Flexsim系统仿真在物流中的应用综述

Flexsim系统仿真在物流中的应用综述

摘要：物流仿真借助计算机技术对物流系统进行真实模仿，通过仿真实验得到各种动态活动及过程瞬间仿效记录，进而验证物流工程项目建设的有效性、合理性和优化效果。本文通过对Flexsim软件在物流配送中心、自动化立体仓库、物流仓储系统、生产线管理等多方面的应用进行综述，借此反映Flexsim软件系统仿真在物流发展现状以及带来的强大、灵活、可靠的决策效果。

关键词：FLexsim系统仿真物流

引言：系统仿真是系统分析的有效工具，它以建模理论、计算方法、评估理论为理论基础；以计算机技术、网络技术、图形图像技术、多媒体技术、软件工程、信息处理、自动控制及系统工程等相关技术为支撑。本文通过对Flexsim仿真在物流多个领域的应用研究以及现有的研究设计成果，我们认为Flexsim 等模拟设计软件还有很大的潜力可以挖掘，若能充分地应用于实际，将会给企业和社会带来极大的效益。

一、Flexsim 系统仿真

（一）、Flexsim 系统仿真软件简介

Flexsim 由位于美国犹他州奥勒姆市的Flexsim Software Products 公司出品，是一款商业化离散事件系统仿真软件。Flexsim 已成功地应用在多个领域，特别适合于生产制造、仓储配送、交通运输等物流系统领域。Flexsim采用面向对象技术，并具有3D 显示功能。建模快捷方便和显示能力强是Flexsim 仿真软件的重要特点。该软件提供了原始数据拟合、输入建模、虚拟现实显示、运行模型进行仿真实验、对结果进行优化、生成3D 动画影像文件等功能，也提供了与其他工具软件的接口。Flexsim 提供了仿真模型与ExperFit 和Microsoft Excel 的接口，通过ExperFit对输入数据进行分布拟合，可以同时在Microsoft Excel 中方便地实现和仿真模型之间的数据交换，包括输出在运行模型过程中动态修改的运行参数。

（二）、Flexsim 系统仿真软件步骤

物流系统仿真一般步骤为调研系统、建立系统模型、确定仿真算法、建立仿真模型、运行仿真模型、仿真结果分析、仿真结果输出、系统方案分析、修改系统参数、重复仿真运行和分析，直至仿真结束。具体步骤见下图：

二、Flexsim 系统仿真在物流中的应用

（一）、Flexsim 系统仿真在配送中心物流分拣中的应用

配送中心是接受并处理末端用户的订货信息，对上游运来的多品种货物进行分拣，根据用户订货要求进行拣选、加工、组配等作业，并进行送货的设施和机构。是从供应者手中接受多种大量的货物，进行倒装、分类、保管、流通加工和情报处理等作业，然后按照众多需要者的订货要求备齐货物，以令人满意的服务水平进行配送的设施。配送中心的分拣会产生很多的成本。利用FLexsim建模仿真可以模拟设计整个分拣流程，找出其中的成本过大的部分并加以改进，使之降低分拣成本，提高物流效率。

李暄，洪怡恬等（2009）对Flexsim 系统仿真软件在配送中心物流分拣系统设计中的应用给出了初步的应用效果，从设计规划方面指出了Flexsim软件仿真对配送中心的经营和效率的促进作用，鼓励未来企业投入使用。刘家财（2010）从配送中心的几个分区：入库区、存储区、分拣区、出库区来设置相应的参数，来分析Flexsim软件在配送中心的配送流程的具体设计研究，得出Flexsim软件仿真可以检验配送中心的重要指标是否合理，Flexsim软件仿真对配送中心规划和改进有较高的参考价值。鲍芬（2010）采用Flexsim 软件对某配送中心进行仿真优化研究，建立了仿真模型，为了研究出库存对配送中心利润的影响，改变配送中心相关设置，并对各种优化方案进行仿真分析与比较。实验结果表明，仿真优化可以较好地获得实现配送中心的利润最大的参数设置。

