Flexsim在冶金物流企業(yè)流程重組中的應用研究

1、 本文由愛喜樂貢獻 pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。 2007 年 9 月 第 17 卷第 5 期 西安電子科技大學學報(社會科學版) Journal of Xidian University(Social Science Edition) Sep.2007 Vol.17 No.5 Flexsim 在冶金物流企業(yè)流程 重組中的應用研究 趙道致,蔣 寧 (天津大學 管理學院,天津 300072) 摘 要: 業(yè)務流程的瓶頸影響了冶金物流企業(yè)運營的效率, 利用 Flexsim 仿真工具可以有效地解決這一問題. 本篇文章在闡述 Flexsim 基本步

2、驟及關鍵技術的基礎上,提出一種新的基于 Flexsim 仿真工具的重組模式,幫助冶 金物流企業(yè)改進業(yè)務流程,提高效率.并以一個冶金物流企業(yè)實際業(yè)務流程為例,分析 Flexsim 的應用. 關鍵詞:冶金物流;Flexsim;仿真;業(yè)務流程 文章編號: 1008-472X(2007)05-0001-07 中圖分類號: F252 文獻標識碼: A 收稿日期:2007-03-28 基金項目:國家軟科學計劃項目(2003DGQ2D090) 作者簡介:趙道致(1956) ,男,江蘇無錫人,天津大學管理學院教授,博士生導師,天津大學管理學院 現(xiàn)代制造與物流研究所所長,物流工程系主任,研究方向:物流與供應鏈管

3、理,運營管理和工 程項目管理. 蔣 寧(1979) ,男,天津人,天津大學管理學院博士研究生,研究方向:物流與供應鏈管理. 一,引 言 在以往的幾十年中,制造商們在其熟悉的核心業(yè)務領域如原材料采購與供應成本控制,客戶關系管 理,生產(chǎn)運營管理及關鍵技術開發(fā)等方面做出了很大的努力.近年來,企業(yè)發(fā)現(xiàn)在以上幾個方面成本節(jié) 約的空間越來越小.紛紛將目光轉向了半成品及成品流動過程中的搬運,裝卸,運輸,包裝,配送等物 流活動.因此加強對物流企業(yè)系統(tǒng)的研究,通過科學,理性的分析,對企業(yè)物流業(yè)務流程進行再造,提 高周轉效率,增加出貨準確性,節(jié)約總成本,進而最大限度滿足下游客戶的要求是非常必要的. 據(jù)資料顯示,在

4、冶金企業(yè)整個生產(chǎn)鏈中,存在著巨大的物流業(yè)務費用,估計全部物流成本在企業(yè)的 總產(chǎn)值中占的比例不會低于 20%.存在著人力,物力挖掘的潛在空間,同樣又是巨大的第三利潤源泉, 如何改進業(yè)務流程以降低物流成本是值得我們去深思和研究的. 企業(yè)業(yè)務流程重組(Business Process Reengineering, BPR)是美國人哈默(Michael Hammer)和詹 比(James Champy)首先提出的,BPR 被定義為從根本上重新思考和徹底改造企業(yè)的流程,以便在當今 衡量績效的關鍵指標,諸如成本,質量,服務,速度等方面,取得顯著的改善1.通過二十多年的實踐 和應用,歐美大部門發(fā)達國家已經(jīng)成

5、功的利用 BPR 重組了自己的業(yè)務流程,并取得了較好的結果.近 年來,我國的很多行業(yè)也紛紛認可這一思想. 現(xiàn)階段業(yè)務流程再造的方法很多,如價值鏈分析法,ABC 成本法,頭腦風暴法及結合戰(zhàn)略進行分析 等多種方法,但均無法直觀對流程進行分析及診斷.流程分析和診斷是業(yè)務流程重組實施中的關鍵,而 流程的分析和診斷的目的就是發(fā)現(xiàn)制約流程順暢運行的瓶頸點.本文著重于研究 BPR 中流程分析及診 斷,采用新的物流仿真技術 Flexsim 對一個現(xiàn)實的以冶金產(chǎn)品為主營業(yè)務的物流企業(yè)業(yè)務流程建模并仿 真,直觀定量的分析出流程的瓶頸. 二,物流企業(yè) BPR 與仿真技術 (一)BPR 的內涵 從Hammer和Dav

