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    基于Flexsim的京东亚洲一号仓库入库作业优化研究

      信息来源:   发布时间:2021-06-09  点击数:

    0.引言

    物流作为一个电商企业的服务质量的具体体现,其仓储中心部分便成了至关重要的一点,如何促进物流体系的完善与合理化进程,提高物流效率,提升自身竞争水平,对自营式电商企业便是重中之重了。本研究将研究内容缩小到仓储作业的源头入库作业上,通过对其研究,丰富和完善仓储中心入库作业方式,为仓储中心制定高效、合理的入库作业流程及人员设备配置提供理论支撑。本项目以京东东北亚洲一号自营仓储作为研究背景,将其入库流程进行剖析,使用Flexsim仿真软件对入库作业中各项具体操作进行仿真模拟,发现问题解决问题并加以验证,旨在以个别有代表性的仓储问题研究,从源头降低京东仓储生产作业成本,提高仓储生产作业的效率,这对入库作业管理以及仓库整体的作业管理有现实性意义。阿里研究院院长高红冰在“中国大数据金融发展高峰论坛报告”中指出[1],截止2018年9月,菜鸟的覆盖超过1500个区县,最大程度缩短了与消费者之间的距离。电商与物流作为携手共进的关系[2],电商的发展带动了物流行业的发展,物流行业新的发展理念也将提升电商企业的竞争力。

    1. 基于Flexsim京东亚洲一号仓库入库作业优化研究

    1.1 京东亚洲一号仓库基本情况

    JD亚洲一号物流园区是目前京东在全国七大物流中心之一的物流园区,也是目前东北最大的一个园区,JD亚洲一号物流园区分为四个仓库,分别为一号库建材粮油仓、二号库图书百货仓、三号库食品母婴仓和四号库3CA仓。企业对科学技术的发展投入了大量的心力,积极开展云计算、人工智能等,AR/VR、大数据、智能物流等最新技术的研究工作,为企业的高快速、平稳地运营提供支持,以应对大型促销产生的订单压力[3],作为东北区B2C行业内建筑规模最大的现代化运营中心,该中心的每一个仓库都有着存储、保管、加工、包装在库物资的作用。此外,为了提高效率,还引入了一系列送货服务条款,如211时限、次日、最高速度和夜间匹配[4],JD仓库的整体布局规划简单,库内仓储设备摆放也相对有限。食品仓存放的货物主要是有物流到库和TC到库两种不同的形式,货物到达三号库的时间是相对随机的以至于车辆驶进园区后停靠月台的随机,货物移动到仓库后在验收区的摆放也是随机的。

    1.2 京东亚洲一号自营仓库的入库作业流程及布局情况

    入库作业区大致分为三个区域:办公区、验收区和货物暂存区,办公区包括入库办公区、供应商休息区和叉车存放区,办公区因办公设备和叉车充电设备的原因在研究问题时不考虑移动位置,验收区包括TC验收区和物流验收区,货物暂存区包括暂存货架、托盘存放区和异常商品存放区。仓库布局如图1所示。

    与大部分企业仓储的入库作业过程类似,但三号库食品仓的入库作业分为两个流程,分别为物流到货收货流程和TC到货收货流程,两个流程在入库的收货作业区的两个验收区同时进行。在执行验收作业的过程中,观察型号、包装、数量和质量是否与商品入库单一致,如果一致双方签字盖章签收。再保管人员把其放至对应库位[5]

    当物流货物由托运机构托运到三号库食品仓后首先要进入暂存区,物流承运商对到货物资进行分类码放后进入到理货区,在理货区进行验单工作,工作完成之后接由叉车分配储位完成货物的上架操作。其物流到货入库过程概念模型如图2所示。

    图1 仓库布局图

    图1 仓库布局图   


    图2 物流到货入库过程概念模型图

    图2 物流到货入库过程概念模型图  


    当TC到货后由随行的TC送货人员将货物放置理货区,仓库的工作人员对货物进行清点,分类码放,验单操作,工作完成之后将货物放置等待区,等待结束再有工作人员将货物放置上架等待区。其TC到货入库过程概念模型如图3所示。

    图3 TC到货入库过程概念模型图

    图3 TC到货入库过程概念模型图 


    1.3 仿真模型设计

    通过使用Flexsim工具[6],是美国Flexsim Software Production公司的产品[7],采用C++语言开发。对模型进行仿真。

    对仿真模型进行如下假设:

    本模型规定一个仿真代表现实中的一秒,已知JD仓库生产作业实行的是16个小时工作制,但入库工作为9小时工作制,此仿真模型仿真的是仓储中一天的工作量,顾设定仿真运行时间为32400个单位。

    经对该仓15天货物随机到达时间进行统计,符合正态分布的特点。其Normal分布的方差为2.1344,平均值为13.954的正态分布,即服从:Normal(13,2)。结合仿真建模推断出货物的到达时间间隔服从均值为13,方差为2的正态分布。设置Source的到达时间间隔参数服从统计分布中的Normal(13,2,0)分布,其中统计参数中的“0”表示采用的是0号随机流。

