某公司倉(cāng)庫(kù)布局的Flexsim仿真分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u10442某公司倉(cāng)庫(kù)布局的Flexsim仿真分析案例 1323381.1系統(tǒng)仿真軟件介紹 1284661.1.1仿真軟件的選擇 175801.1.2Flexsim仿真模型的組成 2202011.1.3系統(tǒng)仿真假設(shè) 416171.2仿真模型的建立 4152001.2.1倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的概念模型 448131.2.2倉(cāng)庫(kù)原有布局仿真模型的建立 5203291.2.3模型參數(shù)的確定 673881.2.4改善后倉(cāng)庫(kù)布局模型的建立 917521.2.5仿真模型的運(yùn)行 10320891.3仿真結(jié)果輸出 11148891.2.1原有倉(cāng)庫(kù)布局仿真結(jié)果 11106671.3.2改善后倉(cāng)庫(kù)布局仿真結(jié)果 1352511.3.3仿真結(jié)果分析 131.1系統(tǒng)仿真軟件介紹1.1.1仿真軟件的選擇目前，市場(chǎng)上用于倉(cāng)庫(kù)仿真的軟件有許多種，運(yùn)用仿真軟件對(duì)倉(cāng)庫(kù)目前的實(shí)際狀況及改善后的倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行仿真，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)規(guī)劃存在的問(wèn)題。仿真軟件的動(dòng)畫效果及逼真的建模環(huán)境，能準(zhǔn)確的反應(yīng)倉(cāng)庫(kù)規(guī)劃是否合理，并通過(guò)模型的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題。因而也吸引了越來(lái)越多的人使用、研究。下面針對(duì)主要的幾款物流仿真軟件進(jìn)行介紹。（1）WitnessWitness是一款由LannerLX公司開發(fā)的面向工業(yè)和商業(yè)流程動(dòng)態(tài)仿真軟件仿真軟件。，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)和服務(wù)業(yè)中。Witness軟件主要用于離散事件的仿真，軟件內(nèi)置的可視化元素，如機(jī)器、路徑、緩存、操作員等，及大量的邏輯控制元素，建模步驟簡(jiǎn)單，操作方便。（2）ProModelProModel是主要針對(duì)制造型企業(yè)研發(fā)出的一種系統(tǒng)仿真軟件。其逼真的動(dòng)畫效果及3D顯示效果能準(zhǔn)確的顯示生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況，通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)的仿真，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)企業(yè)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在的瓶頸，通過(guò)報(bào)表形式生成運(yùn)行報(bào)告。通過(guò)修改模型參數(shù)，能達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)的目的，在國(guó)外系統(tǒng)仿真上應(yīng)用較為普遍[45-46]。（3）EnterpriseDynamicsED（EnterpriseDynamics）軟件是一款以對(duì)象為導(dǎo)向的仿真工具，在物流系統(tǒng)的仿真上，對(duì)于復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程仿真上，有著很好的展示效果，完成2D仿真到3D仿真的切換，同時(shí)ED軟件有著獨(dú)立的4DScript編程語(yǔ)言，在制造業(yè)的生產(chǎn)線流程及自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)布局上均有應(yīng)用。（4）FlexsimFlexsim軟件是一款可視化水平很高的仿真軟件。