基于Flexsim的服装厂成品仓库仿真分析.docx
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基于Flexsim的服装厂成品仓库仿真分析
内容摘要
近年来,中国经济的快速发展,人们对质量生活的追求也随之提高,衣服的作用不仅在于遮羞保暖,更在于以高质量、个性化来展现个人形象和生活品质。
随着服装款式的多样化,服装厂的成品仓库如何存放货品成为问题。
面对日趋激烈的市场竞争,大多数服装企业将精力集中放在生产方面,忽视仓库管理,仓储管理系统落后。
其实,仓储管理在企业发展中起着举足轻重的作用,减少仓储成本的支出、解决仓储管理的关键问题才能获得企业的最大利润。
本文通过对H服装厂的成品仓库布局和出入库作业流程分析,找到该仓库的瓶颈,优化了仓库布局。
根据实际布局建立仿真模型并多次运行,找出该模型的关键问题是布局不合理,为减少工作人员行走路线,提高搬运效率,重新规划仓库布局,再次建立仿真模型,优化改进的仿真模型给该服装厂节约了仓库成本,减少了对仓库场地的使用,提高了设备利用率和人员作业效率。
成品仓库;仓库布局;Flexsim;仿真分析
Abstract
Inrecentyears,poweredbytheChineseeconomicboom,people'spursuitofqualitylifehasalsoimproved.Theroleofclothesisnotonlytohideshameandkeepwarm,butalsotoshowpersonalimageandqualityoflifebyhighqualityandpersonality.Withthediversificationofclothingstyles,howtostoregoodsinthefinishedproductwarehouseofgarmentfactoryhasbecomeaproblem.Inthefaceofincreasinglyfiercemarketcompetition,mostgarmententerprisesfocusonproduction,neglectwarehousemanagement,andthewarehousemanagementsystemisbackward.Actually,thestoragemanagementplaysanimportantroleinthedevelopmentofenterprises.Onlybyreducingthecostofstorageandsolvingthekeyproblemsofstoragemanagementcanwegetthemaximumprofitsofenterprises.
Inthispaper,throughtheanalysisofHgarmentfactory'sfinishedproductwarehouselayoutandwarehousingoperationflow,thebottleneckofthewarehouseisfoundandthewarehouselayoutisoptimized.Accordingtotheactuallayout,thesimulationmodelisestablishedandrunmanytimes.Thekeyproblemofthemodelisfoundoutthatthelayoutisunreasonable.Inordertoreducethewalkingrouteofthestaff,improvethehandlingefficiency,re-planthelayoutofthewarehouse,establishthesimulationmodelagain,optimizetheimprovedsimulationmodeltosavethewarehousecost,reducetheuseofthewarehousesite,andimprovetheutilizationrateoftheequipmentandpersonneloperationalefficiency.
FinishedGoodsWarehouse;WarehouseLayout;Flexsim;SimulationAnalysis
1引言
1.1研究背景
近年来中国制造业发展迅速,其中服装产业更是形成庞大的生产规模,推动着中国经济的增长。
