13 配送中心仿真与分析

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1、第十三章 配送中心仿真与分析13.1 建立概念模型13.1.1 系统描述配送中心时从事货物配送并组织对用户的送货，以实现销售和供应服务的现 代流通设施。它不同于传统的仓储设施， 在现代商业社会中，配送中心已经成 为连锁企业的商流中心、物流中心、信息流中心，是连锁经营得以正常运转的关 键设施。下面是一个典型的配送中心建模过程，该配送中心从三个供应商进货，向三 个生长商发货。仿真的目的是研究该配送中心的即时库存成本和利润，并试图加 以改善。13.1.2 系统数据供货商（三个）：当三个供应商各自供应的产品在配送中心的库存小于 10 件时开始生产，库存大于 20 件时停止生产。供应商一和供应商二分别以

2、 4 小时 一件的效率向配送中心送产品，供应商提供一件产品的时间服从 36 小时均匀 分布。配送中心发货：当三个生产商各自的库存大于 10 件时停止发货。当生产商 一的库存量小于 2 时，向该生产商发货；当生产商二的库存量小于 3 时，向该生 产商发货；当生产商三的库存量小于 4 时，向该生产商发货。配送中心成本和收入：进货成本 3 元/件；供货价格 5 元/件；每件产品在配 送中心存货100 小时费用 1 元。生产商（三个）：三个生产商均连续生产。生产商一每生产一件产品需要 6 小时；生产商二每生产一件产品的时间服从 39 小时的均匀分布；生产商二每 生产一件产品的时间服从 28 小时的均匀

3、分布。13.1.3 概念模型13.2 建立 Flexsim 模型第1步：模型实体设计模型兀素系统兀素备注Flowitem产品Source发生产品3个Source发生产品的速度相冋且快于供货 商供应速度模型前面的三 个 Processor（按模型流 程）供货商3个Processor加工速率不同，按照模型的系 统数据进行设定Rack配送中心3个Rack分别对应3个供货商Queue生产商仓库3个Queue订货条件不同，根据模型的系统 数据进行设定模型后面的三 个 Processor（按模型流 程）生产商3个Processor加工速率不同，按照模型的系 统数据进行设定Sink产品收集装置产品的最终去处

4、第 2 步：在模型中加入实体从模型中拖入 3 个 Source、6 个 Processor、3 个 Rack、3 个 Queue 和 1 个Sink 到操作区中，如图 13-1 所示：图 13-1 模型实体布局图第 3 步：连接端口根据配送的流程，对模型做如下的连接：每个Source分别连到各自的Processor，再连到各自的Rack，每个Rack都要与后面的每一个Queue进行连接（配送中心送出产品对三家生产商是均等的），每一个Queue再连接到各自的图 13-2 连接后的模型实体布局图第4步：Source参数设置因为三个 Source 在这里只是产生产品的装置，所以对三个 Source

5、做同样的 设定。为了使 Source 产生实体不影响后面 Processor 的生产，应将它们产生实体 的时间间隔设置的尽可能小。双击一个 Source 打开参数设置页。在 Source 项目下的 Inter-Arrivaltime 下拉菜单中选择Constant Value。如图13-3所示:An Exponential distribution with location value of 0and scale value oF 10 using randomAConstant ValueBy Lookup TableBernoulli DistributionBeta Distribut

6、ionBinomial DistributionDiscrete Uniform DistributionErlang DistributionExponential DistributionVAn Exponential distribution with location value of 0 and scale value of 10Arrival at time 0Inter-ArrivaltimeItem Type |1.00图 13-3 Inter-Arrivaltime 下拉菜单点击Inter-Arrivaltime下拉菜单后的按钮目,在弹出的编辑框中进行如下编 辑: （粗体为改

7、动部分）“Return constant time of 1.” 如图 13-4 所示:图 13-4 Source 发生产品的时间间隔编辑窗口点击OK保存退出。然后对其它两个 Source 做同样的设置。第5步：Processor （供货商）参数设置三个 Processor 相当于三个供货商，根据预先设计好的数据对其进行设置， 为了描述的需要，我们按照模型中由上至下的顺序依次将三个 Processor 看作供 货商一、供货商二、供货商三。双击最上面的Processor打开参数设置页，在ProcesTimes项目下Process Time 的下拉菜单中选择默认设置。如图 13-5 所示：图 13

