山东省大学生物流仿真设计大赛山东科技大学天韵队队员:栾福强李健波寻楠指导老师:孙慧20XX年05月目录第1章绪论1.1 总体研究框架本研究方案的总体框架如下图所示｡示｡立足于大赛题目同时与三维软件相结合,,解决了5个基本问题,以百蝶配送中心的实际情况为基础,系统得进行了思考,建立了关键应用技术与优化方案,从根本上解决百蝶配送中心存在的问题｡1.2 方案特色与创新点1.2.1 方案特色(1)系统性众所周知,在物流中,每个环节都是息息相关､环环相扣的,因此在设计方案时,我们用系统的眼光,针对案例中提出的问题,将库存优化､作业流程､设施设备规划等问题综合进行了考虑,使得其相互衔接,互相配合,形成一套严谨,内容全面,重点突出的方案｡(2)针对性本方案紧紧围绕案例中百蝶配送中心存在的问题,对其展开讨论,提出了具有可操作性的设计方案,通过各个角度去提高配送中心的作业效率,降低作业成本,实现人员利用率的最大化｡在方案设计过程中,多次进行多角度分析,以确保设计方案目标明确､具体､针对性强｡(3)定性分析定性分析与定量计算相结合方案设计是一个较为复杂的决策问题,只有同时把定性和定量方法相结合起来,才能增加方案的可行性､有效性｡因此我们基于企业案例中提供的事实和数据,在做出一定假设的基础上建议相关的实用模型,并结合企业自身的承受能力和未来发展战略进行适当的调整,以确保本设计方案具有较强的科学系和应用型｡(4)多学科理论方法交叉应用本方案综合应用了物流工程､运筹学､管理学､生产运营管理､人力资源管理等相关理论方法和技术,比如,ABC 分类法,TSP 模型,组织架构､5W1H 分析法､ECRS 法则､甘特图､工作负荷法等,同时吸收了许多物流企业管理的经验和体会,从而将相关理论和案例更好的结合在一起,体现了理论与实践的有机融合｡1.2.2 方案创新点(1)建立了TSP 拣选路径模型｡拣选路径问题是多变量､复杂的的优化问题,本方案使用了TSP 的拣选路径模型,同时考虑到了周转箱容量的问题,与实际中的经验拣选路径,S 形拣选路径进行了对比｡证明了该TSP 拣选路径能够做到行走路径最小,从而提高拣选作业的效率｡(2)5W1H 分析法与ECRS 原则相结合的作业分析｡5W1H 多用于企业管理中,ECRS 为工业工程学中程序分析的四大原则,多用于生产企业中｡本方案对二者进行了结合,进行了跨界应用,很好的将二者融合在一起对作业组织规划进行了优化｡(3)ABC 分类法的应用｡不同的管理目标,所需要的重点管理的对象也不一样,为了更好的进行储位分配,提高配送中心的入库出库效率,在货物储位安排上采取了ABC 分类法,该方法将周转率高的产品移到了电子标签拣货区域,大大提高了该中产品的出库效率,对不同等级的产品采取不同的储位分配方法,能够使得资源得到最充分的利用,(4)定量与定量分析相结合｡在该方案多处进行了定量与定性分析,在拣选方案选择方案中,我们不仅对拣选进行了定性分析,比较他们的优缺点｡还采取了定性量析,对拣选方式的方案在系统中模拟进行一个对比,根据作业时间来比较二者的优劣｡(5)甘特图的利用｡以图示的方式通过活动列表和时间刻度形象地表示出任何作业流程的活动顺序与持续时间,在此基础中,发现主要问题进行优化,使得各个作业时间得到尽可能的公平和合理化｡(6)工作负荷法与职责定员法的结合｡在人力资源管理组织方案中,我们采用了人力资源管理中常见的工作负荷法和职责定员法相结合,以此来建立人员分配的标准,由于缺少数据,因此建立了适合于百蝶配送中心的人员分配计算模型,并给出了在合理推测的基础上的人力资源分配方案｡