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關鍵詞:乳制品;倉儲;FlexSim
一、益益乳業倉儲問題及優化方案
1.益益倉儲存在的問題
(1)出入庫使用手工登記,效率低且準確性不高
①速度慢,效率低。采用簡單的人工方式進行登記操作,作業速度慢。
②容易出錯。由于是手工方式登記,會存在第二次人為錯誤,人工處理流程重復。
③旺季人工需求增加,成本增加。
(2)成品單層堆放,未充分利用立體空間
①倉庫空間利用率低。益益乳業常溫庫產品單層堆放,倉庫高層空間無法利用。
②產品之間相互擠壓,貨損嚴重。常溫奶倉庫中的產品相互擠壓,產品損耗大增加了產品的損失。
(3)常溫庫平面布局混亂,揀貨時間長且出錯率高
成品倉庫布局混亂,往往相同產品會堆放在不同的區域,出入不方便,并且庫存數據容易出錯。
(4)倉庫人力資源管理混亂,人員考核制度不完善
2.針對倉儲問題的優化方案
(1)基于RFID的立體倉庫信息管理系統的優化
我們在使用RFID的基礎上,將RFID與K3系統的進行對接。射頻識別后所得到的數據和信息是完全實時更新在該企業的信息管理系統K3里的。
(2)使用穿梭式中層貨架提高空間利用率
針對立體倉庫空間利用不充分,我們以益益低溫倉庫的占地面積為8000平方米,高約8米的實際情況為基礎,結合基于Fishbone的倉儲貨位分配布局,改變益益倉庫產品單層堆放的現狀,加入立體貨架。經過拼接合成后符合優化后的益益倉庫的魚骨布局,并且空間利用率能夠提高80%。
(3)基于Fishbone的貨位分配優化平面布局
針對益益乳業倉庫平面布局混亂的問題,我們將利用Fishbone布局對其平面布局進行整體優化,將魚骨布局的進貨口和出貨口合成并一個出入庫口,是一種擁有兩條主揀貨通道和無數條局部揀貨巷道的貨架布局形式。
(4)基于要素評定法的人員考核制度的優化
根據益益倉庫人力資源管理混亂的問題,我們采用要素評定法制定人員考核制度,把定性考核和定量考核結合起來,以一個月為一個考核期,每一個考核期內,各個員工的初始考核分數均為100分。
二、基于FlexSim仿真軟件的模擬實驗
1.設計思路
由于益益乳業的倉庫采用最原始的人工存取貨的方式,而且貨物的入庫陳列較混亂,我們主要通過模擬儲存倉庫的布局,分析在Fishbone布局下的工作效率。為了仿真建模的對比化,結合倉庫流程提出以下條件:
(1)設定益益乳業生產16種常溫奶,16常溫奶通過叉車放到貨架上。
(2)假設機器在運行過程中不出現設備故障問題。
(3)模擬運行時間為3600秒,通過計算訂單完成數目來驗證Fishbone布局的優化以及優化程度。
為了更詳地的定義模擬過程,我們對倉庫的作業流程進行仿真構建,如下圖所示:
2.模型優化
(1)優化方案
①添加16個貨架,倉庫布局為魚骨狀,貨架的長度與產品出入庫頻率有關。按照產品出入庫頻率越高,貨架越長;產品出入庫頻率越低,貨架越短的原則擺放貨架。
②建立電子標簽揀貨系統:傳統的人工記錄信息方式降低了工作效率,不能滿足益益乳業日益增長的需求。引入電子標簽來代替人工工作,有效解決揀貨速度慢、因貨物繁雜而帶來的失誤等問題。
(2)倉庫布局優化-Fishbone布局
(3)優化模型運行結果統計與分析
運行模型一小時,輸出揀貨區統計數據,如下圖所示:
通過兩個模型的對比,我們發現經過優化后的益益倉庫在一小時內訂單完成數由15優化到了18,在產品訂單的處理上效率提高了20%,證明Fishbone倉庫布局的合理性,優化了益益乳業原來的倉庫布局。
三、總結
我國乳品行業的競爭激烈,優化企業的技術及管理,提升其競爭力已成為當務之急。本團隊以安徽益益乳業有限公司為研究對象,通過實地調研,真實了解該企業物流方面的現狀及問題,并為其提出了可行性的優化方案。
