果蔬配送中心作业策略仿真与优化

王文铭，郑 薇，2

(1.中国石油大学经济管理学院，山东 东营 257061;2.烟台南山学院，山东 烟台 265713)

山东省是我国的果蔬生产大省，果蔬种植面积及产量均居于全国前列，成为农业发展的重要支柱产业［1］。因此，加快发展果蔬类农产品的流通，是实现农业现代化物流的重要环节。

果蔬类农产品具有较强的季节性、地域性、易腐性和易变质等特性，这对果蔬的储藏、加工、配送、运输和销售等物流环节提出了特殊要求。

果蔬及果蔬产业的特性决定了其流通过程不完全等同于工商业、制造业的物流运作模式和要求，果蔬类物流在理论研究与实践活动中具有自己的独特性，主要表现为:①果蔬生产季节性强，物流数量大，种类、品种繁多。②果蔬供给主体分散，物流网络复杂、庞大、运距长。③果蔬市场供给与需求弹性小，价格波动较大，应保证其物流供应的连续性来满足持续性消费需求。④涉及技术领域广，物流难度大，物流成本高。

目前，我国果蔬类配送中心基本上沿用传统的批发市场方式进行配送作业，作业环节较多，物流损耗较大，作业效率较低［2］。因此，如何优化其作业策略，提高配送中心的劳动生产效率，从而降低物流成本，是促进果蔬类农产品流通体系快速发展的一个关键环节。

利用仿真方法［3-4］解决果蔬配送作业方案问题，可以比较直观地展示物流流程的运行过程并反映出作业状态，对多种配送作业方案进行评测并选择最优方案，从而为决策提供支持。

Witness［5］是英国 Lanner Group 公司推出的具有面向对象功能的仿真软件产品，是平面离散系统生产线仿真器，可以用于离散事件系统的仿真，同时又可以用于连续流体(如液压、化工、水力)系统的仿真，具有完备的基本仿真功能和处理优势，在汽车、航天航空、电子电器、食品饮料、石油天然气、医药化工和交通运输等领域都有广泛的应用。

笔者以果蔬配送中心的作业流程为研究对象，要求配送中心在满足客户需求的前提下，尽可能提高配送作业效率，提高物流设施设备及工作人员等资源的利用效率，减少库存，缩短产品流通时间，减少在配送过程中造成的损失。

1 果蔬配送中心作业策略建模分析

果蔬配送中心由相应的设施、设备和运作管理方式构成一个完整的服务系统，包括果蔬的集中、分类和散发3个步骤，由一系列功能独立的配送作业环节组成，如集货、分拣、配货、配装和送货等。

果蔬配送作业是典型的离散事件系统［6］，引起系统状态变化的各种作业事件的发生具有随机性，运用计算机仿真技术解决这类复杂问题时，需要确定影响系统变化的随机变量，并分析确定这些随机变量的概率分布类型和相关参数，建立计算机仿真模型，采用多组随机数进行多次独立重复的仿真并分析这些仿真结果，从中选择最优的设计方案。

建模步骤如下:

(1)采用实体流图法［7］建立配送作业过程的流程图，借助实体流程图表示系统中的事件、状态变化及实体间相互作用的数量关系和逻辑关系，即按照实际的配送作业工作流程，在规定的时间内顺序地改变实体或设备的状态。

(2)分析各种实体的状态、活动，以及各种状态的变化规律，对其参数的取值、参变量的计算方法进行描述，确定随机变量及其所属的分布函数［8-10］。

笔者以某果蔬配送中心为例，将系统分成收货区、流通加工区、理货分拣区、储存区和配装发货区5个作业区域，其作业流程如图1所示。

图1 果蔬配送中心物流作业流程图

配送中心根据不同作业环节的需要安排工作人员和机器设备，整个作业过程包括果蔬入库、盘点及搬运作业，相关作业人员有果蔬质检、盘点人员和搬运人员，机器设备包括叉车、托盘等。

根据对相关作业数据的分析、处理可得:

(1)固定批量果蔬的到达时间间隔服从泊松分布，即POISSON(10，1)，且每个果蔬的平均重量约为0.25 kg，每批到达4000个，即每一批果蔬重量为1000 kg，果蔬装箱后每箱重量为50 t，每天到达50箱;

(2)收货区各工作机器处理1 kg果蔬需要的时间服从均匀分布UNIFORM(2，5);

(3)流通加工区各工作机器(如包装机和封口机等)，加工1 kg果蔬物品需要的时间服从均匀分布UNIFORM(3，5);

