仿真技术在仓储管理中的应用.docx

1、仿真技术在仓储管理中的应用内 容 摘 要仓储管理是对仓库及仓库内的物资所进行的管理，是仓储机构为了充分利用所具有的仓储资源提供高效的仓储服务所进行的计划、组织、控制和协调过程。仓库是物流系统运行的主要平台，也是物流系统中货物逗留时间最长、产生成本最多的地方，仓储系统库存控制以及储位安排合理及否，将直接影响到物流系统的效率和成本。仿真是一种伴随着计算机技术的发展而飞速发展起来的实验方法，是一种重要的优化和辅助决策方法，它将现实中的系统在计算机中真实的再现出来，而不必实地去建设一个系统;这样，就会缩短设计的周期、降低设计的费用、提高设计的质量。本文主要是阐述仿真技术在仓储系统中库存控制和储位管理的

2、应用，并通过相应的数学模型及运算，然后通过计算机仿真来说明在这两方面的运用，并以其结果为辅助决策和系统提供支持。关键词：物流、仿真技术、仓储管理、库存控制、储位管理ABSTRACTWarehouse management of warehouses and storage of goods carried out by the management, storage is fully utilized by the body in order to have the resources to provide efficient storage warehousing services cond

3、ucted by the planning, organization, and control and coordination process.Logistics warehouse is the main operating system platform, but also in the cargo logistics system for the longest time, have cost the most, warehousing and inventory control system for digital certificates reasonable or not, w

4、ill directly influence the efficiency of logistics and cost.Simulation is a rapid development of the experimental method that accompanied by the development of computer technology, also it is an important optimization and decision-making methods, it will show a system in a replay of the real in the

5、computer really, and that do not have the field to build a system, that it will shorten the design cycle and reduce design costs and improve the quality of design.This paper is on simulation technology in warehousing and inventory control system in the management of the application of digital certif

6、icates, and through the mathematical models and simulation to explain the operation to find two aspects of the use and its results for decision-making system and provide support. KEYWORDS：logistics，simulation technology, storage management, inventory control, reserve-management 正文目录第一章 引言随着世界经济一体化和科

7、学技术的飞速发展，物流业作为国民经济中一个新兴的服务部门正在迅速发展。我国已把物流业作为21世纪的重要产业。物流已成为经济领域的热点。许多企业将物流作为提升企业核心竞争力的重要手段，把现代物流理念、先进的物流管理、技术和现代经营模式引入企业。我国现有的物流系统都是在客观需求下自然形成的，且随着需求的变化而自然“生长”或“萎缩”。自然形成的物流系统由于缺乏前瞻性和系统规划，在物流资源的配置、物流网络结构等方面，很难保证其可靠性、合理性、协调性和最优化。而物流运作过程，主要是仓储过程，仍以经验管理为主，基本上没有采用优化的理论和方法，不合理现象随处可见。这样物流这块“经济上的黑暗大陆”仍然扑朔迷离

8、，难以产生“第三利润”。一般的优化理论和方法难以处理的主要原因是物流系统的复杂性。在国外，仿真技术在物流管理中的应用相当普遍，如高通通过运用仿真技术，精简手机制造流程、改善库存管理、大幅度降低了成本以保持市场竞争力。仿真技术在复杂系统的分析和决策中的巨大价值在国外已成为不争的事实。仿真技术的应用在国外已取得了相当丰富的经验和成果，而在国内并不理想，对仿真技术在物流管理尤其在仓储管理中的应用进行研究分析，提高管理的水平，降低成本，对我国物流业的发展来说具有重大意义。使用仿真技术不仅可以动态地模拟各种设施、资源的使用情况, 避免资金、人力和时间的浪费, 最重要的是它可以提供有效的科学依据, 使企业

9、根据需要正确地做出决策，从而降低成本，提高竞争力。第一节 国内外研究现状目前，随着人们对物流重要性的认识，以及国内外企业纷纷投身于物流领域，和国家、政府对于物流的重视，有关物流仿真的研究在我国以至全球也有了长足的发展。一、国内在物流仿真领域的研究现状在国内，为进行物流决策而进行的物流系统仿真的研究并不是很多，而且，实际中的应用更是很少。此种仿真，目的是为了进行合理的物流决策，如制定库存策略、储位设计及管理等，从而对物流过程的某个环节进行仿真，根据仿真系统的运行结果中，为决策的制定提供依据。在库存策略选择应用上，胡幼华等利用计算机仿真技术研究了包含随机因素的批量制造库存系统，提出了仿真策略并建立

