基于精益物流的工位制仓储配送仿真研究＊

严健翔，王 宇，王 靖

（大连交通大学交通运输工程学院，辽宁 大连 116028）

近年来，制造企业很难通过降低劳动成本、改进生产工艺来增强企业竞争力，随着制造业与物流业的融合不断加深，越来越多的制造企业开始将生产物流作为企业新的利润点。其中，生产物料配送作为连接仓储和生产唯一桥梁，在整个生产物流中发挥着承上启下的作用，直接影响企业的生产效率与成本[1]；通过精益物流的思想建立智能的物流中心[2]，实现生产物料至工位的及时准确配送，有利于企业实现降低仓储成本，提高生产效率的目标。本文运用Anylogic 仿真平台，建立中车大连机车车辆有限公司城铁分公司物流中心从生产物料入库、仓储、处理生产订单、分拣到配送至指定生产工位的物流系统的仿真模型并运行，以系统中的资源利用率以及出库时间为评价标准进行分析，研究工位制仓储配送对生产物流的影响。

1 城铁库物流中心基本情况

1.1 物流中心介绍

旅顺新厂区城铁库隶属物流中心，库房占地面积9 200 m2，主要负责新厂区城铁车辆生产用料的仓储和配送。作为城铁车辆生产用料的仓储及配送中心，其实际运行是以精益思想为指导思想，将现代化信息技术作为有效手段，充分利用工业物流MES 系统与SAP系统的无缝对接，推进仓储和配送信息协同，达到实物流、信息流与价值流高效同步，采用大数据、云计算、多级条码、无线扫描等新一代信息化技术，实现信息系统的一体化运行和配送全程的信息化管控。

1.2 物流中心配送模式

现阶段物流中心的配送模式有以下2 种。

二级配送。二级配送主要是根据生产单位的计划向物流中心提出申请，由物流中心将生产物料配送至生产单位材料室，再根据生产单位的生产节拍与配送的BOM，直接与末端物流结合，做到点对点配送。

一级配送。一级配送是取消生产单位材料室，以物流中心库房为仓储和配送中心，生产物料按工位存储，根据生产单位的生产计划和生产物料需求，实现工位制节拍化从库房到生产工位的点对点一级配送[3]。在一级配送模式下，由物流中心对生产物料进行仓储和配送工作。之前需要在生产单位进行的工作现在由物流中心来承担。这样实现了生产物料运输次数的减少，使生产单位能够节约寻找生产物料的时间，从而可以进一步压缩生产节拍，实现生产效率的提高。虽然一级配送模式可以实现提高生产效率的目的，但是一级配送模式的高效运转必须要企业各个部门通力合作，信息及时共享才可以实现。配送流程如图1 所示。

图1 2 种配送模式流程图

2 物流中心仿真设计

2.1 物流中心仿真模型逻辑模型的构建

物流中心的配送流程主要由供货、入库、仓储、分拣、出库配送等环节构成。建立物流中心的仿真逻辑模型过程即定义物流中心中的各项要素、各类事件的逻辑关系[4]。公司物流中心由以下部分构成：待检区、暂存区、货架、齐套配送区。根据配送流程，生产物料通过各种物流器具在各环节进行入库、仓储以及配送作业。根据以上说明并结合物流中心的配送现状建立物流中心的仿真逻辑模型，具体逻辑模型如图2、3 所示。

图2 二级配送逻辑模型

2.2 物流中心仿真模型物理模型的构建

结合物流中心的实际情况对模型作出以下合理化假设：①处理器模拟复杂的操作，时间参数按照实际操作时间设置。②仓库的生产物料由生成器生成，模拟生产物料入库步骤。③将生产物料以箱为单位进行假设，对生产物料在各个环节的作业进行分解步骤，实现生产物料的运输。④由于本文主要物流中心的配送流程，次品对配送的影响较小，因此不考虑生产物料在质检过程中不合格的情况。⑤生产物料的运输主要有人工分拣或操作物流器具为主，因此假设物流器具不会发生故障，人力资源总能满足配送要求。⑥为便于仿真模拟，假设物流中心实行8 h 不间断工作制。

按照物流中心的实际布局以及合理性假设建立仿真模型，如图4、5 所示。

图3 一级配送逻辑模型

图4 二级配送物理模型

图5 一级配送物理模型

3 仿真输出设计及结果分析

物流中心为8 h 工作制，是典型的终止形仿真，因此要确定终止型仿真模拟的系统初始状以及仿真运行终止事件。

3.1 确定初始状态

本文中物流中心的仿真模型均按照实际调查的情况进行初始设置：生产物料在第0 时刻到达，将生产物料分为九大类，初始库存量为货架最大容量的30%；随机挑选3 种生产物料作为一个生产订单经一系列流程随机配送至某一个工位。

3.2 确定结束状态

本物流中心仿真模型设置运行长度为16 h。在实验设计器里设置运行时间为57 600 s。

3.3 运行仿真模型并分析输出结果

运行仿真模型并输出相关数据如下：一级配送模式的平均货架利用率为40.16%，工人及装卸设备的平均利用率为28.82%，平均出库时间为170.09 s；二级配送模式的平均货架利用率为59.4%，工人及装卸设备的平均利用率为27.53%，平均出库时间为197.01 s。具体数据如图6—图8 所示。

图6 工人及装卸设备利用率

图8 平均出库时间

图7 货架利用率

在处理相同的随机订单的过程中，相较于二级配送，一级配送更加符合精益物流的思想，能够在工人及装卸设备利用率相同的情况下，降低库存节约仓储成本，灵活应对随机生产订单的各种要求，减少约16%的出库时间，高效地完成生产物料配送任务。

4 结论

本文以出库时间与设备利用率为评判标准，使用Anylogic 仿真平台对中车大连机车车辆有限公司城铁分公司物流中心进行建模仿真，可以直观地表现出工位制仓储配送的运行状态，并且可以输出模型中的各个环节的运转、资源利用率等关键数据。为公司物流中心进一步优化提供依据，对企业建设基于精益思想的生产物流系统有一定的指导作用。