基于Flexsim的电商配送中心分拣作业仿真优化研究

朱文军 孙宇博 洪桐 王璐 温承宾

摘 要：文章分析现有电子商务配送中心所面临的瓶颈，针对订单复杂度高、信息化程度较低、分拣作业难度大三个方面，采用配送系统的规划和设计方法建立分拣作业仿真模型，对其进行模拟仿真及定量分析，给出优化建议，为提高物流服务链整体工作效率提供参考依据。

关键词：电商配送;分拣作业;仿真模擬

中图分类号：F252 文献标识码：A 文章编号：1005-6432（2022）07-0138-02

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.07.138

近年来，我国的电商部门利用自己的发展优势，使电商交易量不断创下新高。电商的飞速发展提高了对物流和配送的期望。配送中心作为物流运作系统的重要组成部分，也取得了卓越的发展。但是，由于电子商务产品的类型不同，形状和订单复杂，配送中心面临的压力也不断增加。

1 Flexsim简介

Flexsim是由美国Flexsim软件公司开发，在图形中集成C+IDE和编译器的一款商业化离散事件仿真软件。Flexsim内部有与实际相似度极高的三维虚拟现实环境，富含操作人员、队列、叉车、货架、集装箱、仓库等多种实体模型。运用Flexsim仿真软件，可在计算机内建立研究系统的三维模型。通过模拟实际操作，可以帮助企业实现资源最优配置，达到产能最佳，库存和成本最小化。

2 电商物流配送中心基本作业流程

电商配送中心就其作业性质而言，是接受并处理下游用户的订货信息，对上游供应方的大批量货物进行集中储存、加工等作业，并向下游进行批量装运的设施和机构。目前，配送中心所面临的瓶颈主要有以下三个方面。

2.1 订单复杂度高

电子商务的订单通常较小，解决“单一”订单非常简单，就是找到对应的产品、装箱、发货，许多物流公司为此建立了许多运营机制，以便高效处理这些简单的订单。但是，如果企业面对数量庞大，且不同的库存商品种类数（SKU），即使最简单的订单处理也会充满挑战，更有甚者可能会严重打乱原本简单的订单实现方案。

2.2 信息化程度较低

物流信息贯穿于电商运行的各个环节，物流信息系统的建设水平和信息资源的整合程度直接关系到电子商务平台的运作效率和服务水平。配送中心是物流的重要组成部分，其信息化过程对物流运营产生重大影响。现阶段，我国配送中心大部分作业尚处于人工操作的传统运作阶段，难以满足快速增长的电子商务的分销要求的操作阶段。

2.3 分拣作业难度大

在配送中心的各项作业中，分拣作业是一项非常繁重的工作。尤其面对零售业多品种、少批量的订货或者订单复杂程度较高的情况下，配送中心的劳动量大大地增加，若无先进技术和新分拣方案的支撑将会导致作业效率下降，降低服务质量，减少企业收益。

3 建立分拣作业仿真模型

3.1 分拣作业逻辑模型

分拣作业的逻辑建模过程即定义该环节各种元素和事件之间的逻辑关系。假设配送中心分拣作业目前仍然采用比较单一的不分区，按照订单拣选的方式（根据订单到达顺序，由空闲人员对订单进行分拣），4类产品因其他作业环节不在本节讨论范围内，又为使该分拣作业模型突出重点问题，故简化模型为1个员工负责的区域所产生的订单、储存、拣货等环节。其主要构成部分如下：4类产品、4个货架、10个暂存区、1个作业人员，10个订单。作业流程为：产生订单表中随机订单→作业人员拣货→存储区存放。

3.2 分拣作业仿真模型

Flexsim具有庞大的物流资源实体库，能够快速搭建物流系统仿真模型。系统中“发生器—暂存区”作为配送中心入库事件，模拟供应商生产备货过程;“操作员—暂存区”模拟运输过程;“暂存区—货架”模拟卸货、存放过程;“吸收器—发生器”模拟订单产生。根据分拣作业逻辑模型建立分拣作业规划布局方案。

为了节约成本，提高分拣效率，提出了两种拣选方案：产品分区按单拣选、产品不分区按单拣选。希望通过Flexsim模拟仿真技术，在相同的实验场景对不同拣选方案进行模拟仿真和比较研究。建立虚拟货物订单，为企业分拣寻求最优方案。

4 分拣作业仿真结果及分析

4.1 参数的设定

分拣作业系统的仿真参数包括三部分：①入库事件四个货架分别存储A、B、C、D四类产品各存储100件;②出库事件为每60秒通过订单消息创建任务序列产生订单，操作员按照订单拣选后放在每个订单产品的暂存区：③系统本身属性包括：10个暂存区表示拣选好的十种订单的出库暂存、4台物流设备参数、操作人员分拣货物、经历路途、存储货物总时间为20秒（货架取出货物10秒、放入存储区10秒）等。

4.2 仿真过程

根据上述仿真模型及参数，模拟配送中心一位分拣作业人员实际分拣作业过程。由于两种拣选方案的分拣布局相同，其主要区别在于作业人员一次拣选一个订单和一次拣选订单中所有的同类产品，通过调整中间端（货架分配器）的连接，实现产品分区拣选和不分区拣选。

针对分区拣选和不分区拣选两种不同的方案分别进行仿真模拟，将每种方案仿真运行7854.24s，经过数据采集、分析、整理，得到以下仿真数据。

方法一：分区按单拣选。

该过程仿真模拟作业员按订单一次从一个货架中拣选订单中所有的产品，并放到对应的订单暂存区，其分区按单拣选订单处理数据如表1所示，作业人员处理数据如表2所示。

方法二：不分区按单拣选。

该过程仿真模拟作业员按随机产生订单从四个货架中拣选货物，并放到对应的订单暂存区中，其分区按单拣选订单处理数据如表3所示，作业人员处理数据如表4所示。

4.3 仿真结果分析

根据以上仿真模型的统计报告分析得知，不分区按单拣选方案分拣量和处理订单数几乎接近分区按单拣选的两倍左右，平均负载率远高于按单分区且空载率远低于分类按单拣选方案，因此，不分区按单拣选方案是本模型最优方案。

而两种方案进行比较，优势方案作业人员的平均空载率总是低于劣势方案，方案的改进重点在于提高工作人员的负载率，减少人员设备的空载时间，然而，除分拣方案之外，还有订单到达时间、订单种类、订单数量等因素影响人员和设备的负载能力。因此，企业分拣方案的优化过程要综合考虑很多因素，确定参数边界，是一个根据内部环境变化及时调整的动态过程。

5 结语

文章就如何提升物流配送中心效率以促进整个电商行业的发展，分析出分拣作业效率较低是目前电商物流配送的主要瓶颈，以此为主要研究对象，提出两种拣选方案，利用Flexsim可視化仿真技术对快递分拣作业进行仿真，建立了配送中心分拣作业系统模型，模拟按照订单产生四种产品的物流分拣流程，并可以通过多次模拟试验进行数据分析，寻找最优物流分拣方案，可有效地提高生产效率，降低生产成本，为提升同类型电商物流配送效率奠定了基础。

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[基金项目]“大数据环境下的救灾应急物流区块链智能调配研究”（项目编号：20KJA120003）;江苏省高等学校大学生创新创业训练计划项目“基于Flexsim的电商快递配送瓶颈仿真分析及优化研究”（项目编号：xcx2020063）。

[作者简介]朱文军（1999—），男，甘肃酒泉人，研究方向：物流工程。

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