10、了仿真模型，从而可通过系统仿真的方法来选定最佳批量制造库存策略1，其中的库存系统就是一个随机型的系统。还有一方面是在教学和科研性质的应用，教师为了使学生更加明白地了解物流系统运转的流程以及具体的操作方法，进行的教学仿真，通过仿真，使人们熟悉物流工作中的具体业务，比如订单的录入、处理，财务结算，仓库管理系统WMS的操作等，如济南兰剑物流公司开发的物流系统的三维虚拟仿真2，王少梅等人在港口物流系统中的仿真研究3，以及苏选良等人在对比了财务软件系统和MRP软件在企业中的应用后提出的企业物流信息的会计仿真4，还有陈红玉等有关现代制造业工厂内部的物流系统的仿真研究5，还提出了很多建模的方法，如GRAI法

11、、IDEF法、Petri网法、GI-SIM法等。还有为了教练员工如何操纵物流机械，使人了解物流机械的运作而进行的虚拟现实仿真，如应用在港口上的集装箱吊具的虚拟仿真6，集装箱堆场堆垛设备的操作和运行仿真以及虚拟运输设备的操作等。二、国外在物流仿真领域的研究现状国外除了以上的应用以外，还有很多为了检验新理论、新方法的可行性而进行的物流系统仿真设计，通过仿真来证明新的理论或模型要比现存的完善和先进。而且，国外物流系统仿真研究在模型的建立和创新方面步伐较快，在仿真应用上也走在了前面。约翰斯霍普金斯大学(Johns Hopkins University)应用物理实验室的Charls Sinex博士，对物

12、流系统控制中的建模和仿真方法进行了研究。他结合控制理论将建模及仿真工具应用在控制和优化物流系统的实际运作中，可以方便的利用传感装置对物流系统运作进行监控，以及快速进行物流系统流程再造。在国外，物流仿真的方法已经实际应用到了许多大型活动的规划和优化中，在2000悉尼奥运会上，成功的物流系统支持给人们留下了深刻的印象，其中很大一部分就归功于仿真软件的成功运用，Len Pearson，Roger Gray对这个案例进行了分析，并提出了许多可供借鉴的方法。由于当今的生产和运输工作日渐负责，已经不能够用传统的数学方法如排队论、动态规划、蒙特卡罗方法等进行分析，所以Mats Johnson等人应用计算机仿

13、真的方法，提高物流系统中的包装、运输等的效率。而Agostino G.Bruzzone等人，则对将仿真技术应用于生产和工业工程物流活动的教育支持方面进行了研究，建立了一套利用仿真技术培训、教育物流操作人员以及生产人员的方法7。 目前，在这一领域存在的主要问题是，物流仿真软件虽然公认有很多的优点，但是，在实际工作中，它的应用还不是很广。这其中有各种各样的原因，物流系统仿真本身的精度不是很高是一方面的原因，更重要的是没有一个真正针对企业物流的实际应用而开发的仿真系统，所以，当这样的仿真系统接触到企业实际操作的时候，就显得有点力不从心，不能很好的应用到实践中。第二节 仓储仿真的研究方向现代物流系统中

14、，系统仿真技术的应用主要有以下几个方面:库存控制、储位管理、物流系统规划及设计、物料管理、物流运输调度、物流成本估算，这几个方面是我们在物流行为中从事得最多的活动。一、库存控制仿真在库存控制方面的应用要解决的是何时订货、该订多少货的问题。库存存在的客观原因是为了应付各种各样的不确定性，既要满足需要又要合理的减少库存，减少仓储成本。根据需求及订货的规律，可将库存系统分为两大类，分别为确定型库存系统和随机型系统。二、储位管理储位管理也称为储位安排，是有关如何将某种货物置于合理的仓储区域进行储存的学问，是关于仓储管理的应用研究，通过这种研究可以使供应链的反应速度变得更快，成本变的更低，更符合现代物流

15、的要求。而且对于储位管理，实际上和拣货方式是相互影响相互作用的，为了更直观的反映出仓库的管理运行在这两方面的影响下的运行情况，可以通过使用仿真的方法使之体现。在仓储管理当中，合适的控制好库存，可以大大的降低资金成本的积压，降低风险，同时也可以降低库存产品损坏变质的可能性；另外合理的进行储位管理，可以降低工作人员的劳动量，优化拣货路线，提高拣货效率，降低包括拣货成本在内的各个成本。总的来说，在仓储管理中，库存控制和储位管理是致关重要的不可分割的两大部分。因此，本文结合企业实践中存在的问题主要对以上两个问题进行阐述。第二章 现代仓储物流及仿真在社会生产及生活中，由于生产和消费节奏的不统一，总会存在

