A 7 郑州大学博识特队上海百蝶配送中心运营仿真设计.docx
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A7郑州大学博识特队上海百蝶配送中心运营仿真设计
2014年河南省大学生物流仿真设计大赛
（本科组）
郑州大学博识特队
上海百碟配送中心运营仿真设计
摘要
现代物流配送不仅是物流行业的一个重要组成部分，也是衔接社会生产，流通与消费的一个不可缺少的环节，在国民经济与社会生活中扮演着非常重要的作用。
配送中心是接受并处理末端用户的订货信息，对上游运来的多品种货物进行分拣，根据用户订货要求进行拣选、加工、组配等作业，并进行送货的设施和机构。
是从供应者手中接受多种大量的货物，进行倒装、分类、保管、流通加工和情报处理等作业，然后按照众多需要者的订货要求备齐货物，以令人满意的服务水平进行配送的设施。
本设计方案以上海百蝶物流配送中心运作为蓝本，系统的论述了现代配送中心的相关知识，共分8部分：
一是关于配送中心货位优化，主要采用ABC储位安排方法；二是货物经济订货批量和安全库存的分析计算，主要采用EOQ方案；三是货物拣选方式和方案，主要采用单一和波次拣选组合的方式；四是关于配送中心的作业组织规划设计，主要采用甘特图进行作业工序的优化；五是配送中心分拣系统规划，主要采用单回路TSP和多回路VRP模型，并找出最优路线；六是配送中心设施设备优化改进，主要采用CAD辅助改进；七是关于建立物流企业人力资源组织架构和岗位人员分配；八是关于上海百碟配送中心标准作业程序（SOP）的制定。
1配送中心储位安排设计方案
上海百蝶配送中心作为百蝶商城的后勤保障，储存货物种类繁多，出入库频率高，面对如此多的物资，如果采取平等对待，全面平衡所有物资计划，势必影响配送中心各项作业效率，影响生产的正常运转，阻碍了企业的发展。
考虑到货物的出入库频次差别较大，因此，应对货物进行分类管理，加以区别对待，在分类方法上可以采用ABC分类法对货物进行重点管理。
1.1ABC分类法原理
ABC分类法又称帕雷托分析法，也叫主次因素分析法，是项目管理中常用的一种方法。
它是根据事物在技术或经济方面的主要特征，进行分类排队，分清重点和一般，从而有区别地确定管理方式的一种分析方法。
由于它把被分析的对象分成A、B、C三类，所以又称为ABC分析法。
ABC分析法是指将库存物资按照重要程度分为特别重要库存（A类物资），一般重要物资（B类物资）和不重要物资（C类物资）三个等级，根据不同类型的物资进行分类管理和控制的方法。
一般来说，A类物资种类数占全部库存物资种类总数的10%~20%，而其需求量大致为总需求量的60%~80%；B类物料种类数占20%~30%，其需求量却占全部物资总需求量的60%~80%；C类物料种类数占50%~70%，而需求量只占总需求量的5%~15%。
1.2货物ABC等级分类
现代配送中心管理的最显著的特点就是储存物资品种繁多，且货物在配送中心经常处于运动状态，停留时间短，出入库频率高，再加上顾客消费需求的个性化，多样化和小批量趋势，对配送中心的存库管理提出了更高的要求，既要满足客户要求，提高服务质量，又要尽量提高效率，降低物流成本。
面对如此多的物资，如果采取平等对待，全面平衡所有物资计划，势必影响配送中心各项作业效率，影响生产的正常运转，阻碍了企业的发展。
因此，必须对货物进行分类管理，由于配送中心货物出入库频率高的特点，可以根据货物在配送中心的出库频次高低，对货物进行分类进行ABC重点管理。
如下图所示：
表1.1货物ABC分类重点管理
序号
货物名称
出库频次
排序
比例
累计比例（自上而下）
累计比例（自下而上）
ABC分类
1
加多宝凉茶
73126
1
71.644%
71.644%
100.000%
A
2
哈尔滨啤酒
10269
2
10.061%
81.705%
28.356%
B
3
恒大冰泉
8368
3
8.198%
89.903%
18.295%
B
4
达能饼干
3183
4
3.118%
93.021%
10.097%
C
5
炫迈口香糖
1372
5
1.344%
94.366%
6.979%
C
6
康师傅方便面
1295