最大可能的实现了,合理化,科学化的人员组织分配｡第2章ABC储位安排方案2.1 问题的分析由于规章制度不健全､管理手段落后,再加上物资品种繁多,大多数物资管理人员根据经验办事,对物资的管理不进行科学的分析和总结,导致计划的实现率不高,影响生产的正常运转,阻碍了企业的发展｡目前需要做的就是改进中心目前的储位管理机制,并解决其中存在的问题｡我们作为配送中心的一方,侧重点在于如何加快货物的周转速度､提高作业效率､减少装卸搬运费用｡所以,需要制定一个:ABC 储位安排方案｡我们要通过给出的部分货物出库表和ABC 分类法则(将流通性最强的 A 型货物摆放在电子标签拣货区,一般将 B 型货物堆放在阁楼货架一楼(F010101-F110603),将C型货物堆放在阁楼货架二楼(F120XX1-F220603)),根据物资周转率的高低以及管理情况,周转快的为 A 类商品,慢的为 C 类商品,应用ABC 分类法,将货物进行分类并根据结果适当调整货物的存储位置,进行重点管理｡部分物品包括加多宝凉茶､汇源果汁哈尔滨啤酒､香飘飘奶茶､脉动､阿尔卑斯奶糖､达能饼干､炫迈口香糖､康师傅方便面､旺旺仙贝､利趣拿铁､费列罗巧克力､妙脆角､｡2.2 ABC分类法的概述2.2.1 物动量ABC分类法(1)建立了TSP 拣选路径模型｡拣选路径问题是多变量､复杂的的优化问题,本方案使用了TSP 的拣选路径模型,同时考虑到了周转箱容量的问题,与实际中的经验拣选路径,S 形拣选路径进行了对比｡证明了该TSP 拣选路径能够做到行走路径最小,从而提高拣选作业的效率｡(2)5W1H 分析法与ECRS 原则相结合的作业分析｡5W1H 多用于企业管理中,ECRS 为工业工程学中程序分析的四大原则,多用于生产企业中｡本方案对二者进行了结合,进行了跨界应用,很好的将二者融合在一起对作业组织规划进行了优化｡(3)ABC 分类法的应用｡不同的管理目标,所需要的重点管理的对象也不一样,为了更好的进行储位分配,提高配送中心的入库出库效率,在货物储位安排上采取了ABC 分类法,该方法将周转率高的产品移到了电子标签拣货区域,大大提高了该中产品的出库效率,对不同等级的产品采取不同的储位分配方法,能够使得资源得到最充分的利用,(4)定量与定量分析相结合｡在该方案多处进行了定量与定性分析,在拣选方案选择方案中,我们不仅对拣选进行了定性分析,比较他们的优缺点｡还采取了定性量析,对拣选方式的方案在系统中模拟进行一个对比,根据作业时间来比较二者的优劣｡(5)甘特图的利用｡以图示的方式通过活动列表和时间刻度形象地表示出任何作业流程的活动顺序与持续时间,在此基础中,发现主要问题进行优化,使得各个作业时间得到尽可能的公平和合理化｡(6)工作负荷法与职责定员法的结合｡在人力资源管理组织方案中,我们采用了人力资源管理中常见的工作负荷法和职责定员法相结合,以此来建立人员分配的标准,由于缺少数据,因此建立了适合于百蝶配送中心的人员分配计算模型,并给出了在合理推测的基础上的人力资源分配方案｡最大可能的实现了,合理化,科学化的人员组织分配｡2.2.2 ABC分类的标准选择在施行ABC 分析进行比率分划时,要注意自身境况,对存货划分 A 类､ B 类､ C 类并没有一定的基准｡要求我们对实际情况进行统计分析,找出适合自己的划分比率,才能扎实地做好ABC 分析的准备工作,为以后进行分类管理打下一个坚实的基础｡在此问题中,做的是对仓库货物进行ABC 分类,其划分比率也要根仓库的实际情况分类｡而在进行实施时,如何确定这个划分界线,就需要结合自身的情况,依据适当原则选择自己的标准｡