6、enport提出業(yè)務流程再造理論至今,已經(jīng)有不少學者對BPR做了不同的定義,達文 波特(Davenport)提出了企業(yè)流程創(chuàng)新(Business Process Innovation, BPI)的概念.馬羅(Marrow)等 1 人提出了業(yè)務流程再設計(Business process Redesign, BPR)的概念.卡普蘭(Kaplan)等人提出了核心 流程再設計(Core Process Redesign CPR)的概念287-89.雖然不同學者給出了自己不同的理解,但總的 來說BPR的基本內涵是: 1.以顧客為中心.全體員工建立以顧客而不是"上司"為服務中心的原則

7、;2.企業(yè)的業(yè)務以"流程" 為中心,而不以一個專業(yè)職能部門為中心進行;3."流程"改進后具有顯效性. 總之,BPR的基本內涵就是以流程為中心,擺脫傳統(tǒng)組織分工理論的束縛,提倡客戶導向,組織變 通,員工授權及充分利用信息技術,以適應快速變化的內外環(huán)境. (二)物流企業(yè) BPR 與系統(tǒng)仿真 仿真就是將現(xiàn)實的情況利用計算機來建立模型,模擬時間系統(tǒng)的運行狀態(tài)及其隨時間變化的過程, 通過對仿真運行過程的觀察及統(tǒng)計,得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特征,由此來推斷出實際系 統(tǒng)的情況.而針對復雜的系統(tǒng),系統(tǒng)仿真技術就是以相似原理,信息技術,系統(tǒng)技術及其應用領域有關

8、的專業(yè)技術為基礎,以計算機和各種物理效應設備為工具,利用系統(tǒng)模型對實際的或設想的系統(tǒng)進行實 驗研究的一門綜合性新技術35-8. 隨著計算機的高速發(fā)展,仿真技術也逐漸被人們所熟知,大部分世界發(fā)達國家都將仿真技術應用于 各行各業(yè).僅在二十世紀 90 年代初,仿真技術就為英國節(jié)省了大約 3 億英鎊的資金410-12.同樣仿真技 術也在我國水利建設,航空航天,管理科學及機械制造等多個領域得到了廣泛的應用5145-151. 物流系統(tǒng)是企業(yè)連結客戶的主要紐帶,是供應鏈的主要組成部分.仿真技術在物流系統(tǒng)中主要應用 于物流的規(guī)劃與設計,物料控制,物料運輸調度,業(yè)務流程分析及物流成本的估算6. 物流企業(yè)BPR實

9、施的關鍵步驟主要包括流程分析與診斷,業(yè)務流程的再設計及流程再造的實施,其 中流程分析與診斷就是指對企業(yè)現(xiàn)有的業(yè)務流程進行描述,分析其中存在的瓶頸,并進而給予診斷. 流程分析和診斷是業(yè)務流程再造實施中的關鍵環(huán)節(jié).在這個階段中企業(yè)找出流程之間的關系,分析 并量化現(xiàn)有的流程,理解流程改進的要求及范圍.其目的就是運用各種技術和手段來理解和分析現(xiàn)有的 業(yè)務流程,找出瓶頸點,為業(yè)務流程再造提供決策依據(jù),目前比較成功的業(yè)務流程分析主要集中在經(jīng)營 流程上714-16. 據(jù)統(tǒng)計有 70%-75%的歐美企業(yè)實施了 BPR,并已經(jīng)取得了喜人的成績840-50.但同時也有很多企業(yè) 實施的結果歸于失敗,失敗很大程度上是

10、由于錯誤的選擇了流程重建的環(huán)節(jié).流程重建不能全線出擊, 必須首先分析全部作業(yè)流程,選擇存在問題最突出的環(huán)節(jié)或核心環(huán)節(jié)進行重建,而如何發(fā)現(xiàn)這些流程中 的瓶頸,是一件非常困難的事情.運用 Flexsim 可以直觀的發(fā)現(xiàn)業(yè)務流程中的瓶頸,為 BPR 提供科學依 據(jù). 三,實例分析 本文主要研究的是一個主營業(yè)務為冶金產(chǎn)品的物流企業(yè),仿真研究最終目的是通過仿真了解產(chǎn)品存 儲及運輸動態(tài)過程的各種性能,如運輸路線是否順暢及設備及人員的利用率,最終分析業(yè)務流程中哪些 是阻礙流程運行的瓶頸, 實現(xiàn)低成本, 高效率的產(chǎn)品內部及外部倒運, 以保證企業(yè)內外部對物資的時間, 地點,數(shù)量等的需求. 在參考實際系統(tǒng)的基礎上

