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        基于SLP和Flexsim的豆制品倉儲(chǔ)優(yōu)化與仿真

        2019-10-31 01:01:16劉志海劉涵彬崔鑫龍
        物流技術(shù) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:物流優(yōu)化作業(yè)

        劉志海,劉涵彬,崔鑫龍,尹 翔

        (山東科技大學(xué) 交通學(xué)院,山東 青島 266590)

        1 引言

        針對(duì)倉儲(chǔ)優(yōu)化問題,國內(nèi)外學(xué)者采用了不同方法和思路進(jìn)行研究。楊軍從充分利用倉庫容積,提高倉庫利用率等方面進(jìn)行了分析[1]。陳影等人通過Flexsim,針對(duì)煙草物流配送中心進(jìn)行布局和作業(yè)流程分析,尋找瓶頸節(jié)點(diǎn)得到最佳的模型參數(shù)[2]。婁慧斌等人針對(duì)某食品加工廠設(shè)施規(guī)劃問題,運(yùn)用SLP方法實(shí)現(xiàn)各區(qū)域的整體布置與優(yōu)化,最后利用Flexsim仿真驗(yàn)證[3]。陳佳等人利用Flexsim仿真軟件,對(duì)農(nóng)產(chǎn)品物流配送中心構(gòu)建仿真模型,根據(jù)蔬菜的特性對(duì)仿真模型進(jìn)行修正,得到了優(yōu)化后的模型[4]。徐留常對(duì)SLP法的基本要素、實(shí)施原則和實(shí)施步驟進(jìn)行了分析,論證了其可行性[5]。周廷美等人針對(duì)某整車廠零部件配送中心布局不合理的現(xiàn)象,運(yùn)用SLP方法,重新對(duì)配送中心進(jìn)行了功能分區(qū)的劃分[7]。楊瑋等人利用Flexsim 軟件仿真對(duì)醫(yī)藥物流進(jìn)行了優(yōu)化,主要改進(jìn)了立體倉庫和人工設(shè)備的組合方式[8]。Flexsim 作為一種工具得到了廣泛的應(yīng)用,SLP方法也在不斷進(jìn)行改進(jìn)[9-13]。倉儲(chǔ)優(yōu)化最常見的方法是SLP和Flexsim的結(jié)合方法。

        本文以某豆制品企業(yè)為例,該企業(yè)生產(chǎn)車間和倉儲(chǔ)中心位于同一區(qū)域,總面積為5 000m2,生產(chǎn)車間生產(chǎn)豆腐和豆皮,倉儲(chǔ)面積為2 000m2,日出庫量達(dá)30t。雖然目前利用SLP 方法結(jié)合Flexsim 仿真軟件研究倉儲(chǔ)布局優(yōu)化的很常見,但很少用在以豆制品為代表的生鮮產(chǎn)品企業(yè)中,一方面是由于生鮮產(chǎn)品存儲(chǔ)的短時(shí)性,加工完成后短暫冷藏就直接出貨,另一方面是由于生鮮食品根據(jù)訂單生產(chǎn),具有不確定性[14-15]。傳統(tǒng)的SLP 結(jié)合Flexsim 的倉儲(chǔ)優(yōu)化是根據(jù)物流量規(guī)劃整體布局再仿真驗(yàn)證的流程,普通制造企業(yè)的物流量是各區(qū)域的流通總量,來源于生產(chǎn)設(shè)備的加工批次和效率,由于豆制品生鮮企業(yè)基本沒有庫存,生產(chǎn)依靠訂單拉動(dòng),具有不確定性,因此根據(jù)傳統(tǒng)方法中的物流量來進(jìn)行布局優(yōu)化就不適用于豆制品等生鮮企業(yè)。本文將通過研究具體案例為豆制品等生鮮企業(yè)的倉儲(chǔ)優(yōu)化提供一種方法參考。

        2 SLP 與Flexsim 動(dòng)態(tài)結(jié)合的倉儲(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)

        SLP 理論(System Layout Planning)是通過分析各作業(yè)單位之間物流與非物流因素的相互關(guān)系與綜合密切程度,確定各作業(yè)區(qū)域的初始位置,再根據(jù)企業(yè)實(shí)際的面積進(jìn)行調(diào)整[16]。SLP 方法中最重要的指標(biāo)是物流量。Flexsim 仿真軟件是一個(gè)集系統(tǒng)仿真、模型設(shè)計(jì)、制作與分析于一體的三維生產(chǎn)系統(tǒng)仿真軟件,可以幫助企業(yè)建立生產(chǎn)線的三維虛擬生產(chǎn)環(huán)境,分析設(shè)備和人員的空閑時(shí)間、加工時(shí)間、產(chǎn)品等待時(shí)間、輸入和輸出的產(chǎn)品數(shù)[17]。

