基于Flexsim的汽车配件库存管理方案设计.pdf

针对汽车配件出入库货物堆积时间过长、人员闲置率较高等问题，利用 Flexsim软件建立了配件仓储系统的出入库仿真模型，改进系统中存在的不合理问题。利用ABC分类法细分汽车配件，并对系统添加处理器、暂存区和合成器等。仿真实验结果表明：优化后入库效率提高了 39%，出库效率提高了 12.5%，企业配件仓库的运转效率得到提高。关键词院 Flexsim 仿真曰库存管理曰ABC 分类法曰汽车配件中图分类号院 F426.47文献标识码院 A文章编号院 2095 原 0926（圆园23）02 原 园园48 原 园6Scheme design of automotive parts inventory management based on FlexsimGAO Tingting1袁 CHEN Longqiang2渊1.School of Automobile and Transportation袁Tianjin University of Technology and Education袁Tianjin 300222袁 China曰2.Department of Mechanical and Electrical Engineering袁Guangxi Material School袁Nanning 530005袁 China冤Abstract院In response to the problem of excessive accumulation time of goods in and out of automotive parts and highpersonnel idle rate袁 a simulation model of the automotive parts warehousing system is established with Flexsim softwareto improve the unreasonable problems in the system.The ABC classification method was used to segment automotiveparts,and to add processors,temporary storage areas,and synthesizers to the system.The simulation experiment resultsshow that the inbound efficiency is increased by 39%袁 and the outbound efficiency is increased by 12.5%after opti鄄mization袁 and the operational efficiency of the enterprise忆s parts warehouse is improved.Key words院 Flexsim simulation曰 inventory management曰 ABCclassification method曰 automotive parts基于 Flexsim 的汽车配件库存管理方案设计高婷婷1，陈龙强2（1.天津职业技术师范大学汽车与交通学院，天津300222；2.广西物资学校机电工程系，南宁530005）收稿日期院 2023-04-07基金项目院 天津市科技计划项目（22YDTPJC00120）；2020 年度教育部高等教育司产学合作协同育人项目（202002239007）.作者简介院 高婷婷（1980），女，讲师，硕士，研究方向汽车服务企业管理和交通安全，.随着互联网+的快速发展，汽车后市场竞争日益激烈，汽车服务行业面临着巨大的威胁和挑战。传统的汽车服务门店，正在被基于客户定制化服务的途虎养车、京东维修等取代。配件销售是 4S 店主营业务之一，是售后服务市场中不可或缺的组成部分。配件的及时供给是售后服务水平重要的衡量标准，因此一套有效的汽车配件库存管理方案对 4S 店售后服务质量的提升起着至关重要的作用。Flexsim 软件是由美国FlexSim 公司开发的生产系统仿真软件，旨在对离散事件系统、连续流体生产系统及物流系统进行模拟，目前该软件在生产领域得到了较为广泛的应用，但是在服务领域应用相对较少1。2021 年，李贺2运用 Flexsim仿真软件对橱柜门板的生产物流现状进行仿真并分析输出结果。宋青3从供应链视角出发，提出细化库存控制策略，根据商品不同属性进行分类管理，包括所属车型、价值高低、流通情况等。