Flexsim仿真模型可以創(chuàng)建真實(shí)的3D計(jì)算機(jī)模型，同時(shí)可以提供給用戶復(fù)雜系統(tǒng)的前瞻性和真實(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性，幫助管理層和操作人員了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，通過(guò)修改模型參數(shù)，實(shí)時(shí)觀察模型的變化，通過(guò)其逼真的圖形動(dòng)畫和績(jī)效報(bào)告，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決模型存在的問(wèn)題性。Flexsim主要應(yīng)用于生產(chǎn)物流和倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)中，通過(guò)模擬仿真的構(gòu)建可以實(shí)現(xiàn)提高設(shè)備利用率、減少排隊(duì)和等待時(shí)間、解決物料搬運(yùn)距離過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，在倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的仿真中，實(shí)體庫(kù)有操作員、叉車、托盤等現(xiàn)成的倉(cāng)庫(kù)實(shí)體，在創(chuàng)建模型時(shí)直接進(jìn)行拖拽即可，操作簡(jiǎn)單方便。綜上所述，以上幾款仿真軟件均可用于倉(cāng)庫(kù)布局的仿真，通過(guò)對(duì)以上仿真軟件的對(duì)比分析，F(xiàn)lexsim仿真軟件在倉(cāng)儲(chǔ)物流的仿真上技術(shù)更為成熟，在模型的建立和運(yùn)行上更為方便，動(dòng)畫顯示效果更好，同時(shí)可以實(shí)時(shí)觀察運(yùn)行狀態(tài)并形成仿真結(jié)果分析報(bào)告。Flexsim仿真軟件在倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，完全符合本文的研究對(duì)象，因此本文選用Flexsim仿真軟件作為倉(cāng)庫(kù)仿真的工具。1.1.2Flexsim仿真模型的組成（1）Flexsim實(shí)體庫(kù)。實(shí)體庫(kù)中的實(shí)體主要用來(lái)模擬不同類型的資源，發(fā)生器產(chǎn)生臨時(shí)實(shí)體，臨時(shí)實(shí)體可以是托盤、貨物、訂單等任何能通過(guò)仿真過(guò)程的對(duì)象，經(jīng)過(guò)處理器的處理最終送至吸收器。Flexsim中的實(shí)體庫(kù)如圖6-1所示：圖6-1Flexsim實(shí)體庫(kù)（2）實(shí)體屬性。只有準(zhǔn)確設(shè)置每個(gè)實(shí)體的屬性，才能確保仿真軟件的正確運(yùn)行，保證運(yùn)行結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)體有到達(dá)、觸發(fā)等屬性。以發(fā)生器為例，發(fā)生器對(duì)象參數(shù)圖如圖6-2所示。圖6-2發(fā)生器參數(shù)圖1.1.3系統(tǒng)仿真假設(shè)在倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)仿真的過(guò)程中，會(huì)受到很多外界因素的影響，要把實(shí)際倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行中的許多隨機(jī)因素都考慮到仿真中去很難實(shí)現(xiàn)。倉(cāng)庫(kù)仿真模型的建立是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)本質(zhì)屬性的模擬，因此在模型建立時(shí)，必須排除外界因素的影響，為了實(shí)現(xiàn)仿真效果的模擬與實(shí)際相符，必須對(duì)模型進(jìn)行假設(shè)和簡(jiǎn)化。模型的假設(shè)與簡(jiǎn)化有以下幾點(diǎn)：（1）在模型實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不考慮由于外界因素而導(dǎo)致的出入庫(kù)過(guò)程間斷的情況，假設(shè)出入庫(kù)過(guò)程是一直在進(jìn)行的，工作人員和運(yùn)輸車輛的調(diào)度室最理想的狀態(tài)；（2）工作人員對(duì)入庫(kù)貨物進(jìn)行檢驗(yàn)分類，根據(jù)屬性的不同進(jìn)行存儲(chǔ)，但由于分類是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，在仿真模型中無(wú)法體現(xiàn)，且仿真的目的是驗(yàn)證布局的合