自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)調(diào)度模擬仿真

1、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)調(diào)度模擬仿真 西安理工大學(xué)研究生課程論文/研究報(bào)告030217論文/研究報(bào)告題目：月學(xué)科： 摘要 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在現(xiàn)在的物流業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，立體倉(cāng)庫(kù)在存儲(chǔ)貨物方面有其特有的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在關(guān)于其貨物調(diào)度原則及算法更是層出不窮，這都極大地提高了立體倉(cāng)庫(kù)的效率。本文應(yīng)用了簡(jiǎn)單的出入庫(kù)調(diào)度原則對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)進(jìn)行了模擬。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；調(diào)度原則；模擬 Abstract Automatedmulti-layeredstorehouseplaysanimportantroleintodayslogisticsindustry.Stereoscopicwarehous

2、ehasitsuniqueadvantagesintermsofgoodsstorage.Nowdays,theschedulingprincipleandalgorithmofgoodsisemergeinendlessly.AllofthathasGreatlyimprovedtheefficiencyofthewarehouse.Loadingandunloadingdispatchprincipleappliedinthisarticle,theautomatedmulti-layeredstorehouseofin-outwarehouseissimulated. Keywords：

3、Automatedmulti-layeredstorehouse;dispatchprinciple;simulation. 目錄 1.引言.4 2.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù).4 2.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的基本組成.4 2.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的功能.6 2.3貨位分配的原則.6 3.出入庫(kù)調(diào)度模擬.7 3.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì).7 3.2實(shí)際調(diào)度演示.8 4.總結(jié).10參考文獻(xiàn).10 1.引言 隨著企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，立體倉(cāng)庫(kù)成為了生產(chǎn)物流系統(tǒng)中一個(gè)重要且不可缺少的環(huán)節(jié)。立體倉(cāng)庫(kù)具有最小的占地面積和最佳的空間利用率，不僅能夠快速、高效、合理地存儲(chǔ)各種產(chǎn)成品，而且在溝通物流信息、銜接產(chǎn)需、進(jìn)行科學(xué)儲(chǔ)備與生產(chǎn)經(jīng)

4、營(yíng)決策的方面發(fā)揮著獨(dú)特作用。謝樹(shù)新在其論文中借鑒當(dāng)前智能算法的學(xué)術(shù)研究成果，針對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)固定貨架堆垛機(jī)簡(jiǎn)訊作業(yè)路徑優(yōu)化方法進(jìn)行了探索性研究1。譚曉東等人根據(jù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)了基于OPC和以太網(wǎng)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用VisualBasic編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了堆垛機(jī)和輸送機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和采集2。李峰泉等人所設(shè)計(jì)的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)管理和出入庫(kù)作業(yè)的自動(dòng)化，最終對(duì)提高企業(yè)的綜合自動(dòng)化水平具有一定的價(jià)值3。周曉光、甘劍鋒等人在其自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)管理信息系統(tǒng)模型建立的過(guò)程中展示了UML在軟件工程中的應(yīng)用，為更好的建立倉(cāng)庫(kù)管理信息系統(tǒng)提供了更好的方法

5、4。劉琪介紹了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的幾種類(lèi)型，通過(guò)提出相應(yīng)的任務(wù)排序方法和貨位分配方法提高了自動(dòng)或立體倉(cāng)庫(kù)的貨物出、入庫(kù)效率5。 2.自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) 2.1自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的基本組成 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)由多排的立體貨架構(gòu)成，還包括物資自動(dòng)存取設(shè)備、輸送系統(tǒng)、堆垛機(jī)系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)貨架和伺服機(jī)系統(tǒng)、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)管理與控制系統(tǒng)等幾部分。見(jiàn)圖2.1。 1.貨架2.有軌道貨倉(cāng)3.貨架入庫(kù)臺(tái)4.堆垛機(jī)5.貨架出庫(kù)臺(tái)6.升降臺(tái) 7.智能輸送車(chē)8.出貨臺(tái)9.分揀口10.入庫(kù)臺(tái) 圖2.1某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)構(gòu)成圖 固定貨架部分一般由若干倉(cāng)庫(kù)巷道組成，每一個(gè)巷道由一臺(tái)或者多臺(tái)有軌道巷道堆垛機(jī)進(jìn)行操作。立體貨架由存放物料的高層