根据国家统计局的数据显示,可以从图1.1中国近5年服装批发期末商品库存额[1]直观看出,2016年服装批发期末商品库存额呈现上升趋势,2018年服装批发期末商品库存额已达到837.3亿元。
由此可见,我国服装商品库存额较大,库存量也较大,占据着企业的经营成本。
面对如此庞大的库存量,提高出入库效率、更充分地利用仓储空间变得更为重要。
图1.1中国近5年服装批发期末商品库存额
目前来看,大部分服装厂的成品仓库采用粗放型的仓储管理,仓储系统不够完善,物流设备缺乏且落后,大部分只有叉车、托盘等简单设备。
另外,有些仓库甚至没有基本的库存管理制度,出入库都是借助工作人员手写单据,人工完成。
服装行业的SKU数量庞大,不同码数或颜色有不同的件数,库存数据混乱,搬运效率低下,影响出入库效率。
由于季节变化、人们要求多元化,服装具有“多品种、小批量、短周期”的特点,因此如何存放产品,利用有效场地和资源,发挥设施设备布置的作用,减少工作人员不必要的行走路线,提高货物出入库效率尤为重要。
1.2研究意义
1.2.1理论意义
本文采用Flexsim仿真模型,结合仓储管理原则对H服装厂成品仓库进行布局优化。
在建模过程中首先分析服装厂的成品仓库现状、出入库作业流程与仓库布局的关系。
根据初步仿真模型分析来优化仓库布局,从而达到各个作业环节与设施设备的布置相匹配,提高设计的合理性与科学性。
对于基于Flexsim的仿真分析理论和分析方法的研究、应用和推广具有一定的理论意义。
1.2.2实际意义
在分析H服装厂成品仓库布局现状的基础上总结存在问题并分析原因,根据仓库布局以及出入库作业流程建立仿真模型,找到仓库布置的瓶颈,进而优化仿真模型,改进仓库布局,提高人员效率和机械的利用率。
一方面完善了H服装厂的出入库流程和仓库布局,提高仓库资源的利用率和作业效率;另一方面,H服装厂成品仓库的优化实践对其他企业具有借鉴意义。
1.3研究现状
由于仓储管理在物流系统中还没有得到重视,导致仓储效率低下,国内很多学者就仓储布局和设施设备的使用效率进行了仿真模型研究或以相关研究方法理论为基础提出优化方案。
黄永昌通过建立Flexsim仿真模型对服装企业的仓储作业流程进行仿真,分析优化仓储设施的布局和规划,减少了设备和操作员的空闲时间,提高了货品周转率,减少对人力、财力、物力的浪费[2]。
卢焕根据生产制造层和运作层的分析,建立服装厂生产物流系统仿真模型,提高设备匹配程度、设施布局合理,保证服装制造的生产平衡[3]。
路亮采用模块化建模思想在Flexsim环境中建立厂区调度、收货入库、储分一体和条烟分拣模块的仿真模型,从而提炼出物流配送中心系统改进和发展的方向与方法[4]。
石雯丽以建立的面向对象Petri网模型为基础,分析服装企业的供应链特点,采用Flexsim仿真软件模拟服装企业供应链的运作过程,提出采用推-拉式供应链运作模式[5]。
盛小贺应用排队论来分析成品仓库系统规划的合理性并结合Flexsim建立仿真模型来验证,从而提高烟草生产流通效率[6]。
白晓宇根据DC公司是对玉米进行深加工的企业,结合其产品的特性,通过SLP法分析各作业单位的关系来规划物流路线,使其更精简,并应用Flexsim软件找出仓库存在的问题,通过调整设施设备改善仓储系统[7]。
王康认为服装企业可以通过RFID技术的应用获取服装企业仓库中货品在各个环节的实时信息,提高作业的精确性和效率,充分利用仓储空间,降低产品库存和物流成本,提高服装企业快速反应能力,实现企业的信息化管理[8]。
徐嘉运用工业工程SLP方法来规划仓储部的各功能区布局,优化路径,结合EIQ-ABC分析法来对产品进行分类,划分不同类型产品的固定区域,从而提高仓库空间利用率[9]。
从以上的参考文献来看,国内学者主要通过Flexsim建立模型和相关研究方法理论来研究物流系统,解决仓储问题,主要研究仓储布局、设施设备的使用效率和仓库资源利用率。
从文献和资料来看,做好仓储管理能为企业增强竞争能力,其中仓库布局对仓储管理发挥着至关重要的作用。
研究发现,合理的仓库布局能充分利用仓库空间,避免盲目扩大或缩小仓库面积,节省人力、物力、财力,提高仓库作业效率,减少仓库成本。
本文将结合实际情况,以H服装厂的成品仓库为例进行分析,通过Flexsim仿真模型分析其仓库的设施和布局是否合理,从而进行优化分析。
1.4主要研究内容和组织架构
第1章引言。
简要地阐述本文研究背景和研究意义,确定论文的研究内容、方法和思路以及研究现状。
第2章相关理论基础。
该部分主要论述仓储管理的相关理论,并简要介绍Flexsim软件。