理性，因此對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行假設(shè)，假設(shè)產(chǎn)生的貨物種類相同，不考慮種類不同對(duì)倉(cāng)庫(kù)帶來(lái)的影響；（3）在倉(cāng)庫(kù)工作人員實(shí)際操作叉車時(shí)，難免會(huì)有碰撞的現(xiàn)象，為了讓模型順利的運(yùn)行，假設(shè)叉車在倉(cāng)庫(kù)中的運(yùn)行時(shí)暢通的，不考慮叉車的碰撞情況；（4）假設(shè)貨物足夠充足，不考慮出入庫(kù)途中貨物不足的情況；1.2仿真模型的建立1.2.1倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的概念模型通過(guò)前文對(duì)倉(cāng)庫(kù)布局的現(xiàn)狀可知，整個(gè)仿真模型可以分為七個(gè)部分：辦公區(qū)、入庫(kù)區(qū)、入庫(kù)檢查區(qū)、出庫(kù)區(qū)、出庫(kù)檢查區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)。通過(guò)對(duì)倉(cāng)庫(kù)運(yùn)行狀況的實(shí)際調(diào)研可知，倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的作業(yè)流程為：（1）運(yùn)輸車輛到達(dá)入庫(kù)區(qū)，排隊(duì)等待卸貨入庫(kù)；（2）在入庫(kù)區(qū)進(jìn)行拆卸貨物后，由工作人員送至入庫(kù)檢查區(qū)處進(jìn)行檢驗(yàn)、分類；（3）根據(jù)貨物種類的不同，在入庫(kù)檢查區(qū)完成分揀工作，用叉車將分類后的貨物運(yùn)送至相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)，在存儲(chǔ)區(qū)處排隊(duì)等待入庫(kù)；（4）用叉車將不同類型的貨物運(yùn)送至相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域，進(jìn)行儲(chǔ)存工作；（5）根據(jù)訂單要求，倉(cāng)庫(kù)工作人員根據(jù)出貨訂單需求準(zhǔn)備出貨，將貨物整理好運(yùn)送至出庫(kù)檢查區(qū)；（6）裝好的貨物在出庫(kù)區(qū)排隊(duì)等待出庫(kù)，根據(jù)需求，運(yùn)送至相應(yīng)市場(chǎng)或超市。1.2.2倉(cāng)庫(kù)原有布局仿真模型的建立根據(jù)第三章倉(cāng)庫(kù)布局圖（圖3-6）和物流路線圖（圖3-5），可以得出物流仿真模型可以劃分為以下模塊：入庫(kù)區(qū)、入庫(kù)檢查區(qū)、出庫(kù)區(qū)、出庫(kù)檢查區(qū)和存儲(chǔ)區(qū)。將Flexsim中對(duì)應(yīng)的實(shí)體和相關(guān)模塊拖入布局方案的模型中，建立倉(cāng)庫(kù)原有布局的仿真模型，如圖6-3所示：圖6-3倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)有仿真布局圖通過(guò)研究各實(shí)體的作用，使用“A”連接或者“S”連接將各實(shí)體模型進(jìn)行連接，如圖6-4所示：圖6-4倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)有仿真布局連線圖在倉(cāng)庫(kù)仿真模型中，各實(shí)體與真實(shí)物流系統(tǒng)的元素相對(duì)應(yīng)的表述及其代表的意義如表6-1所示：表6-1實(shí)體對(duì)象一覽表實(shí)體名稱模擬說(shuō)明模擬實(shí)例發(fā)生器模擬臨時(shí)實(shí)體的產(chǎn)生貨物的到達(dá)暫存區(qū)存儲(chǔ)或緩存區(qū)地面堆存區(qū)處理器模擬打包延遲或處理時(shí)間核對(duì)、打包貨物叉車模擬裝卸搬運(yùn)的設(shè)備倉(cāng)庫(kù)中實(shí)際叉車操作員模擬搬運(yùn)、檢驗(yàn)的人員分揀員、搬運(yùn)工、檢驗(yàn)員吸收器模擬貨物的離開貨物出庫(kù)、發(fā)貨托盤裝載貨物的單元倉(cāng)庫(kù)中的實(shí)體托盤貨架模擬實(shí)體倉(cāng)庫(kù)存放貨物的場(chǎng)所模擬倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)的貨位使用情況1.2.3模型參數(shù)的確定只有保證仿真模型參數(shù)設(shè)置的準(zhǔn)確性，才能最大程度的保證仿真模型運(yùn)行與倉(cāng)庫(kù)實(shí)際情況相符。