刘芷均等4和卞韩璐5依据 ABC 分类法、指数平滑法、固定批量订货法对配件进行分类、销量预测、确定安全库存与订货点，解决了 A 公司库存管理问题，可见 ABC 分类法在库存管理中的重要性。赵亚男6运用 SLP 方法在划分仓储各功能区的基础上，运用 EIO 方法分析货物的销售特征，结合 ABC 分类法对每一类货物进行合理摆放，使仓储作业效率提高了 14%。Partovi 等7结合神经网络法ANN 对 ABC 分类法进行改进，并应用到了制第 33 卷第 2 期圆园23 年 6 月天 津 职 业 技 术 师范 大 学 学 报允韵哉砸晕粤蕴 韵云 栽陨粤晕允陨晕 UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATIONVol.33No.2Jun.2023DOI：10.19573/j.issn2095-0926.202302009第 2 期药企业的库存管理之中。Parola 等8研究用分类储存的方法来提高分拣系统的拣选效率，并采用仿真方法来验证这种储存方法在应用系统中的可靠性。Petersen等9针对港口物流系统，采用离散事件建模仿真方法，优化了港口布局。Aoyama 等10探讨了物流企业的运作模式，并应用蒙特卡洛仿真法建立了最优化模型，通过仿真成功找到了影响物流企业信息和运输费用的因素。文献11-12利用离散型事件系统建模软件仿真模拟，解决了产品原材料运输过程中车辆等待时间过长的问题。通过文献梳理发现国内外众多学者利用不同的模型对生产系统仿真研究的居多，但从生产流程之后，基于汽车 4S 店仓库管理，利用 Flexsim 软件进行建模仿真的研究却很少。本文将结合前人对仓储管理研究的成果，利用离散型仿真软件 Flexsim，对 4S 店进行仿真模拟，找出仓储流程中不合理的地方，结合ABC分类法，对系统内的瓶颈进行分析，从而进行优化设计。1汽车配件仓储库存 ABC 管理汽车配件是构成汽车整体的各个单元及服务于汽车的一种产品。汽车维修保养时，库存是解决配件在供需上存在时间、空间差异所造成矛盾的有效手段。它维系着服务、销售、用户需求和市场变化的稳定。配件库存管理的优劣能反映出一家 4S 店的服务能力、服务质量的高低，更能体现其资金运作的水平。仓库管理包括入库管理、库内管理、出库管理及其他。1.1ABC分类法ABC 分类库存控制法简称 ABC 分类法。一般将种类数量少且总价值高的称为 A 类，种类数量多而总价值低归为 C 类，在 A 类与 C 类之间的称为 B 类。分类的目的是找出占用大量资金 A 类货物，由于这类货物进出仓库比较频繁，如果供给出现空缺，将对企业的生产经营造成严重的影响，如果这类配件存量过多，不仅会增加存储费用，还会占用企业大量流动资金，所以要强化对这类配件的控制与管理。相比之下，B、C 类货物出入库不是很频繁，通常采取定量采购或批量采购，适当减少订货、盘点次数，可以允许少量的缺货13-14，ABC 分类原则如表 1 所示。1.2配件分类利用 ABC 分类法对配件进行分类，以解决在出入库时，仓储人员工作效率低的问题。结合 ABC 分类法的相关理论，以配件仓库中一些典型的配件为例进行分类，通过对汽车配件企业进行调研，得出常用的配件的需求量与成本金额占比如表 2 所示。按照月均资金占比和配件累计占比进行计算分类，即 A 类配件占配件种类数的 20%，占用总成本资金 70.9%，B 类配件占种类数 15%，占用总成本资金18.3%，C 类配件占种类数 65%，占用资金 10.8%。每类配件需求量、维修频率、订货量等各不相同，因此基于后续仿真结果采取适当的管理手段。2基于 Flexsim 的汽车 4S 店配件库存仿真2.1Flexsim仿真软件Flexsim 仿真软件是由美国 Flexsim Software Prod-ucts 公司研发的一款针对离散事件进行仿真的软件。该软件具有先进的计算机三维图像处理技术、人工智能技术和仿真数据处理技术，可以用于模拟仓储、物流过程，有助于相关系统的设计和优化。汽车配件库存物流是由诸多离散事件组成的不定期连续流体，非常符合该软件的应用特点和条件。2.2汽车4S店配件库存仿真2.2.1仿真目标及假设汽车 4S 店配件出入库仿真流程如图 1 所示。