16、眼前用不上或者用不了、以及根据实际必须留下待以后使用的东西。如何在生产和消费或供给和需求的时间里，妥善地保持物质试题的有用性，是仓储物流环节所要解决的问题。随着现代经济的不断发展，需求方式出现了个性化、多样化的改变，生产方式也变为多品种、少批量的柔性化生产方式，物流的特征由少品种、大批量变为多品种、少批量或多批次、小批量，仓库的功能也从重视保管效率逐渐变为重视流通功能的实现。储存相当于物流体系的一个节点。物品在化解其供求之间的时间上的矛盾的同时，也创造了新的时间上的效益。因此，仓储是物流中的重要环节，储存功能相对于整个物流体系来说，既有缓冲及调节的作用，也有创值及增效的功能。第一节仓储管理的由

17、来随着科学技术以及服务和生产理念的进步，在二十世纪九十年代，国际生产领域纷纷推出弹性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)、企业资源计划（ERP）以及供应链管理（SCM）的概念和技术。通过以上先进技术的运用，主要是要将生产计划、生产过程以及货物流通进行集成，根据客户的需求组织生产、安排物流活动。然而，传统的仓储作业在如今的情况下，他的角色和功能也发生了变化。虽然其调节生产量及需求量的缓冲功能以及空间堆存功能一直没有改变，但是为了满足现今市场上“多品种、小批量、多批次、短周期”的商品流动形态，要求物流中心必须根据消费需求的特点，灵活组织实施物流配送及存储作业。这样看来，在重要性上，传

18、统的仓储保管的功能已经被物流系统中的拣货、出货、配送所超越。通过查阅相关文献发现，物流过程中的作业成本来自于运输、搬运、仓储、拣货等各个环节。仓储的营运成本除了直接受到生产、销售和内部管理的因素影响外，更直接取决于储位安排的方式，以及拣货质量和订单处理速度。所以，改进和优化储位管理、安排方式和拣货作业路线及方法，对于降低物流成本，具有事半功倍的效果。根据我国物流业的现状，在将来很长的一段时间内，由于技术、管理水平和成本因素的关系，大多数物流配送中心的主要生产方式主要是以人工作业和自动化设备相结合的作业。由此看来，物流中心或仓库仍是一个劳动力密集的场所，其中50%的人力劳动直接和拣货作业相关，3

19、0%一40%的工作时间也将消耗在拣货工作中，拣货作业人工支出成本占到物流配送中心总支出成本的15%20%。合理的储位规划模式和拣货作业管理，可提高订单履行的准确率和处理能力。现代物流是一种精细物流，试图在各个环节中找出隐含的不合理因素，努力使供应链运作的效益最大、成本最低。这些环节包括订单处理、信息维护、仓储、运输、采购、包装等，在这些环节中增加附加值，减少成本消耗，使整条供应链变得更合理，这是大部分物流研究人员正在从事的工作。据统计，一件商品的最终售价中的30%来源于物流成本，而在物流成本中，拣货作业和配送作业所占比重最大，分别为40%和39%，二项费用合计几乎占商品价格中的l/4。从管理的

20、角度分析，物流的配送作业包括运输、搬运等项目大都发生在企业外或由第三方提供，影响成本的因素较多且不易利用管理手段进行控制。但仓储的营运成本除受到企业生产、销售和内部管理的因素影响外，更直接地取决于拣货质量和订单处理速度。因此，改进和优化储位管理，提高拣货作业的效率，降低成本，对于整个供应链的合理、高效运作具有事半功倍的效果。仓储货物布局是否合理，对仓储作业效率有着直接的影响。为提高仓储作业效率，应对仓储货物进行合理布局。仓储货物合理布局的焦点是有利于库内货物搬运及提高货物流转速度，以利达到降低仓储成本的目的。随着时间的推移，库内货物的周转率会发生一定的改变，周转率的变化直接影响着对库存货物的提

21、货频率，这样原来合理的货物布局，在新的周转率下就可能成为不合理的布局。这时就需要重新调整货物布局，使之在被操作的时候内提货快、行程少，从而降低仓储成本，提高仓储作业效率。在此，我们仅对仓储管理中，如何合理安排储位的问题进行说明和探讨。储位安排称为储位选择，是关于仓库布置的应用研究，是有关如何将某种货物置于合理的仓储区域进行储存的学问，通过这种研究可以使供应链的反应速度变得更快，成本变得更低，更符合现代物流的要求。第二节 仓储在物流中的功能从物流的角度看，仓储的功能可以按照以下几点进行分类：一、按照经济利益进行分类按照经济利益进行分类可以分为以下几个功能：堆存、整合、分类和交叉、加工/延期。（一

