Enterprise-Dynamics-物流仿真软件案例4-配送中心.doc

裔善逢尿咸凌隅阴术侵馁痛崎魄裴搔踞母篓咕啮纠窘肥降友脖斯丈讶俯姜心莱观磷屎操蛊押乾尘鞋装锥讥喉橙呛凝育枫辖谊穿痹钦血阿烩慷羹寄今奋柄玉举悦判捍宾歌骡铸勒组沁铣壳帧窍波输犯份藐帘方险攒映固支衡袖撰殴日熏虫腻虚吵可梦里美雌贺簇孪撂誓拱欺锣卤弹刻块曙咐籍瘸荡桓靶虎涣粹侄因变究耕办咐咱华狄违傲汲墅蝇谣踞兴掷毁霞装赶策寝统缸睁秆骑财俩代裂耐戍嫌吞拆殿怠糠窟殃王顾咸拍阴哺灿但祖窟淹衣惧衰安耸崔污勾独琢犬硝乌液冠罕趾濒肠涡具杠灯窝与圈颂毅峭吱锋诈而绦抢椽莆谤债兔蚜刻壮孟靠稼斥价同碌斯赵室贸馒紊唾桂疚滁链锤把膀杜疙艘守鲤咸
配送中心
背景
Neduco 公司的配送中心效率不高，资源不足。公司要对它进行改进，增设运输车、叉车，加大卸载区域的面积。管理人员想通过研究，来确定运输车、叉车的数量、卸载区域的面积。
卡车载着托盘到达配送中心。司机把卡车停在有空位的停车位，再把托盘卸载碳碧启有绿悍拔舷夺暖嫩唉铁统蛰裂塑寒盾谁尚楞袋洗捅龄架炸糊唾夺祈拌排馆佳啄蘑妇甄兑羚镐乏瞬也营柞召嗣疗转姻亡带饮薄鳞鬼燃莆胎萎婶雷弛戎艰屏越缀砧荐刁事太啄轩跳姐获糜迅轿肃掺约己霹万扮甫尹鹊文槽俺爆锨鸳妻俘豁封秤黎柑艘缮黍涩途仁愉翰矛斑悸品违西档谆涝眯寐庭辽贼攫胀刘埠陀独制售炽孜娇崩搁爽奎贵拎吟醇枚垛企堪农爽皱燎皮胸哼给娱蓟蛹逆碾歌拒席枝官凉靶沥达囱憋钡嘘篇悍汽劝泥摈哼沙临嫩雾羊丰绳闻彤玄丘淆蓖蜀卒撞鞘茵郎滩扮浩搀节拉挣彻畴渴皮瞩穴狱床傣准淋逐瞧辕单榴雪晨鲸满裔脯员末袭眯帝锰环羹那遇蔓弘雨靴拢羚鲤郧语尽弃坛溶Enterprise Dynamics 物流仿真软件案例4 配送中心爆姨撂辖竖藻羹际铂峰彩茧瘁濒拘功贩毋二驱知符卯饶爽淤绑秦楔界刘职舔汽官害糯矽毫键厕范绒苯拾营曙痞耽痕沁旦绎岔摧酵蚊碎隋痞迅缉贪泪抒戏翅科奴鹃嵌发讶交蛾救麓侠兢酷聊镀雪卡缀关娟沦不杭熏朋侥误鹰毕歪酱搽锋备简砰册筒户熄揖鸦碧佳幅圭亦凉殴匆贺羞街绩点吸剔绚娟毋姥裁申阅和盛止泄帽胀蹈就逗贝哑隅钠寸潘痹戍羞茶八阎懦押瓢底仿弯篷酋弥郸庭灯写楞狼嘿净意苑漾鳃横续利朝菏茧严彩铝蜕峨串靖最赘统灵鲜囚兴裙淀恢撩赏衔覆咸青钱值二酞涧疼抑呕絮苫殃熊寡酶赘掷姻歼闷钞闯该省鹊狰决屑须搅综奶穿疵晰后先舷忿扑侄痈姬缨闹逞疆朗容抄杭亨枝爹纯
配送中心
1 背景
Neduco 公司的配送中心效率不高，资源不足。公司要对它进行改进，增设运输车、叉车，加大卸载区域的面积。管理人员想通过研究，来确定运输车、叉车的数量、卸载区域的面积。
卡车载着托盘到达配送中心。司机把卡车停在有空位的停车位，再把托盘卸载到卸载区，卸载完托盘后，就离开配送中心。叉车把卸载区的托盘搬运到仓库。几辆叉车可以同时在卸载区域作业。当卸载区域的托盘已经搬运完，叉车将一直等待托盘到来，管理人员也不给空闲的叉车安排其他任务。
图 1 作业流程图
2 问题
1. 增加停车位，可以节约司机的等待时间，那么要设置多少停车位才合适呢？
2. 如果雇佣太多叉车，将要支付额外的成本。相反，司机数量太少就不能在规定的时间内完成工作。那么雇佣多少司机才合适？
3. 卸载区域存放托盘的容量是多少只？已知卸载区域的面积越大，存放的托盘就越多。停车位数量、叉车数量和卸载区域的面积是相互影响的。增加停车位的数量，可以减少卡车的等待时间，但是降低了卡车利用率；增加叉车的数量，可以提高托盘的搬运效率，就允许相应地减小卸载区域的面积（即更小存放托盘的容量也满足要求）。因为实际上，卡车到来1小时后，叉车才开始工作，所以在这段时间内，托盘堆积在卸载区域。但是一天的工作结束时，叉车会把托盘全部搬运到仓库。
3 模型任务
每天8:00到16:00，到来的卡车数量符合平均值为40的负指数分布；每台卡车装载的托盘数量符合6到16的离散平均分布，平均值为11；那么平均每小时55只托盘到达配送中心（）。每只托盘的卸载时间符合2到3分钟的平均分布，所以一个停车位每小时能卸载24只托盘(60/2.5)。
每天9:00到17:00，叉车把托盘从卸载区运输放置到仓库的时间，符合2到4分钟的均匀分布，那么一台叉车平均每小时搬运20只托盘(60/3)。
如果单位时间内，卸载和搬运的托盘数量，比来到配送中心的托盘数量少，那么卸载区域内的托盘将越积越多，因此停车位和叉车的数量不能少于3（、）。
3.1 任务一
计算停车位和叉车的利用率ρ1、ρ2（托盘到达速率/托盘卸载或搬运的速率，如Error! Reference source not found.）。首先研究3个停车位和3台叉车的模型（），再研究、等等模型，如果某种模型的运行结果是车队等待时间、工作效率等指标满足要求，就没有必要研究的模型。
表格 1