11、, 把分析物流業(yè)務流程轉換成為仿真模型, 通過在計算機上運行仿真模型, 分析業(yè)務流程是否順暢,分析存在的瓶頸,為 BPR 的實施提供理論依據(jù).因此開展物流業(yè)務流程系統(tǒng) 仿真的研究具有很強的實際意義. (一)企業(yè)基本業(yè)務流程描述 本文研究的物流企業(yè)主要面向的產(chǎn)品是成品及半成品冶金產(chǎn)品.對于半成品,一方面要防止下線存 儲于中間庫時產(chǎn)生混堆現(xiàn)象,另一方面也要保證上線的準確,及時.而對于成品,則要保證對下游顧客 2 供貨的準確性.冶金企業(yè)的產(chǎn)品往往是下游用戶的生產(chǎn)建設的主要原材料,因此產(chǎn)品供貨的不準確,不 及時往往會給兩方企業(yè)帶來很大的損失. 以下是企業(yè)原始的業(yè)務流程,從采購入庫來看,本物流企業(yè)主要包

12、括對上游生產(chǎn)廠家下線鋼管成品 及半成品的代儲及自有產(chǎn)品倉儲.從銷售出庫來看,主要包括下線半成品上線及自有與代儲成品的銷售 出庫. 1.成品或半成品由上游生產(chǎn)企業(yè)下線,倉儲部門統(tǒng)計人員從采購人員手中接到下線的成品及半成 品下線通知單;2.統(tǒng)計人員處理下線單,并交到現(xiàn)場理貨員手中,由理貨員尋找適當?shù)呢浖?3.協(xié)同 吊運汽車及下線車將產(chǎn)品放入相應貨架,并填寫相應的單據(jù),交給下線人員;4.質量檢查部門對下線 產(chǎn)品進行檢查,不合格的產(chǎn)品予以退還;5.出庫流程為倉儲部門統(tǒng)計人員接到銷售部門的發(fā)貨單查詢 并填寫鋼管存放地點,爐號等基本信息,理貨員根據(jù)收到的發(fā)貨單尋找鋼管并測量鋼管噸數(shù)或打尺測 量長度. 現(xiàn)場

13、調度人員指揮吊車及提貨車進行裝車,理貨員返回磅單讓記賬員填寫實發(fā)噸數(shù)及運費,記賬員 分配單據(jù)給銷售,財務及客戶,最后記賬員刪除庫存帳. (二)BPR 過程問題描述 企業(yè)原占地面積約 60 畝,有一個堆場及一個室內倉庫.在近期新近購買了約 200 畝的土地.隨著 業(yè)務范圍增大,現(xiàn)有流程已無法滿足外部的變化,企業(yè)內部出現(xiàn)了業(yè)務混亂的現(xiàn)象.因此企業(yè)對內部業(yè) 務流程進行了幾次重組,購買了新的物流設備,增添了新的操作人員,但效果非常的不理想.改變后的 流程沒有達到預期的效果,反而更加混亂. 通過對物流企業(yè)業(yè)務流程重組步驟的分析,發(fā)現(xiàn)企業(yè)在 BPR 之前并沒有利用合適的技術對流程進 行分析和診斷,沒有發(fā)現(xiàn)

14、真正的瓶頸點,而是采取全面出擊的方式,認為簡單的加大設備及人力的投入 就能夠實施 BPR, 對于 BPR 來說是沒有理論依據(jù)的. 在這里我們采用 Flexsim 技術對原始的業(yè)務流程進 行仿真,對業(yè)務流程進行診斷和分析,發(fā)現(xiàn)原始流程的瓶頸,為 BPR 提供強有力的理論基礎. 四,Flexsim 仿真模型建立過程 Flexsim 是一個全新的面向對象的離散式(Discrete Manufacturing)仿真建模工具,它是一個在圖形 建模環(huán)境中集成了 C+IDE 和編輯器的仿真軟件,在不需要傳統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫及用戶定義變量的復雜鏈 接基礎上,使用 C+就可以直接定義模型.在使用時為用戶提供了圖形化

15、的模型構建,原始數(shù)據(jù)擬合, 虛擬現(xiàn)實顯示,輸入建模,運行模型,優(yōu)化結果,生成 3D 動畫文件等功能,可實現(xiàn)建模,仿真及業(yè)務 流程的可視化及預測等操作. Flixsim 軟件也可以成功的運用于不同行業(yè)和流程的戰(zhàn)略系統(tǒng)設計及日常運營管理,是一個具有重 要現(xiàn)實意義的分析及預測工具. (一)Flexsim 建模過程 對物流業(yè)務流程進行的仿真研究,其目的是統(tǒng)計流程中各個子流程如理貨,統(tǒng)計,定單處理及吊裝 等的性能,幫助決策者理性直觀的了解到各個流程中人員及設備的利用率.主要包括以下幾個部分 1.流程系統(tǒng)定義:定義一個流程系統(tǒng),必須對現(xiàn)實的物流業(yè)務流程進行描述;2.模型建立:模型的建 立應在符合實際情況的