现有的研究局限于理论没有很好的结合实际案例，国内在配送中心中应用很少。国内学者的研究较为宏观，意在让更多企业和学者来关注此软件在配送中心中的应用。(二)、Flexsim 系统仿真在自动化立体仓库中的应用

自动化立体仓库（AS/RS）是由立体货架、有轨巷道堆垛机、出入库托盘输送机系统、尺寸检测条码阅读系统、通讯系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统以及其他如电线电缆桥架配电柜、托盘、调节平台、钢结构平台等辅助设备

组成的复杂的自动化系统。运用一流的集成化物流理念，采用先进的控制、总线、通讯和信息技术，通过以上设备的协调动作，按照用户的需要完成指定货物的自动有序、快速准确、高效的入库出库作业。

李倩（2011）运用Flexsim 三维系统仿真软件，实现了自动分拣系统的系统设计、动态运行、数据分析及系统优化，验证了系统设计的有效性、合理性和优化效果。余戈（2011）等通过仿真的方法,指出 AGV输送系统的优化问题是一个复杂的多目标优化问题, 在借助于数学模型难以求解的前提下使用F lexsim 软件对AGV系统进行仿真实验, 最终通过实验验证得到了适合某一具体自动化立体仓库的输送系统方案, 对自动化立体仓库的输送系统设计方案效能评估提供了一种科学可行的方法。胡学刚借助 Flexsim 物流仿真软件，完成了此自动化立体仓库叉车作业系统的计算机仿真。作者通过对叉车作业模型的 3D 仿真，找出了该系统作业过程的“瓶颈”所在，并提出了改进措施。通过对优化后模型的仿真分析，验证了改进措施的有效性。张欢欢，黄芳（2009）在分析自动化立体仓库总体结构和运行流程后, 建立了基于Flexsim 的自动化立体仓库的仿真模型, 给出了仿真分析的流程和方法, 并应用实例进行了仿真分析, 最后以系统设备的运行效率为指标, 对系统进行了改进设计, 可对自动存储系统(AS/RS)的实际设计和规划起到一定的指导作用。

国内在自动化立体仓库仿真研究方面的学者较多，在我国也有一定的应用，学者的研究比较切合实际。对提高物流分拣效率和分拣设备的合理配置有重要的意义。

（三）、Flexsim系统仿真在的物流仓储系统中的应用

物流仓储就是就是利用自建或租赁库房、场地，储存、保管、装卸搬运、配送货物。传统的仓储定义是从物资储备的角度给出的。现代“仓储”不是传统意义上的“仓库”、“仓库管理”，而是在经济全球化与供应链一体化背景下的仓储，是现代物流系统中的仓储。

魏兰（2009）等进行了基于Flexsim开发平台的物流仓储系统的建模与仿真研究, 将系统建模和仿真技术充分应用到物流仓储系统的规划和运作分析中, 针对AS/RS系统和分拣系统, 探讨了系统建模和作业控制流程仿真分析方法, 并对仓储系统进行了优化分析, 对系统改进提供了决策依据, 吴兆明,林榕（2009）在基于Flexsim的物流仓储系统的建模与仿真中指出通过仿真模型可以检查出仓储系统是否合理，货物积压和操作员分配优化方面做出了科学的探讨。曾鸣（2010）研究发现物流园区综合库仓储作业过程工作流模型以及Flexsim 系统仿真模型，多次的仿真运行结果中找到系统的薄弱环节，从而确定了系统的优化目标与方法，通过进一步的仿真完成了对该仓储系统的优化工作。

从国内学者的研究来看，Flexsim软件在国内仓储系统的应用和研究较少，原因是可供研究的文献、具体案例很少，不过部分学者的一些研究奠定了未来的研究发展方向和企业的实际应用效果。

（四）、Flexsim在的生产线优化设计中的应用

生产线是一个较为复杂的动态离散系统，尤其是含有多种产品的混流生产线。混流生产线中产品顺序的安排对企业生产效率、设备利用率、产品交货期等多方面都有影响。对于一个企业而言，建立一条高效率、低成本的混流生产线需要很大的投资，因此，投资之前的评估是必不可少的。应用仿真软件对混流生产线进行建模、仿真和分析是一种成本较低的评估方式。如何对混流生产线建立数学模型，建模和求解的过程都存在一定的难度。

