基于Flexsim的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真與優(yōu)化

1、南 昌 工 程 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文) 工商管理 學(xué)院 物流管理 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 基于Flexsim的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真與優(yōu)化學(xué) 生 姓 名 何 波 班 級(jí) 08物流管理(2)班 學(xué) 號(hào) 2008100508 指 導(dǎo) 教 師 胡啟帆 完 成 日 期 2012 年 5 月 26 日基于Flexsim的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真與優(yōu)化The research of simulation and optimization for AS/RS based on the Flexsim software 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 頁(yè) 表 格 18 個(gè)插 圖 11 幅目錄目 錄摘 要IAbstr

2、actII第一章 緒論11.1 研究背景與意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 研究?jī)?nèi)容3第二章 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真概述42.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)介42.1.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成42.1.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的分類52.2 常用物流仿真軟件簡(jiǎn)介62.3 Flexsim5.0簡(jiǎn)介72.3.1 Flexsim5.0主要功能82.3.2 Flexsim5.0建模步驟8第三章 基于Flexsim的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建模與仿真103.1 某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)介103.1.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要設(shè)備及其技術(shù)參數(shù)113.1.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)流程123.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型構(gòu)建143.2.1 自動(dòng)化立

3、體倉(cāng)庫(kù)仿真目標(biāo)143.2.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真模型構(gòu)建14第四章 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真分析與優(yōu)化194.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真報(bào)告分析194.1.1 進(jìn)貨處理模塊仿真分析194.1.2 存儲(chǔ)處理模塊仿真分析204.1.3 出貨處理模塊仿真分析224.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真優(yōu)化244.2.1 仿真結(jié)果分析244.2.2 仿真優(yōu)化方案25結(jié) 語(yǔ)28參考文獻(xiàn)29致 謝30I摘要摘 要自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是現(xiàn)代物流管理思想和技術(shù)應(yīng)用在倉(cāng)儲(chǔ)管理體系的產(chǎn)物，其主要包括AGVS、ASS、PLC等子系統(tǒng)。本文提出的將Flexsim軟件應(yīng)用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)資源配置優(yōu)化的方法，主要運(yùn)用Flexsim軟件對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)

4、行仿真分析，以提高系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備作業(yè)效率為目的，對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行合理配置以滿足實(shí)際需求。針對(duì)某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的特點(diǎn)，將其分為進(jìn)貨處理模塊、存儲(chǔ)處理模塊、出貨處理模塊等三個(gè)部分。對(duì)各模塊進(jìn)行相應(yīng)的抽象與并結(jié)合Flexsim軟件的動(dòng)態(tài)仿真特點(diǎn)，構(gòu)建了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的3D模型。通過(guò)運(yùn)行系統(tǒng)仿真模型，探究當(dāng)前系統(tǒng)所存在的問(wèn)題，并提出優(yōu)化方案。對(duì)優(yōu)化前后的系統(tǒng)進(jìn)行分析與對(duì)比，明確系統(tǒng)運(yùn)行的最佳方案。關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) Flexsim 仿真 優(yōu)化AbstractAutomatic Storage & Retrieval System(AS/RS) is the product of the tho

5、ught and technology application of modern logistics management, it includes some subsystems such as AGVS、ASS、PLC and so on. Putting Flexsim software into optimization of resources configuration in Automatic Storage & Retrieval System, In order to improve the operating efficiency of various devic

6、es in the system, allocate system resources rationally to meet the actual demand, this paper presents a simulation analysis about Automatic Storage & Retrieval System by the use of Flexsim software.Aiming at the characteristics of Automatic Storage & Retrieval System, it will be divided into

7、 three parts: Stock-in operation system, stock-out operation system and storage operation system .The 3D model of Automatic Storage & Retrieval System is build on the basis of abstraction and optimization about the system, it also unites dynamic simulation characteristics of Flexsim software. By

8、 running the simulation model of this system, the paper explores the problems in current system and puts forward the optimization scheme. The best solution of the system is found though the analysis and comparison between the old system and the new.Key Words: AS/RS; Flexsim; Simulation; Optimization

9、I南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文第一章 緒論1.1 研究背景與意義隨著我國(guó)物流行業(yè)的蓬勃發(fā)展，物流現(xiàn)代化水平的不斷提高，各物流企業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，企業(yè)都在追求最大化降低物流成本，提高客戶服務(wù)水平，運(yùn)營(yíng)模式也由傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、人工作業(yè)和紙質(zhì)單據(jù)傳遞發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、信息化。在所有物流活動(dòng)中，倉(cāng)儲(chǔ)是物流功能中非常重要的一環(huán)。倉(cāng)儲(chǔ)是物流各環(huán)節(jié)的接合部，例如采購(gòu)與生產(chǎn)之間，生產(chǎn)的初加工與精加工之間，生產(chǎn)與銷售之間，批發(fā)與零售之間，不同運(yùn)輸方式轉(zhuǎn)換之間等等。倉(cāng)儲(chǔ)體系是物流各環(huán)節(jié)之間存在不均衡性的表現(xiàn)，倉(cāng)儲(chǔ)也正是解決這種不均衡性的手段。倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)集中了上下游流程整合的所有矛盾，倉(cāng)儲(chǔ)體系的管理就是在實(shí)現(xiàn)物流流程

10、的整合。近年來(lái)，為提高企業(yè)物流現(xiàn)代化水平，企業(yè)不斷對(duì)物流各環(huán)節(jié)加大投入，尤其是物流自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用。在倉(cāng)儲(chǔ)方面，隨著自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展的逐漸成熟，得到了越來(lái)越多的企業(yè)的青睞。相較于傳統(tǒng)的物流倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)具有以下優(yōu)勢(shì)。1.空間利用率高，單位面積存儲(chǔ)量大。目前，世界上最高的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可達(dá)40多米，容量多達(dá)30萬(wàn)個(gè)貨位。2.機(jī)械化與自動(dòng)化水平高。自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用降低了人力資源的指出，又大大提高了作業(yè)效率。3.采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行倉(cāng)儲(chǔ)管理，降低了出入庫(kù)錯(cuò)誤率，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的自動(dòng)控制同時(shí)能夠進(jìn)行相應(yīng)的信息處理。4.提高了整個(gè)企業(yè)的管理水平和生產(chǎn)作業(yè)效率。從近年來(lái)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)研究發(fā)展來(lái)看，人們對(duì)