8、-5 Processor 的参数编辑窗口点击Process Time下拉菜单后的参数编辑按钮昌，在弹出的编辑框中进行如下编辑：（粗体为改动部分）“Return constant time of 4.” 如图 13-6 所示：图 13-6 Constant Value 的参数编辑窗口 在这个模型中，我们将 1 个单位时间定义为 1 小时，那么这条指令的意思就 是该供应商在收到订单后的成产效率为每 4 小时 1 个产品。根据预先设计的系统数据，供货商一和供货商二的生产效率是一样的，都为 每4小时1个产品，所以对中间的Processor也进行同样的操作即可完成设置。对于最下面的 Processor，

9、在Process Time的下拉菜单中选择 UniformDistribution （均匀分布）。如图13-7所示:图 13-7 Process Time 下拉菜单点击Process Time下拉菜单后的参数编辑按钮冒，在弹出的编辑框中进行如下编辑：（粗体为改动部分）“A Uniform distribution with a minimum value of 2 and a maximum value of 6using random number stream 1 .” 如图 13-8 所示：图 13-8 Uniform Distribution 的参数编辑窗口这条指令的意思是该供应商在收

10、到订单后每生产 1 个产品的时间服从 26的均匀分布。第6步：Rack参数设置双击一个 Rack 打开参数设置页。在 RackTriggers 项目下的 OnEntry 下拉菜单中选择Close and Open Ports。如图13-9所示：图 13-9 OnEntry 下拉菜单点击OnEntry下拉菜单后的参数编辑按钮昌，在弹出的编辑框中进行如下 编辑：(粗体为改动部分)“If content(current)=20 then closeinput ports of the inobject(current,1)object.” 如图 13-10所示：X Rack10 - OnEnt ry

11、 TenplateIf content(current)=20 then closeinput ports of the inobject(current,1) object.图 13-10 Close and Open Ports 的参数编辑窗口这条指令的意思是，如果Rack的当前存储产品数增加到20的话就关闭与它 的输入端口 1相连的实体(即Processor)的输入端口，这就相当于当供货商一 提供的产品达到 20的库存时就配送中心就停止供货商一的供货。说明：语句content(current)=20表示当前实体中临时实体的个数等于20；语句 closeinput 表示关闭一个实体的输入端

12、口；对应的 openinput 表示打开 一个实体的输入端口，后面将会用到这个指令；语句 inobject（current,1） 表示与当前实体输入端口 1 相连的实体。 类似的，在 RackTriggers 项目下的 OnExit 下拉菜单中选择 Close and Open Ports。点击OnEntry下拉菜单后的参数编辑按钮冒，在弹出的编辑框中进行如下 编辑：（粗体为改动部分）口问冈“If content(current)=10 then openinput ports of the inobject(current,1) object.” 如图 13-11 所示：X Rack 10

13、- OnExit TemplateIf content(current)=1O then openinput ports of the inobject(current,1) object.图 13-11 Close and Open Ports 的参数编辑窗口这条指令的意思是，如果Rack的当前存储产品数减少到10的话就打开与它 的输入端口 1相连的实体（即Processor）的输入端口，这就相当于当来自供货商一的产品小于10 个的时候供货商一就恢复对配送中心的供货。我们对另外两个货架进行同样的设置。第7步：Queue参数设置三个 Queue 在模型中代表三个生产商的仓库，它们根据自己的需求

14、向配货 中心订货。为了描述的需要，我们按照模型中由上至下的顺序依次将三个 Queue 和 Processor 看作生产商一、生产商二、生产商三。双击最上面的Queue打开参数设置页。在Queue项目下，将Maximum Content改为15。如图 13-12 所示：图 13-12 Queue 参数设置页 点击 Apply 保存设置。在 Flow 项目下的 Pull 选项前面点击打勾。如图 13-13 所示：Queue Flow QueueTriggers图 13-13 Queue 参数设置页的 Flow 项目点击Pull From Port下拉菜单后面的代码编辑按钮川,对代码进行如下的编辑(

15、粗体为更改部分)：“return duniform(1,3;)” 如图 13-14 所示图 13-14 Pull From Port 代码设置页说明：Pull命令表示实体将按照自己的需求从它前面的输出端口拉入所需实 体(而不是被动的接受前面端口送来的实体)；return duniform(l,3)语句表示Queue从它前面的三个Rack机率均等的拉入实 体；duniform(1,3)命令表示从1到3的均匀离散整数分布。经过这样的设置以后，配送中心的三个Rack将有均等的机会将自己的产品 送到这个 Queue。在 QueueTriggers 项目向的 OnEntry 下拉菜单中选择 Close