(4)理货分拣区主要包括果蔬分拣作业，其分拣机器配备有理货人员，分拣1 kg果蔬所需时间服从均匀分布UNIFORM(1，3);

(5)配装发货区机器的工作时间服从UNIFORM(5，10)分布;

(6)在储存区用t(t≥0)表示不同种类果蔬的保鲜期，将保鲜期在2 d以内的果蔬归为一类，即t≤2的果蔬;将保鲜期在3～7 d的果蔬归为一类，即3≤t≤7的果蔬;保鲜期在7 d以上的果蔬归为一类，即t＞7的果蔬;

(7)仿真元素各利用率的调整值允许在(-7%，7%)的误差范围内变动。

根据上述对果蔬配送中心物流作业流程的分析，将图1的作业流程图抽象化，建立包括收货区、流通加工区、理货区、储存区和配装发货区5个仿真模块的仿真模型如图2所示，各个仿真模块由具体的作业模块构成。

图2 果蔬配送中心物流作业仿真模型

2 实例分析

2.1 建立模型

利用Witness仿真软件面向对象的可视化功能，对仿真模型中的元素进行可视化设置，使仿真模型运行更具真实性。

配送中心作业流程仿真界面如图3所示。

图3 配送中心作业流程仿真界面图

仿真模型中部分元素说明如下:

P1、P2、P3分别代表保鲜期较短的果蔬、需要冷藏的果蔬、需要冷冻的果蔬;M1、M2、M3、M4分别代表收货区、流通加工、理货分拣、配装发货的机器;Labor1、Labor2、Labor3 代表叉车、手推车、工作人员;C1、C2、C3代表传送带。

2.2 模拟结果及分析

模型仿真时钟取系统默认的时间单位为1 min，根据选取的数据，对配送中心一天的运行状况进行模拟仿真，设定每天8 h制的工作时间，因此物流仿真时间设定为8×60=480仿真时间单位，并假设整个配送中心的各个工作环节连续进行。根据以上参数的设定，运行仿真模型，得到传送带工作状态、机器工作状态和员工工作状态的统计结果界面图如图4～图6所示。

图4 传送带工作状态统计界面图

图5 机器工作状态统计界面图

图6 员工工作状态统计界面图

从图4可知，传送带C1将果蔬从收货区送到流通加工区进行加工、C2将果蔬从流通加工区送到理货分拣区，这两条传送带的利用率分别达到了67.35%，50.16%，但相应发生了 24.99%、36.89%的阻塞，说明在这两个过程中工作人员或机器设备没能及时处理到达的果蔬，或者是人员或机器设备数量不够;C3传送带将果蔬送到储存区的利用率较低，只有44.79%。

从图5可知，M1、M2两台机器的利用率不高，分别为52.29%、54.00%，同时，M1和M2也发生了阻塞，其阻塞程度分别为3.82%和17.81%;M3发生了严重阻塞，导致利用率极低，仅为22.87%;M4的利用率基本上符合预期目标。

从图6可知叉车Labor1、手推车Labor2、人员Labor3都有大约一半的闲置状态。尤其是Labor2，闲置状态最多，说明没有充足的工作人员和叉车与之配套使用。

由上述分析可知，该果蔬配送中心物流作业环节的运行效率不高，并未达到充分利用配送中心工作人员、设施设备等资源的目标，需进一步针对这些情况，对作业条件和资源配置进行调整优化，以满足果蔬配送中心资源充分利用的目标，提高果蔬配送中心的作业效率和果蔬周转率。

3 结论与建议

通过对果蔬配送中心物流环节的分析，运用Witness仿真软件建立物流作业仿真模型，并对其进行仿真，通过显示其物流配送系统的整个运作过程及各主要环节，清晰明了地了解其中发生的问题，根据预定的仿真目标对仿真输出结果(以报表或图形的形式表现)进行分析，内容包括机器设备、人员等的利用率和空闲率等，及时调整模型的参数，主要是各个环节内人员和机器设备的安排数量，以使果蔬物流配送中心取得最佳的经济效益。

仿真结果表明，所建立的果蔬配送中心物流作业模型符合实际情况，运用Witness仿真软件可以便捷地对模型进行验证，只需对部分模型元素进行替换或修改就可实现作业策略的分析或改进，为提高果蔬类农产品的配送效率、加快果蔬类农产品的周转速度，提供有效的手段和工具。

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［2］战书彬，李秀丽.基于精益思想的山东半岛农产品物流体系构建［J］.安徽农业科学，2009，37(4):1801-1804.

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