物流仿真方案设计说明文档格式.docx
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下表为百蝶未来五年业务量预测值
1.3百蝶物流中心最大存储能力预测
根据百蝶现有商品以及卓悦的商品，我们预测平均每个托盘装24件货物；
根据1.1，立体货架和普通货架共可放3808个托盘既91392件货物，拣货区共可存放3291件货物。
当达到最大存储时，可存放94683
2.卓悦家电产品预测
2.1预测方法介绍
2.2产品下一年销量预测：
产品名称
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1月
2月
3月
4月
5月
6月
卓悦电磁炉（C21-WH2105）1060
966.8
959.9
826.2
817.1
814.7
806.0
797.7
789.9
781.1
771.7
760.8
736.8
卓悦微波炉（Z3-L233B）280
259.7
259.1
226.0
224.4
221.6
218.4
217.8
216.9
211.6
209.1
206.5
203.4
卓悦电烤箱（ZY38CB-AA）52
51.7
51.4
44.4
43.5
43.0
42.6
42.2
41.7
41.0
40.3
39.3
38.2
卓悦电蒸锅（ZY-SYH18-2A）390
363.9
361.2
313.0
308.3
307.8
301.6
299.5
294.9
291.1
286.0
279.6
274.8
卓悦电饭煲（ZB-FS3094）95
90.4
90.0
77.7
76.8
76.0
75.5
74.8
73.8
72.6
71.3
69.7
67.9
卓悦浓香宝电压力锅（ZY-QC50B4XM）1255
1099.2
1085.5
933.1
916.4
914.6
908.7
906.8
903.7
886.3
870.0
849.5
828.4
卓悦智能电饭煲（FZ4086）325
276.4
270.5
235.9
237.1
231.7
230.6
226.2
226.8
220.5
214.3
209.6
202.6
卓悦wifi超级电饭煲（WFZ4011XM）1240
1130.1
1120.3
974.7
962.4
954.4
940.6
934.1
918.4
909.7
899.6
882.9
856.9
卓悦IH电饭煲（ZB-FS4088）1010
945.8
941.1
804.7
793.1
778.4
763.5
748.2
734.7
723.9
705.8
704.3
702.0
卓悦榨汁机（ZJ-WJE2803D）555
560.3
560.2
482.3
469.4
460.5
450.9
446.3
437.7
428.9
423.0
414.6
407.2
卓悦HALO智能豆浆机（DJ13B-HJK2）200
168.4
166.2
146.6
145.3
142.1
142.6
142.7
.0
140.0
.5
135.9
131.6
卓悦智能电炖锅（ZY-WBZS162X）190
176.1
172.9
148.0
150.2
146.9
148.5
149.3
151.8
150.4
143.3
132.6
卓悦双层防烫电水壶（TM1502b）95
89.3
88.8
76.5
75.4
74.5
73.6
71.4
70.1
69.0
67.4
65.9
卓悦养生壶（ZK-GE1702）120
154.3
157.8
133.8
131.3
130.3
131.4
.9
125.2
120.0
120.6
118.6
113.1
卓悦料理机（ZJ-BL25C3）42
46.8
47.2
40.9
40.2
39.6
38.7
37.7
37.0
36.3
35.9
35.3
卓悦电烤机（WJHN2828D）60
55.4
47.5
47.1
46.6
46.4
45.7
44.7
43.8
42.1
卓悦面条机（ZY-WNS1501B）110
157.7
162.0
142.8
141.8
143.2
140.1
.4
137.9
131.8
128.1
卓悦面包机（ZZ-TLC2000）60
61.3
61.1
52.4
52.1
51.9
51.1
50.7
49.9
48.1
46.5
45.5
卓悦小砍骨刀（38815-150）1200