由于实际生产作业中，汽车 4S 店的配件仓储系统较为复杂，会受到很多不确定因素的干扰，因此在理想化表 1ABC 分类原则种类月均占用资金占比配件品项累计占比A65耀8020耀25B15耀2025耀30C5耀1550耀55表 2常用配件的需求量与成本金额占比配件名称需求量占比/%成本金额占比/%类别机油滤清器（朗 P1.5）33.124.1A火花塞 CSR/CKA/CPD/LP1.527.621.3A空气滤清器（途观 L）16.815.3A直喷发动机机油（油气）1L11.510.3A喷油嘴1.16.3B转向横拉杆 NEW-L1.16.3B缓冲档块5.35.8B水泵（POLO/LAVIDA）0.42.1C无电机的玻璃升降器（途昂）0.42.0C后弯臂 TG/NMS0.31.9C车轮轮毂（朗 P）0.31.8C活性碳罐单向阀 B50.11.1C进风导流板0.30.1C数据来源：企业调研%高婷婷袁等院 基于 Flexsim 的汽车配件库存管理方案设计49天 津 职 业 技 术 师范 大 学 学 报第 33 卷的仿真模型中，需要对一些复杂的工序进行合理地简化处理。保证在包含主要控制因素的前提下，对真实的物理系统的描述进行模仿和抽象的简化表达。具体表现在以下几点：（1）本模型只包括汽车 4S 店配件仓储的出库和入库流程；（2）忽略模型中所有机械设备、电脑设备、打印设备故障和等待故障检修时间；（3）假设该仿真系统所有工序准备时间均为零，即配件一经到达即可开始处理。2.2.2初始数据的获取为了提高汽车 4S 店仓库的作业流程效率，找出仓储过程中的瓶颈，需要用到 Flexsim 仿真软件进行模拟和分析。鉴于汽车 4S 店内采购的货物种类多、数量多、每种零件大小都不统一的情况，所以在统计时，每件包裹按照平均大小（长 0.4 m，宽 0.6 m，高 0.5 m）来记录。仿真实验将多次对同一道工序观察 10 min，记录 10 min 内一名仓储人员在该工序完成的作业数量。仓储流程观测数据如表 3 所示。2.2.3入库仿真模型配件首先送达卸货区，由叉车把货物搬运到接货区；卸货后仓库管理员把配件从接货区搬运到二楼检验区进行入库检查，对检查合格的产品进行入库登记，对不合格的产品放入废品区等待回退；再由工作人员把检测合格的配件从入库待周转区搬运到特定货架的储位上，入库完成。入库仿真模型如图 2 所示。2.2.4出库仿真模型首先，核对维修车间提交的取货单，确认无误后仓储人员将取货单上所列货物一一拣出送往出库检测区；然后，对即将出库的配件进行检查，不合格的配件放入废品区，合格的配件打包好后由仓库管理员搬运至发料区，完成出库，出库仿真模型如图 3 所示。3仿真结果分析与优化3.1入库分析通过观察运行中的仿真模型，在入库作业部分接货区出现了配件堆积的情况，在上架储存阶段操作员图 2入库仿真模型图 3出库仿真模型配送中心卸货区接货区待检验周转区信息录入货架是否合格废品区回退入库订货单配送是否检测搬运拣货出库检验区维修车间是否合格出库取货单检测否是图 1汽车 4S 店配件出入库仿真流程表 3仓储流程观测数据次 数12345接货搬运9811912检验登记98111010入库储存10128911拣货67767出库检验2021191823出库搬运10128911件/10 min50第 2 期表 4入库部分实体状态时间占比仿真时间对象203.23 s空闲入库实体状态时间占比/%处理等待处理空载运动负载搬运抵消空载抵消负载操作时间操作员 152.610.000.0021.2724.581.240.300.00操作员 23.450.000.0020.8624.611.600.3049.18操作员 334.180.000.0030.0730.072.463.220.00操作员 446.710.000.0024.3023.182.153.660.00操作员 524.350.000.0035.0233.622.654.370.00检测区 151.3124.5924.100.000.000.000.000.00检测区 250.8324.5924.570.000.000.000.000.00表 5优化后入库仿真数据汇总仿真时间对象124.06 s空闲优化后入库模型状态时间占比/%处理等待处理空载运动负载搬运抵消空载抵消负载操作时间操作员 15.230.000.0026.9148.212.4117.250.00操作员 259.880.000.000.000.000.000.0040.12操作员 35.830.000.0027.8150.541.8214.000.00操作员 46.270.000.0022.0256.211.5213.980.00操作员 56.120.000.0027.7650.952.0913.080.00处理器 179.3917.652.960.000.000.000.000.00处理器 284.6412.442.920.000.000.000.000.00处理器 388.4710.031.500.000.000.000.000.00高婷婷袁等院 基于 Flexsim 的汽车配件库存管理方案设计的搬运距离普遍很长。仿真结束后查询汇总报告和状态报告，如表 4 所示。