11、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的管理優(yōu)化、設(shè)備調(diào)度和作業(yè)優(yōu)化的關(guān)注程度逐漸提高，但因?yàn)閲?guó)內(nèi)物流產(chǎn)業(yè)起步較晚，發(fā)展水平較低，對(duì)該方面的研究仍未完全成熟。因此，加大對(duì)此方面的研究力度，對(duì)提高立體倉(cāng)庫(kù)的運(yùn)作效率、減少作業(yè)時(shí)間等方面有著重大意義。本文基于Flexsim軟件對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行模型仿真和研究，旨在探究自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建模和仿真的構(gòu)建方法與流程，為進(jìn)行相關(guān)的研究提供思路和參考。通過(guò)Flexsim軟件構(gòu)建的系統(tǒng)模型，得到真實(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行情況，針對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中所出現(xiàn)的瓶頸問(wèn)題進(jìn)行全面研究與優(yōu)化，以證明仿真方法的應(yīng)用能有效提高自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)研究的科學(xué)性和實(shí)用性。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國(guó)內(nèi)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真研究

12、領(lǐng)域，有以下研究者針對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)不同方面進(jìn)行了研究。田國(guó)會(huì)、張攀(2004)在基于混合遺傳算法的固定貨架揀選優(yōu)化問(wèn)題研究一文中利用Hopfield網(wǎng)絡(luò)模型遺傳算法，對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的固定貨架揀選作業(yè)路徑優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了研究，克服了Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法不能適應(yīng)待揀選貨物數(shù)目變化的弊端1。李俊、羅呈(2007)在基于Flexsim軟件的高層貨架入庫(kù)策略仿真與比較一文中利用面向?qū)ο蠼＠碚摵虵lexsim仿真軟件對(duì)貨物入庫(kù)進(jìn)行了仿真，通過(guò)比較兩張不同的入庫(kù)策略對(duì)入庫(kù)調(diào)度產(chǎn)生的影響，得出其使用范圍，為企業(yè)決策提供依據(jù)2。王雯(2008)在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)調(diào)度優(yōu)化一文中提出了一種基于遺傳算

13、法/層次分析法(GA/AHP)的調(diào)度規(guī)則優(yōu)化方法。通過(guò)遺傳算法對(duì)出庫(kù)策略進(jìn)行了優(yōu)化，證明了該方法能很好的應(yīng)用與自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的研究3。魏蘭、秦?cái)⒈?2009)在基于Flexsim的物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的建模與仿真一文中針對(duì)某集團(tuán)的物流設(shè)施規(guī)劃問(wèn)題進(jìn)行了倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)流程的仿真，通過(guò)Flexsim軟件的仿真結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)，為系統(tǒng)運(yùn)行和優(yōu)化提供了理論和數(shù)據(jù)的支持4。龐龍、陸金桂(2012)在基于蟻群遺傳算法的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)揀選路徑優(yōu)化一文中利用蟻群算法生成初始種群，通過(guò)遺傳算法對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化求解，從而改善揀選作業(yè)的效率5。在國(guó)外自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真研究領(lǐng)域，主要有以下研究者進(jìn)行了相關(guān)的研究。Bo Y

14、an(2009)在AS/RS Simulation and Optimization Based on Flexsim一文中利用Flexsim軟件簡(jiǎn)歷了AS/RS系統(tǒng)模型，重點(diǎn)研究了輸送和堆垛機(jī)的使用率以及如何減少關(guān)鍵環(huán)節(jié)的閑置時(shí)間，提供了兩種不同的方法解決瓶頸問(wèn)題，最大化的提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率6。Guiliang Zhou、Lina Mao(2010)在一文Design and Storage Location Optimization Module in AS/RS Based on FLEXSIM中強(qiáng)調(diào)了AS/RS的貨物存儲(chǔ)儲(chǔ)位優(yōu)化的重要性，并設(shè)計(jì)了一種數(shù)學(xué)模型以優(yōu)化存儲(chǔ)模塊中貨物儲(chǔ)位分配

15、，結(jié)合Flexsim軟件進(jìn)行了模型驗(yàn)證，為企業(yè)在儲(chǔ)位優(yōu)化問(wèn)題中提供了技術(shù)支持7。1.3 研究?jī)?nèi)容通過(guò)運(yùn)用Flexsim仿真軟件，針對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)進(jìn)行相關(guān)研究。論文主要分為以下幾大部分進(jìn)行敘述。1.緒論。闡述課題研究背景及意義，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及主要研究?jī)?nèi)容。2.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真概述。闡述自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展歷史、分類、系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)。同時(shí)介紹了Flexsim軟件主要功能和建模步驟。3.基于Flexsim的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建模與仿真。首先對(duì)某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)情況進(jìn)行概述，介紹主要設(shè)備和技術(shù)參數(shù)及其出入庫(kù)流程，闡述Flexsim軟件具體建模過(guò)程。4.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真分析與優(yōu)化。運(yùn)行構(gòu)建好的自動(dòng)

16、化立體倉(cāng)庫(kù)仿真模型，得到實(shí)體運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并提出優(yōu)化方案，進(jìn)行驗(yàn)證得出最終結(jié)果。5.結(jié)論?？偨Y(jié)歸納全文研究?jī)?nèi)容和研究經(jīng)驗(yàn)。3南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文第二章 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真概述2.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)介自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是在不直接進(jìn)行人工處理的情況下，無(wú)需人工作業(yè)而自動(dòng)存儲(chǔ)和取出物料的系統(tǒng)。當(dāng)前，其被廣泛應(yīng)用與大型生產(chǎn)性企業(yè)的采購(gòu)件、成品件倉(cāng)庫(kù)、柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)、流通領(lǐng)域的大型流通中心、配送中心等場(chǎng)合。立體倉(cāng)庫(kù)的產(chǎn)生和發(fā)展是第二次世界大戰(zhàn)之后生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。50年代初，美國(guó)出現(xiàn)了采用橋式堆垛起重機(jī)的立體倉(cāng)庫(kù)；50年代末60年代初出現(xiàn)了司機(jī)操作的巷道式堆垛起重機(jī)立體倉(cāng)庫(kù)；196

17、3年美國(guó)率先在高架倉(cāng)庫(kù)中采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，建立了第一座計(jì)算機(jī)控制的立體倉(cāng)庫(kù)。此后，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在美國(guó)和歐洲得到迅速發(fā)展，并形成了專門的學(xué)科。60年代中期，日本開始興建立體倉(cāng)庫(kù)，并且發(fā)展速度越來(lái)越快，成為當(dāng)今世界上擁有自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)最多的國(guó)家之一。我國(guó)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)及其物料搬運(yùn)設(shè)備的研制開始并不晚，1963年研制成第一臺(tái)橋式堆垛起重機(jī)（機(jī)械部北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所），1973年開始研制我國(guó)第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)(高15米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé))，該庫(kù)1980年投入運(yùn)行。到目前為止，我國(guó)每年新建自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量大約在100座左右。立體倉(cāng)庫(kù)由于具有很高的空間利用率、很強(qiáng)的入出庫(kù)能力、采用計(jì)

