基于Flexsim的林产品仓储中心仿真与优化

历美岑，辛颖，邢美净，郝倩茹，马超
（东北林业大学工程技术学院，黑龙江哈尔滨150040）
[摘要]
基于Flexsim软件对林产品的仓储过程进行仿真，找到系统运行时的瓶颈问题，提出优化方案，进而达到提高仓储中心运行效率的目的。
[关键词]
Flexsim；林产品；仓储；仿真；优化
[中图分类号]
TP391.9；F253；F326.2
[文献标识码]
A
[文章编号]
1005-152X(2015)04-0177-03
SimulationandOptimizationofForestProductWarehouseCentersBasedonFlexsim
LiMeicen,XinYing,XingMeijing,HaoQianru,MaChao(SchoolofEngineeringTechnology,NortheasternUniversityofForestry,Harbin150040,China)
Abstract:
Inthispaper,basedontheFlexsimsoftware,wesimulatedthewarehousingprocessoftheforestproducts,thenidentifiedthebottlenecktothisprocess,andproposedthecorrespondingoptimizationplan.
Keywords:
Flexsim;forestproduct;warehouse;simulation;optimization
1引言
林产品进入市场前的整理、包装、分拣等程序均在仓储中心完成，仓储中心的合理设计不仅可以缩短后续环节的工作时间，加快林产品的流通速度，而且可以有效地节约运输和生产成本，从而降低总成本。
[1]仿真是研究物流系统的重要方法和技术手段之一，在仓储管理中起着重要作用。
[2]通过对仓储系统的仿真，可以再现仓储中心的运行规律，对仓库的规划、设计和运行的科学管理与决策有重要的支撑作用。
[3]通过对仿真模型输出结果的分析进行模型的优化，可以降低林产品的物流成本，进而达到对实际的仓储过程优化的目的。因此对整个林产品仓储过程进行仿真是非常必要的。
2仿真模型的构建方法
2.1Flexsim概述
Flexsim是新一代离散事件系统仿真的有效工具。面向对象的建模方式使得建模过程更为便捷，软件提供了丰富的物理单元，如处理器、操作员、堆垛机、货架等，大大方便了用户的建模，所建立的物理仿真模型可以用三维动画方式表现出来。目前，Flexsim软件已经在物流及生产制造领域成功地进行了多种系统的建模与仿真分析，如配送中心的拣选仿真、仓储出入库仿真、生产物流系统仿真等。林产品的仓储中心仿真属于仓储出入库仿真，用Flexsim软件能很好地反映出整个仓库的运行情况。
2.2仿真模型建立的基本步骤
进行系统仿真，首先要确定仿真的目标，也就是仿真要解决的问题。通过对要仿真的系统进行调研，确定系统的总体流程和各种建模参数，以便建立系统模型。仿真模型是将系统模型规范化和数字化的过程，系统模型建立后，需要确定仿真算法，并对建立的仿真模型进行验证，以保证仿真软件建立的模型能准确地反映描述的系统。
    运行仿真模型一段时间后，输出仿真结果，通过分析仿真结果，从而实现模型的优化。根据以上描述，仿真模型建立的流程图如图1所示。
图1建立仿真模型的基本步骤
3林产品仓储中心仿真模型构建
3.1林产品仓储中心概述
仓库主要储存3种类型的林产品，主要有5个区，包括分拣区、入库检验区、储存区、出库检验区和包装区。林产品在进入仓库时由于类型不同，需要进行拣选，拣选过后在林产品堆垛之前需要对林产品进行检验，防止有问题的林产品进入仓库。检验过后，主要通过叉车把林产品运送到货堆上。当收到出货订单时，叉车会把林产品从货堆上卸下来，在正式出库之前对林产品进行出库检验，检验过后，为了方便林产品顺利出库，对林产品进行包装，所有程序完成后，林产品可以出库。根据以上的要求，建立仓储中心工作流程图如图2所示。
图2仓储中心工作流程图
3.2建立林产品仓储中心的仿真模型