1194.8
1193.7
1032.8
1022.4
1009.6
995.6
982.5
967.2
951.3
933.2
915.0
894.9
卓悦厨房多用剪刀（41378-000）90
68.3
65.7
56.4
57.6
59.0
60.9
60.2
59.1
57.5
55.6
52.9
3.储位管理与库存控制
3.1储位管理与库存控制原则
1）周转率法则。
将货品周转率由大到小排序，周转率越高的货品应离存储区出入口越近。
2）拣取密度因素排列（SDF）法则：
即每年拣取的数量/所需的空间的比值越大，则货品所放置的储位就离出入口越近，而且尽量放置在货架的中层，便于拣取。
此方式的优点是:
每一拣取路径的平均移动距离最短;
每一拣取路径所花费的时间最短;
存储空间的利用率较高。
3）产品相关性法则相关性大的货品放在相互靠近的地方。
4）产品同一性法则。
把相同物品存放于同一位置。
5）产品相容性法则。
相容性低的货品不可放置在一起，以免损害品质。
6）产品尺寸法则。
既要考虑单品的尺寸，也要考虑相同的一组货品所占据的空间大小。
在存储时，储位的分配要能适应货品体积的变化。
避免出现空间浪费或空间不足的情况。
7）重量特性法则。
按货品重量不同来决定存储货品的高低位置。
对于人工拣选作业的物流中心，人的腰部以下适合重物的存储，腰部以上适合轻物或小型货品的存放。
3.2立体式仓库的存储特征码库位分配方法
在本次的仿真比赛中所设计的货物储存方法采用金平[3]提出的储存特征码的库存分配方法，采用仿真的算法验证了随机储存方法和储存特征码的库存分配方法，得出了两种方式下入库作业平均等待时间、出库作业平均等待时间，入库作业平均时间、出库作业平均时间、入库作业平均空载时间、出库作业平均空载时间、入库作业平均承载时间、出库作业平均承载时间的各项指标，分析得到的结果，得到了储存特征码的库存分配方法优越于随机库存方法。
国的其他相关学者也在此方面进行了应用，并得出了较好的结果。
以出入库台为中心将在线自动化立体仓库的库位进行分区;
分别确定各分区库位的存储特征码;
按照靠近该物料出库台的原则分配库位。
应用存储特征码的在线自动化立体仓库的库位分配有如下三个连续的步骤：
1）确定物料的存储特征码;
2）确定库位的存储特征码;
3）进行库位分配。
应用存储特征码的库位分配方法的具体过程如图3.1-1所示，下面对各个过程进行详细叙述：
图3.1-1库位分配法流程图
3.2.1、确定物料的存储特征码
（1）确定物料的库位分区码。
（2）确定物料的出入库频率码。
不同的商品，其出入库频率也不一样，根据物料的出入库统计数据，可以将物料的出入库频率分为高、中、低三种，分别用H,M,L表示。
3.2.2、确定库位的存储特征码
（1）库位号。
每一个库位被赋予一个唯一的标志，从1到最大库位数，这个用于数据通讯。
（2）库位位置。
库位位置信息表示了库位在仓库中所处的具体位置，以排、列、层表示，如第一排货架中第3列第6层的库位表示为:
01×
03×
06。
（3）确定库位的分区码。
将整个立体仓库的库位以各个出人库台为中心分成相应数目的分区，库位的分区码等于其被分配给的出入库台号，假设一个库位被分配给第3个出入库台，则它的分区码等于3。
（4）确定库位的距离特征码。
确定库位相对各个出入库库台的距离特征码，是为了在分配库位时，能够方便快捷地得到距离出入库库台最近的库位。
a）确定出入库库台的库位化位置表示。
为了计算库位与各个出入库库台的距离，将出入库库台的位置按照库位位置的方法表示，1号出入库库台的位置表示为：
01×
01。
b）计算库位与各个出入库库台的距离。
确定了各个出入库库台的库位化位置表示后，用公式
（1）计算各个库位相对于各个出入库库台的距离特征码。
计算距离特征码的目的在于当有多个库位符合存储特征码的时候，能方便快捷地从中选择距离最近的库位。
式中，
=1,...,5,
表示库位与第个
出入库库台之间的距离特征码，系数
表示堆垛机在水平方向走过一个库位的所需的时间与堆垛机在垂直方向走过一个库位所需的时间之比，由下式确定：
（1）
式中：
代表堆垛机的垂直运行速度;
代表堆垛机的水平运行速度;
代表库位的长度;
代表库位的高度;
（5）确定库位的出入库频率码
在每个出入库库台的库区中，将库位按照与对应出入库库台距离的远近设置频率码，分为高、中、低三种，分别用A,B,C表示。
（6）确定库位的承重特征码。
为了使货架受力良好，一般将重物放在下面，将较轻的物料放在上面。