6
1.269%
95.634%
5.634%
C
10
欧莱雅面膜
1178
7
1.154%
96.788%
4.366%
C
12
漫步者耳机
1148
8
1.125%
97.913%
3.212%
C
13
IPHONE5S
1079
9
1.057%
98.970%
2.087%
C
15
惠普打印机
1051
10
1.030%
100.000%
1.030%
C
根据ABC分类法，各类物料的数量与出库频次分布如下列饼状图所示
图1.1ABC类物资出库频次比例图图1.2ABC货物种类数量所占比例图
1.3货物库位安排
为了提高订单的拣货效率，对货物进行货位安排。
根据题目背景介绍以及对百蝶物流仿真模拟仓库的认识可以看出，所有的入库的货物均需上架到一级仓库（立体库和普通货架），再补货到二级仓库进行订单的拣选操作。
出库时一级仓库大部分进行的是箱拣选，整盘出、拆盘出（立体库），二级仓库的主要进行件拣选，拣选操作更频繁，因此对二级仓库（电子标签拣货区以及阁楼货架拣货区）就ABC分类的方法进行货位安排，可以显著提高拣货员的作业效率。
根据作业频次的高低，将流通性最强的A类货物摆放在电子标签拣货区，将B类货物堆放在阁楼货架一楼（F010101-F110603）,将C类货物堆放在阁楼货架二楼（F120101-F220603）。
1.4移库方案实施
通过盘点仓库货物，发现一些货物的存放明显不符合ABC分类法的存放原则，如下表所示：
表1.2不符合ABC分类法的物品信息总汇
物品代码
物料名称
ABC分类
源库位
源货架
03010001
加多宝凉茶
A
F120502
阁楼拣货区
03030012
哈尔滨啤酒
B
L010102
电子拣货区
02030003
漫步者耳机
C
F010501
阁楼拣货区
加多宝凉茶属于A型货物，出库频次较高，流通性最强，应将存放在阁楼拣货区（F120502）的加多宝凉茶移动到电子标签拣货区空闲货架上；哈尔冰啤酒属于B型货物，应将存放在电子标签拣货区（L010102）的哈尔冰啤酒移动到阁楼拣货区空闲货架上；漫步者耳机属于C型货物，出库频次最低，流动性较差，应将存放在阁楼拣货区一楼（F010501）的漫步者耳机移动到阁楼拣货区二楼空闲货架上。
表1.3移库具体方案
物料代码
物料名称
ABC分类
源库位
源货架
有效库存量
目标货架
目标货位
03010001
加多宝凉茶
A
F120502
阁楼拣货区
30
电子拣货区
L010501
03030012
哈尔滨啤酒
B
L010102
电子拣货区
100
阁楼拣货区
F010302
02030003
漫步者耳机
C
F010501
阁楼拣货区
20
阁楼拣货区
F130301
2配送中心订货设计方案
经济订货批量（EOQ），即EconomicOrderQuantity，它是固定订货批量模型的一种，可以用来确定企业一次订货（外购或自制）的数量。
当企业按照经济订货批量来订货时，可实现库存总成本的最小化。
2.1货品订货要求
本次大赛的经济订货批量条件分析
1）市场对产品的需求量已知且稳定不变，库存量随着时间均匀连续地下降。
2）库存补充的过程可以瞬间完成，不存在一边进货一边消耗的问题
3）产品的单位价格是常数，不存在批量优惠
4）储存费用以平均库存为基础进行计算
5）每次的订货成本以及订货周期均为常数
6）对产品的任何需求都将及时得到满足，不存在缺货方面的问题
综合货品的订货要求，使用经济订货批量模型（EOQ模型）进行设计订货方案。
2.2模型符号定义
表2.1EOQ模型中所用到的符号定义如下表所示
符号
具体含义
订货成本
单位产品储存成本
货物年需求量加多宝凉茶年需求量
哈尔滨啤酒年需求量
漫步者耳机年需求量
订货点库存量（件）
订货提前期需求量均值（件）
订货提前期需求量标准差（件）
安全库存（件）
安全系数
续下表
续上表
符号
具体含义
经济订货批量（件）
、
、
分别表示加多宝凉茶，哈尔滨啤酒，漫步者耳机的经济订货批量
年订货次数（次）
订货周期（年）
每种物料库存总费用（元）
库存总费用
2.3方案讨论
2.3.1单独订货策略
根据经济订货批量模型进行主要参数的计算：
订货点库存量