16、and Open Ports 。如图13-15 所示：图 13-15 OnEntry 下拉菜单点击OnEntry下拉菜单后的参数编辑按钮冒，在弹出的编辑框中进行如下编辑：(粗体为改动部分)“If content(current)=10 then closeinput ports of the current object.” 如图13-16 所示：X Queue 13 一 OnEnt ry Tenplat eIf content(current)=10 the n closei nput ports of the curie nt object.图 13-16 Close and Open P

17、orts 的参数编辑窗口 这条指令的意思是，如果 Queue 的当前存储产品数增加到 10 的话就关闭它 的输入端口，这就相当于当生产商一的库存产品达到 10 的时候配送中心就不再 送货给它。类似的，在 QueueTriggers 项目下的 OnExit 下拉菜单中选择 Close and Open Ports。如图13-17所示：OnExitDo nothing9H AlSort by Ascending Labelnum4Sort by Des匚ending LabelnumNotify VisualTool of Entrypl AlNotify VisualTool of ExitWr

18、ite to TracelistDump Tracelist to a TableIncrement Label匚lose and Open PortslUpid日t亡匚cim|jcin已nt List.兰 |图 13-17 OnExit 下拉菜单点击OnExit下拉菜单后的参数编辑按钮冒,在弹出的编辑框中进行如下编 辑： (粗体为改动部分)“If content(current)=2 then openinput ports of the current object.” 如图13-18所示：X Queue 13 一 OnExit Tenplat eII II X| If content(c

19、urrent)plateIf content(current)=3 then openinput ports of the current object.图 13-19 Close and Open Ports 的参数编辑窗口对于最下边的Queue，我们在OnExit下拉菜单中仍然选择Close and Open Ports。然后点击OnExit下拉菜单后的参数编辑按钮旨将指令改为：（粗体为改 动部分）“If content（current）=4 then openinput ports of the current object.” 如图 13-20 所示：X Queue 131718 -

20、OnExit TeMplat e匚叵区If conten t(current)=4 then openin put ports of the current object.图 13-20 Close and Open Ports 的参数编辑窗口可以发现，唯一改变的只是对需求产品的最低库存条件，其它并没有变化。第8步：Processor （生产商）参数设置后面的三个 Processor 相当于三个生产商，根据预先设计好的数据对其进行 设置，为了描述的需要，我们按照模型中由上至下的顺序依次将三个 Processor 看作生产一、生产商二、生产商三。双击最上面的Processor打开参数设置页，在P

21、rocesTimes项目下Process Time 的下拉菜单中选择默认设置。点击Process Time下拉菜单后的参数编辑按钮冒，在弹出的编辑框中进行如下编辑：（粗体为改动部分）“Return constant time of 6.” 如图 13-21 所示：图 13-21 Constant Time 的参数编辑窗口 在这个模型中，我们将 1 个单位时间定义为 1 小时，那么这条指令的意思就 是该生产商在的成产效率为每 6 小时 1 个产品。对于中间的Processor，即生产商二，我们在Process Time的下拉菜单中选择 Uniform Distribution （均匀分布）。如图

22、 13-22 所示：图 13-22 Process Time 下拉菜单点击Process Time下拉菜单后的参数编辑按钮昌，在弹出的编辑框中进行如下编辑： （粗体为改动部分）“A Uniform distribution with a minimum value of 3 and a maximum value of 9 using random number stream 1 .” 如图 13-23 所示：X Processor 17 一 Process Tine TenplateA Uniform distribution with a minimum value of and a ma

23、ximum value of | using random number stream .图 13-23 Uniform Distribution 的参数编辑窗口这条指令的意思是该生产商每生产 1 个产品的时间服从39的均匀分布。 对于最下面的的Processor，即生产商三，我们在Process Time的下拉菜单中选择Uniform Distribution （均匀分布）。如图13-24所示:V| H AlProcess TimeReturn constant time of 10PearsonTS Distribution PearsonT6 Distribution Poisson D

24、istribution Random Walk Distribution Triangular DistributionUniform DistributionWeibull DistributionBy Percentage (inputs)By Percentage (table)图 13-24 Process Time 下拉菜单点击后面的目，在弹出的编辑框中进行如下编辑：（粗体为改动部分）“A Uniform distribution with a minimum value of 2 and a maximum value of 8 using random number stream