第3章H服装厂情况概述。
主要就H服装厂的基本情况和出入库作业流程,分析其成品仓库现状,为接下来建立仿真模型提供基础。
第4章基于Flexsim的成品仓库系统仿真。
根据H服装厂成品仓库的布局和出入库作业流程建立仿真模型,分析仿真运行结果。
根据初步仿真模型的分析来优化仓库布局。
第5章成品仓库改进仿真。
主要就原布局仿真模型分析结果,提出改进仿真方法,通过多次运行模型、反复对比分析仿真结果,得到较优方案。
第6章总结概述本文的主要工作和解决方案,并提出需要改进的地方。
2相关理论基础
2.1仓储管理
仓储是由于剩余产品的产生而产生,是连接生产和销售的重要桥梁[10]。
在大多情况下,一般生产出来的产品不可能马上全部销售出去,产品会暂时储存在仓库里,工作人员要对产品进行保管。
因此仓储管理是指对暂时闲置的物资进行储存和保管的行为。
良好的仓储管理有利于社会再生产的顺利进行,能起到良好的产销衔接作用。
其次,做好仓储管理可以减少流通费用、降低物流成本。
仓储作业过程主要分为三个阶段:
入库、在库管理和出库。
货物入库管理由入库前的准备、确认收货、卸货、核对入库凭证、检验货物、整理分类和办理登记手续等阶段组成。
货物在库管理包括货物的储位安排、盘点管理、设备维修、货物养护、流通加工等阶段。
货物出库管理由出库前准备、拣货作业、包装、发货检核、装载上车和配送等阶段组成。
2.2仓储管理的原则
仓储管理不是单纯地把物品堆放,而要有相应的库存管理制度,做到各环节连续性强,效率高。
物品从入库到出库有一系列的作业环节。
为了保证各个作业环节的连续性,使货物有序地经过装卸搬运、检验、分拣、储存保管、包装、出库等环节,仓储原则对仓储管理十分重要。
一、保证质量。
保证在库货物的质量是仓储管理的基本任务,没有质量的货物就是浪费仓储空间。
因此,应制定质量标准,按标准执行管理。
并且要结合物品的性质,有些物品具有易燃性、腐蚀性等性质,要做到既保证质量也要确保安全。
二、注重效率。
仓储作业的效率影响着整个物流系统的效率。
注重仓库效率要求提高设施设备的利用率,充分发挥其作用;提高仓容利用率,充分利用仓库空间;调动工作人员的积极性,提高工作效率;减少搬运行走路线,做到“快进、快出”,提高货物周转率。
三、追求经济。
企业的最终目的是追求利润最大化,而降低仓储成本对经营成本的减少有着极大影响。
力争以最少的劳动投入获得最大的产品产量[11]。
减少库存数量,仓储费用的产生与库存货物的数量成正比,在满足客户订单的情况下,将库存数量降到最低,这是最快减少仓储费用支出的措施;降低装卸成本,减少装卸次数,通过机械代替人工,减少人力成本支出。
2.3仓储规划与布局
仓库最基本的功能是存储和对产品进出库的作业。
在进行仓储规划时,首先是对产品进行分析。
不同的产品对仓储系统、储存方式和拣选方式有不同的要求。
仓储规划的原则包括效率化、专业化和仓库场地有效利用率。
合理的仓库布局在仓储管理中起着举足轻重的作用,除了可以提高仓库场地的利用率,还能提高货物的储存质量,有利于储存物品的安全、完整无损,同时可以降低搬运人员的工作量,减少不必要的行走路线,方便进出仓库的作业,实现降低货物的储存和处置成本,提高仓储经济效益。
服装厂仓库在规划布局时可以合理进行作业区域划分,增大仓库的有效利用面积,可分为:
存储区(货架区、备货区、次品区),功能区(收货区、检验区、理货区、退货区)等,结合企业实际情况,对这些区域进行取舍与合理定位管理。
2.4Flexsim软件介绍
Flexsim是一种广泛应用于物流领域、属于离散型的仿真软件,可以用来修改基于待定事件,在待定时间点状态会发生变化的系统[12]。
Flexsim是一个基于现实物流系统基础上的仿真模型,然后可以针对性分析仿真模型的测试结果。
通过建立仿真模型,可以对现实物流系统的各种动态活动进行模仿,并用模型代替真实系统,从而找出真实系统存在的问题,不断优化得到较优模型。
在仓储管理过程中,存在着许多不确定性因素和设施布置的合理性,可以结合企业自身情况分析,改进作业流程,减少各种不合理的资源利用,使得企业能做出更好的决策。
Flexsim根据企业具体情况设置参数进行建模,输出结果分析,对比各个决策的可行性,从而得出较优策略,实现提高设施设备的利用率、优化作业流程和仓库布局的效果。
2.5本章小结
本章主要介绍本文相关理论基础,包括仓储管理的内容和原则,强调了合理的仓库布局在仓储管理中起着举足轻重的作用,以及简要介绍Flexsim软件在物流领域的应用。
3H服装厂情况概述
3.1H服装厂的基本情况