本報告基于牧場、乳業、經銷商本身存在的問題以及三者之間的路線問題,分別針對每個問題提出具體的優化方案,并對其進行可行性分析。主要的問題有:手工采集原奶數據效率低下、倉庫布局不合理、人力資源管理制度不完善、車輛配送路線缺乏系統性、無法對冷藏車位置及溫度進行實時跟蹤等。優化方案是建立在該企業自身情況的基礎上,針對具體問題得到的相應地解決方案。
本報告的創新點是:基于Fishbone軟件優化倉庫平面布局、采用RFID技術優化立體倉庫信息管理系統、借助FlexSim仿真技術對優化方案進行仿真模擬,確定其可行性。
本報告為該企業方面的問題提供了具體優化策略,對促進其發展,提升企業競爭力具有現實指導意義。一方面,牧業、乳業、經銷商三者之間的路線優化可大大提高效率,滿足更多的訂單需求;另一方面,倉儲管理的優化可大幅度提高倉管效率,有效控制成本,有利于企業的長期發展。本調研報告的研究成果不僅對益益乳業有限公司具有指導意義,同時對本行業其他乳制品企業具有一定的借鑒意義。
參考文獻:
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2005年7月,伊利成為國內首家主營業務收入突破100億元大關的乳品企業。從此,伊利的發展步入了飛躍期。也正是在這一年,伊利正式與國際領先的倉儲整體解決方案系統商大福(DAIFUKU)公司牽手合作。至今,大福的立體自動化倉庫系統已經見證了2005―2010年伊利發展的飛躍階段,正在繼續為伊利發展的下一階段提供保障。
近期,《物流》雜志社記者來到位于內蒙古呼和浩特市金川開發區的伊利工業園,親身感受到了大福立體倉庫的自動化魅力。
飛躍的伊利
中國人以前大多沒有每天飲用牛奶的習慣,近年來隨著人們追求健康的飲食生活意識的不斷增強,以城市為中心的乳制品消費量在中國逐年激增。順應這一潮流,以伊利為代表的中國乳品企業開始了大踏步的發展。
2005年,對于伊利來說是有著重要象征意義的一年,這一年伊利成為第一家真正有能力同時覆蓋全國市場的乳品企業,正式步入了發展的飛躍期。
同年7月28日,位于內蒙古呼和浩特市金川開發區的伊利集團新工業園正式竣工投產,該工業園總投資3.5億元人民幣,總占地面積約20萬平方米,一共擁有18條先進的液態奶生產線,采用來自德國、日本、瑞典、丹麥等國的先進設備,日處理鮮奶2000噸,是目前亞洲地區最大的乳品加工生產基地。新工業園投產后,伊利集團液態奶的產能迅速擴張。
在21世紀初的時候,伊利基本上采取的是傳統的保管/倉儲形式,具體來說還處于貨架加叉車的時代。隨著企業的發展,伊利已經由區域性的公司搖身一變為全國性的公司。為滿足把產品銷售到全國各地的需求,布局全國物流網絡成為了緊迫性任務,傳統物流的處理方式已經不能滿足企業的發展。因此,生產發展的要求對物流系統的改變和提升起到了推動作用。
為配合產能擴張的步伐,提升倉儲水平,伊利決定采用自動化的倉儲設備。在眾多參與項目競標的公司中,伊利選中了日本大福公司為其建設立體自動化倉庫系統,實現了倉儲的自動化操作。
自動化添動力
據悉,伊利新工業園內所使用的成品自動化倉庫系統是當時國內食品行業中技術水平最高、設備規模最大的自動化物流系統。采用WMS倉儲系統進行自動化管理,STV無人駕駛小車與堆垛機配合,高效完成貨物出入。
該系統包括貨架、堆垛機、穿梭車、輸送系統及周邊設備、RF系統及倉庫管理系統等,具有高穩定性、節能性以及高效性、清潔安全等特點,符合國家對食品行業存儲和保管要求。憑借大福雄厚的技術和工程實力,以及豐富的施工經驗,整個系統的施工、交付使用僅僅用時六個月時間,這也創造了當時中國大型立體自動化倉庫系統項目實施的一個新紀錄。
據了解,整個倉庫擁有21024個儲位,可容納產品牛奶2萬多噸,即大概7000多萬盒。貨架的高度20多米,向里延伸則有40多米深。目前該倉庫尚未處于飽和的工作狀態,因為現在伊利采用的是訂單式生產模式,按市場需求生產牛奶,并不會有如此多的存儲需求。