16、基礎上盡量的簡化,仿真模型的構造應該是緊緊圍繞仿真目標展開,不同的仿真目 標對仿真內容要求不一樣.只要能達到目標,應盡可能地簡化模型.一方面可以減少工作量,另一方面減 少不必要的干擾引起的誤差9;3.數(shù)據(jù)準備,各個對象之間關聯(lián)性確定:包括針對現(xiàn)實中各個模擬對象數(shù) 據(jù)的收集,按照收集到數(shù)據(jù)的情況,確定模型中參數(shù)及隨機變量的分布情況,進行數(shù)據(jù)的輸入,并通過連 線將各個對象按照一定的流程關系邏輯性的連接在一起;4.模型的編輯及運行:模型運行是一個動態(tài)的復 雜過程,只有通過反復的實驗運行,才能得到合理的結果. ;5.分析仿真結果:依據(jù)實際情況的不同,仿 3 真所要達到的目的也是不一樣的.因此針對不同仿

17、真所要達到的目的,對結果進行分析,如圖 4.1. 流程系統(tǒng)定義 模型建立 數(shù)據(jù)準備,關聯(lián)性確定 模型編輯及確定 分析仿真結果 圖 4-1: Flexsim 仿真模型建模過程 (二)模型的簡化及建立 根據(jù)原有的業(yè)務流程,我們對流程進行簡化,如下: 1.根據(jù)產(chǎn)品類型設計三個入口 source,分別定義為 A(line pipe) ,B(structure pipe)及 C(fluid pipe)三 種產(chǎn)品,以不同的顏色加以區(qū)別,并根據(jù)實際情況給予不同的到達時間,分別為 30,80 及滿足平均值 為 15,標準差為 6 的正態(tài)分布到達時間. 2.根據(jù)流程我們在這里設計了一個緩存區(qū)(Queue)以模擬

18、下線車入庫的等待,而后針對三個不同 型號的產(chǎn)品設計了三個處理器(Processor) ,并將處理訂單和尋找下線產(chǎn)品存放地點的時間分別定義為 設定時間和處理時間,相應的給予固定時間值.因為第二個處理器,也就是操作人員業(yè)務水平較低,在 處理器 2 中的設定時間我們規(guī)定了一個泊松分布,以代表不確定性. 3.根據(jù)流程我們在這里設計了一個緩存區(qū),以代表在訂單處理時,運輸裝置等待入庫的模擬,而后 我們根據(jù)現(xiàn)實的一個存儲功能區(qū)設置了六個貨架及一臺吊運汽車.并依照實際情況對吊車的速度,最大 容量及貨架的規(guī)格加以賦值. 4.設置一個處理器(test processor) ,對產(chǎn)品進行檢查,根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對退還率加

19、以賦值. 5.對這些產(chǎn)品,我們在貨架(Rack)中設置產(chǎn)品離開的時間為常數(shù),分別為 8,12.有 80%的產(chǎn)品 離開貨架的時間為一個固定的常量,也就是說在下線的時候我們已經(jīng)收到上線通知或者銷售定單.而對 剩余 20%無法確定的時間我們則根據(jù)歷史情況按照泊松分布進行賦值. 6.同時設置一個處理器,分別將設定時間和處理時間設為找管時間及處理定單時間,最終通過產(chǎn)品 出口(Sink)將產(chǎn)品運出. 7.根據(jù)以上的流程關系,連接各個實體. 由上述流程建立模型分別如下圖: 圖 4-2:物流業(yè)務流程平面圖 4 圖 4-3:物流業(yè)務系統(tǒng)立體圖 通過以上對現(xiàn)實流程的分析,模型與實際情況是一一對應的. (三)系統(tǒng)運

20、行及分析 模型簡化及建立,參數(shù)賦予及內部程序確定后,就可以在 VC.NET 環(huán)境進行編譯,編譯通過后就可 以運行分析結果. 模型的分析主要包括兩步: 1.從總體上觀察流程是否能夠順利運行 通過選擇 Stats 中 Standard Reports 輸出關于(入口) Source 及出口(Sink)的 Excel 表,主要包括的參數(shù)有 輸入,輸出,最大平均等待時間,空閑率及最大容量等,如下表: 表 5-1:Flexsim 標準仿真 Excel 表 由 Flexsim 標準仿真表,可以清楚的看出在仿真運行到 12180 模擬時間時, 系統(tǒng)的三個 Source 輸入的 總數(shù)與到達 Sink 的數(shù)量是