2.3 制定方案的基本思路根据ABC 分类法则,和上述的问题和所给的条件,我们需根据去年这些商品出库量的数据,给仓库接下来的运作制定一个ABC 储物方案｡具体思路:(1)确定时间单位,物品的出库量是以季度的形式体现的,所以我们采用以季度为时间单位｡(2)通过计算四个季度的物资周转率,然后取平均数,算出每个货物的年平均物资周转率,以及计算出品种数所占比例｡按照每个货物的年平均物资周转率从高到低排序输入｡(3)绘制ABC 分析表:ABC 分析表构成如下表,根据计算出的结果填入ABC分析表,如图:图2-1（4）将物品分类:根据ABC 分析表中第四栏和第六栏数据,再按照自身规定的ABC 分类比例把物资分为A､B､ C 三类,填入表中的第七栏｡(5)绘制一个ABC 曲线图｡2.4 ABC储位安排方案的制定(1)根据每个物品每个季度的出库量,计算每个季度物品物资周转率,即将每个季度每个物资出库量除以这个季度仓库出库总数量｡（2）计算各季度物资周转率平均值｡(3)将得出各物品平均物资周转率,从高到低将各个数据输入第四栏ABC分析表中,再将其他数据输入分析表中｡(4)根据实际情况制定的ABC 分类管理方法:A 类物资周转率所占比例为60%—80%,商品的品种数所占比例为5%—15%;B 类物资周转率所占比例为20%—25%,商品的品种数所占比例为20%—25%;C 类物资周转率所占比例为5%—15%,商品的品种数所占比例为60%—80%｡（5）根据A､B､ C 划分比率与物品的累积物资周转率和品种累积数,将各个物品进行ABC 分类｡第3章安全库存与经济订货批量方案3.1 问题的分析由于哈尔滨啤酒､加多宝凉茶､费列罗巧克力这三种货物的库存量很少,所以我们要进行需要进行订货作业｡我们已知了三种货物的订货成本为20 元/次,单位产品储存成本为 1 元/年,订货提前期为 1 个月,安全系数 1.5,以及上一年的出库表｡为了确保客户订货的不确定因素以及盲目带来的一系列问题,我们需采用订货定量法,根据这些数据计算月平均需求量,需求量偏差,安全库存量以及经济订货批量等数据,完成对安全库存与经济订货批量方案的设计｡3.2 定量订货法概述定量订货法是指当库存量下降到预定的最低库存量(订货点)时,按规定数量(一般以经济批量EOQ 为标准)进行订货补充的一种库存控制方法｡基本原理是预先确定一个订货点和订货批量,在销售过程中,随时检查库存,当库存下降到订货点时,就发出一个订货批量｡该方法主要靠控制订货点和订货批量Q 两个参数来控制订货,达到既最好地满足库存需求,又能使总费用最低的目的｡经济订货批量是通过平衡采购进货成本和保管仓储成本核算,以实现总库存成本最低的最佳订货量｡经济订货批量是固定订货批量模型的一种,可以用来确定一次订货的数量,可实现订货成本和储存成本之和最小化｡安全库存是指为了防止不确定性因素(如大量突发性订货､交货期突然提前､临时用量增加､交货误期等特殊原因)而预计的保险储备量(缓冲库存)｡安全库存量=安全系数*大订货提前期*需求量偏差订货点库存控制法是根据安全库存设置一订货点,当物料的库存数量低于该订货点时,即进行订货采购｡订货点库存指发出订货时仓库里该品种保有的实际库存量,它是直接控制库存水平的关键｡其订货点库存计算公式如下: 订货点库存量= 订货提前期的平均需求量+安全库存=(月平均需求量*最大订货提前期)+安全库存月平均需求量=全年总需求量/123.3 制定方案的基本思路为了能清楚明确的确定仓库的安全库存及经济订货批量,我们需根据去年出库的数据,通过订货定量法,计算出经济订货批量､安全库存量､订货点库存量等数据,给仓库接下来的运作制定一个最佳库存管理策略｡