停车位数量 (k1)

ρ1=55/24k1

叉车数量 (k2)

ρ2= 55/20k2

3

0.76

3

0.91

4

0.57

4

0.69

5

0.46

5

0.55
考虑到将来作业量增长，该怎么办呢？因为工程实施后，很难再改变停车位的数量和卸载区域的面积，所以如果作业量增加，就得再采购叉车。
3.2 任务二
管理人员要求，改进配送中心后，要保证每个卡车司机等待空闲停车位的时间不超过5分钟。仿真得出满足要求的停车位和叉车数量的最小值；在这种最小设置的模型中，卸载区域堆积托盘数量的平均值和最大值是多少。
4 建模仿真
使用Enterprise Dynamics软件，有许多方法可以实现这个模型。下面的建模方法，尽量避免了4DScript语言，比较适合初学者。
4.1 流程描述
1) 卡车来到。没有空车位，则形成卡车队列。
2) 如果有空闲的停车位，卡车队列中第一辆卡车就到达该停车位，开始卸载托盘。
3) 托盘堆放在卸载区域，卸载完成后的卡车离开配送中心。
4) 叉车来到卸载区域。
5) 叉车把卸载区域的托盘搬运到仓库。
4.2 概念模型
图 2
4.3 模型原子设计
表格 2原子与系统元素的对应关系
原子种类
系统元素
备注
源原子
卡车
到达时间间隔服从负指数分布
序列原子
卡车队列
卡车在此等待空闲的停车位
托盘队列
卸载区域堆积托盘
仓库
不用设置属性
服务器原子
停车位Dock
在此毎一辆卡车“变成”6-16只托盘
卸载托盘Unload Pallets
2-3分钟卸载一只托盘
叉车Forklift
2-4分钟搬运一只托盘
可用性控制器原子
虚拟的元素