6、立體貨架、貨箱(或托盤(pán))、存取貨物的巷道堆垛機(jī)構(gòu)成，其中，貨架是固定的，貨物可以存放在托盤(pán)或貨箱內(nèi)。高層貨架一般是用于存儲(chǔ)貨物的鋼結(jié)構(gòu)。目前主要有焊接式貨架和組合式貨架兩種基本形式，托盤(pán)(貨箱)是用于承載貨物的器具，亦稱(chēng)工位器具。 旋轉(zhuǎn)貨架一般由多層可分別獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的貨架構(gòu)成，每一層貨架上有若干個(gè)貨格，并有一個(gè)或多個(gè)伺服機(jī)，當(dāng)某個(gè)貨架旋轉(zhuǎn)至伺服機(jī)位置的時(shí)候，可以進(jìn)行存取操作，它適合于存放體積小，重量輕的貨物。 堆垛機(jī)是可以移動(dòng)的機(jī)械部分，可沿上下導(dǎo)軌在巷道中（兩排貨架之間）做縱向（X向）移動(dòng)；堆垛機(jī)上設(shè)置的貨叉可沿堆垛機(jī)的立柱導(dǎo)軌做高向（Y向）的升降運(yùn)動(dòng)，在計(jì)算機(jī)控制下，X向和Y向運(yùn)動(dòng)的組合，可

7、是貨叉在回家的任何位置實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位功能，并在堆垛機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)往左或往右做伸出或收回運(yùn)動(dòng)，用以實(shí)現(xiàn)放置或取出托盤(pán)或貨箱的功能。 智能運(yùn)輸車(chē)AGV（AutomatedGuidedVehicle）是指裝備有電磁或光學(xué)自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有可編程功能與停車(chē)選擇、安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸小車(chē)。入庫(kù)時(shí)，由智能小車(chē)負(fù)責(zé)把貨物送至指定位置；出庫(kù)時(shí)，再將貨物送到相關(guān)位置。根據(jù)其導(dǎo)向方式分為感應(yīng)式導(dǎo)向小車(chē)和激光導(dǎo) 向小車(chē)。 輸送系統(tǒng)是立體倉(cāng)庫(kù)的主要外圍設(shè)備，負(fù)責(zé)將貨物運(yùn)送到堆垛機(jī)上或從堆垛機(jī)上將貨物移走。輸送機(jī)種類(lèi)非常多，常見(jiàn)的有軌道輸送機(jī)，鏈條輸送機(jī)，升降臺(tái)，分配車(chē)，提升機(jī)，皮帶機(jī)等。

8、 自動(dòng)控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的各個(gè)設(shè)備，目前多采用總線(xiàn)是控制模式。 計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心。目前典型的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)均采用大型的數(shù)據(jù)庫(kù)（如ORACLE，ACESS等）構(gòu)筑典型的客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器體系，可與其他系統(tǒng)（如ERP系統(tǒng)等）聯(lián)網(wǎng)或集成。 2.2自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的功能 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是生產(chǎn)物流的重要組成部分。生產(chǎn)物流是從原材料采購(gòu)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)基本制造的轉(zhuǎn)換活動(dòng)，最后形成具有一定價(jià)值的產(chǎn)成品，并將其運(yùn)至成品庫(kù)或用戶(hù)的過(guò)程。物料經(jīng)歷的采購(gòu)運(yùn)進(jìn)、入庫(kù)驗(yàn)收、存放、加工制造、進(jìn)入成品庫(kù)以及成品外運(yùn)等一系列物料實(shí)體運(yùn)送的動(dòng)態(tài)流轉(zhuǎn)過(guò)程，均包含了存儲(chǔ)環(huán)節(jié)。自動(dòng)或立體倉(cāng)庫(kù)的功能一般包括收

9、貨、存貨、取貨、發(fā)貨、以及倉(cāng)庫(kù)信息查詢(xún)等功能。 (1)收貨是指?jìng)}庫(kù)從原材料供應(yīng)方或生產(chǎn)車(chē)間接受各種材料或半成品，供工廠生產(chǎn)加工裝配之用。 (2)存貨是指將卸下的貨物存放到自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)定的位置，一般是存放到高層貨架上。 (3)取貨是指根據(jù)需求情況從貨架上取出所需的貨物。 (4)發(fā)貨是將取出的貨物按照嚴(yán)格的要求發(fā)往客戶(hù)。 (5)信息查詢(xún)是指能隨時(shí)查詢(xún)倉(cāng)庫(kù)的有關(guān)信息，包括庫(kù)存信息、作業(yè)信息以及其他相關(guān)信息。 總之，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)可以對(duì)貨物進(jìn)行必要的揀選、組配，并根據(jù)具體需要，有計(jì)劃地將庫(kù)存貨物按指定的數(shù)量和時(shí)間要求送到合適的地點(diǎn)，滿(mǎn)足均衡生產(chǎn)的需要。 2.3貨位分配的原則 對(duì)于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，貨位管