3.2.1仓库基本设置（1）生成器用来创建模型的临时实体，设置产生3种颜色（红色、蓝色、绿色）的临时实体。在此模型中表示产生入库的3种不同类型的林产品。（2）处理器用来在模型中模拟对临时实体的处理过程，设置6个处理器，用来处理不同类型的林产品，即完成不同类型林产品堆垛前和出库前的检验过程。（3）分拣传送带用来对模型中的林产品分开拣选，实现不同类型的林产品分开入库。（4）货架用来存放模型中的林产品，设置3个货架，分别存放不同类型林产品。（5）合成器用来把模型中的多个林产品组合在一起，即完成同类林产品出库前的包装工作。（6）吸收器用来消除模型中已经完成处理的林产品，即吸收出库的林产品。（7）操作员、运输机若干，表示模型中仓库工作人员和叉车等设备。3.2.2模型参数设置。林产品仓储中心模型参数设置见表1。
表1林产品仓储中心模型参数设置表
所属实体发生器分拣传送带传送带暂存区处理器合成器货架叉车
参数名称林产品到达时间分布临时实体类型和颜色临时实体流的退出点常规-颜色最大容量临时实体流处理林产品的时间(min)临时实体流-发送至端口打包个数列宽列高层数临时实体流每次装载量
出口1出口2出口3传送带1传送带2传送带3
参数值按时间表Duniform(1,3)2.54.57.0红色绿色蓝色100勾选使用交通工具0.5临时实体类型匹配5201010勾选使用交通工具1
根据表1的参数设置，建立的静态仿真模型如图3所示。
图3模型静态图
4仿真结果输出及优化
4.1仿真模型运行与结果输出
模型运行了2195.47s后，产生的结果如图4所示。
图4模型动态图
Flexsim软件可以提供多种仿真结果输出方式，如表格输出、直方图、饼图、曲线图等图形以及数据文件等输出
[10]
。模型运行2195.47s，选择模型中数据统计中的生成报告，产生数据见表2。表2模型输出数据统计表
实体发生器分拣传送带传送带入库检验暂存区货架出库检验合成器吸收器运输机
当前容量
01014650000
最大容量
04417651111
平均容量
0.99930.86240.59210.58882.719029.7280.26870.268700.3280
输入
0402132130129125595918263
输出
404401132129125605959063
最短停留时间
02.55.09902102.4617711.4215101006.539979
最长停留时间
0731.099010104.6131025.221010015.52250
平均停留时间
04.718209.849011047.1689528.2371010011.24921
当前状态
51362101011



4.2分析与优化
林产品仿真模型基本实现了仓储中心的功能，包括林产品进入仓库时通过分拣传送带的分拣，通过处理器完成入库检验，用运输机把检验后的林产品搬上货架进行堆垛，收到出库订单时，运输机把林产品运出，在出库前完成出库检验等功能，仿真模型基本符合实际。由表2的数据可以看出，模型运行2195.47s后，入库暂存区的输入和输出分别达到了129和125，可以看出暂存区一直处于忙碌状态，而出库暂存区的平均停留时间达到了97.7807，有可能造成暂存区林产品堆积。出库暂存区也是同样的情况。货架的输入量是125，而输出量是60，输入量很大程度上大于了输出，说明了林产品没有及时出库，而是滞留在仓库中。而运输机的输入量和输出量也比较大，也是一直处在工作状态。根据以上问题，应该对模型进行优化，减轻暂存区和运输机等压力。可以在模型中多放置几个暂存区，这样就会减轻临时实体堆积的情况，同一种类型的林产品放置两个暂存区进行存放，可以使模型运行的更顺畅。对于林产品滞留的问题，可以在模型中设置一个全局表，来简单模拟出库订单的情况。而运输机一直工作的问题可以通过添加几个操作员来解决，在实际的林产品出库过程中，也有操作员协助机器完成检验过程，这样可以使模型更加符合实际情况。通过优化后，整个模型的运行效率都会有所提高。
5结论
本文采用Flexsim完成了林产品仓储中心的仿真与优化，通过仿真可以直观地看到仓储中心的工作过程，找到仓库运行过程中的瓶颈问题，并为生产物流的优化提供量化的依据，节省了人力物力，进而实现了仓储中心的整体优化，对仓储中心的设计与改进具有重要的参考意义。通过Flexsim软件在林产品仓储中心的应用，可以看出该软件具有较大的发展潜力，将其应用于实际的生产过程中，可以为生产的实际运行提供理论依据，有助于生产物流企业进行决策与优化，为企业带来较大的经济效益。
[参考文献]
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