基于Flexsim某电商企业物流中心仓库拣选策略设计与验证

李 雯 张 卫

北京科技大学天津学院 天津 301830

1 概述

电商企业物流中心最核心的仓储作业为拣选作业，高效的拣选作业有助于更好地提高运营效率、降低运营成本。本文根据订单处理时段安排结果和历史订单下单时间等相关信息，以客户需求为导向，在物流运作环节交接处设置留有余地的、应对外界需求变化的拣选作业时间窗。在进行相应的拣选策略的确定时，本文先确定拣选单位，确定两种拣选方案，并对其运用FlexSim仿真软件进行了验证，最终确立合理的拣选策略。

2 电商企业电商物流中心拣选策略

在研究拣选效率的时候，拣选策略也是一个重要因素。不同的拣选策略组合对其所形成的拣选系统以及所产生的拣选效率也是不一样的。由于顾客希望在短时间内准确无误地完成订单，所以设计合适的拣选策略，不仅能够提高拣选效率，还能够提高客户满意度。设备配置也是影响拣选效率的一个重要因素，对于技术先进的物流中心仓库来说，如何有效利用拣选设备也是需要关注的一个重点。由于本文重点研究的是拣选策略，所以对于拣选设备不做重点研究，拣选设备只涉及仿真模型。

拣选单位的确定。在大多数的仓库拣选当中，拣选单位通常有三种形式：单品、箱以及托盘，对于一些商品比较特殊的仓库，还有一类叫作特殊品单元。

在对拣选单位进行确定的时候，首先需要对累计的客户订单进行一个综合分析，然后才可以确定每一个货品的拣选单位。由于商品拣选单位的确定是需要基于客户订单所确定的，所以在仓库当中，商品采用箱还是托盘等单位存储是在拣选单位的基础上所确定。因此拣选单位的确定、存储单位的确定是环环相扣的。同时由于仓库的商品种类较多，在对不同商品进行拣选的时候，不同的客户对于商品的要求是不一样的，所以在选取拣选单位的时候，每种商品至少要选取两种拣选单位。

3 拣选模型设计

在研究仓库拣选作业效率的时候，拣选策略是必须要考虑的因素之一。拣选策略由分区、订单分割、订单分批和分类这四大主要因素决定，通过交互组合可形成多个拣选策略。

3.1 拣选区的分区策略

在设计订单拣选策略时，第一个要考虑的是将拣选作业场地按区域划分，根据分区的原则不同，可以分为四种：

3.1.1 货品特性分区

货品特性分区就是根据订单上的商品自身所具有的特点，将有特殊要求的或者需要单独进行搬运或者存储的给区分出来。

3.1.2 拣选单位分区

根据拣选作业单位的不同，可以将拣选作业区域划分成不同的区域，如箱拣选、单位拣选、特殊商品拣选等，其目的是将储存单位和拣选单元分类统一，便于分拣和搬运，使拣选作业单纯化。

3.1.3 拣选方式分区

根据拣选作业方式的不同，也可以将拣选作业区域划分成不同的区域。大多数情况下，都是按照ABC分类法，将商品分成A类、B类和C类，然后按照ABC分类结果再进一步确定拣选方式；再是按照拣选方式的不同确定拣选区域的划分，这种分区方式最主要的目的就是能够使得拣选作业保持一致，减少不必要的拣选工作。

3.1.4 工作分区

在使用相同的拣选方式的前提下，拣选作业场地还可以再进行划分，有固定的组员进行负责分拣固定区域的商品。工作分区有利于组员对储位的记忆并减少运动距离，减少拣选时间，但是需要投入大量的人力，并且在一张订单需要多区拣选时，还需要二次合并，手续较为烦琐。

3.2 订单分割策略

当一张订单上所订购的商品数量比较多的时候，或者顾客要求快速处理订单的时候，仓库为了能够尽可能地满足顾客需求的时候，可以将一张订单分割成多个子订单，然后交到不同的拣选区域进行分拣作业。要想使用订单分割方式，必须是在分区策略的基础上使用，所以只有在根据商品特性分区、按照拣选单位分区、按照拣选方式分区以及按照工作分区之后，才能考虑是否能够采用订单分割方式。本文所研究的是一种订单分割方式，也就是在收到订单之后再做分离处理。

3.3 订单分批策略

本文中，为了能够提高拣选作业效率，将多张订单集合到一块，然后再进行批次处理，通过订单分配可缩短分拣平均行走搬运的距离和时间。在批次处理过程中，可将批次订单中的同一商品进行统计并统一拣选，然后再通过分播将该商品分给各个订单，这样可减少分拣作业的平均搬运距离，减少重复寻找货位的时间，提高拣选效率。订单分批策略如下：

3.3.1 总合计量分批

总合计量分批是先将所有订单中的每种商品的数量进行一个汇总，然后再根据这一汇总结果进行分拣。目的是为了能够减少拣选路径，但是这种方法需要有一个强大的分类系统。该方法适合固定点之间的周期性配送，可在固定时间段来完成订单收集、订单分批、订单分拣和分类。

