基于Flexsim对冷链物流配送中心运营流程的优化

马宏邦

摘要：随着人们对食品安全的愈加重视，防止食品变质，保障食品安全也成为冷链物流配送中心的一个重要方面。但是目前国内的冷链物流配送中心存在着数量过多，布局规划不合理，自动化程度较低等问题。这些问题都影响着冷链物流的高效运行，通过使用Flexsim软件对农产品冷链的物流配送中心的运行过程进行建模和仿真，得到相关的仿真数据，找出农产品冷链配送中心运作過程中存在的瓶颈和闲置资源，并给出相关的改进措施。

Abstract： As people pay more and more attention to food safety， preventing food deterioration and ensuring food safety has become an important aspect of cold chain logistics distribution centers. However， at present， there are many problems in the domestic cold chain logistics distribution center， such as excessive quantity， unreasonable layout planning， and low degree of automation. These problems all affect the efficient operation of cold chain logistics. By using Flexsim software to model and simulate the operation process of the agricultural chain cold chain logistics distribution center， the relevant simulation data are obtained to find out the bottlenecks and idle resources in the operation of the cold chain distribution center of agricultural products， and give relevant improvement measures.

关键词：冷链物流配送中心;Flexsim;仿真;优化

Key words： cold chain logistics distribution center;Flexsim;simulation;optimization

中图分类号：F326.6                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）25-0109-04

1  介绍

冷链物流是一个复杂的系统性工程，它把需要冷藏和冷冻的货物在生产、存储、运输、加工和销售过程中保持在特定的低温环境中，以保证货物的质量和性能。[1][2]需要冷链物流的产品通常具有易损性[3]、及时性、成本高[4]、新鲜度等特点。对于冷链物流配送中心来说，降低货物的存放时间，完成货物的及时配，减少食品腐败至关重要。

我国目前还处于冷链物流配送中心研究的初期阶段，国内外学者专家研究主要针对基于VRP方法的路径的选择[5]，配送模式的选择[6][7]，其中大部分都是冷链物流配送的子系统，缺乏冷链配送的一个整体过程的研究。对于现存的一些突出的问题，如冷链物流配送中心数量过多但布局规划不合理，大多数冷链配送中心自动化程度较低且配送的流程复杂等并没有提出相关的改进方法和建议。[8]但是解决这些问题，对于实现产品的有效分配，提高冷链物流效率具有重大意义。

冷链物流配送中心的运作过程是典型的随机离散型事件，简单的分析方法不能够完全的分析和优化这样的系统，但通过仿真技术可以模拟冷链配送中心运行的具体情况，找出系统的瓶颈和闲置的资源。现在的学者大多关注的是配送中心的库存布局[9]，采购物流系统模拟策略。Hassini确认了用于存储和分配货物的优化算法，并且该算法成功地应用于大型超市配送中心[10];Chiun使用WITNESS软件模拟配送中心的库存布局和分拣系统[11];Fathollah.M提供了汽车行业某供应网络的仿真框架，以研究共性的影响。[12]

本文利用建模仿真理论和Flexsim软件，先通过分析农产品冷链物流配送中心的过程，建立配送中心的仿真模型;然后针对关键设备和工人的运作效率，从而对初步的输出结果进行分析;最后，找出瓶颈和闲置资源，并进行不同的调整，选出最优方案，以提高该农产品冷链物流配送中心的运行效率。

2  利用Flexsim软件模拟建模步骤

Felxsim软件是一个基于Windows，面向对象的仿真环境，可用于计算机三维图像处理、仿真、人工智能和离散事件处理的数据处理技术。可用于生产制造，存储和交付，运输系统和其他领域。[13][14]Flexsim输入原始数据，进入建模，操作模型以实现模拟实验并优化系统，通常遵循以下的几个步骤：

①前期调查所有仿真的系统，确定模拟目标。

②收集系统相关数据，并确定模拟数据。模拟数据包括两个方面，一是根据既定的模拟目标收集的数据以保证系统的正常运行;二是系统的启动条件数据和变量数据。

③构建系统模型。对于离散事件来说，先使用流程图或者网络图来确定系统实体及流程。

④构建仿真模型。

⑤模型验证。确定仿真模型和计算机语言是否准确地显示系统的每个部分，包括系统的组成，系统组织和参数假设。

⑥模拟和运行。

⑦输入和分析模拟结果。

Flexsim建模和模拟的具体步骤流程图如图1所示。

3  冷链配送中心的运作过程建模

3.1 冷链物流配送中心运作过程

冷链物流配送中心通常具有集散、连接、低温运输、冷藏、分拣、装卸、低温处理、物流信息处理等功能。冷链物流配送的内部运作流程有六个基本步骤，包括订货、收货、加工、存储、分拣和分销。[15][16]根据以上理论，结合实际，农产品冷链配送中心应拥有冷库技术、分拣包装设备、工人和信息服务等资源。农产品冷链配送中心分为以下五个区域：