該立體倉庫的整個物流系統與生產線直接相連,產品裝箱后通過機器人碼垛托盤,再通過無人小車將托盤貨物搬運存入自動庫,由堆垛機完成存取托盤貨物,出庫也用無人小車搬出。
記者到達的時候,整個倉庫處于工作狀態。
在倉庫的最底層,有不少紫色的小車正在橢圓形的軌道上有序地進出。據悉,該紫色小車正是STV無人駕駛小車,承擔的是牛奶的出庫和入庫的運輸任務。它們在軌道上有序地工作,彼此間保持恰當的距離,一旦突破了安全距離便會自動停止運行。同時,它們在轉彎時還能實現自動減速行駛。
在貨架的身旁,堆垛機正在緊張有序地工作,它們可謂是整個倉庫系統的“操盤手”。牛奶的入庫和出庫,經由它們操作實現。它們不僅可以前后移動,還可以上下移動,每個儲位都在它們的輻射范圍之內。
在貨架的縱深處,仍然可以看到堆垛機緊張工作的身影。
每一垛碼放整齊的牛奶在堆垛機的“手中”被送進倉庫,或者被移出倉庫。牛奶進入倉庫時會進行電腦自動掃碼,經過掃碼之后它擺放的位置、出庫入庫的時間都能得到控制。值得注意的是,倉庫里的所有牛奶都是隨意擺放的,而普通倉庫都是要按不同的品類和品相擺放。只要堆垛機工作啟動,遵循的是“先進先出”原則,將先入庫的牛奶向外進行成批地發送。
這是牛奶整個生產環節中的最后一步,在倉庫的角落有一個小門,當牛奶走出這個小門后,就意味著它們已經準備銷往市場了。因為外面早已經有物流車在等待發送了。
效率與清潔并舉
乳業立體倉庫與其他食品行業立體倉庫一致,不但要求提升效率,而且對庫區環境要求較高,有比較嚴格的出入庫流程。大福為伊利提供的立體自動化倉庫系統在這些方面取得了不錯的效果。
大福在系統設計的時候將重點放在了高效率和高清潔要求上。乳業立體倉庫,尤其是液態奶立體倉庫主要擔負的還是儲存功能和有效出庫功能。伊利的立體倉庫占地面積小,儲存貨量大,出入庫速度快,而且按批次找貨物比普通庫容易得多。乳品品種繁多,批次號更多,要找某個批次的產品,采用立體倉庫只需在鍵盤上敲打幾下,系統即可自動完成,而采用普通庫的話,需要叉車司機逐個托盤去找。因此,它的顯著特點是提升了管理水平,提升了儲存和出庫效率。
其次,對于食品行業來說,不僅要進出及時,還要求環境干凈。如果工人總是在食品貨架中穿梭,容易出現工作失誤造成庫區環境污染,影響產品形象。伊利采用的立體倉庫全是機器工作,可以避免此類問題。
鑒于食品行業的特殊性,事實上所有的牛奶入庫后都是待檢品,需要一段時間的保存和抽檢,待抽檢合格后,確定產品為合格品,之后才能出貨。在伊利的立體倉庫里,牛奶成品要經過3―5天的檢測檢驗期,有些甚至要經過為期7天的檢測,就是為了確保牛奶的品質。檢測合格后,會出具相應的檢驗報告書,這樣才能對外發售。
1引言
自動化物流系統在提高生產效率的同時,也給企業的決策者如何全面的評估一套先進的物流系統帶來新的挑戰。一方面是由于系統的復雜性,不可能是人腦力所能完成的;另一方面是一套新的系統也不可能在真實的條件下測試其可行性。現代化的物流系統是集光、機、電技術為一體的復雜的系統工程,而計算機仿真技術能夠提供一種復雜環境下的智能解決方案,把兩者結合起來就可以利用電腦模擬現實的情況,給決策者提供一個理論依據。有關數據顯示,利用仿真分析方法改進物流系統方案后可使總投資減少30%左右。因此,計算機仿真技術的應用為物流企業的配送中心、倉庫管理系統、分揀系統、運輸系統以及貨物的實時跟蹤提供了一種評價的方法,大大縮短了先進物流系統的研發周期、降低了成本,并使之更好的應用于生產實踐之中。
2仿真技術在物流系統中的應用概況
計算機仿真技術是一種模仿行為,它利用計算機來運行仿真模型,模仿實際系統的運行狀態及其隨時間的變化情況,并通過對仿真過程的觀察和統計,得到仿真模型的輸出參數和基本特征,以此來估計和推斷實際系統的真實性能,并為決策提供一定的參考。近些年來,仿真技術逐漸在各個領域都得到了廣泛的應用,并在很大程度上代替實物系統。計算機仿真需要三項基本要素:系統、模型和計算機,而聯系這三個要素的基本活動是模型設計、模型實現和仿真實驗。圖1描述了仿真過程三項基本活動之間的關系。