22、）堆存8 (holding)这种仓储功能对于所选择的业务来说储存是至关重要的。例如，冰箱是全年生产的但主要是在非常短的一段市场营销期内销售的。而农产品是在特定的时间内收获的、但消费则是在全年进行的。其经济利益来源于通过堆存克服商品在产销时间上的隔离，克服商品在生产地点上的隔离，克服商品产销量的不平衡等来保证商品流通过程的连续性。（二）整合8 (integration)装运整合是仓储的一个经济利益，通过这种安排，整合仓库接收来自一系列制造工厂指定送往某一特定额的材料，然后把它们整合成单一的一票装运，其好处是，有可能实现最低的运输费率，并减少在顾客的收货站台处发生拥塞，该仓库可以把从制造商到仓库的

23、内向转移和从仓库到顾客的外向转移都整合成更大的装运。整合装运的主要利益是，把货票小批量装运的物流流程结合起来联系到一个特定的市场地区。整合仓库可以由单独一家厂商使用，也可以由几家厂商联合起来共同使用出租方式的整合服务。通过这种整合方案的利用，每一个单独的制造商或托运人都能够享受到物流总成本低于其各自分别直接装运的成本。（三）分类和交叉8 (break bulk and cross dock)除了不对产品进行储存外，分类和交叉的仓库作业及整合仓库作业相类似。分类作业接收来自制造商的顾客组合订货，并把它们装运到个别的顾客处去。分类仓库或分类站把组合订货分类或分割成个别的订货、并安排当地的运输部门负

24、责递送。由于长距离运输转移的是大批量装运，所以运输成本相对比较低，进行跟踪也不太困难。除涉及到多个制造商外、交叉站台设施具有类似的功能。零售连锁店广泛地采用交叉站台作4k来补充快速转移的商店存货。在这种情况下，交叉站台先从多个制造商处运来整车的货物；收到产品后，如果有标签的，就按顾客进行分类，如果没有标签的，则按地点进行分配；然后，产品就象“交叉”。词的意思那样穿过“站台”装上指定去适当顾客处的拖车；一旦该拖车装满了来自多个制造商的组合产品后，它就被放行运往零售店去。于是，交叉站台的经济利益中包括从制造商到仓库的拖车的满载运输，以及从仓库到顾客的满载运输。由于产品不需要储存，降低了在交叉站台设

25、施处的搬运成本。此外，由于所有的车辆都进行了充分装载，更有效地利用了站台设施，使站台装载利用率达到最大程度。（四）加工和延期9(processing/postponement)仓库还可以通过承担加工或参及少量的制造活动，被用来延期或延迟生产。具有包装能力或加标签能力的仓库可以把产品的最后一道生产一直推迟到知道该产品的需求时为止。例如，蔬菜就可以在制造商处加工，制成罐头“上光”。上光是指还没有贴上标签的罐头产品，但它可以利用上光贴上私人标签。因此上光意味着该产品还没被指定用于具体的顾客，或包装配置还在制造商的工厂里。一旦按到具体的顾客订单，仓库就能够给产品加上标签，完成最后一道加工，并最后敲定包

26、装。加工延期提供了两个基本经济利益：第一，风险最小化，因为最后的包装要等到敲定具体的订购标签和收到包装材料时才完成；第二，通过对基本产品(如上光罐头)使用各种标签和包装配置，可以降低存货水平。于是降低风险及降低存货水平相结合，往往能够降低物流系统的总成本。即使在仓库包装成本要比在制造商的工厂处包装更贵。二、按照服务利益进行分类通过仓储实现的5个基本服务利益：现场储备、配送分类、组合、生产支持以及市场形象。（一）现场储备(spot stock)在实物配送中经常使用现场储备，尤其是产品品种有限或产品具有高度季节性的制造商喜欢这种服务。例如，圣诞礼物的供应商想生产商提供现场储备服务，以便在圣诞礼物临

27、近销售旺季时把产品对方到最接近关键顾客的市场中去，等销售旺季过了之后，剩余的部分存货就被撤退到中央仓库中去。（二）配送分类(assortment)提供这类服务的仓储公司或者仓库为制造商、批发商或零售商所使用，按照顾客的订货预期，对产品进行组合储备。这类仓库可以使顾客减少其必须打交道的供应商数量，并改善了仓储服务。此外，这类仓库还可以对产品进行拼装以形成更大的转运批量，并因此降低了运输成本。（三）组合（mixing）组合可以涉及到几个不同的制造商的装运。当制造厂在地理上被分割开来时，通过长途运输组合，有可能降低真个运输费用和仓库需要量。在典型的组合运输条件下，每次的装运可以享受尽可能低的运输费用