卓奕君（2011）利用了Flexsim中面向对象的特点，建立了可视化模型，模拟生产线建立后的实际生产过程，获取相关数据资料，为生产的管理、运行提供了理论依据。林鑫（2008）对Flexsim 的混合生产线投产方案的进行了研究，明确了生产线仿真的可行性，实验通过仿真对比可以可以选择出最优投产方案。王峰等（2010）提出基于Flexsim 的生产线管理和成本控制模型，应用Flexsim 软件对某企业的生产线物流系统进行3D 建模和仿真，并运用

Flexsim 软件的优点，进行生产管理和成本控制，对生产和成本问题进行适当处理，使企业的经济效益得到提高。唐秀英等（2011）以某企业一条生产线为例，建立了生产线的Flexsim 仿真分析模型，运用仿真结果确定了该生产线的瓶颈工序；然后提出了可能的解决方案。以实际案例说明了Flexsim在生产线中的高效应用。曹玉华等(2011)通过对了解制造企业的生产系统越来越复杂, 为了科学地规划与布局生产线, 越来越有效的方法是计算机仿真。为此,基于Flexsim 仿真软件对某公司炼漂车间生产系统进行仿真分析, 以发现现有生产系统中的问题, 进而对其进行改造, 并对改造前后的生产线进行对比分析, 得到生产系统仿真优化后的结果。栾飞（2011）对于机床制造企业来说，其生产调度问题属于离散变量的组合优化问题。该类型企业生产过程复杂多变，加工任务类型多样，具有作业车间调度的特点．作者从项目实践出发，对某机床制造企业的生产状况进行了深入调研和分析，重点对总装厂生产线进行了分析和研究，运用Flexsim软件建立了该厂的相应仿真模型并进行了模拟运行，通过分析系统各环节的运行结果情况，查找到了系统的瓶颈环节，最后采取了相应措施优化模型，将优化后的模型运行结果与原模型进行对比发现系统各方面的效率都得到了明显提高，进而可以为该厂的实际优化改善工作提供数据参考和方案建议。

生产运营管理是物流的重要组成部分，决定了企业内部物流运行，生产线的设计与研究能帮企业节约成本提高效率，减少不必要的硬件设备所占用的空间。这种可视化的仿真一目了然，为生产决策者果断决策提供必要的依据。

（五）FLexsim系统仿真在其他物流领域的应用

1、Flexsim在物流系统规划中的应用

宋伟峰（2007）提出了Flexsim在物流系统规划中的应用理论分析，综合分析物流中心特点和物流系统仿真方法的基础上，结合某运输物流中心项目规划方案，利用物流仿真软件Flexsim，对该物流中心包装车间设施规划进行了建模仿真，并根据对仿真结果的分析，找出了该物流系统存在的问题，并进行了优化改进。他的研究对物流系统规划设计提供了新的方法，这种方法不需实际安装设备，不需实际实施方案即可验证设备的导入效果和比较各种方案的优劣。在工程建设或作业流程的计划阶段发现和解决问题，因此，它对降低整个物流投资成本起到不可缺少的作用。

2、Flexsim 在多级供应链建模及仿真应用

21 世纪的竞争不再是企业和企业之间的竞争，而是供应链与供应链之间的竞争。由于供应链系统的复杂性和不确定性，应用过程仿真技术来描述供应链的动态运行及演变过程，考察供应链中各种运作策略、竞争策略和协调策略，已成为供应链运作研究的重要方法。但当前供应链的仿真建模方法在解决实际的工程应用方面仍存在很多的问题。雷少娟（2011）基于此提出了用Flexsim软件来对供应链建模，提出了利用Flexsim软件供应链建模的方法，再次基础上阐述了多级供应链网络的建模仿真的程序实现及实例分析。多供应链多级库存的管理有重要的意义。