        SLP和Flexsim動(dòng)態(tài)結(jié)合的倉儲(chǔ)設(shè)計(jì)在總結(jié)前人方法的基礎(chǔ)上,動(dòng)態(tài)地結(jié)合了這兩種方法。本文針對(duì)以豆制品企業(yè)為代表的生鮮企業(yè)物流量的特殊性質(zhì),將Flexsim仿真的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為預(yù)測(cè)物流量,多次動(dòng)態(tài)驗(yàn)證,提高了SLP 方法的科學(xué)性。具體步驟為:(1)采集原始數(shù)據(jù)和分析現(xiàn)有布局;(2)初步建模,編譯運(yùn)行后,定量分析存在的問題;(3)改進(jìn)設(shè)備的數(shù)量及性能;(4)同時(shí)將仿真后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為SLP 方法的準(zhǔn)確物流量,分析物流因素;(5)綜合分析非物流因素,重新規(guī)劃倉儲(chǔ)布局,完成第二步改進(jìn);(6)使用Flexsim 對(duì)兩次改進(jìn)后的模型編譯運(yùn)行,分析是否提高效率,是否滿足企業(yè)的要求,如果沒有達(dá)到要求,第二次統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)將再次作為SLP 分析的物流量,繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化。具體的研究思路如圖1所示。

        圖1 研究思路

        3 SLP 與Flexsim 動(dòng)態(tài)結(jié)合的倉儲(chǔ)優(yōu)化應(yīng)用

        3.1 企業(yè)現(xiàn)狀

        該企業(yè)現(xiàn)有的冷藏室為托盤貨架,冷藏室短時(shí)存放成品,采取“及時(shí)入庫—及時(shí)出庫”的策略。成品裝入箱式托盤進(jìn)行存儲(chǔ)和運(yùn)輸。

        該企業(yè)在運(yùn)營過程中出現(xiàn)的一些問題主要表現(xiàn)在:(1)冷藏室時(shí)而貨物堆積,時(shí)而空缺巨大;(2)出庫量無法滿足訂單需求;(3)生產(chǎn)和配送混亂。該企業(yè)倉儲(chǔ)布局包括生產(chǎn)車間、冷藏室、理貨區(qū)、出庫月臺(tái),如圖2所示。

        大豆原料進(jìn)入加工車間,經(jīng)過初加工和最終加工,成品以盒裝的形式裝入托盤并在加工區(qū)暫存,進(jìn)入冷藏室的托盤貨架根據(jù)訂單出庫。出庫時(shí),在理貨區(qū)打包,如果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,返回生產(chǎn)車間重新加工為非食用產(chǎn)品。

        圖2 倉儲(chǔ)布局示意圖

        3.2 原始模型

        3.2.1 建立模型。生產(chǎn)車間現(xiàn)有豆腐和豆皮初加工設(shè)備、豆腐和豆皮最終成型設(shè)備、運(yùn)輸叉車、托盤貨架、打包設(shè)備和若干傳送帶。原始模型如圖3所示。

        圖3 原始模型圖

        3.2.2 參數(shù)設(shè)置。本次模型建立的實(shí)體主要有:原料輸入設(shè)備、加工設(shè)備、暫存區(qū)、叉車、托盤貨架、包裝設(shè)備、傳送帶。兩種產(chǎn)品的初加工設(shè)備和最終成型設(shè)備的加工時(shí)間都設(shè)置為60s。豆腐初加工設(shè)備參數(shù)設(shè)置如圖4所示。

        現(xiàn)有的存儲(chǔ)設(shè)備是普通托盤貨架,參數(shù)見表1。

        評(píng)估專業(yè)人員是向委托方提供評(píng)估服務(wù),為市場交易提供價(jià)值參考的專業(yè)人員,特別是在法定評(píng)估業(yè)務(wù)中,評(píng)估專業(yè)人員簽署的評(píng)估報(bào)告是確定交易價(jià)格的重要依據(jù)。評(píng)估專業(yè)人員應(yīng)當(dāng)遵守法律、行政法規(guī)和評(píng)估準(zhǔn)則,遵守職業(yè)道德,誠實(shí)守信,勤勉謹(jǐn)慎從事業(yè)務(wù),依法作出客觀、真實(shí)、合理的評(píng)估報(bào)告,從而維護(hù)當(dāng)事人合法權(quán)益和公共利益。因此,參照《注冊(cè)會(huì)計(jì)師法》等法律,本法對(duì)受刑事處罰的人員規(guī)定了禁止從業(yè)的期限。