具体思路:(1)计算出经济订货批量,经济订货批量需确定三个量,商年需求量､每次订货成本､单位商品年保管费｡商品年需求量即将每个物品每个季度的出库量相加,得出年需求量S,每次订货成本 D 已知为20 元/次,单位商品年保管费已知为 1 元/年｡(2)由于安全库存和订货点库存需要用到月平均需求量,所以计算出每个商品月平均需求量,即将每个商品的年需求量除以12 个月;(3)计算需求量偏差,其中可将各季度出库量除以3,表示各季度中的三个月实际需求量相同,n 为12,最后根据上述公式得出｡(4)计算安全库存,需要确定安全系数､最大订货提前期､需求量偏差｡安全系数已知为1.5,最大订货提前为 1 个月｡(5)计算订货点库存,需确定月平均需求量､最大订货提前期､安全库存,这些数据都可根据以上数据得出｡3.4 安全库存与经济订货批量方案的制定(1)加多宝凉茶:年需求量S=103000+101500+98000+97500=400000经济订货批量=2000月平均需求量=S/12=400000/12=33334需求量偏差= 安全库存量=安全系数*最大订货提前期*需求量偏差=1.5×1×773=1160订货点库存量=月平均需求量*最大订货提前期+安全库存=33334×1+1160=34494(2)哈尔滨啤酒:年需求量S=25500+24875+24375+25250=100000经济订货批量=4000月平均需求量= 8334需求量偏差=141安全库存量=安全系数*最大订货提前期*需求量偏差=1.5×1×141=212订货点库存量=月平均需求量*最大订货提前期+安全库存=8334×1+212=8546(3)费列罗巧克力:年需求量S=990+1005+1015+990=4000经济订货批量=400月平均需求量= 13需求量偏差安全库存量=安全系数*最大订货提前期*需求量偏差=1.5×1×4=6订货点库存量=月平均需求量*最大订货提前期+安全库存=334×1+6=340根据上面的数据,可以为三种商品制定一个安全库存与经济订货批量方案: 加多宝凉茶:当加多宝凉茶库存量下降到订货点34494 件时,即按经济订货批量4000 件发出订货单,经过订货提前期一个月,库存量继续下降,到达安全库存量1160件时,每次收到订货4000 件,库存水平逐渐上升｡哈尔滨啤酒:当哈尔滨啤酒库存量下降到订货点8546 件时,即按经济订货批量2000 件发出订货单,经过订货提前期一个月,库存量继续下降,到达安全库存量212 件时,每次收到订货2000 件,库存水平逐渐上升｡费列罗巧克力:当费列罗巧克力库存量下降到订货点340 件时,即按经济订货批量400 件发出订货单,经过订货提前期一个月,库存量继续下降,到达安全库存量 6 件时,每次收到订货400 件,库存水平逐渐上升｡由于目前加多宝凉茶的库存量为39990 件,高于订货点库存,暂时不需要订货｡哈尔滨啤酒库存量为7300 件,费列罗巧克力库存量为308 件,这两种商品的库存量都小于订货点库存,所以需要进行订货｡其他商品也可以根据定量订货法,进行管理｡此外如果在需要是固定均匀､订货提前期不变的情况下,不需要设安全库存｡第4章拣选方式选择方案4.1 问题分析适当的拣选方式的选用能够有效提高对订单的响应速度,最大程度地降低差错率｡这一题主要是想要考我们对选取合适的拣选方式｡而题目在附件中又给了我们五张出库单,这告诉我们不能仅仅谈理论知识来解题,还需要结合百蝶仿真软件进行实际操作对比之后选择合适的拣选方案｡