本文在模型參數(shù)的設(shè)定上，結(jié)合企業(yè)倉(cāng)庫(kù)的實(shí)際情況及對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的整理，對(duì)發(fā)生器、暫存區(qū)、處理器、叉車、合成器等模型實(shí)體的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。（1）發(fā)生器參數(shù)的設(shè)定在發(fā)生器參數(shù)的設(shè)定上，首先要確定車輛到達(dá)倉(cāng)庫(kù)的時(shí)間間隔進(jìn)行分析，確定其滿足的分布形式。通過(guò)對(duì)倉(cāng)庫(kù)中車輛達(dá)到時(shí)間間隔的調(diào)研，平均每天大約有15輛車達(dá)到倉(cāng)庫(kù)，由于倉(cāng)庫(kù)每周的運(yùn)行模式差別不大，每周的工作時(shí)間為7天，選取一周車輛達(dá)到的時(shí)間間隔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，抽取105輛車的達(dá)到時(shí)間間隔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，時(shí)間間隔數(shù)據(jù)如表6-2所示。表6-2車輛到達(dá)時(shí)間間隔數(shù)據(jù)表車輛到達(dá)時(shí)間間隔數(shù)據(jù)表11.4013.759.4511.9610.4110.8812.7314.848.9513.5112.0017.6714.7612.9612.7712.399.8710.9610.8810.1912.9515.2411.8212.8110.9911.749.2715.0813.0413.9410.9014.3513.0913.677.587.548.498.1920.1514.0814.5710.129.1613.3810.7713.5212.8314.8611.4111.078.7912.3613.4410.8813.9613.6011.659.0710.0314.6317.028.458.9413.8412.1212.1313.7413.9912.2914.9914.8111.641.7917.488.6214.0411.239.989.4912.1310.629.6315.2914.989.1114.2913.6212.5913.0014.8813.1610.7713.8317.698.379.8714.527.9011.6410.3211.2111.2312.8010.44求時(shí)間間隔的分布的計(jì)算上，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法。車輛到達(dá)的時(shí)間間隔服從的分布結(jié)果計(jì)算過(guò)程如下：①找出表格中的最大值和最小值，并計(jì)算極差值。R=Xmax-Xmin，其中R代表極差值，Xmax代表最大值，Xmin代表最小值，由上表可知，Xmax=20.15，Xmin=1.79，R=Xmax-Xmin=13.36。②確定組距。用k表示組數(shù)，給數(shù)據(jù)分為14組，即k=14；組距用h表示，是指組與組之間的間隔，h=R/K=13.36/13=0.95，取h=1。③確定組限值、組中值、頻數(shù)等如表5.6所示。④以組界限為橫坐標(biāo)、頻數(shù)為縱坐標(biāo)，得圖5.7，有圖5.7可看出，時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)大致服從正態(tài)分布。

⑤由公式X=i=1NX綜上可得，車輛到達(dá)的時(shí)間間隔服從N(12.22,2.5)的正態(tài)分布。表6-3計(jì)算累計(jì)頻率表組號(hào)組界限組中值頻數(shù)累積頻數(shù)累積頻率11.5-7.57110.95%27.5-8.58787.62%38.5-9.59101817.14%49.5-10.510112927.62%510.5-11.511144340.95%611.5-12.512125552.38%712.5-13.513146965.71%813.5-14.514168580.95%914.5-15.515139893.33%1015.5-11.51619994.29%1111.5-17.517310297.14%1217.5-18.518210499.05%1318.5-19.519010499.05%1419.5-20.5201105100.00%圖6-5數(shù)據(jù)分布圖到達(dá)方式選擇“到達(dá)時(shí)間間隔”，由上述統(tǒng)計(jì)可知，車輛到達(dá)時(shí)間間隔服從N（12.22,2.5）的正態(tài)分布，將發(fā)生器參數(shù)設(shè)定為服從N（12.22,2.535804,0），如圖6-6所示。