。其中，與物流相關(guān)圖相同，用A、E、I、O、U表示等級(jí)強(qiáng)度，字母后邊的數(shù)字表示功能區(qū)之間的非物流關(guān)系理由。

2.2 綜合關(guān)系分析

設(shè)任意兩個(gè)功能區(qū)分別為Ai和Aj(i≠j),將其物流強(qiáng)度等級(jí)量化為MRij,非物流關(guān)系等級(jí)量化為NRij,因此功能區(qū)Ai與Aj的綜合相互關(guān)系量化為：

TRij=m·MRij+n·NRij(1)

式中，1≤i, j≤8,m與n分別表示物流關(guān)系與非物流關(guān)系的權(quán)重。

該配送中心的主要目標(biāo)為協(xié)調(diào)物流動(dòng)線，提高訂單出庫效率，因此物流關(guān)系更為重要，取物流與非物流關(guān)系的權(quán)重比為2∶1,設(shè)A～U等級(jí)的系數(shù)值分別為4,3,2,1,0。代入式(1)中，得到各功能區(qū)之間的綜合相互關(guān)系量化值，并按從大到小的順序排列，然后根據(jù)與物流關(guān)系、非物流關(guān)系同樣的等級(jí)劃分方法，得到綜合相互關(guān)系圖如圖6所示。

2.3 宏觀布局方案

根據(jù)綜合相互關(guān)系圖與面積等實(shí)際制約條件，同時(shí)考慮物流動(dòng)線與作業(yè)流程的協(xié)調(diào)性，得到優(yōu)化后布局及物流動(dòng)線如圖7所示，其中帶箭頭線條為物流動(dòng)線。

由圖7可知，優(yōu)化后布局物流動(dòng)線整體呈直線形，未出現(xiàn)迂回與交叉現(xiàn)象，在入庫區(qū)，貨物檢驗(yàn)合格后，可直接進(jìn)入位于其旁邊的理貨區(qū)和流通包裝區(qū)；在存儲(chǔ)區(qū)，貨物無需隨傳送帶繞過其他功能區(qū)到分揀出庫區(qū)，可以由叉車直接送入分揀出庫區(qū)，有效地解決了物流動(dòng)線方面存在的問題。

3 基于FlexSim的作業(yè)流程仿真

在物流運(yùn)作系統(tǒng)中，其存在的問題往往是由空間變量、時(shí)間變量和隨機(jī)變量交錯(cuò)形成的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)問題，解決這類動(dòng)態(tài)系統(tǒng)問題的有效方法就是系統(tǒng)仿真技術(shù)[11]。FlexSim作為三維仿真軟件，操作直觀，能應(yīng)用于系統(tǒng)建模、仿真以及實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程可視化[12]。因此，本文基于改進(jìn)后的布局，利用FlexSim軟件對(duì)該配送中心進(jìn)行建模，通過對(duì)設(shè)備利用率、訂單處理量以及貨物停留時(shí)間等進(jìn)行分析，進(jìn)一步改善瓶頸環(huán)節(jié)與資源浪費(fèi)問題。

3.1 仿真建模

基于改進(jìn)SLP優(yōu)化后的布局，建立該配送中心仿真運(yùn)作模型，如圖8所示。

圖中，在入庫區(qū)使用泊松分布模擬貨物的到達(dá)，具體設(shè)定為Possion(15,getstream(current));在理貨區(qū)，處理器貼標(biāo)簽的時(shí)間統(tǒng)一為8s, 合成器對(duì)A類和B、C類貨物的組拍時(shí)間分別為20s和12s; 在分揀出庫區(qū)，用發(fā)生器代表訂單的生成，分別在第15、30、50、65、95秒時(shí)生成訂單，并循環(huán)至仿真結(jié)束，將各個(gè)訂單對(duì)每類貨物的需求量導(dǎo)入全局表，合成器接收數(shù)據(jù)信息，操作人員對(duì)訂單進(jìn)行揀選并使用合成器打包合成，放入暫存區(qū)等待出庫。

3.2 仿真優(yōu)化

由2.2小節(jié)可知，在作業(yè)方面，存在瓶頸環(huán)節(jié)與資源的浪費(fèi)，接下來將對(duì)此進(jìn)行分析與改善。

3.2.1 瓶頸環(huán)節(jié)改善

對(duì)于瓶頸環(huán)節(jié)，在入庫區(qū)通過增加機(jī)械手的數(shù)量以及改變運(yùn)送形式來滿足作業(yè)量需求，進(jìn)而改善瓶頸環(huán)節(jié)。對(duì)基于改進(jìn)SLP方法得到的布局方案進(jìn)行仿真，提出方案一：增加1臺(tái)機(jī)械手；方案二：將暫存區(qū)Queue1與機(jī)械手直接改為傳送帶。統(tǒng)計(jì)各個(gè)改善方案下，貨物在入庫區(qū)的停留時(shí)間與入庫檢驗(yàn)設(shè)備的利用率，如表6所示。