由表 4 可以看出，在入库作业操作员 1 和操作员4 的空闲率较高，分别达到了 52.61%和 46.71%，2 个检测区的空闲率也已经达到了 50%以上，说明整体效率较低，需要进行优化。3.2入库优化3.2.1优化方法根据仿真结果得出，主要“瓶颈”在于接货区、入库区货物堆积时间过多，操作员行进距离过长和部分操作员空闲率过高等。据此提出以下入库优化方案：（1）接货区出现堆积说明其下游处理器工作效率不高，为增加工作效率可以增加一台处理器来缓解接货区货物堆积问题。（2）对仓库内的配件进行基于 ABC 分类法的分类存放，将 A 类配件的储位调整至靠近出入库点的一侧即放置到 1-10 号货架，B 类配件放置在仓库中部即11-17 号货架，C 类配件放置在仓库的最深处 18-23号货架，并在入库检验区进行分类检测。（3）调整任务分配器调控逻辑，设置成操作员空闲时主动到有任务的作业点进行操作。3.2.2优化过程根据优化思路，在原有仿真模型中进行如下调整：（1）在入库模型中增加 1 个处理器和 5 个暂存区；（2）对检测区、入库待周转区、入库储存全局表进行参数设置；（3）添加 1 个任务分配器 3，并使用 A 键连接操作员 1，使用 S 键连接接货区和入库带周转区，以便操作员1 在完成接货区的任务后，到入库待周转区进行作业。3.2.3优化结果从优化后运行的仿真模型可以看出，本次优化效果明显，优化后入库仿真数据如表 5 所示。由表 5 可见，完成一批货物的时间由原来的203.23 s 降低到了124.06 s，整体效率提高了约 39%，同样完成一批配件的入库，优化后的方案能节省 79 s。其次操作员们的空闲率也大幅下降，由之前的 52.61%、34.18%、46.71%、24.35%分别下降到了 5.23%、5.83%、6.27%、6.12%，极大地提高了工作效率。在入库检测登记点进行分类检测，并增加了一个检测处理器，入库检验登记点的等待操作员的处理时间由原来的 24.10%、24.57%分别下降至 2.92%、1.50%，这使得接货区货物堆积时间从84.88 s 下降至 14.78 s，成功缓解了接货区货物的堆积压力。优化后入库仿真模型如图 4 所示。图 4优化后入库仿真模型51天 津 职 业 技 术 师范 大 学 学 报第 33 卷表 6出库部分实体状态时间占比仿真时间对象400.23 s空闲出库模型状态时间占比/%处理收集等待操作空载运动负载搬运抵消空载抵消负载操作时间操作员 13.330.000.000.0026.4049.853.8716.550.00操作员 23.560.000.000.0025.5353.253.9813.680.00操作员 32.700.000.000.0028.3253.483.8211.680.00操作员 423.160.000.000.0036.6723.610.003.5612.99操作员 559.700.000.000.0017.8811.220.001.709.49出库检测区0.000.000.004.040.000.000.000.000.00拣货打包点 11.410.0098.590.000.000.000.000.000.00拣货打包点 21.360.0098.640.000.000.000.000.000.00检测登记点 166.8010.240.0022.960.000.000.000.000.00检测登记点 260.2012.240.0027.560.000.000.000.000.00表 7优化后出库部分实体状态时间占比仿真时间对象350.15 s空闲出库模型状态时间占比/%处理收集等待操作空载运动负载搬运抵消空载抵消负载操作时间操作员 11.950.000.000.0024.9452.414.4716.230.00操作员 22.480.000.000.0025.0551.264.1217.090.00操作员 31.550.000.000.0025.7052.054.3416.370.00操作员 436.000.000.000.0026.1322.560.0015.310.00操作员 574.300.000.000.000.000.000.000.0025.70检测登记点 185.2214.280.000.500.000.000.000.000.00检测登记点 286.7011.420.001.880.000.000.000.000.00拣货打包点 11.550.0098.450.000.000.000.000.000.00拣货打包点 22.480.0097.520.000.000.000.000.000.00拣货打包点 34.230.0095.770.000.000.000.000.000.003.3出库优化通过对出库模型研究发现，出库检验登记点的配件出现了停留时间过长的情况，在拣货出库过程中，操作员的搬运距离普遍很长。