经济订货批量
最佳订货次数
最佳订货周期
总成本=再订货成本+库存持有成本
总体再订货成本=再订货成本×发布的订单数量=c0
总体存货持有成本=存货持有成本×平均存货水平×存货周期=c1×Q/2×T
表2.22013年3种货物月需求量相关数据统计表
月份
加多宝凉茶（件）
哈尔滨啤酒（件）
漫步者耳机（件）
一
36500
8000
335
二
33500
9125
330
三
33000
8375
325
四
32500
8250
340
五
34000
8125
350
六
35000
8500
315
七
31500
8750
310
续下表
续上表
月份
加多宝凉茶（件）
哈尔滨啤酒（件）
漫步者耳机（件）
八
31000
7875
350
九
35000
7750
355
十
35500
8750
300
十一
30500
8875
320
十二
32000
7625
370
总计
400000
100000
4000
均值
33333.33333
8333.333333
333.3333333
标准差
1829.541533
457.3853833
19.72026594
36077.64563
9019.411408
362.9137322
4000
2000
400
100
50
10
0.01
0.02
0.1
4000
2000
1200
由计算可知，若三种物料分别单独订货，加多宝凉茶，哈尔滨啤酒，漫步者耳机的经济订货批量分别是
=4000件，
=2000件，
=400件；最佳订货周期分别是=3.6天，=7.2天，=36天。
一年的库存总费用为：
根据三种物资的订货周期，可以看出各个物品的订货存在同时订货的情况，因此可以考虑进行这两种物料或三种物料同时订货的情况，分摊固定订货成本，提高效益。
在这种情况下，计算一年的库存总费用为：
2.3.2联合订货策略
假设这些产品来自于同一家供应商，此时为了享受订货时的规模效应,例如分担固定订货成本、运输成本等;同时也为了降低平均库存,提高销售商的库存周转率，可以选择在一次订货中订购多种产品，即联合订货策略。
联合订货策略计算参数公式
三种物料在联合补货过程中可以产生4种（）不同的订货策略：
策略一：
加多宝凉茶和哈尔滨啤酒两种物料联合订货，漫步者耳机单独订货
策略二：
加多宝凉茶和漫步者耳机两种物料联合订货，哈尔滨啤酒单独订货
策略三：
漫步者耳机和哈尔滨啤酒两种物料联合订货，加多宝凉茶单独订货
策略四：
加多宝凉茶和哈尔滨啤酒漫步者耳机三种物料联合订货
表2.3策略一订货周期、经济订货批量的计算
策略一
物料
加多宝凉茶
哈尔滨啤酒
漫步者耳机
0.009
0.1
112
10
3578
895
400
总成本
4876.068
表2.4策略二订货周期、经济订货批量的计算
策略二
物料
加多宝凉茶
漫步者耳机
哈尔滨啤酒
0.01
0.1
101
50
3981
2000
总成本
6029.975
表2.5策略三订货周期、经济订货批量的计算
策略三
物料
漫步者耳机
哈尔滨啤酒
加多宝凉茶
0.02
0.1
51
10
79
1962
4000
总成本
6039.803903
表2.6策略四订货周期、经济订货批量的计算
策略四
物料
加多宝凉茶
哈尔滨啤酒
漫步者耳机
0.09
113
3564
891
36
总成本
4504.994432
2.3.3方案选择
（1）从理论上，比较各个订货方案的一年内的库存总成本大小，成本最小的方案为最优的方案，
4504.9944324876.06852006029.9756039.803903即：
（策略四）<（策略一）<（单独订货策略）<（策略二）<（策略三）
可以看出策略四即联合订货策略中三种物料联合订货时，年总库存费用最小，因此可以考虑选择三种物料联合订货策略。
（2）联系实际，加多宝凉茶和哈尔滨啤酒都属于食品类商品，而漫步者耳机属于电子类产品，两类产品来源于同一家供应商的可能性比较小，因此很难实现联合订货。
因此可以排除策略二，三，四。
订货策略可以选择各个商品分别联合采购，也可以选择加多宝凉茶和哈尔滨啤酒联合采购，最优策略是加多宝凉茶和哈尔滨啤酒联合采购。
2.3.4方案具体分析及实施