18、算機(jī)進(jìn)行控制管理而利于企業(yè)實(shí)施現(xiàn)代化管理等特點(diǎn)，已成為企業(yè)物流和生產(chǎn)管理不可缺少的倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)，越來(lái)越受到企業(yè)的重視。自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用范圍很廣，幾乎遍布所有行業(yè)。在我國(guó)，自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用的行業(yè)主要有機(jī)械、冶金、化工、航空航天、電子、醫(yī)藥、食品加工、煙草、印刷、配送中心、機(jī)場(chǎng)、港口等。2.1.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)通常包括以下幾種自動(dòng)化物流子系統(tǒng)：自動(dòng)存取系統(tǒng)(automated storage and retrieve system，AS/RS)、自動(dòng)導(dǎo)引小車系統(tǒng)(automatically guided vehicle system，AGVS)、自動(dòng)輸送系統(tǒng)(autom

19、ated sorting system，ASS)、自動(dòng)揀選系統(tǒng)(picking system)、機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)(robot)/可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成管理系統(tǒng)，以及攝像監(jiān)控系統(tǒng)、多媒體遠(yuǎn)程服務(wù)診斷系統(tǒng)和自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。其中，AS/RS、AGVS和ASS是當(dāng)今物流科技的三大標(biāo)志。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備主要由三大類設(shè)施組成。1.土建及公用工程設(shè)施。主要包括庫(kù)房、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)及采暖系統(tǒng)和其他設(shè)施。2.機(jī)械設(shè)備。主要包括貨架、貨箱和托盤、堆垛機(jī)、出入庫(kù)處理器及其他搬運(yùn)設(shè)備。其中，堆垛機(jī)是自動(dòng)

20、化立體倉(cāng)庫(kù)中最重要的設(shè)備，是應(yīng)用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的專用起重設(shè)備，可由手動(dòng)操作、半自動(dòng)操作或全自動(dòng)操作把貨物從貨架出口搬運(yùn)至指定貨位進(jìn)行存儲(chǔ)。3.電氣與電子設(shè)備。主要包括計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、檢測(cè)裝置、信息識(shí)別設(shè)備和控制裝置等。2.1.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的分類隨著倉(cāng)儲(chǔ)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，以及自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在各行業(yè)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為滿足不同企業(yè)需求個(gè)性化的要求，出現(xiàn)了以下幾大類自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，具體分類如圖2.1所示。1.按貨架構(gòu)造形式劃分。包括單元式貨架倉(cāng)庫(kù)、貫通式貨架倉(cāng)庫(kù)和循環(huán)式貨架倉(cāng)庫(kù)。其中，單元式貨架倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用最為廣泛，其兩排貨架共用一個(gè)巷道，行程一組，共用一臺(tái)堆垛機(jī)或者其他倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械作業(yè)，各組之間

21、留較小縫隙。2.按建筑形式劃分。包括分離式倉(cāng)庫(kù)和整體式倉(cāng)庫(kù)兩類。分離式倉(cāng)庫(kù)的鋼架和建筑物是分離的，安裝在室內(nèi)，分離式倉(cāng)庫(kù)的高度一般在15m以下。整體式倉(cāng)庫(kù)是指鋼架與建筑物結(jié)構(gòu)是一體的，承受能力強(qiáng)，高度一般在15m以上。3.按容量大小劃分。包括小型、中型和大型。小型立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)容量在2000托盤以下，中型立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)容量在20005000個(gè)托盤，大型立體倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)容量在5000個(gè)托盤以上。4.按作業(yè)方式劃分。包括單元貨架式、移動(dòng)貨架式和揀選貨架式。5.按與生產(chǎn)聯(lián)系的緊密程度劃分。包括獨(dú)立型、半緊密型和緊密型。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)按貨架構(gòu)造形式按建筑形式按容量大小按作業(yè)形式按生產(chǎn)聯(lián)系緊密程度單元式貨架貫通

22、式貨架循環(huán)式貨架分離式貨架整體式貨架小型立體倉(cāng)庫(kù)中型立體倉(cāng)庫(kù)大型立體倉(cāng)庫(kù)單元式貨架揀選式貨架移動(dòng)式貨架獨(dú)立型半緊密型緊密型圖2.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)分類2.2 常用物流仿真軟件簡(jiǎn)介當(dāng)前，仿真技術(shù)已經(jīng)成為分析、研究各種復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具，它廣泛用于工程領(lǐng)域和非工程領(lǐng)域。因此對(duì)物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真的研究，也日益受到人們的重視。當(dāng)前主流物流仿真軟件主要有以下幾種。1.AUTOMODAutoMod的建模特點(diǎn)及步驟仿真，仿真論壇，仿真軟件，物流仿真，供應(yīng)鏈仿真，生產(chǎn)仿真，交通系統(tǒng)仿真，流程仿真AutoMod作為物流專用仿真專用軟件，它內(nèi)置的系統(tǒng)模塊為配送中心的仿真建模提供了很多方便。2.SIMAnimat

23、ionSIMAnimation是美國(guó)3i公司設(shè)計(jì)開發(fā)的集成化物流仿真軟件。SIMAnimation使用的是先進(jìn)的基于圖像的仿真語(yǔ)言，這種語(yǔ)言可以簡(jiǎn)化仿真模型的創(chuàng)建。它使用了OpenGL三維建模技術(shù)和Petri網(wǎng)模型技術(shù)。具有精確性較高的建模功能，在仿真軟件開發(fā)和終端用戶實(shí)用方面，具有較高的靈活性。同時(shí)軟件在仿真運(yùn)行結(jié)束后可根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)生成仿真報(bào)告，用戶可根據(jù)仿真報(bào)告提供的數(shù)據(jù)對(duì)物流系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行判斷，做出科學(xué)決策。3.AnyLogicAnyLogicTM是一種創(chuàng)新的建模工具，它是基于過(guò)去十年內(nèi)建?？茖W(xué)和信息技術(shù)中出現(xiàn)的最新進(jìn)展而創(chuàng)建的。其擁有最靈活最強(qiáng)大的仿真建模技術(shù)，開放式體系結(jié)構(gòu)；能使用