查询仿真结束后的数据汇总报告和各实体运转状态报告，如表 6 所示。3.3.1优化方法（1）增加一个出库合成器，并设置专门的检测员，缓解出库检验等待时间过长的问题；（2）对配件进行分类存放处理，改变出库需求订单的全局表，使 1耀10 号货架上的配件优先出库，以模拟配件按 ABC 分类法分类后，常用配件放于离出库点近的货架上的情况。3.3.2优化过程（1）在出库模型中拣货区增加 1 个合成器，用 A键将货架与合成器，订单暂存区与合成器连接，用 S 键将任务分配器与合成器连接，参数不变。（2）更改出库配件需求全局表参数，使 Row 行的数值集中在 110 号分布。表示出库需求配件将大量从 1耀10 号货架输出。3.3.3优化结果优化后，出库模型运转效率得到了显著的提高，其仿真数据如表 7 所示。优化处理后，完成一天的配件订单的出库时间，由之前的 400.24 s 下降至 350.15 s，效率提高了12.5%，总共节约了 50.09 s 出库作业工作时间。由于 ABC 分类法运用得当，常用配件放置在靠近出入库点一侧的货架上。操作员们的行进距离由原来的3 409.91 m、3 540.93 m、3 590.13 m、1 981.65 m、933.16 m 下降至2 952.17 m、2 936.47 m、2 902.57 m、1 798.19 m、0.00 m，总共节省了近 5 508.00 m 的行进距离，在一定程度上减轻了操作员的工作量。由于增加了 1 个合成器和设置了专门的检测员，在出库检测点的工作效率也得到了提高，其等待操作员的时间占比由原来的22.96%、27.56%下降至 0.50%、1.88%。由此可见，经过仿真系统模拟运行优化后，系统可以正常运行，在保证了配件正常流动的同时，还提高了仓库内人员及设备的利用率，减轻了仓储人员的工作量，为企业解决了仓储效率低的问题，优化后出库仿真模型如图 5 所示。52第 2 期图 5优化后出库模型高婷婷袁等院 基于 Flexsim 的汽车配件库存管理方案设计4结论配件仓储系统是一个复杂的系统，本文运用Flexsim 软件对配件出入库过程进行仿真，结论如下：（1）影响配件出入库的瓶颈因素为操作员、处理器、检测区等的空闲时间。（2）入库系统通过增加处理器，采取 ABC 分类，整体效率提高了约 39%。（3）出库系统通过增加合成器进行多点拣货，采用 ABC 分类整体效率提高了约 12.5%。基于仿真结果，配件的出入库效率明显提升，从而可为汽车配件企业进行库存管理提供一定的参考。但是由于本模型是在理想条件下完成的，未来还需要从以下几个方面进行深入研究：如配件信息系统反应迟钝，仓储管理员请假休息，汽车 4S 店客户流量会随季节和天气的变化会有相应波动等等，需要综合一些不确定性因素，才能更准确地得到相应数据。本研究基于理想条件，实际出库配件需求是随机的，需要后续采取随机性算法研究，使仿真实验更加符合实际库存管理。参考文献：1 袁亚银，叶学敏.基于 Flexsim 的汽车空调生产线优化研究 J.汽车工艺师，2022（1）：44-48.2 李贺.K 家具公司生产物流系统仿真与优化研究 D.邯郸：河北工程大学，2021.3 宋青.汽车配件供应链视角下库存优化的策略 J.中国储运，2020（11）：151-152.4 刘芷均，丁家文，马欣.基于 Flexsim 的京东亚洲一号仓库入库作业优化研究 J.中国储运，2021（6）：117-119.5 卞韩璐.A 公司库存管理优化研究 J.中小企业管理与科技，2021（13）：17-18.6 赵亚男.W 公司仓储布局优化研究 D.北京：北京交通大学，2021.7PARTOVI F Y，ANANDARAJAN M.Classifying inventoryusing an artificial neural network approach J.Computers&Industrial Engineering，2002，41（4）：389-404.8 PAROLA F，SCIOMACHEN A.Intermodal container flows ina port system network：Analysis of possible growths viasimulation models J.International Journal of ProductionEconomics，2005，97（1）：75-88.9 PETERSEN C G，AASE 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