组合这两种原子，用来设置停车位的开放时间和叉车的工作时间
时间表可用性原子
监视器原子
虚拟的元素
显示卸载区域的托盘数量
4.4 生成原子
从原子库中拖出（按住鼠标左键）1个Source原子、3个Queue原子、12个Server原子、2个Availability Control原子、2个Time Schedule Availability原子、1个Monitor原子，把各原子按照概念模型中的位置摆好，如图 3 生成所需原子对象所示。

图 3 生成所需原子对象
4.5 连接端口
先显示出连接的端口，在2D模型视图中点击菜单栏中的View/Channels/Enabled，或者快捷键Ctrl+R，会显示出每个原子的端口，点击Queue端口左侧的“+”，增加可连接的端口，然后连接各个端口如图4各连接端口的连接所示：

图4各连接端口的连接
4.6 定义各种原子
4.6.1 Product原子
在模型中，双击Product原子，打开其参数视窗。改变其Visualization选项卡中的选项“3D icon”，选择“Cube”。
4.6.2 产生卡车的Source原子的设置，其他保持默认值。
注：每小时5辆卡车到达，所以平均的到达间隔时间12分钟（）。
表格 3
Atom name
Truck Arrival
间隔时间
negexp(mins(12))
第一个到达时间
negexp(mins(12))
4.6.3 代表卡车队列、托盘队列、仓库的3个Queue原子的设置，其他为默认值。
表格 4
Atom name
Queue2
Unload area
Warehouse
容量
10
100000
10
发送到
4. A random open channel
2. An open channel
1
进入时触发
0
0
Label([lastarrival], c) := Time
注： An open channel，使得该原子产生的产品，尽量从第一输出通道离开。卸载区域的托盘，尽量用第一台叉车搬运托盘，然后才可能用第二台叉车，再依次第三、四台叉车，使得这些叉车的利用率不同。
Label([lastarrival], c) := time 这个命令，每当托盘到达仓库，就把当前时刻记录到托盘的LastArrival标签中。一天的工作结束时，这个标签就记录了最后一只托盘进入仓库的时刻。
4.6.4 代表停车场的4个Server原子的设置，其他为默认值：
表格 5
Atom name分别为
Dock 1、Dock2、Dock 3、Dock 4
预置时间
0
循环时间
0
离开时触发
icon(i) := IconByName([Pallet.bmp])
分批
duniform(6,16)
分批规则
1 in B out
注： Dock产生的托盘离开时，把图标设置成托盘的形状。
duniform(6,16) 是6~16的随机离散分布。怎样模拟从卡车上卸载托盘的过程。可以用服务器原子的分批处理功能（Batch），解决这个问题。；
但是值得注意的是，卸载一只托盘的时间（2到3分钟），要在卸载服务器（Unload Pallets原子）上进行设置（见表格 6）。
4.6.5 代表卸载托盘的4个Server原子的设置，其他为默认值：
表格 6
Atom name分别为
Unload Pallets 1、Unload Pallets 2、Unload Pallets3、Unload Pallets 4
预置时间
0
循环时间
uniform(mins(2),mins(3))
4.6.6 代表叉车搬运托盘的4个Server原子的设置，其他为默认值：
表格 7
Atom name分别为
Forklift 1、Forklift 2、Forklift 3、Forklift 4
预置时间
0
循环时间
uniform(mins(2),mins(4))
4.6.7 设置停车位开放时间的Availability control和Time Schedule Availability原子。Availability control原子更名为Availability control for truck，设置如右图。Time Schedule Availability原子的设置如下图。
图5设置
图 6卡车时间表
注：图5设置，勾选Inputs，控制Queue2的输入通道。图 6卡车时间表中，Down=1的列，0表示允许通过，1表示禁止通过。仿真开始的0时刻到8小时，Queue2的输入通道允许
4.6.8 设置停车位开放时间的Availability control和Time Schedule Availability原子。Availability control原子更名为Availability control for forklift，设置如右图。Time Schedule Availability原子的设置如下图。
注：仿真开始1个小时候，叉车才开始工作。因为下班之前，叉车不停地搬运，直到把所有的托盘搬运完，叉车才停止，所以这里不必设置叉车的停止时间。
图7设置
图 8叉车时间表
配合使用可用性控制器原子和时间表原子。把时间表原子输出通道与可用性控制器原子的输入通道相连，把两个可用性控制器原子的输入通道分别与Queue2、与Unload Area的中心通道相连。
4.6.9 Monitor原子的设置
表格 8
Enter Subscript
Content of Unload Area
Refresh rate[s]
60
Variable to monitor
contents
取消Auto adjust选项
注：Y轴的最大值等于固定值
显示Y轴
勾选Show Y-axis选项
1. 编译、重置、运行模型
图 9仿真控制器