圖6-6發(fā)生器參數(shù)圖（2）暫存區(qū)參數(shù)：不考慮貨物擠壓等待的情況并結(jié)合倉(cāng)庫(kù)實(shí)際，倉(cāng)庫(kù)暫存區(qū)最大的容量為1000箱貨物，因此將暫存區(qū)的容量設(shè)置為最大容量1000。（3）處理器參數(shù)：貨物到達(dá)時(shí)，每次最多檢驗(yàn)20箱貨物，將其最大容量設(shè)置為20，平均通過(guò)時(shí)間為5min，將通過(guò)時(shí)間設(shè)為5。（4）操作員參數(shù)：倉(cāng)庫(kù)中一共有3名操作員，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量可得，速度為0.5m/s，一次性可搬運(yùn)4箱貨物。因而模型中操作員的速度設(shè)置為0.5m/s，搬運(yùn)量設(shè)為4，表示一次性可搬運(yùn)4箱貨物。（5）為了確保貨物的充足，貨架的最大容量設(shè)置為100000，入庫(kù)后，按順序進(jìn)行排列。在完成對(duì)參數(shù)的設(shè)置后，確定仿真模型的運(yùn)行時(shí)間。在仿真模型運(yùn)行時(shí)間上，按照企業(yè)每天8小時(shí)的工作時(shí)間進(jìn)行仿真，總仿真時(shí)間為8×3600=28800s。

1.2.4改善后倉(cāng)庫(kù)布局模型的建立同理，依據(jù)第四章改善后的倉(cāng)庫(kù)布局圖，對(duì)改善后的倉(cāng)庫(kù)布局建立仿真模型，各實(shí)體之間的參數(shù)設(shè)置與改善前倉(cāng)庫(kù)布局各實(shí)體的參數(shù)設(shè)置不變，并用連線（“A”連接或“S”連接）連接起來(lái)，如圖6-7所示：圖6-7改善后倉(cāng)庫(kù)布局模型連線圖1.2.5仿真模型的運(yùn)行完成改善前后倉(cāng)庫(kù)布局模型的建立后，確保改善前后模型實(shí)體參數(shù)設(shè)置一致，分別運(yùn)行改善前后的布局模型，并實(shí)時(shí)觀察運(yùn)行狀況及數(shù)據(jù)變化情況，以改善前的倉(cāng)庫(kù)布局模型為例，其模型運(yùn)行現(xiàn)狀圖如圖6-8所示。圖6-8模型運(yùn)行現(xiàn)狀圖經(jīng)過(guò)仿真模型一段時(shí)間的運(yùn)行可以看出，現(xiàn)有倉(cāng)庫(kù)的布局導(dǎo)致了出庫(kù)區(qū)物料有明顯的堵塞現(xiàn)象，堵塞現(xiàn)象如圖6-9所示。同時(shí)運(yùn)行改善后的布局模型，在整個(gè)物料出入庫(kù)的過(guò)程中，沒(méi)有出現(xiàn)堵塞狀況，如圖6-9所示。圖6-9模型運(yùn)行狀況圖1.3仿真結(jié)果輸出通過(guò)對(duì)改善前后布局的仿真，根據(jù)仿真軟件運(yùn)行的結(jié)果，主要從搬運(yùn)距離、出庫(kù)量、出入庫(kù)等待時(shí)間及貨位使用情況四個(gè)方面對(duì)改善前后的效果進(jìn)行分析。1.2.1原有倉(cāng)庫(kù)布局仿真結(jié)果在仿真模型運(yùn)行結(jié)束后，通過(guò)比較和分析，在匯總報(bào)告中選擇改善前后布局模型差異較大的實(shí)體，最終從搬運(yùn)距離、出庫(kù)量、出入庫(kù)等待時(shí)間及貨位使用情況四個(gè)方面的變化進(jìn)行對(duì)比分析，為了更直觀地顯示仿真結(jié)果，將表格轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的圖表。圖6-10報(bào)告與統(tǒng)計(jì)屬性圖原有倉(cāng)庫(kù)的搬運(yùn)距離圖如圖6-11所示，2項(xiàng)指標(biāo)分別指的是：叉車入庫(kù)搬運(yùn)距離平均值，人員搬運(yùn)距離平均值。圖6-11搬運(yùn)距離圖停留時(shí)間平均值的變化圖如圖1.12所示。5項(xiàng)指標(biāo)分別為貨物在4個(gè)暫存區(qū)和貨架的滯留時(shí)間。圖6-12停留時(shí)間圖1.3.2改善后倉(cāng)庫(kù)布局仿真結(jié)果同理，對(duì)改善后的倉(cāng)庫(kù)布局進(jìn)行仿真，并對(duì)仿真的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。得出搬運(yùn)距離圖如圖6-13所示，