将库位的承重特征码分为重、轻两种，以W代表重，以L代表轻。
确定了库位的分区码、出入库频率码和承重特征码之后，将它们组合即得到如图3.2-2下所示的库位存储特征码：
图3.2-2存储特征码
3.2.3、进行库位的分配：
分别将物料和库位的存储特征码确定好了以后，就可以对出入库作业进行库位分配。
入库时，库位分配的规则如下:
规则1：
库位的
越小，分配的优先权越高，即
（
为物料下次出库的库台号）;
目的是将物料就近放置在出库台附近以保证快速响应出库请求。
规则2：
（
为物料入库的库台号）;
目的是使堆垛机的行程尽量短。
出库时，库位分配的规则如下:
越早入库的物料出库的优先权越高（
），即
，保证加快周转，先入先出。
为了既防止物料存储时间过长，又保证出库作业的效率，在执行这条规则时，并不是严格按照先入先出，而是给物料确定一个存储期限，只有达到或者超过存储期限的物料才按照先入先出进行库位分配。
规则2：
（
为物料出库的库台号）；
目的是选择离出库台最近的物料，保证快速响应出库请求。
为研究储存特征码的储存方法的有效性，本文就对自动化立体式仓库一种商品（康师傅香辣牛肉面）的一天的出入库的总时间进行研究，并将库位分配前后的时间进行对比，得出结论。
首先，选取4月29日康师傅香辣牛肉面在自动化立体仓库以整箱出库的所有订单，订单如下表：
表3.2-14月29日康师傅香辣牛肉面出库情况
商品名称
时间
订单数量/件
包装数量/件
康师傅香辣牛肉面
2015-04-2908:
42:
00
60
30
90
2015-04-2910:
06:
48:
2015-04-2913:
2015-04-2914:
2015-04-2918:
22:
2015-04-2919:
27:
由表可知一天总计的出货的订单数量为660件即22箱不足1托盘（24箱），因此设一天的入库量为1托盘。
由CAD图纸可知，每个库位的长度为1.3米，高度为1.5米，并且设堆垛机的水平速度为3m/s，垂直速度为1m/s，经过相关计算可得下表：
表3.2-2
仓储位置
入库点
入库时间/s
出库点
出库时间/s
总时间/s
水平距离/m
垂直距离/m
库位分配前
A010311
3.9
16.5
48.1
16.5*5
99
库位分配后
A013705
7.5
16.3
7.5*5
53.8
库位通过存储特征码的方法进行分配后，入库出库的总时间减小，工作效率提升，因此该方法对于整个仓储管理系统是有效的。
3.3普通托盘货架及拣货区仓储管理的方法
表3.3-1普通托盘货架及拣货区仓储管理的方法表
优化方法
普通托盘货架
按周转率分ABC区，周转率的高低决定货品所在区域的位置，A区货品周转率最高，最靠近存储区入口，其次是B区，C区离入口最远。
拣货区
结合货品的流动性和物理特性分配货位，遵循以下规则:
1、SDF法则2、相关性法则3、货品号相似的避免放在同一层货位上4、产品尺寸法则
3.410种货品的具体指派
根据以上的原则及方法对三维仿真系统的库位进行分配（见附录C），对赛题的具体的指派如下：
表3.4-110种货品的具体指派
利用上述的存储特征码的库位分配方法，根据所给出的10中货物的信息，设计出了新的储位，在应用新的储位情况下，可以更加有效的保证物流中心高效率和低成本的运作，从而达到设计目标中的要求。
4．拣货策略
4.1播种式与摘取式拣选方式的选择
在比赛中，我们在拣货作业时采用摘取式拣选方法，在订单汇总后分割时采用播种式拣选方法。
在该系统中应用电子显示标签进行摘取式拣选作业，每一品种的货物对应一个电子标签，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架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、准确地完成商品拣货。
订单汇总后分割时采用播种式分拣法。
先将订单汇总，对相同品项的商品进行拣货，然后分割订单采用播种式分拣。
4.2拣货时窗
当订单到达直至拣货完成出货所需的时间异常紧迫时，可利用此策略开启短暂而固定的时窗，将此时窗中所到达的订单归为同一批，进行批量拣取。
该分批方式的重点在于如何确定时窗大小，影响的主要因素有：
客户的预期等候时间以及单批订单的预期处理时间。
由于这种拣货方式主要是为了适应客户的紧急需求，规定顾客的订单传输时间少于0.5小时（即设为十五分钟），且每批订单处理的时间在拣货系统的设计中也应尽可能地缩短。
