烟草物流配送中心仿真.docx

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烟草物流配送中心仿真

烟草物流配送中心仿真

烟草物流配送中心系统仿真

课程设计名称烟草物流配送中心系统仿真

课程设计日期2012.04

班级物流0903

组员施忠平U200914575

李洋U200914558

丁帅U200914564

摘要

随着市场经济的深入发展，作为“第三利润源”的物流在我国的生产、配送、流通和消费的各个领域起着越来越重要得作用。

烟草物流配送中心系统是由中心设施、机械设备、人员等组成的具有货物集散及存储功能的系统。

随着物流业快速发展和物流设备的不断更新，配送中心和决策者面临着更多的机遇和挑战，为了使配送系统的规划设计具有前瞻性和提高系统的作业效率，我们对货架堆垛机等设备对以及出入库规则所涉及的关键技术进行了研究，并根据设计的货架、叉车等设施配备情况和一些预测参数，通过模拟配送中心到货、组盘、入库、存储、分拣、拆盘作业等方面的动态过程，对配送中心的库存量、出入库周转能力及订单的生成和配货等重要参数进行综合分析评定，从而对烟草物流配送中心系统的运行状况做出定量定性的评价，且可以实现可视化效果，具有广泛的应用价值。

Abstract

Withthedevelopmentofmarketeconomy,as"thethirdprofitsource"ofthelogisticsinChinatheproduction,distribution,circulationandconsumptioninallareasplaysanincreasinglyimportantrolein.Tobaccologisticsdistributioncentersystemiscomposedofacenterfacilities,machineryandequipment,personnelcompositionhavingcargodistributionandstoragesystem.Withtherapiddevelopmentoflogisticsindustryandlogisticsequipmentupdateceaselessly,distributioncenteranddecisionmakersarefacingmoreopportunitiesandchallenges,inordertomakethedistributionsystemplanninganddesignwithprospectiveandimprovethesystemoperatingefficiency,weontheshelfstackingmachineandsoon,aswellasaruleofwarehousingrelatedkeytechnologiesarestudied,andtheaccordingtothedesignoftheshelves,forkliftsandotherfacilitiesandsomeparameters,throughthesimulationofdistributioncenter,warehouse,groupsofdiscstorage,sorting,removediskoperationsandotheraspectsofthedynamicprocessofdistributioncenter,inventory,warehousingturnovercapacityandordergenerationanddistributionofimportantparameterssuchasthecomprehensiveanalysisandevaluation,thusfortobaccologisticsdistributioncentersystemoperationconditiontomakeaquantitativeandqualitativeevaluation,andcanrealizethevisualizationeffect,havingwideapplicationvalue.

一、绪论

项目背景

多年以来，我国一直致力于电信、金融、保险、铁路、电力等垄断行业的改革和开放，特别是2001年中国加入WTO以后，垄断行业的改革和开放步伐日益加快。

同样具有垄断性质的烟草行业，面对国际、国内两个市场的双重压力，要求其改革和开放的呼声愈加高涨。

我国烟草行业的垄断体现在《中华人民共和国烟草专卖法》及《中华人民共和国烟草专卖法实施条例》。

第一章总则的第一条规定：

为实行烟草专卖管理，有计划地组织烟草专卖品的生产和经营，提高烟草制品质量，维护消费者利益，保证国家财政收入，制定本法。

第二条规定：

本法所称烟草专卖品是指卷烟、雪茄烟、烟丝、复烤烟叶、烟叶、卷烟纸、滤嘴棒、烟用丝束、烟草专用机械。

烟草行业现代物流系统主要包括以下三个层次：

（一）中国烟草专卖局及中国烟草总公司  

中国烟草专卖局及中国烟草总公司可谓烟草行业现代物流系统的中枢，建立在中国烟草专卖局及中国烟草总公司层面上的统一的物流运作平台，是负责确立整个系统的软硬件标准及整体物流的运作模式，协调管理整个系统的正常运行，它是行业物流管理中心。

（二）烟草区域物流配送中心  

第二层次的各省、自治区、直辖市烟草专卖局及各省、自治区、直辖市烟草公司，是根据烟草经济区域划分的区域物流配送中心，是在各省、自治区、直辖市层面，以本区域内的供应、生产、营销企业为基础，以物流线路的交叉点和汇集点为基点，使之具备物流的仓储、运输、中转、资源调配、信息整理和传递等功能。

该区域物流中心在一个区域内可以进行相对独立的物流运作，但它同时又是行业物流系统的一个节点，是整体的一部分，还可以进行跨区域的卷烟原辅材料的调配及管理，起到承上启下的作用。