        表1 貨架參數(shù)設(shè)置表

        運(yùn)輸叉車的主要功能是將生產(chǎn)車間暫存區(qū)的產(chǎn)品放到托盤貨架上,運(yùn)輸叉車的裝卸時(shí)間均為30s。生產(chǎn)車間中兩種產(chǎn)品暫存區(qū)的最大容量設(shè)置為1 000托盤,理貨區(qū)設(shè)置兩臺(tái)包裝設(shè)備,包裝時(shí)間為10s。

        3.3 仿真分析

        設(shè)定每天的工作時(shí)間為28 800s,仿真運(yùn)行。

        圖4 加工設(shè)備參數(shù)設(shè)置

        對(duì)兩種產(chǎn)品的初加工設(shè)備和最終加工設(shè)備的空閑時(shí)間、加工時(shí)間和堵塞時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集發(fā)現(xiàn)豆腐的初加工設(shè)備堵塞時(shí)間較長,制約了該產(chǎn)品的生產(chǎn)速度,其余三種設(shè)備在合理范圍內(nèi),如圖5所示。

        圖5 加工設(shè)備使用情況

        在生產(chǎn)車間,兩種產(chǎn)品暫存區(qū)的最大容量設(shè)置為1 000托盤,兩個(gè)暫存區(qū)的實(shí)際容量都達(dá)到了1 000托盤。輸入和輸出的差值也都為1 000托盤,這說明貨物在暫存區(qū)出現(xiàn)了堆積現(xiàn)象。暫存區(qū)容量見表2。

        產(chǎn)品在暫存區(qū)通過運(yùn)輸叉車進(jìn)入冷藏室,衡量暫存區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)還有貨物停留時(shí)間和釋放產(chǎn)品的時(shí)間。貨物在暫存區(qū)的平均停留時(shí)間較多,4輛運(yùn)輸叉車的作業(yè)時(shí)間很長,而空閑時(shí)間保持在150s左右,叉車的作業(yè)強(qiáng)度大,設(shè)備難以得到維護(hù)。暫存區(qū)時(shí)間統(tǒng)計(jì)圖如圖6所示。

        叉車平均運(yùn)行時(shí)間表見表3。

        綜上所述,該企業(yè)的豆腐初加工設(shè)備數(shù)量較少,生產(chǎn)車間的暫存區(qū)容量較小,容易造成貨物的堆積,運(yùn)輸叉車的數(shù)量較少,加劇了生產(chǎn)車間貨物的堆積。

        圖6 暫存區(qū)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

        表2 暫存區(qū)容量(單位:托盤)

        表3 叉車運(yùn)行時(shí)間表

        3.4 SLP改進(jìn)倉儲(chǔ)布局

        根據(jù)Flexsim 的仿真,可以定量找出企業(yè)的具體問題進(jìn)行改進(jìn),但是定量解決倉儲(chǔ)的設(shè)備問題并不是問題的全部,倉儲(chǔ)弊端以流通量表現(xiàn)出來,流通量又受到布局的限制,只有綜合倉儲(chǔ)布局的合理規(guī)劃,才能得到最佳的解決方案。發(fā)現(xiàn)問題之后,通過SLP方法來改進(jìn)倉儲(chǔ)布局,與傳統(tǒng)的SLP 方法相比較,不采用調(diào)研獲取的流通量作為分析的物流量,而是根據(jù)仿真的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為SLP 的物流量進(jìn)行分析。因?yàn)槎怪破窂S屬訂單拉動(dòng)的企業(yè),調(diào)研獲取的數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性,不能作為日常生產(chǎn)的代表,仿真統(tǒng)計(jì)的大數(shù)據(jù)才能代表該企業(yè)一天的平均流通量。

        (1)分析物流因素。根據(jù)Flexsim 仿真的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),分析各區(qū)域之間的物流量關(guān)系,繪制物流從至表,歸納劃分物流強(qiáng)度。物流從至表見表4。

        物流強(qiáng)度表見表5。

        根據(jù)物流強(qiáng)度,繪制作業(yè)單位物流相關(guān)圖,如圖7所示。

        (2)分析非物流因素。從聯(lián)系程度、作業(yè)便利、作業(yè)安全、信息傳遞、衛(wèi)生健康、管理方便六個(gè)方面進(jìn)行分析。采用加權(quán)計(jì)算的方法計(jì)算出最終的聯(lián)系關(guān)系,劃分等級(jí),繪制非物流因素相關(guān)圖。非物流因素權(quán)重見表6。