21、一致的,說明流程基本上比較順暢,能夠完成整個業(yè)務量,但在兩個輸入口都存 在一定的平均等待時間和阻塞時間. 這也說明了系統(tǒng)中還存在一定的瓶頸, 使系統(tǒng)無法達到完全的順暢. 標準仿真報告無法詳盡而直觀的表示出主要業(yè)務流程的物流情況,因此為了具體分析系統(tǒng)的狀況, 接下來再來研究一下系統(tǒng)中各個處理器的情況. 2.對各個處理器的分析 采取最詳盡,最直觀的餅圖(State Pie Charts)觀測方法,通過選擇各個處理器在 12180 模擬時間 的性質(Properties)中狀態(tài)值(State) ,得出五個處理器的狀態(tài)圖(如 44 所示) . 處理器 1 處理器 2 處理器 3 5 處理器 4 處理器

22、 5 圖 4-4:處理器餅圖 其中處理器 1,2,3 分別為 A,B 及 C 的訂單處理及運輸?shù)骄彺鎱^(qū)的業(yè)務流程模擬,處理器 4 為質 量檢驗的流程模擬,處理器 5 為出庫的訂單處理時間.如表 52: Idle 處理器 1 處理器 2 處理器 3 處理器 4 處理器 5 64.9% 77.4% 94.8% 1.1% 80.4% Processing 12.4% 11.1% 2.3% 98.9% 19.6% Setup 22.7% 11.5% 2.9% 表 5-2:處理器狀態(tài)表 "瓶頸"就是系統(tǒng)中相對繁忙的元素 10 .由餅圖及表格我們不難看出處理器 2,3,5 相對比較空閑

23、, 處理器 1 相對較忙,但均無堵塞的現(xiàn)象,處理器 4 空閑率為 1.1%,是整個業(yè)務流程的瓶頸. 如果企業(yè)未來的發(fā)展方向是擴大業(yè)務量,或者由于上游或質檢部門本身人員的變動,處理業(yè)務的時 間增加,則這個瓶頸點勢必影響業(yè)務流程的順暢運行,導致堵塞的發(fā)生.企業(yè)應率先對這個瓶頸點采取 措施,如增加人員及設立多個并行的部門等方法,以確保企業(yè)的正常運營. 因此通過直觀的仿真方法對流程進行模擬是非常必要和有效的,它為 BPR 的有效實施提供了基礎 的理論依據(jù). 五,結束語 物流做為一個新興的行業(yè),其業(yè)務流程具有獨特性,是一個復雜離散的動態(tài)系統(tǒng).Flexsim 作為面 向對象的離散形物流軟件,在物流規(guī)劃應用

24、及研究中有著很寬廣的前景.Flexsim 能夠直觀定量的進行 物流業(yè)務流程的建模與仿真,對原有業(yè)務流程進行分析與診斷,發(fā)現(xiàn)流程中的瓶頸,為業(yè)務流程重組提 供了充實的理論基礎. 參考文獻: 1 MICHAEL H, JAMES C. Reengineering the corporation-manufacture for business revolution M. New York:Harper Collins Publishers, Inc,1993. 2 劉舒燕,楊 旸.基于 BPR 的物流作業(yè)流程設計J.武漢理工大學學報,2003,6(6). 6 3 王 煜,蔡林寧,岳秀江.物流系統(tǒng)的

25、仿真研究綜述J.制造業(yè)自動化,2004(9). 4 張曉萍,駱建彬.仿真技術在制造業(yè)中的應用與發(fā)展J.中國機械工程,1995,6(2). 5 熊光楞,王 昕.仿真技術在制造業(yè)中的應用與發(fā)展J.系統(tǒng)仿真學報,1999,11(3). 6 朱衛(wèi)鋒,費奇.復雜物流系統(tǒng)仿真及其研究現(xiàn)狀J.系統(tǒng)仿真學報,2003(3). 7 步 磊, 王云峰,熊立華.企業(yè)價值-價值鏈-業(yè)務流程,價值工程J. 2002(5). 8 PEPPARD J, ROWLAND P. Business reengineering M. New York: The Free Process. 9 JOHN A BUZACOTT, GEORGE J. Shanthikumar, Stochastic modeling of manufacturing System M. New Jersey: Prentice-Hall International Inc. 10MA ZHENGYUAN, HUANG BIN. Research on Virtual Enterprise's Technology for Supply-oriented SystemC.Proceedings of IE&a