因为题目给出五张出库单的附件,由此可以推断题目要求我们选择的拣选方式应该是按订单的组合方式不同的单一拣选或批量拣选二者之一｡根据讨论,我们小组得出解决此拣选方案选择的问题,我们必须从两个方面入手｡首先,我们需要对比单一拣选及波次拣选两种拣选方式的优缺点和适用类型拟确定我们的拣选方式,同时我们也需要根据题目给出的五张出库单在百蝶仿真软件进行实操对比用时之后确定合适的拣选方式｡4.2 拣选方式选择方案设计4.2.1 方案设计思路适当的拣选方式的选用能够有效提高对订单的响应速度,最大程度地降低差错率｡这一题主要是想要考我们对选取合适的拣选方式｡而题目在附件中又给了我们五张出库单,这告诉我们不能仅仅谈理论知识来解题,还需要结合百蝶仿真软件进行实际操作对比之后选择合适的拣选方案｡4.2.2 理论对比､概述:——概念比较:1､摘果式拣选法摘果式拣选法是针对每一份订单(每个客户)进行拣选,拣货人员或设备巡回于各个货物储位,将所需的货物取出(形似摘果)｡其特点是每人每次只处理一份订单(或一个客户)应用电子显示标签进行摘果式拣选,一般要求每一品种货物(货位)对应一个电子标签,控制计算机系统可根据货物位置和订单数据,发出出货指示并使货架位上的电子显示标签亮灯,操作员根据电子标签所显示的数量及时､准确地完成商品拣货｡(图为摘果式拣选)2､播种式拣选法播种式拣选是把多份订单(多个客户的要货需求)集合成一批,先把其中每种商品的数量分别汇总,再逐个对所有客户进行分拣,形似播种｡应用电子显示标签的播种式分拣系统,其每个电子标签货位代表一张订单(即一个客户),操作员先通过条码扫描把将要分拣货物的信息输入系统中,需要货物的货位所在的电子标签就会亮灯,同时显示出该位置所需分货的数量｡载有单一品种货物的拣货人员或设备,巡回于各个客户的分货位置,按电子标签显示数量进行分货｡(图为播种式拣选)——作业流程和耗费工时分析摘果式播种式补货;沿线拣选;复核装箱;汇总拣货;沿线分货;集货代运;——硬件设备的成本分析应用电子显示标签的摘果式和播种式分拣系统,其硬件组成主要包括装有电子显示标签的货架､配套的流水(输送)线｡从外观形式看,两种分拣系统硬件的主要区别在于,摘果式系统货架和流水线的长度远远大于播种式系统,宽度的差别并不大｡——作业量和耗时比较①摘果式的“补货”VS播种式的“汇总拣货”摘果式的补货作业:包括从仓储区将该波次所需货物拣出,按品项巡行于数千个货位,逐个放到拣选货位上｡播种式的汇总拣货:包括从仓储区将该批次所需货物全部拣出,逐个放到分拣线上｡两种方式相比较,摘果式的补货作业需要巡行数千个货位的行走距离,通常长度达几百米｡此外,摘果式对每个货位的放货操作,其动作量也大于播种式的放货｡由于拣选货架空间有限,对出货量较大的商品货位,一个波次内摘果式往往需要进行多次补货｡而播种式只需一次｡结论:由此看来,在这个作业时段,摘果式的作业量､耗时要远大于播种式｡此外,摘果式在大量补货时通常要暂停拣选作业,这就很难实现连续分拣,造成时间利用不充分｡播种式则不存在这个问题｡②摘果式的“沿线拣选”VS播种式的“沿线分货”摘果式的沿线拣选:从货架上取货放到流水线上｡播种式的沿线分货:从流水线上取货放到货架上｡这两个互逆的拣货动作,耗时基本相当｡但摘果式的流水线长度远大于播种式,并且摘果式的货位多､转换多,周转箱移动的阻碍也多,造成摘果式分拣线的周转箱移动速度往往低于播种式(不考虑空行程)｡每当货架上货箱装满后,播种式分拣需要做一个换箱动作;此外,播种式分拣还要间歇性进行数量复核｡完成这两件事所需的时间,大约为总拣货动作时间的10%｡