（三）地市级烟草物流配送中心  

由各省、自治区管辖下的市、地级烟草公司物流配送中心和卷烟生产企业的物流系统组成的地市级物流配送中心,是以本地区的物流活动为主，不再有跨区域的物流活动，其主要任务是将卷烟产品配送到卷烟经营户，是烟草物流业现代系统的最末端。

运用计算机仿真的方法来对烟草物流配送中心系统进行仿真，有如下一些优点：

（1）模型比实体简洁得多。

通过对配送中心系统进行合理的简化，用模型表达实际问题中的主要部分及因素，一方面可以减少系统分析的工作量，另一方面可以减少因不必要的干扰引起的误差。

（2）模型比实体风险要小的多。

通过模型进行模拟，得出比较客观的结果，能够更好地验证方案是不是满足需求，然后比较精确的结果进行改善，可以降低投资风险。

鉴于此，我们针对配送中心系统，应用Flexsim仿真软件建立了仿真模型，并对仿真模型的数据结果进行了分析。

二、系统分析

2.1需求分析

2.1.1现状分析

到2004年底烟草全行业共建立客户服务中心2297个、电话订货中心l281个、配送中心l694个，全国有持证零售客户415万个，送货率基本达到100％。

在这些配送中心中，物流信息技术、软件技术、IT业设施、先进的设备资源的应用提高了烟草配送运作效率。

其中有部分中心以托盘为核心，结合RFID技术，极大地提高了运输效率，减少了装卸次数，破损率明显降低，物流运作效率明显提高。

总之，烟草配送中心的现代物流技术的应用既优化了烟草配送中心的业务流程，又给其带来新的商机与竞争优势。

2.1.2开发目标

本次系统仿真的目的在于利用计算机仿真工具Flexsim，对烟草物流配送中心系统进行三维实体模型设计，按照设计方案建立配送中心的空间布置，并配置相应的设备，设计作业流程，对配送中心的备对象库以及出入库规则所涉及的关键技术进行研究，并根据设计的配送中心的配备情况和一些预测参数，通过模拟进货作业、储位管理、分拣作业和出货作业等方面的动态过程，对配送中心的进出货规则、存储容量、分拣渠道等重要参数进行综合分析评定，从而对配送中心系统的运行状况做出定量定性的评价。