    本设计将JD公司物流中心仓库三号库食品仓的货物分为三种颜色,分别设为红色、蓝色、绿色在发生器创建出发属性中进行设置。三号库食品仓的两个理货区最大容量分别为30托盘和50托盘,据此,设置模拟理货暂存区即TC分货等待区、TC验收等待区和TC上架等待区的最大容量为30个单位,设置模拟理货暂存区即物流验收等待区和物流上架等待区的最大容量为50个单位,异常商品存放区最大容量为10。需要将3种类型的货物分别放置处理器实现此分货的目的,则对TC分货作业等待区进行对应的属性设置,具体在暂存区中的临时实体流选项卡下的发送至端口下拉列表框里选择根据返回值选择输出端口参数,此操作能够达到相同颜色的货物放在同一托盘上。为了更好地模拟实际情况所以按照百分比设置,设置操作员90%的预置时长为40个单位,10%的预置时长为800个单位,加工时长为25个单位,TC则不会出现大批量货物到达情况,设置操作员60%的预置时长为20个单位,40%的预置时长为40个单位,加工时长为25个单位。根据实际情况,TC入库作业会出现异常商品,这种异常商品需要仓库内部员工对其进行异常处理,处理的时长一般为3至4天,所以需要一个区域对其进行暂存,据统计每天会出现2%的异常商品,即验收作业会有98%的商品进入到正常的商品暂存区,2%的商品进入到异常商品存放区。下拉临时实体流窗口,点击发送至端口按百分比对处理器处理过的商品发送的暂存区情况进行设置,设置98%进入端口1,2%进入端口2。设置TC分货作业1预置时长为5个单位,加工时长10个单位;设置TC分货作业2预置时长为15个单位,加工时长为10个单位;设置TC分货作业3预置时长为5个单位,加工时长为5个单位。当物流到货时处理相对简单,设置预置时间为10个单位,加工时间为5个单位。组合箱数分别为6、4、8。在该预置时间里,操作员进行货物的数量清点、打印预检单、将托盘摆放在原有货物旁制定分货计划的工作,设置预置时间为50个单位,加工时间为25个单位。设置货架最大容量为100,且每层每列只容许放一个托盘。叉车的最大速度设置为3个单位,加速度和减速度分为设置为1个单位,装载量设置为1。本模型中操作员分为分货员和验收员,设置验收员的最大速度为1个单位,其速度相当于叉车的三分之一,加速度和减速度为1个单位和5个单位。设置分货员1的最大速度为1个单位,分货员2的最大速度为0.5个单位,分货员3的最大速度为2个单位。

    1.4 仿真及数据分析

    进行Flexsim仿真,进行过5次以上的运行并观察后,通过对报告的观察发现,在此仿真模拟环境下,货物情况正常。仿真后部分数据如表1、所示。

    然后对其TC分货区等待区、物流验收等待区、分货员、验收员、物流验收作业、TC验收作业、TC分货作业、物流分货作业进行分析,发现仓库入库作业流程系统存在问题。

    (1)TC分货区长时间处于额定最大容量,而物流验收区数量程持续增长状态却没有达到额定容量中得到印证。物流大批量货物到达需占用TC验收区域进行验收,导致TC到货时没有验收区存放的问题,分解器空闲时间仅占0.4%,等待操作员的时间过长。

    (2)TC分货区的空闲时间远远短于物流验收区,因此当货物进到仓库内TC货物验收所用的时长相当于物流货物所用时长的五到六倍。

    (3)在人员配备上存在问题,分货员3仅有0.4%的空闲时间,分货员1 2空闲时间则在30%左右,只安排一人完成分货员3现在完成的工作内容这点是不妥的,需要在后期的改善中对其工作人员的分配进行改善。

    表1 仓库模型仿真物流作业汇总报告表     

    表1 仓库模型仿真物流作业汇总报告表

    2. 模型的优化:入库作业布局及仓库设备人员优化

    2.1 入库作业布局优化方案

    因托盘存放区占用验收区域,所以改进方案中将托盘存放区放在叉车存放区侧方的低层货架中,这样既方便物流供应商托盘的使用,也方便后期理货时对托盘总数的统计。优化后入库作业布局如图4所示。

    图4 优化后入库作业布局图

    图4 优化后入库作业布局图   


    2.2 仓库设备人员优化方案

    (1)设备方面

    增加了一个处理器专门进行物流大批量货物的验收,因入库作业流程进行了改变,所以验收作业的时间也得到了提升,这一点具体在加工时长的设置上。

    (2)人员方面

    三名分货员出现一人工作时间极长,工作效率极高,其余两名工作效率一般的现象,而分货作业工作前期后期内容基本相同,无须分出个别人员只对其进行分货前期工作,因此改变分货员3只进行分货前期工作,分货员1 2只进行分货后期工作,3人可以分担整个分货区的工作,从而改善分货员3过于繁忙的状态;因增加了一个处理器,所以验收员与分户员进行相同的任务分配设置,两个验收员完成三个处理器的工作,且经过培训验收员的工作效率得到提升,这一点体现在对验收员的速度设置上。

    3. 结论

    本设计研究的内容是JD仓储三号库食品仓的入库作业优化,首先通过文献研究法,确定设计的主要思路,再通过实地调研法总结数据,并详细的分析了JD仓储三号库食品仓的入库作业流程。结合JD东北仓储的实际特点,以三号库食品仓为主要研究对象,详细的分析了入库作业流程,使用Flexsim仿真软件建立了自动化立体仓库的入库作业仿真模型。具体分析了仿真模型中存在的问题,并且通过入库作业流程,仓库作业区布局及设备人员配置三个方面对库区现存问题进行优化,建立新的仿真模型,重新设置设备参数,并且通过两个模型的运行结果报告分析出最优解,确定可以提供给JD仓储整体入库作业的优化方案,以达到节约生产效率的提高、成本的节约,提升企业自身竞争力的目的。

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