25、 1 .” 如图 13-25 所示：这条指令的意思是该生产商每生产 1 个产品的时间服从 28的均匀分布。X ProcessorlS 一 Process TiMe Tenplat eII II XA Uniform distribution with a minimum value of and a maximum value of | using reindom number stream .图 13-25 Uniform Distribution 的参数编辑窗口这样，整个模型的基本参数就设置完毕。13.3 模型运行第 9 步：编译到此，我们可以对模型进行编译和运行了。单击主视窗底部的霽皿按

26、 钮。编译过程完成后，就可以进行模型的重置和运行了。第 10 步：重置模型单击主视窗左下角上匸ll按钮。重置模型可以保证所有系统变量都是初始值，并将模型中所有流动实体清除。第 11 步：运行模型单击主视窗底部尺I按钮。模型运行时的截图如图 13-26 所示：No Object Selected图 13-26 模型运行截图要停止运行，可随时按按钮。后面你将学到如何按特定时间长度和特定重复次数来运行模型。当模型定义中用到随机分布时，多次运行模型是 很重要的。要加快或减慢模型运行速度，可左右移动视窗底部的运行速度滑动条。Simulation Time：0.0001湎111;址10凤向已.尺陽1.七.

27、5.606耳图 13-27 时间控制工具条移动此滑动条能改变仿真时间与真实时间的比率，它完全不会影响模型运行 的结果。13.4 数据分析点击软件窗口右下角的 谿E辟诚帕按钮（实验控制器）。在打开的窗口中做如 下的设置：将Simulation End Time值设为8760.00 （在该实验中，1个单位时间代表1个小时，我们要对模型运行一年的数据进行收集，即让模型运行24（小时）x365 （天）=8760小时）；将 Number of Scenarios 值设为 1；将 Replications per Scenario 值设为 1；如图 13-28 所示：图 13-28 实验控制器编辑窗口 保

28、存设置并退出。点击ReSet按钮重置模型。 再次运行模型，可以适当的加快仿真运行的时间，这次当仿真时间到 8760 时模型会自动停止运行。数据收集分析。在操作区中，按住键盘的 Ctrl 键，同时点击鼠标左键分别点 击三个Rack，则三个Rack被选中，被选中的实体显示出红色边框。如图13-29 所示：图 13-29 模型中 Rack 被选中截图点击软件菜单栏中的Stats,在弹出的下拉菜单中选中Stats Collecting，在右侧弹出的选项中点击选择Selected Objects On。如图13-30所示:图 13-30 菜单栏中的 Stats 下拉菜单这个操作打开了所选中实体的数据收集

29、开关。右键点击一个 Rack 选择 Properties 打开属性页。点击选择 Statistics 项目。如图 13-31 所示:图 13-31 Rack 属性页中的 Statistics在所显示的数据中，对我们的分析有帮助的数据是（每次运行模型所收集的 数据会不相同，这里仅对这一次模型运行的数据结果进行分析）：Content下的Average （该Rack每小时的平均库存），即12.32；Throughput下的Input （该Rack在运行时间内的总输入）即1751 ；Throughput下的Output （该Rack在运行时间内的总输出）即1738；由以上的数据和模型所预先设定的产品成

30、本，可以得到配送中心这个 Rack 的收益情况：进货总成本：1751x3=5253 （元）供货总收入：1738x5=8690 （元）存货成本：12.32x8760/100x1=1079.23 （元）利润：86905253 1079=2358 （元）用同样的方法，我们还需要计算出另外两个Rack的收益情况（这里就不再 截图详细说明）。它们的利润分别是2323 元和2519 元（数据具有一定的随机性，所以这里就不再一一列举各项指标，只提供结果和分析方法）。这样该配送中心的总利润就为235823232519=7200（元）。为了研究出库存对配送中心利润的影响，我们可以改变配送中心每个 Rack 的最大存储（该数据在 Rack 参数页的 RackTriggers 项目下的 OnEntry 下进行编 辑）和对供货商的订货条件（即库存低于多少时订货，这个数据在Rack参数页 的 RackTriggers 项目下的 OnExit 下进行编辑）来多次的运行模型并进行数据分 析，通过对比就可以知道怎样的设置能使得配送中心的利润最大。