24、啟發(fā)式方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)學(xué)優(yōu)化方法，找到使目標(biāo)函數(shù)值最大或最小的離散和連續(xù)模型參數(shù)的值；擁有十分靈活的動(dòng)畫框架，能將仿真模型轉(zhuǎn)化為一個(gè)適合決策者的圖板，支持二維和三維動(dòng)畫。4.FlexsimFlexsim是一套系統(tǒng)仿真模型設(shè)計(jì)、制作與分析工具軟件。它集計(jì)算機(jī)三維圖像處理技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)為一體，專門面向制造、物流等領(lǐng)域。其在圖形建模環(huán)境中集成了C+IDE和編譯器，不需要?jiǎng)討B(tài)鏈接庫(kù)和用戶定義變量的復(fù)雜鏈接?？梢允鼓Ｐ蜆?gòu)造更具有層次結(jié)構(gòu)，節(jié)省開發(fā)時(shí)間；擁有更多的用戶化設(shè)定，可在對(duì)象中根據(jù)需要改變已經(jīng)存在的代碼，創(chuàng)建全新的對(duì)象；同時(shí)對(duì)象的屬性有很強(qiáng)的自定義性，可大大提高建模的

25、速度；軟件可以直接導(dǎo)入3DS等模型文件，內(nèi)置了VR瀏覽窗口，可以添加光源、霧化等效果。根據(jù)不同仿真軟件的特點(diǎn)，并且學(xué)校購(gòu)置安裝了Flexsim軟件，因此采用Flexsim仿真軟件進(jìn)行自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的研究。2.3 Flexsim5.0簡(jiǎn)介Flexsim是一款離散事件仿真軟件，它可以用來(lái)模擬根據(jù)特定事件發(fā)生的結(jié)果，在離散時(shí)間點(diǎn)改變狀態(tài)的系統(tǒng)?？梢詭椭藗儗?duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行做出更加明智的決策與現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)相比，使用Flexsim建立3D計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，可以節(jié)省更多的時(shí)間與投資。作為“假如-怎樣”分析工具，面對(duì)眾多方案，F(xiàn)lexsim可以提供大量的回饋信息，幫助管理者選定最恰當(dāng)?shù)姆桨?。利用Flexsim的模

26、擬現(xiàn)實(shí)圖像動(dòng)畫功能及更加龐大的運(yùn)行報(bào)告輸出功能，可以輕松發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且在有限時(shí)間內(nèi)，對(duì)解決方案做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。Flexsim的主窗口界面如下圖2.2所示。圖2.2 Flexsim5.0軟件主窗口視圖2.3.1 Flexsim5.0主要功能相較于市場(chǎng)上其他仿真軟件，F(xiàn)lexsim擁有以下幾大主要功能。1.模型構(gòu)建。Flexsim軟件提供平面與三維建模窗口，可直接將CAD的平面布置圖導(dǎo)入建模窗口，同時(shí)也支持導(dǎo)入建立好的3D模型、紋理等等，使所構(gòu)建的模型更加形象生動(dòng)。其不僅在離散系統(tǒng)仿真方面應(yīng)用廣泛，對(duì)連續(xù)型生產(chǎn)建模也能提供良好的支持。2.分析優(yōu)化功能。Flexsim軟件中可對(duì)模型實(shí)體設(shè)置多種概率分布

27、，如指數(shù)分布、二項(xiàng)分布、泊松分布等等，可使模型更為貼近實(shí)際系統(tǒng)。可在模型運(yùn)行過(guò)程中記錄所有設(shè)備的所有狀態(tài)，除了可以在仿真運(yùn)行環(huán)境內(nèi)顯示外，也可以直接到處Excel和文本文件形式的報(bào)表，提供數(shù)據(jù)庫(kù)以自定義表形式存儲(chǔ)報(bào)表。3.按需編譯。Flexsim完美支持C+編程語(yǔ)言，用戶可以隨時(shí)修改Flexsim滿足特定需求，而不必學(xué)習(xí)專有代碼。同時(shí)建模人員可以自由地操作部件、視窗、不見參數(shù)等，在部件內(nèi)增加自定義邏輯、改變或刪除存在的編碼，也可完全建立一個(gè)新部件。2.3.2 Flexsim5.0建模步驟運(yùn)用Flexsim軟件對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)仿真建模主要有以下幾個(gè)步驟。1.系統(tǒng)模型的抽象。確定處于系統(tǒng)中核心

28、部分的設(shè)備，將對(duì)系統(tǒng)影響程度低的設(shè)備實(shí)體簡(jiǎn)化或去除。同時(shí)將抽象后的系統(tǒng)模型與Flexsim軟件中的是實(shí)體庫(kù)進(jìn)行比較，確保能使系統(tǒng)仿真模型良好運(yùn)行。2.系統(tǒng)模型的構(gòu)建。通過(guò)系統(tǒng)平面布局圖和確定好的實(shí)體類別，運(yùn)用Flexsim軟件進(jìn)行模型的構(gòu)建，建立好各實(shí)體間的連接，確定輸入/輸出端口和中間端口的連接。同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備情況，設(shè)置Flexsim仿真模型中各實(shí)體參數(shù)。3.系統(tǒng)模型的運(yùn)行和分析。通過(guò)Flexsim中直觀的3D視圖運(yùn)行構(gòu)建好的系統(tǒng)模型，查看仿真模型運(yùn)行情況，最后通過(guò)“報(bào)告與統(tǒng)計(jì)”生成各個(gè)實(shí)體的運(yùn)行數(shù)據(jù)，針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出所存在的問(wèn)題，進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化。9南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文第三章 基

29、于Flexsim的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建模與仿真3.1 某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)簡(jiǎn)介該自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)采用采用特制的組合式貨架，橫梁結(jié)構(gòu)。該貨架結(jié)構(gòu)美觀大方，省料實(shí)用，易安裝施工，屬一種優(yōu)化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。倉(cāng)庫(kù)內(nèi)主要存儲(chǔ)各種低壓工業(yè)電器、部分中高壓電器、電氣成套設(shè)備、汽車電器、通信電器、儀器儀表等。作為整個(gè)物流系統(tǒng)的重要部分，其負(fù)責(zé)準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、靈活地向各銷售部門提供所需產(chǎn)成品。并為物資采購(gòu)、生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃制訂、產(chǎn)銷銜接提供準(zhǔn)確信息。整個(gè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)貨物的入庫(kù)、存取、出庫(kù)等流程都靠計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)控制完成。倉(cāng)庫(kù)面積共計(jì)3200m2，高約20m。擁有6排高層貨架，采用雙貨位自動(dòng)堆垛機(jī)進(jìn)行貨物的存取，形成了6貨架3巷道的結(jié)構(gòu)。