在此基础上，可以进一步设定目标函数与决策变量，进一步优化系统方案。

主要目标如下：

1.模拟现实配送中心实现基于订单的精确拣货，实时配送

根据系统出口输入的相应模拟数据，系统扫描货架信息自动做出回应，快速分拣，拆箱拼箱，完成订单，并记录相应处理过程，方便做整体的数据分析。

2.货品集中分类

将大批量的来自不同地域的烟草运进仓库，系统根据进入其中的货品信息，做出相应分类：

可根据不同的品牌、型号性质等分门别类，方便拣选，提高效率。

3.数据分析

当系统模拟现实运行一段时间后，得到一系列数据，可使用相应程序做数据挖掘并得到数据结论，然后做效率分析。

当修改运行模式后，同此处理并进行比较，最终得出系统的缺点与优势，方便对其进行优化。

2.1.3功能需求

由前面的现状分析以及目标设定可知，配送中心系统主要包括四个功能子系统：

1）进货子系统

系统将运来的卷烟进行标记，然后经过扫描系统对其货物数量、出厂地址等信息进行确认。

对于不合格的产品运输到退货处理区，并与上游企业取得联系。

2）入库子系统

货物运到缓冲区后，进入排队系统，根据相应的算法安排相应的货品进入货柜。

货柜根据相应的分区规则分区。

同时通知运输工具进行托运。

当货柜容量被占满时，通知进货区，停止进货。

3）分拣子系统

订单生成后，通知货柜进行相应处理，其处理规则有一套算法，确定出货顺序及轨迹。

当货物进入处理区时，处理器根据订单要求可能对整箱货物进行拆箱，打包装等处理流程。

并将剩余的散货运入散货暂存区。

4）出库子系统

再次检验订单，并将其生成的货物打包运走。

其总体功能结构图如下：

2.1.4性能需求

配送中心系统的仿真主要为研究系统以下几个方面的性能：

1）入库传送带----主要研究如何讲不同类型的货物准备的输送至专门存储的货架；

2）货架----货架的堆存量、容量、存取货物的情况以及货物在货架上的停留的状态、货架利用率、货架平均利用率及其优化；

3）分拣传送带----主要研究如何根据不同订单及时高效地将从货架上取出的货物传送到指定的出货地址；

4）托盘----分析如何提高托盘的利用率和合理流通线路；

5）叉车----叉车的使用及各种参数的设置。

2.2系统作业流程分析

到货入库流程：

分拣出货流程：

烟草物流配送中心系统的整体流程可简化为：

三、系统设计

3.1系统框架

整个烟草物流配送中心仿真系统主要被划分为5个模块，即为：

Ø发生器模块

各个对象的参数设置。

Ø入库操作模块

包括对件烟的分拣、码盘传送以及再对托盘分拣输送功能。

Ø货架模块

堆垛机将码盘后的货物进行存取操作。

Ø出库操作模块

将从货架上取下的托盘分解，堆放到缓存区。

Ø订单模块

将缓存区内的货物按照订单要求的数量运送到合成器进行包装，然后通过分拣传送带传送给相应的零售商。

下面主要介绍构建模型布局:

入库操作部分：

主要包括合成器和各传送带的布局，应考虑合理利用空间并尽量减少传送带交错。

货架部分：

利用堆垛机进行存取操作，使用高层立体货架存放货物。

不同巷道的货架紧靠，巷道宽度于堆垛机宽度相适应，大大提高了仓库的面积利用率。

出库操作部分：

货物直接从货架由传送带传送到相应分解器，减少运输步骤，提高效率。

采用机器人操作，经济高效。

设计有一条托盘专用回收传送带。

订单部分：

使用运输机运输货物。

仅用一台合成器完成出库包装。

分拣传送带分货到各订单缓存区。

3.2系统模型

根据设计要求建立以下烟草配送中心概念模型，该配送中心从两个供应商进货，两个供应商分别代表了本地烟三种和外地烟两种，并经配送中心仓储、分拣、订单处理与配货，最终向三个目标零售商供货。

配送采取一级配送的简单模式。

概念模型

概念模型如下图图2.1所示：

库存四

系统二维模型

系统三维模型

3.3所遇到的问题

3.1.1入库订单生成问题

烟草配送中心完成烟草从上游到下游的一个衔接功能，除了要向下游发送货物，还要在库存额度达到一定水平时能够向上游供应商发送补货请求，我们想到的有库存管理里提到的（s，S）策略，还有（R,Q）策略。

（1）（R,Q）策略

其中R称为再订货点，Q称为批量。

（R,Q）策略表示当库存量低于R时，就订货Q的量，结果使库存达到R+Q的水平。

（2）（s，S）策略

其中小s称为再订货点，大S称为最大订货点。

（s，S）策略指当库存量低于小s时，进行订货，从而将库存量提高到S的水平。

但在实际操作中，不知道怎么将货架的上的商品数量与订单挂钩起来，也就是说当货架上的商品低于仓库的安全库存时，系统不能自动的生成订单，完成订货任务。

于是我们就根据经验，判断往年平均各个月份的卷烟销售情况，大致估计每次需要向上游订货的数量。

在件烟发生器中事先写好订货的时间的订货批量。

在系统运行到设定的时间时触发。

3.1.2卷烟的出入库策略选择

香烟是一种很复杂的产品，其保质期因存贮环境不同而存在差异，环境干燥可以存贮两三年，而如果环境不好，连一年也无法存放。

同一品牌的香烟由于各地温度和湿度的差异，保质期也不一样。

比如在高温高湿的地方，只经过一个夏天，香烟干丝醇化，吸足了水分，天一变，便很容易发霉；而在干燥寒冷地区，香烟保质期有好几年，在冰箱里甚至可以保存10年。

一条烟和一盒烟的包装都没有生产日期，只在纸箱上有生产日期，这么一来，在销售环节，只有香烟经销商才知道香烟的生产日期。

做为一个香烟销售商，我不赞成在烟盒上标注日期，因为这会给销售带来麻烦，消费者会选择最新出厂的香烟，那存烟就卖不出去了，这当然会增加整个烟草行业的成本。

一般来说为了节约作业时间，充分利用时间、空间，不少仓库管理系统会选择就近原则，就近入库端选择货位来存放货物，就近出库短选择要出库的商品。

但是介于卷烟的特殊情况，我们在烟草出入库时就可以优先选择先入先出的策略。

现在在先入先出的基础上有发展了一种优化的先入先出策略。

如检验合格的有效期为12个月，那么将库存时间在1-12个月的货物严格按照入库时间的先后进行先后出库操作，不足一个月的货物忽略先进先出原则，按照距离就近的原则进行操作，提高出库效率。