有以上分析可知，本项订货应采用策略一，即加多宝凉茶和哈尔滨啤酒联合采购，漫步者耳机单独采购。
表2.7最佳方案
策略
物料
加多宝凉茶
哈尔滨啤酒
漫步者耳机
3.2天
36天
112次
10次
3578件
895件
400件
总成本
4876.068元
根据定量订货的以下特点：
（1）订货不受限制，市场供应充足、自由流通
（2）只能直接应用于单一品种物资的采购
（3）不但适用于随机型需求，也适用确定型需求
（4）重要物资库存控制，随时盘存，花费较大的人力和物力
（6）若许多产品同时订货，订货系统负担过重
在实际订货操作中，加多宝凉茶和哈尔滨啤酒应采用定期定量订货法进行订货，每三天检查一下货物库存，并进行订货，加多宝凉茶每次定3600件，哈尔滨啤酒每次定900件；漫步者耳机采用定量订货法，当漫步者耳机的库存量达到订货点时，即363件附近时开始订货，每次订货批量为400件。
3配送中心拣选方案
元宵节刚过，又到了新的开学季，每年这时候，百蝶商城都会举行校园特价活动，今年的主题是数码产品特惠专购，学生购买数码产品同时还额外赠送礼品。
赠品包括罗技鼠标，金士顿U盘，双飞燕键盘，飞利浦音箱，爱国者移动电源，漫步者耳机，闪迪内存卡，品胜读卡器等。
每个学生可以挑选其中的2种。
这次校园特价活动的目的在于提高销量，宣传以提升其企业形象，提高品牌荣誉，抢占市场份额。
这就要求其仓储配送中心要对订单进行快速反应，快速处理，因此选择合适的拣选方案对于提高每个订单的处理时间，加快周转速率至关重要。
本方案就单一拣选和波次拣选方案进行分析，制定出最优的拣选方案。
3.1背景介绍
单一拣选法是针对每一份订单（即每个客户）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）对应一个电子显示标签，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、准确地完成拣货作业。
拨次分拣法是把多份订单（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，再逐个品种对所有客户进行分货，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。
单一拣选的特点一般来说，单一拣选的准确度较高，很少发生差错，而且这种拣选方式可以根据用户要求调整拣选的先后次序，对于紧急需求，可以集中力量快速拣选。
一张货单拣选完毕后，物品便配置齐备，配货作业与拣选作业同时完成，简化了作业程序，有利于提高作业效率。
拨次拣选的特点与单一拣选相比，批量拣选由于将各用户的需求集中起来进行拣选，所以有利于进行拣选路线规划，减少不必要的重复行走。
但其计划性较强，规划难度较大，容易发生错误。
3.2任务分析
今年百蝶商城的校园特价活动的主题是数码产品特惠活动，学生购买数码产品同时还额外赠送礼品。
赠品包括罗技鼠标，金士顿U盘，双飞燕键盘，飞利浦音箱，爱国者移动电源，漫步者耳机，闪迪内存卡，品胜读卡器等。
每个学生可以挑选其中的两种。
活动第一天早上，就接到五笔订单。
表3.1出库单1的内容
出库单1
时间：
2014年4月
仓库：
百蝶配送中心
收货人：
陈可
商品编号
商品名称
单位
数量
备注
01030010
联想笔记本电脑
件
1
01030004
双飞燕键盘
件
1
02030004
罗技鼠标
件
1
合计
表3.2出库单2内容
出库单2
时间：
2014年4月
仓库：
百蝶配送中心
收货人：
沈非
商品编号
商品名称
单位
数量
备注
01030010
联想笔记本电脑
件
1
02030004
罗技鼠标
件
1
02030005
金士顿U盘
件
1
合计
表3.3出库单3的内容
出库单3
时间：
2014年4月
仓库：
百蝶配送中心
收货人：
肖琳
商品编号
商品名称
单位
数量
备注
01030010
联想笔记本电脑
件
1
01030005
飞利浦音箱
件
1
02030004
罗技鼠标
件
1
合计
表3.4出库单4的内容
出库单4
时间：
2014年4月
仓库：
百蝶配送中心
收货人：
刘强
商品编号
商品名称