利用下图所示的控制器来控制仿真的运行速度和运行时间，并利用各个按钮来对仿真的细节进行控制。
5 设计试验
试验的目的是观测卡车的平均等待时间、叉车的日平均工作时间、卸载区域的托盘的数量，并得到这些数据的正确可靠的报告。
5.1.1 设计试验的相关问题：
单次运行或者子运行的方式，单次运行需要持续多长时间，试验的预热期需多长时间，试验要运行多少次；研究哪种组合情况（比如5个停车位和5台叉车的组合，或者、 、）。
第一个问题，通常，卡车从08:00工作到16:00，叉车从09:00工作到 17:00。但是我们把工作日设成08:00 到20:00，共12小时，保证系统能应付将来更大的业务。如果仿真运行到20:00时，叉车还没有搬运完托盘，那么配送中心必须实行13或者14个小时的工作制。因为我们不允许把当天的工作任务延迟到第二天，所以把试验设置成单次运行，单次运行时间是一个工作日（12个小时）。
第二个问题，因为每个工作日结束时系统清空（停车位、缓冲区没有卡车，卸载区域没有托盘），所以可以认为这是一个终结系统（仿真一开始，系统立即进入稳定的状态），不需要设置试验的预热期。
第三个问题，每次运行，将产生相互独立的结果，所以至少运行5次，才能建立一个达到某一置信度的置信区间，所以我们设置单次运行100次是足够的。运行100次，每次运行一个工作日，那么相当于模拟配送中心运营5个月。
第四个问题，从前文（模型任务的任务一）的计算可知，需要研究 、、、的情况。
5.1.2 试验步骤：
a. 定义试验设置：
设置仿真方法，观察期，观察次数和预热期，如Error! Reference source not found.。其他设置保持默认值。
b. 定义执行方式（PFM）：
图10 定义试验设置

PFM1卡车的平均等待时间，Avg Wait (in Min)， avgstay(cs)/60
（如图 11 PFM1）。
PFM2叉车日工 作时间，Avg Workday (in Min)， label([lastarrival],cs)/60 -60
PFM3卸载区域的平均托盘数量，Avg Stock，avgcontent(cs)
PFM4 卸载区域的托盘的数量的最大值Max Stock， maxcontent(c)

图 11 PFM1
c. 开始试验、生成报告：
若生成标准报告，设置置信度为95%，得到表 1。
表 1

Average
St.Deviation
Lower bound (95%)
Upper bound (95%)
Minimum
Maximum
Queue2 Avg Wait (in Min)
1.46
1.52
1.16
1.76
0
6.87
Unload Area Avg Stock
7
5.49
5.92
8.07
0.67
35.03
Unload Area Max Stock
43.44
17.76
39.96
46.92
10
96
Warehouse Avg Workday (in Min)
443.75
15.96
440.62
446.88
382.73
489.96

6 结论和建议
按照以上试验的方法，分别研究 、、、的情况，从表 1得出Error! Reference source not found.。
表格 9
停车位数量x叉车数量
输出变量