H服装厂是一家自主开发、设计、生产、销售,以男装休闲T恤、球服等服装为主的中小型现代化企业,创办于2003年,主要生产四种类型的服装:
T恤、POLO衫、球服、广告衫,面对的客户主要有实体店、外贸店、大卖场等。
该服装厂成品仓库自动化程度不高,仓库总体布局简单,仓库存储设备有限。
仓库作业中货物的检验、整理分类、拣货、储位分配和装载作业等大部分操作都是通过人工实现的。
3.2H服装厂的成品仓库现状
H服装厂成品仓库平面示意图如图3.1所示,H服装厂的成品仓库采用单边进出的形式,即整个成品仓库只有一侧有大门可以进出,成品仓库内部分为收货区、检验区、理货区、存储区、拣货区、包装区、复核区、杂货区和发货区。
通过分析仓库布局、出入库作业流程和工作人员效率,发现该成品仓库存在以下三个问题:
(1)功能区位置布局不合理,作业流程连续性差。
功能区的布局没有考虑作业流程的连续性,行走路径长,导致工作人员把时间浪费在行走上,工作效率低下。
(2)仓库缺少退货区,同时杂货区的作用不大,浪费仓库空间。
杂货区内的物品没有及时处理,不知原因的产品随意堆放,造成不明原因产品积压。
(3)仓库管理作业不规范,没有统一作业标准。
成品摆放混乱,各储位安排不合理,大多情况下由仓管员凭借经验来决定成品的摆放位置,存在哪里有空位就摆放哪里的现象,对成品盘点和库存控制造成影响。
图3.1H服装厂成品仓库平面示意图
3.3H服装厂的出入库作业流程
结合H服装厂出入库作业流程(图3.2),可以看到产品在生产线下来后,到达成品仓库会进行产品检验,检验合格后才能进入仓库作进一步库存管理,不合格则返回生产车间。
根据客户订单打包包装运输至客户,完成交接手续。
若客户对产品不满意,需要退货,则进入退货处理工作。
客户把不满意的货品返回服装厂后,工作人员进行退货检验,满足退货条件允许退货。
工作人员对退货货品进行检验,货品合格后进入成品仓库,重新录入货品信息,做好登记手续,不合格的货品则返回生产车间。
图3.2H服装厂出入库作业流程图
(1)服装货品入库流程
货品从生产线下来,抵达到成品仓库收货区,仓管人员进行到货确认,核对数量,做好交接登记手续,确认完成后进入检验区,对货品进行检验。
若检验货品不合格,则记录原因,返回生产车间;当检验货品合格,再扫描货品条形码,接着理货员进行整理分类。
根据不同款式、尺码、颜色进行分类。
分类好的货品放到相应的暂存区,每种货品有相应的堆放位置,上架员将货品放置相应储位,最后将货品信息录入系统。
图3.3H服装厂入库作业流程图
(2)服装货品出库流程
根据客户订单进行订单处理手续,做好发货准备,拣货员根据订单进行拣货,工作人员经过封好箱底、贴标签工作后,再包装产品。
此后的发货检核,出现错误则要管理人员检查纠错,若无误进行封箱组托,装载上车配送。
最后收货检验,完成所有的订单处理登记手续。
图3.4H服装厂出库作业流程图
3.4本章小结
本章主要概述H服装厂的基本情况,概括成品仓库的出入库作业流程和仓库布局,分析其成品仓库存在的三个问题,为接下来建立仿真模型和改进优化模型提供基础。
4基于Flexsim的成品仓库系统仿真
4.1H服装厂的成品仓库仿真模型
本文主要根据H服装厂成品仓库的出入库作业流程以及仓库布局建立仿真模型,假设仓储设备在运行期间并无出现中断故障问题。
对于其他登记交接手续、货品盘点工作和保养工作等问题暂不在仿真模型考虑范围内。
表4.1详细列出H服装厂成品仓库仿真模型的实体名称和模拟说明。
表4.1仿真建模实体情况表
实体名称
模拟说明
模型实例
发生器
模拟产生成品、托盘
成品入库、产生托盘
暂存区
模拟货物暂时堆放
收货区、A~D货物堆放
处理器
模拟部分工作的加工时间
检验、理货
合成器
模拟货物按订单拣货、打包
打包复核
货架
模拟存放货物
A区、B区、C区、D区
操作员
模拟检验、理货、拣货、上架的工作人员
检验员、理货员、上架员、拣货员、打包员
吸收器
模拟货物的离开
货物出库、配送
根据H服装厂成品仓库的实际布局以及作业流程建立仿真模型如图4.1所示。
图4.1H服装厂原布局仿真模型
4.2仿真参数设置
4.2.1仿真参数分析
H服装厂实行的是八个小时工作制,此仿真模型是假设成品仓库的一天工作量,仿真模型时间单位为秒,因此仿真运行时间设为28800秒。
根据该服装厂所收集的成品到库时间间隔数据统计表,变量为成品入库时间间隔。
将数据导入SPSS(图4.2),通过SPSS进行数据拟合,采用K-S检验,由表4.2可以看到,K-S检验结果中的渐近显著性(双侧)大于0.05,接受原假设,说明数据服从正态分布。