3、FlexsiM柔性制造中的应用

柔性制造系统( Flexible Manufacturing System,FMS)是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统,它包括数控机床、加工中心等,也可为柔性制造单元,可以根据生产任务或生产环境的变化迅速进行调整。适应了当今社会对多品种、小批量产品的需求。实际中的制造系统是非常复杂的,目前有很多情形都无法仅用数学解析的方法来解决,而仿真技术则给解决这类问题提供了新的手段。闫纪红（2009）等依托于哈尔滨工业大学机械工程国家级实验教学示范中心的柔性生产系统，设计了基于Flexsim的柔性制造系统实验教学平台，阐述了该实验系统的设计方案及实施过程。该实验指出了仿真技术在应用实施，给柔性制造系统创造了新的发展空间和解决办法。

三、对Flexsim软件仿真研究总结与展望

本文只对国内一些学者近年的研究进行了综述，国内利用Flexsim仿真技术来研究物流系统领域渐多，如对物流系统运行性能的仿真，物流方案的选择，生产制造模式的对比，仓储的管理，配送中心和仓库的布局和选址等。Flexsim在国内实际企业应用不多，大多数企业对Flexsim了解不足，知之甚少。不过很多企业应用其他仿真软件如：Matlab、Arena、ExtendSim、Modsim等，Flexsim相对于其他仿真软件在物流中的应用具有更加的专业性、灵活性、功能强大性等优势。Flexsim软件仿真系统不仅仅是以上综述的领域的应用，它还可以广泛应用于、港口物流系统、装卸搬运系统、城市配送系统、流通加工系统等方面。我国物流现在正处于快速发展时期，虽然Flexsim仿真系统在国内应用水平较低，但国内学者的研究与教学给未来企业提供了良好了应用发展环境，符合我国物流未来的发展趋势，对企业物流系统的规划设计有重要的意义。

参考文献

[1]李暄，洪怡恬等. Flexsim 系统仿真软件在配送中心物流分拣系统设计中的应用[J].物流技术，2009

[2]刘家财.基于Flexsim 的配送中心仿真及优化研究[J].采购与供应链，2010

[3]鲍芬. 基于Flexsim 的配送中心仿真优化研究[J].探索与研究，2011

[4]李倩.基于Flexsim 的自动分拣系统仿真与优化研究[J].物流技术，2011

[5] 余戈，卢江等.基于Flexsim 的自动化立体仓库AGV系统设计研究[J].物流技术，2011

[6] 胡学刚.基于Flexsim 的自动化立体仓库仿真与优化[D].南京林业大学，2009

[7] 张欢欢，黄芳等.基于Flexsim的自动化立体仓库系统的仿真分析[J].起重运输机械，2009

[8] 魏兰,秦叙斌等.基于Flexsim的物流仓储系统的建模与仿真[J].起重运输机械，2009

[9]吴兆明,林榕.基于Flexsim的物流仓储系统的建模与仿真[J]. 江苏经贸职业技术学院学报2009

[10] 曾鸣.基于Flexsim的港口仓储作业过程仿真及优化研究[D].北京交通大学，2010

[11]宋伟峰.Flexsim在物流系统规划中的应用[D].北京交通大学,2007

[12]林鑫.基于Flexsim 的混合生产线投产方案的研究[J].湖北工业大学学报，2008

[13]王峰，李浙昆等.基于Flexsim 的生产线管理与成本控制模型[J].起重运输机械，2010

[14]唐秀英,冷雪梅等.基于Flexsim 的生产线物流仿真的应用研究[J].物流技术，2011

[15]曹玉华,彭鸿广等.基于Flexsim 仿真技术在生产线上应用研究[J].浙江科技学院学报,2009

[16]栾飞，杨玮.基于Flexsim仿真软件的生产调度建模及优化方案[J].陕西科技大学学报，2011

[17]雷少娟.基于 Flexsim 的多级供应链建模及仿真研究[D].重庆大学，2011

[18]卓奕君.基于Flexsim 的生产线优化设计[J].北京信息科技大学学报,2011

[19]闫纪红，王玉燕等.基于Flexsim的柔性制造系统仿真平台的设计与实施[J].实验室研究与探索,2009