30、其具體布局如下圖3.1所示。圖3.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)平面布局圖在倉(cāng)庫(kù)中，貨物的入庫(kù)和出庫(kù)處理均在貨架的同一側(cè)完成。同時(shí)，為了避免貨物在出入庫(kù)的過(guò)程中出現(xiàn)擁堵，因此將入庫(kù)處理區(qū)和出庫(kù)處理區(qū)分別設(shè)在貨架的不同方向，并在出庫(kù)和入庫(kù)處理區(qū)與貨架銜接處均設(shè)置了相應(yīng)的緩沖區(qū)。貨物的入庫(kù)按照均勻分配、先下后上、下重上輕、就近入庫(kù)、ABC分類的原則進(jìn)行，出庫(kù)按照先進(jìn)先出、就近出庫(kù)、出庫(kù)優(yōu)先等原則進(jìn)行，以保證貨物快速的出入庫(kù)。3.1.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要設(shè)備及其技術(shù)參數(shù)1.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要參數(shù)該自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)80m，寬40m，總計(jì)面積為3200m2，高度為20m。年工作日為280天，平均日工作8小時(shí)，高峰

31、入庫(kù)流量在130盤/小時(shí)左右，高峰出庫(kù)流量在90盤/小時(shí)左右。所有貨物使用統(tǒng)一的鋼制托盤進(jìn)行存放，托盤尺寸為1200mm×800mm×150mm。2.主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)(1) 立體倉(cāng)庫(kù)貨架主要參數(shù)立體倉(cāng)庫(kù)貨架主要有貨位寬度，貨位高度，巷道寬度等參數(shù)，具體如表3.1所示。表3.1 立體倉(cāng)庫(kù)貨架主要參數(shù)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值貨位寬度2150單元貨物最大重量300kg(含托盤自重)貨位高度1150/1300巷道數(shù)量3巷道寬度1600貨位總數(shù)1800貨位布局為6排25列12層，共計(jì)1800個(gè)貨位。貨架區(qū)總長(zhǎng)約49.3m，寬12.7m，高16.5m。(2) 巷道堆垛機(jī)主要參數(shù)巷道堆垛機(jī)主要由

32、堆垛機(jī)高度，水平、垂直運(yùn)行速度等參數(shù)，具體如表3.2所示。表3.2 巷道堆垛機(jī)主要參數(shù)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值堆垛機(jī)高度16.5m最大起重量300kg水平運(yùn)行最大速度(負(fù)載)180m/min貨叉伸縮運(yùn)行最大速度(負(fù)載)35m/min最大速度(空載)180m/min最大速度(空載)50m/min最大加速度0.5m/s2最大加速度0.5m/s2垂直運(yùn)行最大速度(負(fù)載)63m/min最大速度(空載)80m/min最大加速度0.3m/s2(3) 托盤分發(fā)(收集)器分發(fā)(收集)器處理托盤規(guī)格為：1200mm×800mm×150mm，一次處理6個(gè)，處理周期約為20秒左右。(4) 出(入)庫(kù)處理

33、區(qū)出(入)庫(kù)處理區(qū)分別設(shè)有3臺(tái)處理器以供貨物處理，共計(jì)6臺(tái)處理器。處理器在貨物出(入)庫(kù)高峰時(shí)期處理時(shí)間約為30秒左右。(5) 輸送機(jī)輸送機(jī)采用鏈?zhǔn)捷斔徒Y(jié)構(gòu)，輸送速度為16m/min。3.1.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)流程在該自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中主要有進(jìn)貨處理模塊、存儲(chǔ)處理模塊、出貨處理模塊三大重要模塊系統(tǒng)。1.進(jìn)貨處理。貨物自輸送帶傳送至入庫(kù)處理器，同時(shí)，機(jī)器人從托盤存儲(chǔ)區(qū)抓取托盤放置于處理器上，由處理器對(duì)貨物進(jìn)行打包，將貨物按指定數(shù)量打包放置于托盤上。通過(guò)輸送帶將打包好的貨物傳輸至入庫(kù)暫存區(qū)，等待堆垛機(jī)作業(yè)入庫(kù)。2.存儲(chǔ)處理。通過(guò)信息系統(tǒng)下達(dá)貨物入庫(kù)存儲(chǔ)命令，并為貨物先行調(diào)配儲(chǔ)位，通過(guò)堆垛機(jī)將貨

34、物存儲(chǔ)至指定貨位。若指定貨位距離與入庫(kù)暫存區(qū)較遠(yuǎn)，則讓堆垛機(jī)于該貨位待命，等待下一次存儲(chǔ)命令，以減少堆垛機(jī)空駛率。3.出貨處理。在系統(tǒng)接收到訂單后，系統(tǒng)向堆垛機(jī)下達(dá)出貨命令，由堆垛機(jī)將指定貨物從貨架上取出，通過(guò)輸送帶輸送至出庫(kù)處理區(qū)。當(dāng)貨物到達(dá)出庫(kù)處理區(qū)后，由出庫(kù)處理器將貨物進(jìn)行拆包，并通過(guò)機(jī)器人的操作將貨物放置于出庫(kù)暫存區(qū)，將拆包后的托盤放置于托盤暫存區(qū)，通過(guò)操作員搬運(yùn)貨物到輸送帶，由出庫(kù)輸送帶輸送至貨車，完成出庫(kù)流程。整個(gè)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)出入庫(kù)流程如下圖3.2所示。貨物到貨輸送帶傳送貨物貨物放到托盤上打包貨物傳送至入庫(kù)暫存區(qū)堆垛機(jī)取貨存入貨位存取堆垛機(jī)從貨位取出貨物輸送帶傳至出庫(kù)處理區(qū)出庫(kù)處理器解

35、包托盤機(jī)器人將貨物放到出庫(kù)暫存區(qū)操作員搬運(yùn)貨物到出庫(kù)輸送帶裝車離開出庫(kù)完成機(jī)器人取出托盤托盤放置于貨物處理器下達(dá)訂單出庫(kù)指令機(jī)器人將托盤放到托盤暫存區(qū)圖3.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)作業(yè)流程圖3.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)模型構(gòu)建3.2.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真目標(biāo)通過(guò)在Flexsim軟件中對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行模擬運(yùn)行，統(tǒng)計(jì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)各主要模塊運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)，在分析數(shù)據(jù)后，得出一個(gè)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的客觀評(píng)價(jià)，了解系統(tǒng)中所存在的問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化，以使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最優(yōu)水平，并為管理者提高自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的管理和優(yōu)化決策提供科學(xué)的依據(jù)。本文對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行仿真的主要目標(biāo)有以下兩點(diǎn)