由图4.3直方图检验结果可见,数据呈现为正态曲线。
如图4.4所示的Q-Q图亦可以看到散点图大多集中在一条直线上,说明数据呈现出正态性。
由表4.3可知均值为15.1205,方差为2.004,经四舍五入可将发生器参数设置为normal(15,2)。
图4.2SPSS导入数据局部图
表4.2单样本Kolmogorov-Smirnov检验表
N
300
正态参数a,b
均值
15.1205
标准差
1.41576
最极端差别
绝对值
0.071
正
0.041
负
-0.071
Kolmogorov-SmirnovZ
1.230
渐近显著性(双侧)
0.097
a.检验分布为正态分布。
b.根据数据计算得到。
图4.3直方图检验结果
图4.4Q-Q图曲线
表4.3均值和方差结果
N
有效
300
缺失
0
均值
15.1205
方差
2.004
4.2.2仿真参数设置
(1)发生器参数设置
发生器1模拟的是生产车间,命名为货物发生器,其产生的临时实体模拟的是从生产车间抵达仓库的成品。
通过数据拟合得到货物到达时间间隔服从正态分布,其均值为15,方差为2(图4.5)。
临时实体种类选择box。
H服装厂的产品生产数量是根据客户的订货量,发现每种产品的订单数量是平均的。
因此发生器按照生产每种产品25%的比例设置四种类型的临时实体,同时按照不同类型设置颜色便于区分(图4.6)。
图4.5货物发生器参数设置
图4.6货物发生器参数设置
发生器2模拟的是产生托盘,命名为托盘发生器。
托盘到达时间按图4.7时间表设置。
图4.7托盘发生器参数设置
(2)处理器参数设置
处理器模拟的是检验、理货等作业,均需要操作员加工。
根据收集到的数据,每件服装的检验时间一般需要3.5s,检验合格后流入下游的处理器2进行整理分类,一般需要工作时间为6s,同时在输出设置根据不同case选择输出端口(图4.8),输送到相应货物的暂存区。
图4.8处理器2参数设置
(3)暂存区参数设置
暂存区模拟的是各个类型货物的堆放,四个暂存区参数设置一样,以A货物暂存区为例,暂存区的最大容量为1000(图4.9),同时需要2名操作员搬运货物到相应货架,勾选“使用运输工具”。
图4.9暂存区参数设置
(4)合成器参数设置
H服装厂每天平均有5个订单,拣货员按照订单进行拣货包装。
把所收集的订购数量输入全局表,如图4.10所示,再进入触发选择全局表,合成模式为打包。
结合企业的出库实际操作流程,需要预置时间2s,即指当拣货员从货架搬运货物到达合成器时,理货员不是立刻将货物放到合成器上,而是经过封好箱底,贴标签等工序,再进行打包包装,包装、复核工作时间一般为5s(图4.11)。
图4.10全局表
图4.11合成器参数设置
4.3仿真运行结果分析
在完成建立仿真模型后,把停止时间设置为28800秒,直至模型完全停止,逐个分析实体的仿真结果。
4.3.1处理器运行数据分析
模型运行完毕后,查看检验和理货这两个处理器的状态(表4.4),发现其空闲率分别为77%和60%,利用率只有23%和40%,处于无工作状态时间较长,设备利用率低,造成资源浪费,此处需要减少处理器个数,提高设备利用率,减少成本支出。
表4.4处理器工作状态情况表
处理器
空闲时间
加工时间
检验
77%
23%
理货
60%
40%
图4.12处理器工作状态条形图
4.3.2操作员运行数据分析
通过分析所有操作员的工作状态(表4.5),检验员和理货员的空闲时间较大,而两名上架员则处于高负荷运转状态,一刻不停地工作,利用率高达91.5%和86%。
同时发现两名上架员在行走过程花费较大时间,空载行进时间就占到45%和42%,总距离分别达到46815.74、44029.49,可见此仓库布局不合理,行走路径较长,搬运效率低下。
可以从条形图4.13更直观得看出上架员空闲时间极低,空载行进时间所占比例较大。
表4.5操作员工作状态情况表
操作员
空闲时间
空载行进时间
负载行进时间
总距离(米)
检验员
77%
/
/
/
理货员
60%
/
/
/
上架员1
8.5%
45%
24%
46815.74
上架员2
14%
42%
22%
44029.49
拣货员
38%
5.7%
32%
30487.29
图4.13操作员工作状态条形图
4.3.3暂存区运行数据分析
暂存区的等待运输时间表示临时实体堆放在暂存区上,即为暂存区的利
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