但是在实现方面需要复杂的算法，需要复杂的计算，在参考一些文献情况下，我们能给出理论上的解释，但是却不能将其实现在程序中。

因此在系统的实现中我们只使用了商品存放到随机货位，而不是指定货架的指定位置，只是哪有空档就放哪，还没有达到仿真的效果。

3.1.3下游订单的处理问题

配送中心需要解决的最主要的问题就是对下游零售商的供货问题。

通过零售商提交的订单来进行订单的拣选、打包、发货。

但在系统实现时无法实时的产生订单，只能由全局表中事先写好订单，再由相应的设备进行拣选操作。

不能反映真实的配送中心操作情况。

四、系统参数设置及优化策略

4.1模块划分及基本单元

4.1.1件烟到达及分拣系统。

·件烟到达并进行分拣是系统仿真的开始。

件烟到达及分拣系统的构成基本单元为：

五个发生器（source）,一个暂存区（Buffer），一个分配器（Distributor），两个操作员（Operator），五条传送带（Conveyer）。

ØSource（产生件烟）：

产生五种不同的件烟，参数：

按月订货，即隔一段时间就产生一次订单，订单及时到达在进行分拣。

由于初始状态中仓库中没有库存，所以第一次即零时刻每种件烟都生产了200箱，来保证需求，以后每隔仿真时间3600秒就向上游供货商订一次货，根据往年的经验每次订货50箱具体设置如图4-1所示；

图4-1

Ø暂存区：

订单到来时，及件烟到达时，将卸货到此，参数：

容量设置。

暂存区根据所来的货物的种类的不同使用分配器下的操作员将不同的件烟分配至不同的输送路线进行打包入库，具体设置如图4-2所示。

Ø

图4-2

Ø分配器

分配器用来分配操作员来进行各种件烟的拣选工作的。

将不同品种的件烟传送至不同的端口，由传送带送入仓库内部。

具体设置如图4-3所示。

图4-3

Ø操作员

通过分配器安排的工作来进行实时的拣选工作，完成件烟的分拣任务。

Ø传送带

传送带将件烟输入仓库内部并有其他机械对其进行拼箱，入库等操作。

参数设置如图4-4.

图4-4

Ø托盘发生器

托盘发生器完成托盘的生成工作。

托盘的数量根据入库订单的货物的数量来决定，由于出库时托盘会进行回收，因此只需要在开始的一段时间生成托盘，之后的时间内重复利用就可以了。

托盘发生器的设置如图4-5所示。

图4-5

Ø组盘合成器

合成器完成将件烟组盘的功能。

为了充分利用货架中的货位空间，将一定数量的件烟组盘到一个托盘上，再利用自动化工具进行自动存储和出库，这里每8箱件烟组成一盘。

设置如图4-6所示。

然后将总体打上标签，以便传送带能根据件烟种类的不同，将不同的卷烟送至不同的货架存储，如图4-7.

图4-6

图4-7

4.1.2出库及订单分拣系统

基本单元为五个个暂存区（Buffer），一个分配器（Distributor），两台运输机（Transportor），一个合成器（Combiner），一个发生器（Source），五台分解器（Decomposer），若干传送带（Conveyer）。

Ø暂存区

暂存区用来将货架上拆盘的件烟进行缓存，以便订单到来时快速的进行拣选操作。

主要参数：

最大容量。

具体设置如图4-8所示。

图4-8

Ø分配器

分配器管理两个运输机按订单要求拣选指定数量种类的货物生成一份订单并送至合成器处进行合成。

设置如图4-9所示。

图4-9

Ø运输机

完成件烟从一处转移到另一处的过程，即搬运的过程。

，受分配器的分配。

参数设置如图4-10所示。

图4-10

Ø全局表

通过定义全局表来模拟订单的到来，合成器通过查询关联的全局表并加载和更新全局表中的数据来拣选不同品种不同数量的件烟，从而完成出库的作业流程。

如图4-11所示。

图4-11

Ø合成器

完成一个订单的合成，根据全局表的实时数据完成订单的传送，拣选，更新操作等。

将每个订单合成到一张托盘上出库，通过分拣传送带根据货物种类的不同传送至不同的端口，由不同的端口送至不同的需求地。

合成器根据订单的不同进行拣选，将同一订单上的货物打包成一份订单如图4-12所示。

再通过触发器修改订单，如图4-13从而完成不同订单的拣选工作。

图4-12

图4-13

Ø传送带

这里的传送带有两种，一种是基本传送带，一种是分拣传送带。

基本传送带完成件烟的搬运问题，以及托盘的回流。

分拣传送带主要完成不同的订单分配至不同的出口，从而送至不同的需求地。

传送带输出端口与发送条件如图4-14所示。

图4-14

●件烟入架完成入库和出库的衔接

基本单元为八个货架（Shelf），四个堆垛机（Stacker）。

Ø货架

货架完成货物的存储保值功能。

主要参数有货架容量，入架策略等。

设置货架容量为1000，如图4-15。

货物的存放规则为随机存放，一般货物的堆放有两种规则，先进先出和最短作业时间两种，由于烟草属于易受潮类物品，因此选择了先进先出的出库作业方式，以保证烟草的质量不受到影响。