3.3.2 时窗分批

本文中，时窗分批是指订单按照短时间并且固定的到达时窗进行分批，如5分钟、10分钟等，将此时窗内所有订单合为一个批次，进行批量分拣。该方法适用于订单比较紧急或时效性较高的商品，一般与分区策略、订单分割策略联合运用，尤其适用于到达时间短且平均、单订购量和商品种类数较低的订单形态。

3.3.3 固定订单量分批

订单分批要遵循的原则就是先到的订单先进行处理，只有拣选系统当中累计订单量达到系统所设定的数量时，再进行拣选作业，适用于到达时间平均且订购数量和商品种类较少的订单形态，其订单处理速度较时窗分批较低，但其作业效率稳定性较高。

3.3.4 智能分批

智能分批就是将所有的订单都汇总起来，经过拣选系统的计算，然后将其中具有类似特性的订单分为一个批次进行处理，比如具有比较相似的订单可以分为一个批次进行处理，目的主要是为了减少拣选人员或者是拣选机器人的行驶距离。

3.4 分类策略

采用播种拣选作业方式时，拣选后的商品需要按照订单进行分类。分类方式大致可分为拣选时分类和拣选后集中分类两种。

4 基于FlexSim仿真的拣选策略分析

4.1 拣选策略分析

将以上所讨论的5种变量进行组合，可以产生48种假设方案，但是有很多组合都是不符合实际情况的，具体情况分析如下。

4.1.1 在批量拣选的拣选方式下的组合方案分析

如果拣选方式是批量拣选，则分类方法无法是分类时拣选，所以两种组合并不能共同使用。这样的话，48种方案当中有24种方案是不成立的。

4.1.2 在分区的拣选策略下的组合方案分析

由于考虑到实际情况，当初假设的一些方案不一定能实现，所以我们在建立仿真模型的时候，进行了一些简化。比如在分区策略当中，其中的拣选单位必须要求是“箱”，这样又有4种方案不成立。

在实际情况中，工作分区这种拣选策略一般很少单独使用，大多数情况下都是跟其他几种方式结合起来使用。这样做的目的是为了能够更有效地提高拣选效率。

4.1.3 在订单分批的拣选策略下的组合方案分析

在电商企业物流中心仓库中，订单基本上是一天进行一次汇总，所以对系统订单的分批一般都是先将之前的订单数量进行汇总，然后再进行分批，也就是按照总合计量分批。所以按照时窗进行分批和固定量进行分批并不适合电商企业物流中心。所以，有4种假设方案不成立。

4.1.4在分类拣选策略下的组合方案分析

当分类方式为拣选时分类的时候，则订单分批不能是总合计量分批，所以，有4种假设方案不成立。

图1和表3为拣选策略模型方案，本文研究的方案主要两种。

表1 拣选方案表

4.2 建立Flexsim仿真模型

根据以上所讨论的两种方案，通过建立系统模型，能够分析与验证假设模型的合理性，更好地研究两种不同拣选策略对拣选效率的影响。由于本文重点研究的是拣选策略的影响，所以仓库当中的其他作业环节，比如进出货、理货、存储搬运等的参数不变，仅仅只是改变拣选策略的参数。同时假设系统仿真模型的运行时时间为1000S。图1～图4是以上两种假设方案的仿真模型以及运行图。

4.3 仿真结果与仿真分析

由于采用的是Flexsim仿真软件，所以通过对所建立的仿真模型进行运行，可以掌握整个拣选系统的运行情况。通过仿真结果可以发现，分区策略对整个系统的分拣效率有较大的影响。

通过对上面所建立的两个仿真模型进行运行，产生了很多数据，在对数据整理和分析的基础之上。假设在拣选时间为1000s时，以上两种方案的拣选数量如表2。

表2 方案的拣选数量

经过对仿真结果的分析研究，得出以下几个结论：

(1)方案一的拣选能力比方案二更高，所以采用方案二的拣选方式是合理的。

(2)由于在建立仿真模型的时候，所选用的实体全部都是自动化设备，不需要太多的人员，所以无论是采用“拣选时分类”还是“拣选后分类”，并没有产生很大的区别。如果在建立仿真模型的时候，采用更多的人员进行分类，最后的拣选效率肯定会大大降低。

(3)通过仿真结果也可以看出，仿真模型中很多设备的利用率其实并不高，还有很多设备的利用率并不高。因此，除了拣选策略对拣选效率的影响外，合理确定拣选设备数量、提高设备利用率也能够提高拣选效率。

结语

本文通过综合考虑设计拣选策略的影响因素，为某电商企业物流中心仓库设计了两种拣选方案。在此基础上，建立Flexsim仿真软件，并假设拣选时间在1000s，对两种方案进行运行并对其结果进行分析，最终确定方案一比方案二的拣选效率更高。