单位
数量
备注
01020006
IPHONE5S
件
1
07010001
爱国者移动电源
件
1
02030003
漫步者耳机
件
1
合计
表3.5出库单5的内容
出库单5
时间：
2014年4月
仓库：
百蝶配送中心
收货人：
陈丽
商品编号
商品名称
单位
数量
备注
02030006
索尼数码相机
件
1
01020007
闪迪内存卡
件
1
01020009
品胜读卡器
件
1
合计
从这五张订单容易看出，活动过程中每个订单都是由三种产品组成，包括一个主要的电子产品和两件赠品，订单中存在大量重复的现象。
如果针对每一份订单（即每个客户）进行拣选，拣货人员或设备就要巡回于各个货物储位，将所需的货物取出，其中不免要做多次重复操作，造成作业的浪费，劳动生产率较低，因此可以考虑用拨次拣选，对具有相同货物的多份订单进行合并，把每种货物进行汇总，再逐个品种对所有客户进行分货。
表3.6五笔订单汇总表
商品编号
商品名称
单位
数量
总计
出库单1
出库单2
出库单3
出库单4
出库单5
01030010
联想笔记本电脑
件
1
1
1
3
01020006
IPHONE5S
件
1
1
02030006
索尼数码相机
件
1
1
01030004
双飞燕键盘
件
1
1
02030004
罗技鼠标
件
1
1
1
3
02030005
金士顿U盘
件
1
1
01030005
飞利浦音箱
件
1
1
07010001
爱国者移动电源
件
1
1
02030003
漫步者耳机
件
1
1
01020007
闪迪内存卡
件
1
1
01020009
品胜读卡器
件
1
1
3.3制定拣选方案
由五笔订单汇总表可以看出前三笔订单存在重复现象相比较多，若选择五笔订单分别拣选，会造成拣选路线的重复，在增加人员设备的多余投入，增加拣选时间和成本，所以，可以选择将前三个订单合并进行拨次拣选，对第四个和第五个订单进行单一拣选。
另外，由于订单较少，且订单中物品体积较小，因此也可以选择将所有订单全部合并，进行拨次（播种式）拣选。
由此制定以下两种方案：
方案一：
将1、2、3、4、5这五笔合并进行拨次拣选；
方案二：
将1、2、3订单合并进行拨次拣选，第4、5个订单进行单一拣选。
3.4方案选择
比较方案一和方案二的优劣，可以通过两个方面来比较：
第一，理论分析，分析五笔订单中每一种货物的货位，观察单一拣选的时候是否会导致拣选路线的重叠，拣货员多余行走过程；第二，模拟操作，对两种方案的具体过程进行操作，比较哪一种方案在实践中更实用。
3.4.1理论分析
统计各笔订单货物的货位，并按照简单的单回路拣选方法进行简单的货物拣选顺序的选择。
表3.7货物货位统计
方案一
方案二
订单1、2、3、4、5波次拣选
IPHONE5S
F140501
订单1、2、3波次拣选
联想笔记本电脑
F060101
漫步者耳机
F130301
金士顿U盘
F080102
联想笔记本电脑
F060101
罗技鼠标
F090601
金士顿U盘
F080102
飞利浦音箱
F100503
索尼数码相机
F090102
双飞燕键盘
F100602
闪迪内存卡
F090302
订单4
漫步者耳机
F130301
爱国者移动电源
F090502
IPHONE5S
F140501
罗技鼠标
F090601
爱国者移动电源
F090502
品胜读卡器
F090603
订单5
索尼数码相机
F090102
飞利浦音箱
F100503
闪迪内存卡
F090302
双飞燕键盘
F100602
品胜读卡器
F090603
表中编号F表示在阁楼货架拣货区，F010101-F110603表示阁楼货架一楼，F120101-F220603表示阁楼货架二楼。
根据各个订单货物的库位分析，可以发现货物基本上分布在阁楼货架区的06、08、09、10号货架上，分别在13、14号货架上的漫步者耳机和IPHONE5S都是在阁楼货架的二楼，并且都是给客户刘强的订单4。
所以，从货物库位上分析的话，方案一和方案二的拣选路径没有太大差别，拣货员没有多余行走过
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