36、。1.對(duì)系統(tǒng)中各模塊主要設(shè)備的利用率等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如巷道堆垛機(jī)、出(入)庫(kù)處理器、輸送帶等。通過(guò)對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的分析借以得到系統(tǒng)運(yùn)行情況，判斷在當(dāng)前系統(tǒng)資源配置下是否能滿足實(shí)際情況的要求。2.對(duì)各模塊設(shè)備進(jìn)行不同的參數(shù)設(shè)定，比較不同的系統(tǒng)運(yùn)行方案，對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備進(jìn)行分析，以得出各設(shè)備的利用率對(duì)系統(tǒng)的影響程度，進(jìn)而找出最佳的系統(tǒng)運(yùn)行方案。3.2.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真模型構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)主要由進(jìn)貨處理模塊、存儲(chǔ)處理模塊、出貨處理模塊三部分組成。因此，在運(yùn)用Flexsim軟件對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行仿真模型構(gòu)建時(shí)也將整個(gè)系統(tǒng)分為三大模塊進(jìn)行構(gòu)建。1.進(jìn)貨處理模塊仿真進(jìn)貨處理模塊主要由入庫(kù)貨物、進(jìn)貨處理器、處理

37、機(jī)器人、托盤等實(shí)體構(gòu)成，其在Flexsim中的設(shè)置如下表3.3所示。表3.3 入庫(kù)處理模塊實(shí)體在Flexsim中的設(shè)置設(shè)備名稱Flexsim實(shí)體設(shè)備名稱Flexsim實(shí)體入庫(kù)貨物發(fā)生器(Box)輸送帶輸送帶進(jìn)貨打包處理機(jī)合成器貨物處理機(jī)器人機(jī)器人托盤發(fā)生器(Pallet)進(jìn)貨處理模塊各設(shè)備在Flexsim軟件中的3D模型如下圖3.3所示。圖3.3 入庫(kù)處理模塊仿真3D圖(1) 貨物發(fā)生器用以模擬實(shí)際情況下的入庫(kù)貨物，設(shè)置其輸出臨時(shí)實(shí)體種類為“Box”，Box模擬系統(tǒng)中的入庫(kù)貨物。通過(guò)分析一天的入庫(kù)量可見其入庫(kù)貨物流量大致成泊松分布的狀態(tài)，故設(shè)置其輸出時(shí)間間隔為poisson(40，1)。(2)

38、 托盤的設(shè)置也是利用發(fā)生器來(lái)達(dá)成，只需設(shè)置發(fā)生器的輸出臨時(shí)實(shí)體種類為“Pallet”即可，在運(yùn)行后，發(fā)生器便會(huì)自動(dòng)生成托盤供機(jī)器人抓取。(3) 機(jī)器人用以模擬系統(tǒng)中的貨物處理機(jī)器人，負(fù)責(zé)抓取托盤放置于合成器上，同時(shí)將傳送帶上的貨物揀取至合成器上的托盤進(jìn)行打包處理。(4) 合成器用以模擬對(duì)貨物進(jìn)行處理的入庫(kù)打包處理器，合成器以8個(gè)單位貨物為一組進(jìn)行與托盤的打包，設(shè)置其處理時(shí)間為5個(gè)仿真單位，處理完成后通過(guò)輸送帶傳輸至貨架區(qū)域入庫(kù)。2.存儲(chǔ)處理模塊仿真存儲(chǔ)處理模塊主要由入庫(kù)輸送帶、出庫(kù)輸送帶、入庫(kù)暫存區(qū)、出庫(kù)暫存區(qū)、堆垛機(jī)和高層貨架等實(shí)體構(gòu)成。其在Flexsim中的設(shè)置如下表3.4所示。表3.4

39、存儲(chǔ)處理模塊在Flexsim中的設(shè)置設(shè)備名稱Flexsim實(shí)體設(shè)備名稱Flexsim實(shí)體出(入)庫(kù)輸送帶輸送帶出(入)庫(kù)暫存區(qū)暫存區(qū)堆垛機(jī)堆垛機(jī)高層貨架貨架存儲(chǔ)處理模塊各設(shè)備在Flexsim軟件中的3D模型如下圖3.4所示。圖3.4 存儲(chǔ)處理模塊仿真3D圖(1) 堆垛機(jī)用以模擬系統(tǒng)中的堆垛機(jī)，根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)置其最大速度為3m/s。(2) 出(入)庫(kù)暫存區(qū)用以模擬系統(tǒng)中貨物緩沖區(qū)域，其最大容量為20托盤。并將其與相鄰的兩排高層貨架連接，使入庫(kù)暫存區(qū)的輸出端口為高層貨架，高層貨架的輸出端口為出庫(kù)暫存區(qū)，并設(shè)置堆垛機(jī)為中間端口，負(fù)責(zé)貨物的出庫(kù)與入庫(kù)。以使整個(gè)出入庫(kù)流程得以流暢執(zhí)行。(3) 貨架用以

40、模擬系統(tǒng)中的高層貨架，其具體參數(shù)為25列12層，層高1.1m，寬2m，共計(jì)1800個(gè)貨位。由于每天的訂單產(chǎn)生時(shí)間不確定，通過(guò)分析，訂單產(chǎn)生時(shí)間間隔呈正態(tài)分布的狀態(tài)。故設(shè)置貨架上貨物的最小停留時(shí)間間隔為normal(120，10，1)，即為訂單響應(yīng)時(shí)間間隔。3.出貨處理模塊仿真出貨處理模塊主要包括出貨處理器、出貨處理機(jī)器人、托盤存儲(chǔ)區(qū)、出貨暫存區(qū)、操作員、出貨輸送帶等構(gòu)成。其在Flexsim中的設(shè)置如下表3.5所示。表3.5 出貨處理模塊在Flexsim中的設(shè)置設(shè)備名稱Flexsim實(shí)體設(shè)備名稱Flexsim實(shí)體出貨處理器分解器出貨暫存區(qū)暫存區(qū)出貨處理機(jī)器人機(jī)器人操作員操作員托盤存儲(chǔ)區(qū)吸收器(P