为了使仓库实现其价值，即真正地实现了仓储的功能，避免货物刚入库就又出库，我们为货架设置了最小停留时间，设置如图4-16。

图4-15

图4-16

Ø巷道式堆垛机

专用起重机，在高层货架的巷道内穿梭运行，将位于巷道口的货物存入货格，或者取出货格内的货物运送到巷道口。

巷道式堆垛机大大减少了库存区的作业面积，提高了作业效率。

主要参数有：

速度，入架策略等。

其中本地烟每种烟使用一台堆垛机，两种外地烟共同使用一台堆垛机。

设置如图4-17。

图4-17

4.2各模块优化策略

4.2.1件烟入库系统

烟草配送中心根据自己的库存，向上游烟草公司对不同种类的烟草进行订货处理，由于数据的缺乏，只能根据大体的每月订单总数，来进行件烟的入库订单操作。

为了避免不同订货同时入库可能造成的混乱，我们将每种烟草的入库时间做了调整。

避免不同的烟草同时入库，而产生不必要的冲突和拥堵，不至于造成配送中心的不同时间的工作量不均匀的现象的发生。

4.2.2件烟入架系统

一般为提高自动化立体仓库的效率和方便货位管理，自动化立体仓库常用的货位分配控制策略有如下几个：

1、该进的先进先出。

采用改进的先进先出的原则，如检验合格的有效期为12个月，那么将库存时间在1-12个月的货物严格按照入库时间的先后进行先后出库操作，不足一个月的货物忽略先进先出原则，按照距离就近的原则进行操作，提高出库效率。

2、上轻下重。

进行入库操作时，中午应放在仓库的下部货架，轻的放在上不的货架，使货架受力稳定。

3、分巷道存放。

当仓库有多个巷道时同种货物要分散存放在不同的巷道。

4、货物相关性。

相关性大的货物往往同时出库，所以应该尽可能放在相邻位置。

5、货位分区。

根据货物出入库频率和特性，将立体仓库划分区段。

6、最短路线。

对于入库操作，找到货物所在的货位分区后，按照距离出入库台最近的货位作为出入库的货位。

因为卷烟是十分干燥的货物，非常容易受到环境的影响而产生变质，霉变等，因此在此入架系统中采用改进的先入先出的策略，保证因存放时间过久而造成的香烟质量问题的几率降到最低，同时也因加强仓库的防潮、防火的预防。

但由于在仿真系统中实现起来十分麻烦，并且毫无头绪，不知道从何下手，也没有资料参考，就还是使用了传统的先进先出的出入库策略。

4.2.3出库系统

出库系统的优化主要表现在出库暂存区的设置上，为了减少订单到来时，再从货架上进行拣选，拆盘作业而带来的延时，每种卷烟都设立了一个暂存区，为了满足订单一到就能马上对其进行拣选的工作。

4.2.4订单拣选系统

由于烟草配送中心的卷烟种类单一，每次出货的批量大，所以我们在两种常用的拣选方式中选取了摘果式。

每来一批订单，负责订单合成的合成器将拣选指令发送给分配器，分配器分配合适的运输机拣选订单上所需要的卷烟的种类，数量来拣选。

可以再很大一部分上来提高拣选效率。

一、摘果法即让拣货人员巡回于储存场所，按客户订单挑选出每一种商品，巡回完毕也完成了一次配送作业。

将配齐的商品放置到发货场所指定的货位，即可开始处理下一张订单。

摘果法的优点：

1、作业方法单纯

2、订单处理前置时间短（收到订单到拣选时间间隔）

3、作业人员责任明确，派工容易、公平

4、拣货后不必再进行分拣作业，适用于数量大、品种少的订单的处理

摘果法的缺点：

1、商品品种多时，拣货行走路线过长，拣取效率低

2、拣取区域大时，搬运系统设计困难

3、少量、多批次拣取时，会造成拣货路径重复费时，效率降低

二、播种法即将每批订单的同种商品累加起来，从储存仓位上取出，集中搬运到理货场，并按每张订单要求的数量投入对应的分拣箱，分拣完成后分放到待运区域，直至配货完毕。

播种法的优点