        表4 物流區(qū)域從至表

        表5 物流強(qiáng)度分析表

        圖7 作業(yè)單位物流相關(guān)圖

        表6 非物流因素權(quán)重

        根據(jù)非物流因素權(quán)重繪制作業(yè)單位非物流相關(guān)圖,作業(yè)單位非物流相關(guān)圖如圖8所示。

        (3)根據(jù)繪制的物流相關(guān)圖和非物流相關(guān)圖,綜合考慮后,采用物流因素:非物流因素=2:1 的權(quán)重,計(jì)算最終的作業(yè)區(qū)域相關(guān)圖,最后根據(jù)該企業(yè)的總面積和各作業(yè)區(qū)域所需的最低面積進(jìn)行綜合考慮,確定優(yōu)化后的倉儲(chǔ)區(qū)域布置圖。優(yōu)化后的倉儲(chǔ)布局圖如圖9所示。

        3.5 建立優(yōu)化后的模型

        3.5.1 建立模型。根據(jù)前期建模仿真和倉儲(chǔ)布局優(yōu)化,要對(duì)設(shè)備的數(shù)量和參數(shù)進(jìn)行修改并且對(duì)倉儲(chǔ)布局進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整如下:(1)增加2 臺(tái)豆腐初加工設(shè)備;(2)增加4 輛運(yùn)輸叉車;(3)增加生產(chǎn)暫存區(qū)的面積,參數(shù)設(shè)置為3 000托盤。建立優(yōu)化后的模型如圖10所示。

        圖8 作業(yè)單位非物流相關(guān)圖

        圖9 倉儲(chǔ)區(qū)域布置圖

        圖10 優(yōu)化后的Flexsim模型

        3.5.2 仿真分析。建立模型后,編譯運(yùn)行,保持仿真的時(shí)間等前提條件不改變。仿真結(jié)束后,進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),并且與優(yōu)化前的仿真進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證優(yōu)化后的可行性。

        增加了豆腐初加工設(shè)備之后,設(shè)備的空閑時(shí)間并沒有大幅度減少,但是設(shè)備的平均加工時(shí)間增加了,設(shè)備的堵塞時(shí)間大幅度減少。豆腐初加工設(shè)備對(duì)比見表7。

        表7 設(shè)備優(yōu)化前后對(duì)比

        生產(chǎn)車間兩種產(chǎn)品暫存區(qū)的堵塞問題比較嚴(yán)重,主要的原因在于運(yùn)輸叉車的數(shù)量較少,優(yōu)化后的模型增加了4臺(tái)運(yùn)輸叉車,可以明顯看到兩個(gè)產(chǎn)品的暫存區(qū)都沒有發(fā)生貨物擁堵的情況,同時(shí)貨物的輸出量也隨著運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性而大幅度提高。暫存區(qū)容量見表8。

        表8 暫存區(qū)容量(單位:托盤)

        增加叉車數(shù)量后,對(duì)優(yōu)化前與優(yōu)化后的叉車平均運(yùn)行實(shí)際做對(duì)比,可以明顯看到優(yōu)化后的叉車空閑率有所提高,便于叉車設(shè)備的保養(yǎng),并且空閑率控制在7.61%,并不耽誤正常的作業(yè)。同時(shí),叉車的空載運(yùn)行率降低,裝載行走、裝載貨物和卸載貨物的使用率有所提高。叉車運(yùn)行對(duì)比見表9。

        表9 叉車運(yùn)行對(duì)比

        4 結(jié)語

        基于SLP和Flexsim動(dòng)態(tài)結(jié)合的優(yōu)化與仿真研究切實(shí)解決了企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中的問題,從而驗(yàn)證了基于SLP和Flexsim動(dòng)態(tài)結(jié)合的優(yōu)化手段的可行性,結(jié)果表明通過仿真可以發(fā)現(xiàn)企業(yè)運(yùn)行的問題,使用SLP進(jìn)行倉儲(chǔ)布局優(yōu)化并通過Flexsim多次建立模型,更加直觀地驗(yàn)證了倉儲(chǔ)優(yōu)化的合理性。相比以往的SLP方法設(shè)計(jì)優(yōu)化倉儲(chǔ)布局,將仿真的數(shù)據(jù)作為SLP 方法的重要指標(biāo),提高了精準(zhǔn)度。Flexsim 既是分析模型存在問題的仿真工具,又作為提供SLP分析物流量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工具。兩種方法的有機(jī)結(jié)合和互為補(bǔ)充對(duì)生鮮企業(yè)的運(yùn)作和發(fā)展有重要意義。

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