41、allet)出貨輸送帶輸送帶出貨處理模塊各設(shè)備在Flexsim軟件中的3D模型如下圖3.5所示。圖3.5 出貨處理模塊仿真3D圖(1) 分解器用以模擬出庫(kù)處理器，其功能為將出庫(kù)貨物進(jìn)行解包，通過(guò)機(jī)器人將貨物從托盤上取下放置于出庫(kù)貨物暫存區(qū)。設(shè)置其加工時(shí)間為18個(gè)仿真單位。(2) 機(jī)器人用以模擬系統(tǒng)中的出貨處理機(jī)器人，負(fù)責(zé)將貨物搬運(yùn)至出貨暫存區(qū)，同時(shí)將托盤放置于托盤暫存區(qū)。(3) 托盤吸收器用以模擬托盤存儲(chǔ)區(qū)，將吸收器的回收屬性設(shè)置為“Recycle to Pallet”即可。(4) 操作員即為系統(tǒng)中的工作人員，負(fù)責(zé)將出庫(kù)貨物暫存區(qū)的貨物搬運(yùn)至出庫(kù)輸送帶上。通過(guò)在Flexsim中添加各處理模塊的

42、設(shè)備的相應(yīng)實(shí)體，連接各實(shí)體輸入輸出端口和中間端口，并設(shè)置好其各項(xiàng)屬性。經(jīng)過(guò)運(yùn)行驗(yàn)證，仿真模型各實(shí)體均能正常工作，模型運(yùn)行情況基本符合系統(tǒng)真實(shí)工作情況。入庫(kù)貨物能通過(guò)合成器打包，輸送帶傳輸至存儲(chǔ)區(qū)域并由堆垛機(jī)存放至指定貨位。出庫(kù)貨物能及時(shí)通過(guò)堆垛機(jī)出庫(kù)輸送至出貨處理模塊進(jìn)行解包工作，實(shí)現(xiàn)托盤、貨物的分離，貨物成功由操作員輸送出庫(kù)。17南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)論文第四章 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真分析與優(yōu)化4.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真報(bào)告分析按該公司自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)一天運(yùn)轉(zhuǎn)8小時(shí)計(jì)算，在Flexsim軟件中設(shè)置仿真運(yùn)行時(shí)間為28800個(gè)仿真時(shí)間單位。通過(guò)運(yùn)行仿真模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，借助于Flexsim軟件的統(tǒng)計(jì)工

43、具，生成實(shí)體運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)報(bào)表，可得到各主要設(shè)備運(yùn)行情況，并根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)備利用率的計(jì)算。計(jì)算公式為：因?yàn)樵撟詣?dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)主要分為進(jìn)貨處理模塊、存儲(chǔ)處理模塊、出貨處理模塊三大部分，所以下面對(duì)三大部分一一進(jìn)行分析。4.1.1 進(jìn)貨處理模塊仿真分析進(jìn)貨處理模塊主要包括進(jìn)貨處理機(jī)器人和貨物合成器等實(shí)體。其中機(jī)器人的效率評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為閑置率、空載運(yùn)轉(zhuǎn)率和裝載運(yùn)轉(zhuǎn)率，通過(guò)Flexsim仿真得到的運(yùn)行數(shù)據(jù)如下表4.1所示。表4.1 機(jī)器人仿真數(shù)據(jù)表Object機(jī)器人1機(jī)器人2機(jī)器人3Idle32.7%33.6%30.8%Offset_travel_empty16.1%14.1%16.4%Offset_

44、travel_loaded51.2%52.3%52.8%合成器的效率評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為閑置率、處理率、貨物阻塞率、貨物收集率，具體仿真數(shù)據(jù)如表4.2所示。表4.2 合成器仿真數(shù)據(jù)表Object合成器1合成器2合成器3Idle3.53%3.61%3.42%Processing54.34%55.26%54.73%Blocked000Collecting42.13%41.13%41.85%通過(guò)表4.1、表4.2中數(shù)據(jù)，可分別計(jì)算得到機(jī)器人、合成器的平均利用率，具體如圖4.1所示圖4.1 進(jìn)貨處理模塊設(shè)備平均利用率由圖4.1可分析得到三臺(tái)進(jìn)貨區(qū)機(jī)器人的平均利用率為67.63%，工作效率處于較理想狀態(tài)，但仍

45、然還有很大的提升空間。三臺(tái)進(jìn)貨區(qū)合成器閑置率較低，平均利用率為96.48%，能很好發(fā)揮合成器的處理能力。4.1.2 存儲(chǔ)處理模塊仿真分析存儲(chǔ)處理模塊主要包括堆垛機(jī)、貨架、出庫(kù)暫存區(qū)和入庫(kù)暫存區(qū)等實(shí)體。其中堆垛機(jī)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為閑置率、空載運(yùn)轉(zhuǎn)率和裝載運(yùn)轉(zhuǎn)率，通過(guò)Flexsim仿真軟件運(yùn)行后其運(yùn)行數(shù)據(jù)如下表4.3所示。4.3 堆垛機(jī)仿真數(shù)據(jù)表Object堆垛機(jī)1堆垛機(jī)2堆垛機(jī)3Idle28.7%26.8%27.9%Staytimemin7.36s7.48s7.38sStaytimemax46.32s46.38s46.36sStaytimeavg26.84s26.93s26.87sOffset

46、_travle_empty21.7%22.6%22.1%Offset_travle_loaded35.2%36.8%36.2%高層貨架的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為最大存儲(chǔ)量、入庫(kù)量、出庫(kù)量和貨位利用率，其具體數(shù)據(jù)如表4.4所示。表4.4 貨架仿真數(shù)據(jù)表ObjectRack1Rack2Rack3Rack4Rack5Rack6Content737069717572Contentmax757071747673Contentmin74707072.575.572.5Input168171169172173171Output119122122121120121staytimeavg6873s7012s7003s

47、6937s6998s7015通過(guò)對(duì)貨架進(jìn)行仿真后，其入庫(kù)總量為1024，出庫(kù)總量為725，入庫(kù)總量與額定入庫(kù)量1040略有偏差，出庫(kù)總量超過(guò)了額定出庫(kù)量720。由此可見存儲(chǔ)處理模塊能較好的模擬真實(shí)倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。出入庫(kù)暫存區(qū)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為出入庫(kù)暫存區(qū)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為空置率、貨物釋放率，其具體仿真運(yùn)行數(shù)據(jù)如表4.5所示。表4.5 出入庫(kù)暫存區(qū)仿真數(shù)據(jù)表ObjectEmptyReleasingWaiting_for_trasporter入庫(kù)暫存區(qū)177.2%18.6%4.2%入庫(kù)暫存區(qū)277.8%17.8%5.4%入庫(kù)暫存區(qū)376.9%18.5%5.6%出庫(kù)暫存區(qū)187.8%9.7%2.