28、，一旦产品到达组合仓库后，就可以按照每一个顾客的要求或市场需求，选择每一种产品的运输组合。通过组合进行转运，在经济上通常可以得到特别运输费用的支持。（四）生产支持（production support）这类仓库可以向装配提供稳定的零部件和材料供给。由于较长的前置时间或使用过程中的重大变化，所以对向外界采购的项目进行安全储备是完全必要的。对此，大多数总成本解决方案建议，经营一个生产支持仓库，以经济而有适时的方式，向装配厂供应材料、零部件和装配件。（五）市场形象（market presence）市场形象常被看作一个主要有点，尽管不是那么明显。地方仓库比起距离更远的仓库，对顾客的需求反应更敏捷，提供

29、的配送服务也更快。因此认为这种仓库将会提高市场份额，并可以增加利润。第三节 仓库的物流作业流程仓储物流系统主要包括进货作业系统、搬运作业系统、仓储作业系统、拣货作业系统、仓储作业系统发货作业系统等系统，以下是上海绿安仓储有限公司的仓储物流系统作业流程，如图2-1所示。一、库存的基本概念“库存”在英语里面有两种表达方式:Inventory和stock它表示搁置一旁以来使用的任何资源。由于产品的需求和供应通常不能完全及给定的时间或地点合，因此库存是需要的。库存存在的客观原因是为了应付各种各样的不确定性，系统的正常性和稳定性。库存问题可以用如下图示意:二、库存的作用（一）保持生产运作的独立性（二）为

30、增强生产计划的柔性（三）满足需求的变化（四）克服交货时间的波动（五）利用经济订购量的好处（六）克服生产和消费时间上的不一致（七）创造时间价值三、库存的分类在库存系统中库存量的变化通常是由两个方面的因素引起的首先是顾客的需求，它包括需求发生时间及一次需求量。由于满足了需求，库存量不断减少，为保证供应，就需要通过订货补充库存。相应的订货时间及一次订货量往往被视为库统的决策变量。“需求”及“订货”是库存系统的两个最基本的概念。由于需求和订货的不断发生，库存量作为系统的状态变量呈动态变化。根据需求及订货的规律，可将库存系统分为两大类，一类为确定型库存系统，一类则是随机型库存系统。在确定型库存系统中，需

31、求量是确定的，需求发生时间也是确定性的。同时，订货及订货发生时间是确定性的，且从订货到货物入库的时间也是确定性的。随机库存系统指库存参数中，至少有一个是不定的库存模型。首先，需求发生时间可能是随机的，如突发的灾害可能造成需求的增加或者减少等，每次需求量也可能是随机的;另外，订货时间及订货量也可能是随机的，如运输的不确定性。因此对随机库存系统一般只有通过模拟才能进行较深入的研究，通过模拟仿真得出较优的答案。第四节 仿真技术的应用一、仿真的概念仿真10是一种实验方法，它是运筹学和系统工程中一种重要的优化方法，基本思想是试图重现某一系统或活动的作业情况，而不必实地去建造并运转一个系统，那样会造成巨大

32、的花费，这种方法不是去求解模型，而是在各种不同的作业条件的组合下，去运行这一模型，由模拟运行所得的结果，对所提出的方案的优缺点进行评价。仿真技术的主要的优势在于及大多数技术相比，它更简单，运作起来不昂贵且更灵活。另外，仿真技术的发展及应用依赖于计算机软硬件的飞速发展。今天，随着计算机科学及技术的巨大发展，仿真技术的研究也不断完善，应用不断扩大。二、仿真在物流研究中的应用领域及前景仿真技术近年来应用越来越广，其在物流研究中的作用主要表现为以下几个方面: 有利于解决随机因素的影响、仿真帮助系统优化、仿真对各种复杂的系统具有良好的适应性、符合人们的思维习惯，有助于系统分析。随着物流理论和实践的不断深入，所提出的研究问题日益复杂，非确定因素、不可知因素、模糊因素众多，因果关系复杂，应用数学难以进行描述或无法求解及很难求解，使得研究需要采用计算机仿真的方法解决。（一）目前仿真在物流研究中主要应用于以下几方面:1.库存控制生产加工的各个工序