时窗分批方式常与分区及订单分割联合运用，且适合到达频繁密集的订单形态，且对紧急插单的需求有一定针对性。
本文釆用静态时窗分批，由于各拣货区因分区工作量和时窗分批拣货量的不平衡产生作业等待，缩短这段等待时间，则可以大大提高拣货效率，给配送中心带来直接的经济效益。
所以确定时窗的大小是时窗分批方式的关键所在。
在充分考虑分区工作量平衡的情况下，分别算出各拣货分区的标准拣取时间，求出其中拣取时间最长的拣货区域的拣取时间，并将该时间定为时窗的长度，就可以在一定程度上消除因时窗分批不平衡引起的等待时间。
4.3拣货分区
拣货分区就是将拣货员分配到各个拣选区，即分配走廊的一部分或某个机械装置给拣货员进行订单拣选作业的区域。
这种拣选方式最突出的特点是：
一个拣货员被指派到某个区域，而其他拣货员都不在那个工作区域工作在订单拣选作业当中。
意味着拣货员并不负责完成一个订单的拣选任务。
一个订单上的所有货品是从不同区域拣选出来的，因此这些货品是由不同的订单拣货员拣选出来的。
拣选员被分配到指定的工作区域后，他们会越来越熟悉自己所负责区域里的产品及其位置，这种对货品的熟悉可以提高订单拣选作业的效率和准确性。
其次，由于同一时间一条走廊里不会超过一个操作员。
所以拥挤的程度被减小到最小。
同时，采用分区拣选作业方式后，操作人员在拣选过程中很少或是几乎没有机会与其他人进行过多的聊天交流活动虽然某些交流活动是健康的，但分区拣选有利于对之进行控制和监管。
根据各区拣货时间并发与否，常见的分区作业方式又分为串行分区和并行分区。
其中，串行分区指所有货品是逐步拣选的，拣货员负责拣选完所负责区的货品后将装物品的容器（箱或托盘）移进入下分区或交给下一个分区接着拣选，就像接力赛跑一样，一棒传一棒。
在此系统中，经常出现某分区拣货员回到和前一分区的交接点时，没有前一分区已经完成的订单，由于不能越过交接点去帮助前一分区那位忙碌的拣货员，只得无奈的等待，造成了时间的浪费，拣货不能达到最高效率。
动态分区（接力式分区）是串行分区的一种改进，见下图。
订单在此不作分割，拣货员一区接一区的接力拣选，但分区大小不固定，以接力的方式来完成所有的分拣动作，消除了拣货区的限制，避免了节点间的无奈等待，这种只包含一个订单的拣选，可以大大提高顾客订单响应速度，同时省去了分类作业的成本。
但货物量很少时，那么拣选一个货物平均所需的往返步行时间就相当多，降低了拣货效率。
图4.3-1动态分区拣选区图
相反，并行分区，各分区固定，但配合订单分割与分批策略，运用多组拣货人员在短时间共同完成订单的拣选。
拣货员在拣选一件产品的过程中，会在产品上贴上条码标签，然后将其放在一个人的手推车里面，或是放在位于拣货员行列旁边的传送带上。
手推车或是传送带上的货物随之将被送到一个分类系统处，该系统会按照顾客订单的要求将货物进行分类，可以是手工分类，也可采用自动分拣设备进行分类即当一项订单被分配给多个拣货员时，将这些订单里的货物重新整合在一起所付出的努力也极大地增加了。
与分区拣选所节约的拣选时间相比，我们还必须权衡由分区拣选所引起的分类工作的额外成本，如自动化分拣设备价格从几十万到上千万不等，速度在6000件/小时以上，对国相当一部分仓储企业来讲，需对日前最传统的单据分拣、借助电子标签等辅助设备分拣等的成本效益与采用自动化分拣系统的成本效益作权衡考量。
本次比赛我们决定采用并行分区的拣货分区方法，主要基于以下几点考虑：
（1）我们在拣货策略中研究并执行订单分割和分批策略
（2）系统中广泛应用条码技术与RFID技术（3）系统的自动化程度较高。
4.4基于节约算法的订单分割、订单分类
目标函数
（1）
约束条件
n——需要拣取的订单总数
——周转箱的容量
——第个订单中所有品项的数量
——所有可行订单批量集合
——每个可行的订单批量，
——拣取第订单中的所有品项的总行走的距离
模型的目标函数是订单分批后,使各批订单拣取路线总和最小。
约束条件
（2）表示每批订单包含的品项数不超过拣货车的容量,约束条件（3）和（4）表示每个订单只能被分配到一个批量中。
节约算法就是将订单和订单合并成在一条路线上进行拣取的新订单,使合并后的行走距离（行走时间）比分别拣取订单和订单具有最大的节约量。
在合并的订单中,存在具有共同类别或者相同的品项。
对这些品项的拣取,只需访问一次就能同时满足多订单的要求。
另外,由于周转箱容量的限制,并不是每订单都能与
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