48、5%出庫(kù)暫存區(qū)289.6%10.2%0.2%出庫(kù)暫存區(qū)391.1%7.7%1.2%通過(guò)表4.3、表4.4和表4.5中數(shù)據(jù)，可分別計(jì)算得到堆垛機(jī)、貨架、出入庫(kù)暫存區(qū)的利用率，由于設(shè)備較多，故取其平均值進(jìn)行分析，具體數(shù)據(jù)如下圖4.2所示。圖4.2 存儲(chǔ)處理模塊設(shè)備平均利用率由圖4.1分析可得，堆垛機(jī)平均利用率為72.2%，未達(dá)到80%，設(shè)備利用程度仍然不夠高。通過(guò)對(duì)貨架中貨物停留時(shí)間的分析，我們可以看到，貨物在貨架中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成了單一的出庫(kù)、入庫(kù)作業(yè)過(guò)多，因而增加了堆垛機(jī)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)率，降低了堆垛機(jī)的整體利用率。貨架的平均利用率為24.39%，利用率比較低。每個(gè)貨架的平均庫(kù)存量為73.16，由

49、于要考慮到自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在運(yùn)轉(zhuǎn)一天后需要空置的貨位來(lái)滿足剩余未出庫(kù)的貨物的存放，故利用率仍在可接受的范圍內(nèi)。入庫(kù)暫存區(qū)的平均利用率為17.63%，出庫(kù)暫存區(qū)的平均利用率為9.2%。兩者的利用程度都十分低，可見貨物在從貨架上取出到運(yùn)送到出庫(kù)傳送帶時(shí)并未出現(xiàn)阻塞的過(guò)程。兩個(gè)暫存區(qū)的設(shè)置對(duì)系統(tǒng)流暢運(yùn)行并未起到很大的作用，故應(yīng)考慮是否取消暫存區(qū)的設(shè)置。4.1.3 出貨處理模塊仿真分析出貨處理模塊主要包括出貨處理機(jī)器人、分解器、操作員和出貨暫存區(qū)等設(shè)備。其中機(jī)器人的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為閑置率、空載運(yùn)轉(zhuǎn)率和載貨運(yùn)轉(zhuǎn)率，仿真運(yùn)行數(shù)據(jù)如表4.6所示。表4.6 出貨機(jī)器人仿真數(shù)據(jù)表Object出貨機(jī)器人1出貨機(jī)器

50、人2出貨機(jī)器人3Idle27.4%26.3%26.8%Offset_travel_empty17.8%18.2%17.7%Offset_travel_loaded54.8%56.5%56.5%分解器的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為閑置率、處理率、阻塞率和收集率。具體仿真數(shù)據(jù)如表4.7所示。表4.7 分解器仿真數(shù)據(jù)表Object分解器1分解器2分解器3Idle2.82%2.93%2.87%Processing57.36%58.13%57.68%Blocked0.12%0.08%0%Collecting39.6%38.86%39.45%操作員的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為閑置率、空載運(yùn)轉(zhuǎn)率和載貨運(yùn)轉(zhuǎn)率。具體仿真數(shù)據(jù)如表

51、4.8所示。表4.8 操作員仿真數(shù)據(jù)表Object操作員1操作員2操作員3Idle25.16 %24.83 %25.08 %Travel_empty37.1 %36.32 %37.62 %Travel_loaded37.47 %38.28 %36.68 %Offset_travel_loaded0.27 %0.57 %0.52 %暫存區(qū)的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要為空置率、貨物釋放率，其具體仿真運(yùn)行數(shù)據(jù)如表4.9所示。表4.9 出貨模塊暫存區(qū)仿真數(shù)據(jù)表ObjectEmptyReleasingWaiting_for_trasporter暫存區(qū)148.8%41.7%10.5%暫存區(qū)247.2%41.5%11

52、.3%暫存區(qū)348.3%40.6%10.1%通過(guò)表4.6、表4.7、表4.8和表4.9中數(shù)據(jù)，可計(jì)算得到各出貨處理模塊各設(shè)備平均利用率，具體如下圖4.3所示。圖4.3 出貨處理模塊設(shè)備平均利用率通過(guò)分析圖4.3可見，出貨機(jī)器人平均利用率為73.17%，利用程度較高。分解器的平均利用率為97.13%，利用程度十分高。但貨物處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成了一定的阻塞率，需要進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。操作員的平均利用率為74.98%，利用程度較高，能滿足當(dāng)前系統(tǒng)資源配置下的出貨要求。暫存區(qū)的平均利用率為41.27%，利用程度較低，仍有大部分空間可以挖掘利用，因此，對(duì)暫存區(qū)的設(shè)置仍可以進(jìn)行優(yōu)化。4.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真

53、優(yōu)化4.2.1 仿真結(jié)果分析通過(guò)上一節(jié)對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真運(yùn)行結(jié)果的分析，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前系統(tǒng)主要有以下兩個(gè)需要改善的部分。1.設(shè)備利用率過(guò)低。在設(shè)備狀態(tài)報(bào)告中，可以看到存儲(chǔ)處理模塊的出入庫(kù)暫存區(qū)平均利用率分別為17.63%、9.2%，出貨處理模塊暫存區(qū)平均利用率為41.27%，設(shè)備利用率都不高。由于設(shè)備閑置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成了資源的浪費(fèi)，增加了運(yùn)轉(zhuǎn)成本，這與以降低物流成本為目標(biāo)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是相符合的。2.部分設(shè)備設(shè)置不合理?？梢钥吹?，在存儲(chǔ)處理模塊，出入庫(kù)暫存區(qū)閑置率均較高，因此，出入庫(kù)暫存區(qū)的設(shè)置存在不合理性。另外在出貨處理模塊，暫存區(qū)閑置率達(dá)58.63%，利用程度不夠高。分解器的處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成了處理機(jī)器人的等待時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，也需要進(jìn)行優(yōu)化。4.2.2 仿真優(yōu)化方案針對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中所存在的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)對(duì)Flexsim軟件中的模型進(jìn)行不斷修改、優(yōu)化以及參數(shù)設(shè)定后，主要對(duì)以下三個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。1.取消存儲(chǔ)處理模塊出入庫(kù)暫存區(qū)的設(shè)置，將輸送帶延長(zhǎng)至貨架口，設(shè)置貨物在輸送帶上直接通過(guò)堆垛機(jī)出入庫(kù)。2.取消出貨處理模塊中“出貨暫存區(qū)2號(hào)”的設(shè)置。將三臺(tái)分解器與剩余的兩個(gè)暫存區(qū)相連接，讓三臺(tái)分解器共用兩個(gè)暫存區(qū)，并依據(jù)下游端口空閑的原則進(jìn)行輸出。3.調(diào)整出貨處理模塊分解器的處理速度，將以前的18個(gè)仿真時(shí)間單位調(diào)整為13個(gè)仿