在實際的生產過程中,計算機物流仿真模型是根據自動化物流系統的工藝需求建立起來的,而且需要確立物流設備的基本運行參數。系統的工藝流程和系統之間存在著的邏輯控制關系,可以根據所建立的模型對物料流動過程中設備處理該物料所需的時間、流動軌跡等條件編寫邏輯控制程序。程序編寫后,設定物流系統的初始值并把初始值輸入系統,就可以利用仿真軟件在計算機上運行此仿真系統。仿真運行時間可以根據實際物流系統的生產班次或最大物流量進行模擬。
對得到的運行結果進行分析,可以確定系統是否存在瓶頸、流程是否暢通、物流量能否滿足需求。如果系統運行后,得到的結果不符合預期,需要找出相應的原因,改變參數或調整方案,進行下一次的模擬直至滿足物流系統的生產需求。最終的仿真結果可以為管理者和設計者生成三維動畫輸出結果及仿真報告,為進一步優化和完善提供科學的依據和理論支持。
目前在國外的許多物流和制造企業中已廣泛應用仿真技術,如加拿大郵政、德馬泰克等。我國對現代化的集成化物流規劃設計仿真技術的研究較晚,從2001年開始,山東大學和同濟大學才開始相關領域的研究工作,但是發展速度很快。目前國內已經有部分企業采用仿真技術,但是和國外比起來,不論是在規模還是技術上與國外都有很大的差距。近些年來,現代企業越來越重視物流在生產系統中的重要作用,對物流的設計和仿真也越來越多的得到較多的研究。
3現代物流系統中常用的仿真軟件
物流仿真軟件可提供基本的功能元素,使仿真的編程工作大大簡化,常見的有AutoMod、Witness、eM-Plant、Flexim、Racl等。
3.1AutoMod
AutoMod仿真軟件能夠滿足初次使用者與專業人員的需求。你可以輕松而精確地模擬任何規模、任何精細程度的系統--從手工作坊到全自動化的設施。使用AutoMod的獨特功能可以提高成功率與生產力,AutoMod的獨特功能有3D虛擬現實動畫、互動建模、原料運送模板、易于理解的語言。AutoMod主要有以下優點:減少設計與開發時間;減少運營瓶頸的風險;建模繁簡由人;建模高度精確;增強對設計的信心;減少設計錯誤的風險;支持設備投資分析。
3.2Witness
Witness是由英國lanner公司推出的功能強大的仿真軟件系統。它可以用于工業規劃的離散系統仿真,同時又可以用于連續流體(如液壓、化工、水力)系統的仿真。其特點是界面整齊;操作方便;擁有直觀的元素:像Entity、Part、Machine、Vehicle等,易學易懂。
3.3Flexsim
Flexsim采用經過高度開發的部件(Object)來建模,允許建模者使模型構造更具有層次結構,并且其中的部件可以在不同的用戶、庫和模型之間進行交換,可移植性很強。通過部件的參數設置,設計者可以對幾乎所有的物理現象進行模型化。例如,可用Flexsim對操作人員、輸送機、叉車、倉庫、箱子等建立模型。另外,信息情報等“軟”的部分也可很容易地使用Flexsim功能強大的部件庫來建模。圖2是Flexsim建立的局部原材料傳輸模型。
4計算機仿真技術在物流服務中的應用
現代化的自動化物流系統車輛眾多,運輸路線復雜,利用傳統的數學解析法和運籌學已經不能滿足物流運輸的效率和暢通性需求。運輸和調度方案已經成為了一種離散化的概率事件,存在很多的可能性,給物流的管理帶來了極大的難度。
快速的評估各種方案或策略的優劣關系到生產效率和生產成本,是物流運輸與調度人員的重要工作內容。所以,現代物流系統是一個復雜的動態變化系統,其中的運行狀態、道路堵塞情況、物料供應情況是時刻變化的,必須建立運輸系統模型,利用計算機仿真技術來模擬出動畫的效果,把生產的全過程展現出來并發現存在的問題癥結加以改進。仿真結果可以綜合評價各種策略的合理性,還可以提供各種數據,包括車輛的運行時間、利用率等。通過對運輸調度過程仿真,調度人員對所執行的調度策略進行檢驗和評價,從而選擇一種較優的調度策略來提高生產效率。