结论:在这个作业时段,两种方式的工效大致相当｡③摘果式的“复核装箱”“复核装箱”动作是摘果式独有的,就是要对流水线出来的货箱内的品种数量进行逐一核对,有时还要重新装箱｡可见,摘果式的“沿线拣选”与“复核装箱”作业时间之和明显超过播种式的“沿线分货”｡有些摘果式分拣线中,为缩短作业时间而免去了“复核”动作,其后果是增加了差错率｡而播种式在分拣货物时,可以通过核对剩余数量发现前面作业的差错,因此可以明显减少差错;摘果式则很难在作业中核对｡结论:所以同等条件下,摘果式的差错率高于播种式｡两种拣货方式的错误率对比表④集货待运在此阶段,两种拣选方式的作业量基本相等｡——提高拣选效率项对比在零售型配送中心,订单的拆零分拣通常是最耗费人力､物力和时间的｡因此多年来人们想出了各种提高拆零拣选作业效率的方法,撇开对具体技术内容的关注,可以将其归纳为下表所述各项｡(6)分析结论通过概念对比､优缺点及适用范围对比､硬件设备成本分析､作业流程与耗费工时分析和提高拣选效率项对比这五个对比项的比较中,我们发现:对于同样的分拣量,单一拣选的行走距离较大､动作多､耗时长､差错率高｡因此批量拣选式优于单一拣选式｡从另一方面说,尽管单一拣选式对单个订单的响应速度较快,但是批量拣选式可以高效处理成批订单,其完成一份订单的平均时间要少于单一拣选式｡因此,在分析完理论知识后,我们认为批量拣选的方式比较适合百蝶商城这种订单和数量品种都比较多的大规模拆零拣选｡4.2.3 分析结论针对题目给出的五张出库单,通过对比在百蝶软件中进行实操得出的单一拣选与批量拣选耗用时间,我们发现批量拣选的拣选方式拣选效率比较高,耗时少,而且出错率较低,所以,通过软件实操,对于这五张订单,我们认为批量拣选的方式比较适合这种订单和数量品种都比较多的订单的拣选｡4.2.4 方案通过理论对比与实操结果对比相结合的方式,我们均发现批量拣选耗时少､占用场地小､作业效率高､准确率高且比较适用于订单和数量品种都比较多的情况下的拆零订单的拣选｡结合题目给出的五张出库单,这五张出库单有重复的货物,且货物数量较多,单张订单货量不大,所以综合而言,我们认为批量拣选的拣选方式正是合适的拣选方案｡第5章拣选线路规划设计5.1 拣选线路规划设计的分析在拣货时,挑选合适的拣货路径是提高效率最好的方法,所以我们需制定拣货路径的设计｡所谓制定一个拣选线路的规划设计方案,我们必须根据作业计划结合订单拣选的特点,按照实际商品库位,建立相关模型,模型需用到VRP 模型和TSP 模型,从作业效率方面针对虚拟仿真企业数据､需求等制定合适的拣选线路方案｡5.2 VRP模型和TSP模型的概述5.2.1 VRP模型多回路运输模型VRP 多回路运输问题,也称车辆路径问题(Vehicle Routing Problem,VRP),是现实中十分普遍的一种调配问题,特别是对于有大量服务对象的实体｡解决此类问题时,核心问题是如何对车辆进行调度｡其有许多方法如:参数定义法､节约算法､扫描算法等,我们用的是扫描算法｡扫描算法是一种启发式算法,其步骤为:(1)以起始点0 作为极坐标系统的原点,并以连通图中的任意一顾客点和原点的连线定义为角度零｡然后对所有的客户所有的位置进行坐标系的变换,全部转换为极坐标系｡(2)分组｡从最小角度的客户开始,建立一个组,按逆时针方向,将客户逐渐加入到组中,直到客户的需求问题超出了负载限制(或超过其他约束条件的限制)｡然后建立一个新组,继续按逆进针方向将客户加入到组中｡(3)重复(2)的过程,直到所有的客户都被分组｡(4)路径优化｡对各个分组内的客户点,进行单独的TSP 问题优化｡。