①货物接收区。主要用于卸货、检查和存放货物。农产品产品的保质期较短，所以该区域需要的资源有农产品检查设备，传送带和工人等。

②循环加工区，主要是从货物接收区处理农产品，包括水果的洗涤和分区，该区域需要的资源有产品加工设备和工人等。

③理货和分拣区，主要对农产品进行分类和包装，需要输送设备（传送带）、自动分拣机和工人等资源。

④存储区，包括冷藏和冷冻存储，所需资源为货架、叉车、工人、冷冻设备等。

⑤分配和交付区，工人根据客户的需求，规划合理路线和时间来交付农产品。该区的资源有车辆、工人、输送设备（传送带）等。具体操作步骤如图2所示。

3.2 建模目标

由于冷链具有易腐坏性，制冷周期短等特点。本文设定了两个建模目标，一是农产品的运输周转量，二是冷链配送中心的运行能力指标，具体为工人和机器的效率。通过运行仿真目标找出整个冷链配送中心运作过程中的瓶颈，最终达到改善农产品冷链配送中的运作平衡的目的。

3.3 数据采集

通过收集数据，本文使用的变量为农产品的更新时间t，即农产品的最长保存时间，单位为（天）（t≥0）。根据变量t将农产品分为三类：常温存放的农产品（t<3），冷藏存放的农产品（3≤t≤7），冷冻存放的农产品（3≤t≤7）。农产品到达的时间间隔遵循泊松分布（10，1）（分钟）。货物每批次到达4000，平均重量为每批1000kg。配送中心根据不同的流程安排机器设备和人员。接受区配有输送机、工人、检查设别，处理每公斤农产品的时间遵循统一分配（2，5）（分钟）;循环和加工处理去处理农产品的时间遵循均匀分布（3，5）（分钟）;理货和分拣区配备分拣机和工人，处理每公斤农产品的时间遵循均匀分布（1，3）（分钟）;分配和交付去的工作时间均遵循统一分布（5，10）（分钟）。

3.4 农产品冷链物流配送中心的运作过程建模

通过对农产品冷链配送中心的运作过程的分析，本文利用流程图建立系统模型，结合农产品冷链物流配送中新的实际过程，通过流程图进一步说明农产品冷链物流配送中心的运营过程的仿真模块。图3显示了农产品冷链物流配送中心运行过程的仿真模块。

4  基于Flexsim的冷链物流配送中心运行过程仿真与结果分析

仿真模型是从实际模型到数学模型的抽象。因此，本文通过研究配送中心提出了以下几个假设：

①农产品是固定批次送到配送中心的，每天的农产品到达时间遵循泊松分布。

②农产品在模拟的过程中间不断的到达。

③农产品的重量是相等的，不存在差异。

④不同农产品的存放时间不相同，设定最长的存放时间为7天。

⑤模拟模块包括接受区、循环处理区、计数分拣区、存储区、分配和传送区。

4.1 仿真参数和实体

设置仿真时间：仿真的单位时间为1分钟。确定仿真的工作时间为8天（480分钟），获得如下的模拟结果。表1为仿真模型的实体。

4.2 输出结果分析

通过使用Flexsim软件并运行仿真模型，得到了不同机器的工作状态统计结果（表2所示）和输送机工作状态统计数据（表3所示）和工人工作状态统计数据（表4所示）。

从表5可以看出临时实体1的周转率为68.10%;临时实体2的周转率为10.35%;临时实体3的周转率为13.04%，总周转率为38.38%。这说明农产品的周转率极低，配送中心的运作过程存在延迟和堵塞的问题。从上述模拟结果可以看出，处理器和操作员的利用率较低。本文采取了一系列措施来提高冷链物流配送中心的运行效率。

5  改善农产品冷链物流配送中心的运作流程

5.1 问题分析

从分拣区到冷冻存储区所积压的货物导致项目的低流量。瓶颈是运输车辆，可以通过增加运输车辆来解决该问题。

分配和交付区的设备工作效率非常低，原因是机器耗费过长的闲置时间来等待输送工人，可通过增加暂存区来解决。

操作员2的空转率过高，可通过堆垛机来替代操作员2解决该问题。

5.2 具体改进措施和优化仿真建模

①调整机器和工人的数量。在存储区增加堆垛机并在分配和传送区域中增加处理器，去除操作员2。

②改變冷冻仓库货架的存储规则。在存储区存放货物时，首先考虑的是距离而不是随意的放置货物。

③增加分配和交付区域前的中转区域。优化后的仿真建模如图4所示。

5.3 对比分析

表6为两个模拟结果的对比。经过优化之后，农产品的每天周转率超过87%。第一类常温存放的农产品（t<3）周转率为91.43%，提高了23.3%;第二类冷藏存放的农产品（3≤t≤7）的周转率为88.24%;第三类冷冻存放的农产品（3≤t≤7）周转率为87.5%。

同时，配送中心的设备的利用率也得到了极大的提高。操作员3的使用率提高了31.5%;传送带1的使用率提高了16.7%;处理器4在配送去的使用率提高了12.96%。

6  结论

基于冷链物流配送中心的研究现状，分析了农产品冷链物流配送中心的实际运行情况，通过手机数据建立农产品冷链物流配送中心的运作仿真模型。通过使用Flexsim软件，利用仿真模型，使用收集到的基本数据，找出了农产品物流配送中心运作过程中的瓶颈和闲置的资源。最后，本文，提出了具体的改进措施，使得冷链货物的周转率和工人的工作效率都得到了提高。

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