比如物流庫存管理問題是典型的離散事件問題,貨物的入庫、出庫、存放數量都是一個隨機事件,而且各變量之間的關系錯綜復雜。因此,物流庫存是一個動態的模型,很難利用數學統計的方法來描述。利用計算機仿真技術可以模擬實際庫存系統的運行情況和整體能力,掌握入庫、出庫的時機和數量,進而對庫存方案的優劣進行評價。目前在物流庫存管理系統的計算機仿真技術中應用較多的研究方法是以過程為核心的面向過程的離散事件系統仿真方法和以事物為中心的面向對象的離散事件系統仿真方法。仿真技術在庫存管理中的應用主要是:單品種、單節點庫存仿真、生產/庫存系統仿真、分銷庫存系統仿真和多級庫存系統仿真。自動化的物流庫存系統可以實現自動存取系統(AS/RS)仿真、自動引導小車系統(AGVS)仿真和自動分揀系統(ASS)仿真。
此外,將庫存管理系統與物流配送中心的結合還可以實現管理調度策略仿真,如配送中心定單排序策略仿真、揀選方式的選擇仿真和貨位分配仿真。在運輸過程中則是實現運輸設備調度策略的選擇與比較仿真和揀選路徑選擇的仿真。為了使得庫存系統與系統配置與布局相互配合與協調,可以對設備選型、關鍵設備能力冗余和設備運行協調性仿真。在現代的庫存管理系統中,信息平臺和信息處理技術如條形碼技術、射頻標識技術、地理信息系統等的廣泛應用,特別是與Internet技術聯系起來,使得庫存管理系統更加的智能與開放,也給計算機的仿真技術帶來了新的挑戰。
5計算機仿真技術在生產物流系統規劃中的應用
商品從物料的存儲、運輸到加工、包裝等工序是一個連續貫通的生產物流系統,要實現對設備和物流工藝更加有效的布局規劃,目前一個重要的工具便是仿真。計算機仿真針對生產物流系統的各個加工單元建立起實體的模型,設定參數、編排程序,并在計算機上運行模型,可以得到生產系統的三維動畫。對模擬的結果進行分析,能夠找出影響生產流程效率的關鍵環節和“瓶頸”位置,為動態調整生產的平衡提供理論依據。
自動化的生產物流系統一般由原料存儲、輸送、加工、成品包裝及運輸等子系統組成,它們都是由計算機管理和控制。計算機可以實時記錄和調整工藝參數,通過仿真可以對這些參數進行優化。
仿真軟件將憑經驗的猜測從物流系統設計中去除,對設計一個復雜的工藝流程特別有效。在仿真軟件的操作界面上,規劃設計人員可以觀察到不同的場景,通過不同的生產能力對各種物流方案進行評價。并且可以模擬一些假定的條件,如其中一個子系統出現故障,觀察它對其他工序的影響?,F代化的仿真軟件開發者們也逐漸專注于提高軟件的水平和人機友好界面,通過四維(x、y、z、t)空間的最新軟件設計,使得系統更加接近現實世界。更加先進的軟件傾向于軟件不但在設計時是一個很好的幫助,也成為一個操作控制工具。目前在生產物流系統中廣泛使用的AutoMod計算機仿真軟件具有可信度高,數據準確的優點,是生產物流系統設計和優化的有力工具。
6計算機仿真技術在物流系統中的應用前景
隨著現代物流自動化水平的不斷提高,它與商流、資金流、信息流融為一體已經成為一種必然的趨勢,現代物流業正邁向信息化、電子化和科技化的道路,仿真技術已經被廣泛應用于物流系統中進行規劃設計、運輸調度、物料控制以及生產線平衡等。近些年來,我國興建的自動化物流系統中也越來越多的應用到計算機仿真技術。在未來幾年的發展中,仿真技術主要應用于大型物流中心的系統規劃及設計、物料的實時跟蹤與調度、物流成本的估算、物流自動化系統的模擬等領域,特別是與信息技術、電子技術、網絡技術和通訊技術結合,在現代物流業中有很大的發展潛力,并發揮著其成本低廉、計算精確的強大優勢,通過驗證分析得出合理的規劃方案,提高系統方案的可行性。