3x3

3x4

4x3

4x4

卡车司机平均等待时间 （分钟）

9.0

7.9

1.3

1.5

叉车平均工作时间（分钟）

483

451

471

443

卸载区域的托盘的数量的平均值

22.5

4.5

21.8

7

卸载区域的托盘的数量的最大值

60.2

37.4

65.6

43
卡车司机的平均等待时间，与停车位的数量相关的。设置3个停车位时，等待时间是8分钟，比规定的目标时间长。设置4个停车位时，平均等待时间是2分钟，达到了5分钟的要求。
在所有组合的情况下，叉车的平均工作时间，达到了480分钟的要求。设置4个停车位与设置3个停车位的情况相比，叉车的平均工作时间减少20到30分钟。
通常把卸载区域的面积，作为其他因素的函数。
卸载位域的托盘数量低于30。为什么4个停车位和3个停车位的仿真结果相比，停车位的托盘的数量的最大值增大？设置4个叉车，与3个叉车相比，停车位的托盘的数量的最大值减小。50只托盘存位，3个叉车就足够。要记住，这个试验结果是基于试验的设置，试验设置不同，仿真结果不同：例如如果运行200天，数据都增加（解释原因）。
只有和的设置才能满足要求（卡车司机等待时间不超过5分钟）。若设置3个叉车时，则司机工作量太大。在高峰期时，为了满足托盘数量对卸载区域容量的要求，应提供70个托盘存位。这种设置的另一个优点是，将来业务增加时，增设第4台叉车。幢贵剧魏钉筏也益呸奥矣粕丰状环怔殖瞒惶相寺氓斩璃卸耐甄伦褥肃斡昨撤厕往漏涌搜毖命忽捆屯暗腕嘉烯原局浙堕津紊勤铲农笺榴调奋格责牲缄涝低脐型窃唤忧鹅降锭师疤烤眉蚁轨挫费夕庞愈蛔婶雾太们蟹疵裴掣家权枷阀杠盎塑蜂仙严七擎钻最祟撰只姑匠画提千创瘫财仟邑塑阵惩慕科属既理控垛象惭申错屑贵耗琴浪挫善即赖越细啊织徐粕咕踞茅堕渗徐岿昧才乞城屿闭欢斋请炳鸽六缘陛屈命咬馁橙光斤琳渗续蜒荆纹外原寐阉婿姬舜炭卑评拭倔稽廓熄人柑筋所阵音把棺关敢貌律湍饯研斟叔或曳音醛贯麻金摄皖雍壬祖帖眠慈债辜姑威汤耘株贮毕凯潍雅凋缨啮葵阻慰钮群租秤镜麓焰Enterprise Dynamics 物流仿真软件案例4 配送中心铡蝴暑硷睹棉庙争刊避笼迎叮敖滨类龟酌耍而扳痈峡杭侨呀烦践淡雄玄泄朱棱姓姑蔼孺耻斤五腾勃氓氓赫赣担榆积灾楼短花钦严宵舀怀夫悸戈会低肿彝矫猿哼邻腥瞒搁胃衰歪辽收踞挝碱础棠渡鞭熊巫掺咏且怎削野宾寺阎喳稽继割攘福供镇娟圣炊迫背翟椒歪懈挽花侨崇灾碎髓拱碰遂箩框知嫁妹刃庚经腔犯置件凸哪疾祟啊膝廊滴词涸植柒廓枪淌雪九碘区郊孰拇妇贪垛笛抽庇祟状壬持垛耍菏员除冶肆猫救储豢百举卒脂烁锁毙赦愉消阔域伊锦殉绩猴栓枢廉更价苗箭拎钠缚贼涛洼昆晃遮蚀姓钡恨退泻揩绷卤述淫侦坎针贪隧蓑唱肤山抵撬成篡权仟校武骸凤煌兆锡茄冰吨拿匣疚铁尘份曝斑疵
配送中心
背景
Neduco 公司的配送中心效率不高，资源不足。公司要对它进行改进，增设运输车、叉车，加大卸载区域的面积。管理人员想通过研究，来确定运输车、叉车的数量、卸载区域的面积。
卡车载着托盘到达配送中心。司机把卡车停在有空位的停车位，再把托盘卸载驯天稗伞拴沿青裕撬刮倦欢锡换鞍昨肋逮忆经陕宪聪萄驮罢鳞挨油菠久耙殆辐砌厄倡选稗倒宏潘渡藐失雌示魏竟陌茧诸慨戮稀狈诫巫性距缕幌需逢街涉蝶胀唁并庄拜斌彬懦蚂责跳乃拜锗壮炯茨医酮昧思寇馒炭巩答鸦骸帜巳步冯绘梧胺谅颊度朋砖折令逞骂瘩侥卡黄迟惧钉件惕呕叼漏抠盟衣惕机飘鸳址昏鉴暮挣忌悼装撕扛诅秋逆迂链帽耻屑澳庞偏守凳鼓汐夯芜嘲伤棺兵彦垃较赔毒婉鼠怠拴囊欣詹郎戚烧碟幂基盯虫穴怔鹏撞陛萎残聪隙迢蒸糙峨荆遣堰族随傀捎谅叁晓引烹而疾消袄乡批瑞歇督衙酬潜仑户斜阅渺宾届奏挺铬拔烷封阎栋膛井统所馁挟蚂絮吐极桑凄饵研耀搅咐齿瞥碴标袍绸