由表6可知，方案一與方案二都縮短了貨物停留時(shí)間，但方案二效果遠(yuǎn)比方案一好，這是因?yàn)橥ㄟ^傳送帶可以直接省去機(jī)械手以及操作人員的搬運(yùn)時(shí)間，且設(shè)備利用率也進(jìn)一步提高。因此，綜合考慮設(shè)備利用率與成本因素，將暫存區(qū)與機(jī)械手改為傳送帶，在滿足作業(yè)需求的同時(shí)，既能節(jié)省一臺(tái)機(jī)械手的日常維護(hù)與保養(yǎng)，也能有效提高入庫效率。

3.2.2 資源浪費(fèi)改善

對(duì)于資源的浪費(fèi)，在流通包裝區(qū)，依次減少設(shè)備的數(shù)量，統(tǒng)計(jì)其輸出量，同時(shí)綜合考慮貨物等待時(shí)間以及設(shè)備利用率，旨在在保證作業(yè)效率的情況下盡可能地減少設(shè)備數(shù)量，降低成本。對(duì)基于改進(jìn)SLP方法得到的布局方案進(jìn)行仿真并運(yùn)行，將該功能區(qū)3臺(tái)設(shè)備的貨物輸出量隨時(shí)間變化圖與貨物的等待時(shí)間變化圖輸出，并依次將設(shè)備數(shù)量減少為2臺(tái)、1臺(tái)，運(yùn)行仿真模型并輸出對(duì)應(yīng)結(jié)果，如圖9所示。

由圖9 a)、d)可知，3臺(tái)設(shè)備時(shí)，每臺(tái)設(shè)備的貨物輸出量在(0,8)范圍內(nèi)波動(dòng)，貨物平均等待時(shí)間在3.5s左右。對(duì)比圖9 a)、b)、c),每臺(tái)設(shè)備的平均輸出量隨著設(shè)備數(shù)量的減少而增加。當(dāng)有3臺(tái)和2臺(tái)設(shè)備時(shí)，貨物的平均等待時(shí)間未發(fā)生明顯變化。設(shè)備數(shù)量減少為1臺(tái)時(shí)，貨物的平均等待時(shí)間低于2s, 說明減少設(shè)備并未增加貨物的等待時(shí)間，可以保證正常的作業(yè)效率，但同時(shí)也要確保設(shè)備未超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，對(duì)不同數(shù)量設(shè)備的平均利用率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表7所示。

由表7可知，設(shè)備數(shù)量減少后，其平均利用率也在增加，1臺(tái)設(shè)備能夠滿足流通包裝作業(yè)量的需求。因此，綜合考慮作業(yè)效率與成本因素，將流通包裝區(qū)設(shè)備減少為1臺(tái)，在滿足作業(yè)需求的同時(shí)保證作業(yè)效率，降低成本，減少資源的浪費(fèi)。

4 優(yōu)化方案比較

運(yùn)用Flexsim軟件，統(tǒng)計(jì)優(yōu)化前后方案運(yùn)行效果，如表8所示。其中，原方案是指未進(jìn)行優(yōu)化前的方案；優(yōu)化布局后是指基于改進(jìn)SLP對(duì)布局進(jìn)行宏觀優(yōu)化后的方案；仿真優(yōu)化后是指在優(yōu)化布局的基礎(chǔ)上，對(duì)微觀作業(yè)中存在的問題進(jìn)行統(tǒng)一改善后的方案；優(yōu)化效果是指仿真優(yōu)化后與原方案相比的改善率。由表8可知：

①優(yōu)化后訂單處理效率提高了28.18%,入庫檢驗(yàn)設(shè)備與流通包裝設(shè)備的利用率也分別提高了10.26%和18.01%,減少了資源的浪費(fèi)。

②貨物在入庫區(qū)的停留時(shí)間大幅縮短，且貨物輸出量也有所提高，說明改善了入庫區(qū)貨物大量堆積現(xiàn)象，降低了貨物等待檢驗(yàn)時(shí)間，同時(shí)保證了作業(yè)流程的連續(xù)性。

③理貨組拍設(shè)備與訂單合成設(shè)備的利用率均低了不到1%,但訂單處理量卻提高了，說明物流動(dòng)線與作業(yè)流程更加協(xié)調(diào)，投入比原來更少的設(shè)備便可完成更多的訂單量。

5 結(jié)語

本文運(yùn)用改進(jìn)SLP與FlexSim仿真相結(jié)合的方法，從宏觀布局優(yōu)化與微觀作業(yè)流程分析角度，以H企業(yè)物流配送中心為例，對(duì)其布局進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，解決了物流動(dòng)線冗余、瓶頸環(huán)節(jié)與資源浪費(fèi)等問題，提高了配送中心訂單處理效率。

改進(jìn)的SLP方法囊括了物流動(dòng)線分析，拓展了研究的深度；FlexSim仿真分析不僅可以明確瓶頸環(huán)節(jié)以及產(chǎn)生資源浪費(fèi)的原因，還能實(shí)時(shí)監(jiān)測配送中心的狀態(tài)，驗(yàn)證布局的合理性，并對(duì)其進(jìn)行反饋與修正。兩種方法的高度融合與互為補(bǔ)充為配送中心布局優(yōu)化問題提供了重要思路，具有一定的借鑒意義。