10、理主要有兩層含義，一是為待入庫(kù)的貨物分配最佳貨位，即入庫(kù)貨位分配；二是選擇待出庫(kù)貨物的貨位，即出庫(kù)貨位的確定。但與傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)管理中的貨位管理相比，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在貨位分配時(shí)考慮的因素 則要多得多。其中，主要的原則有： (1)貨位分區(qū)原則：根據(jù)貨物出入庫(kù)的頻率和特性，將立體倉(cāng)庫(kù)劃分區(qū)域，不同類(lèi)型的貨物存放在不同區(qū)域，方便管理。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)揀選作業(yè)路徑優(yōu)化方法研究第二章自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)和揀選作業(yè)原理的研究 (2)均勻分布原則：將同一種規(guī)格的貨物盡量均勻分散在不同的巷道進(jìn)行存放。這一原則可以使所有的堆垛機(jī)同時(shí)高速運(yùn)行，防止某一臺(tái)堆垛機(jī)損壞或巷道 發(fā)生阻塞而不能進(jìn)行出入庫(kù)操作，其目的是提高倉(cāng)庫(kù)的可靠性。

11、 (3)就近原則：為減少倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)設(shè)備運(yùn)動(dòng)的平均距離，選擇離入庫(kù)口和出庫(kù)口最近的巷道和最低的貨位，安排貨物的入庫(kù)或出庫(kù)。這樣使出入庫(kù)時(shí)間最短，提高堆垛機(jī)工作效率。 (4)先入先出，加快周轉(zhuǎn)。即同種貨物出庫(kù)時(shí)，先入庫(kù)者，先提取出庫(kù)，避免貨物因長(zhǎng)期積壓造成銹蝕、變質(zhì)、變形及其他損壞。 (5)貨架受力原N-上輕下重，可以使貨架受力穩(wěn)定；分散存放，保證貨架受力均勻，防止貨架因受力不均而發(fā)生變形。 3.出入庫(kù)調(diào)度模擬 在本文中假設(shè)一個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)環(huán)境，以A、B、C、D、四種成品為例，對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單的出入庫(kù)調(diào)度模擬操作完成基本的出入庫(kù)調(diào)度。出庫(kù)時(shí)，選中所要出庫(kù)的產(chǎn)品類(lèi)別，根據(jù)先入先出原則取出相應(yīng)的成品。入庫(kù)

12、時(shí)，添加相應(yīng)的產(chǎn)品，采用就近原則選擇合適的倉(cāng)位存放貨物。 3.1數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 通過(guò)PowerDesign建立起PDM模型，如下圖所示。為了簡(jiǎn)化模型，該模型中只有一張表Products，其中有五個(gè)字段分別是：ID、Name、CodeNumber、BeiZhu、HuoWei 。 圖3.1數(shù)據(jù)庫(kù)PDM模型 直接生成SQL語(yǔ)句，然后在SQL2005中完成數(shù)據(jù)庫(kù)表的建立。 圖3.2SQL語(yǔ)句 3.2實(shí)際調(diào)度演示 零件及倉(cāng)儲(chǔ)狀況顯示。綠色表示倉(cāng)位空缺，紅色表示倉(cāng)位占用。如下圖所示。 圖3.3零件及貨位顯示 入庫(kù)操作，點(diǎn)擊入庫(kù)按鈕，輸入相應(yīng)的貨物名稱(chēng)，同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)生成相應(yīng)的編碼，貨物信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)并顯示。左側(cè)

13、相應(yīng)的倉(cāng)位變紅表示該倉(cāng)位已占用。操作如下圖所示。首先選取所要入庫(kù)的貨物名稱(chēng)，然后點(diǎn)擊入庫(kù)按鈕完成入庫(kù)操作。 入庫(kù)遵循就近原則所以選取到了最近的倉(cāng)位。 圖3.4入庫(kù)操作 出庫(kù)操作，同樣選擇出庫(kù)產(chǎn)品名稱(chēng)，然后點(diǎn)擊出庫(kù)操作完成出庫(kù)。出庫(kù)根據(jù)先入先出原則，每一件產(chǎn)品的編碼中的后兩位表示入庫(kù)的先后順序，編號(hào)越小的表示入庫(kù)越早。所以根據(jù)先入先出原則對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行出庫(kù)操作，如下圖所示：選中A產(chǎn)品，而A 產(chǎn)品有四個(gè)，根據(jù)編碼選出了入庫(kù)最早的一件，完成出庫(kù)。 圖3.5出庫(kù)操作 在出庫(kù)操作中，通過(guò)選擇排序選擇出數(shù)據(jù)庫(kù)中CodeNumber字段值最小的，即最先入庫(kù)的產(chǎn)品。然后通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)的SQL語(yǔ)句完成數(shù)據(jù)刪除操作，即產(chǎn)品出庫(kù)操作。SQL語(yǔ)句為：deletefromProductswhereCodeNumber=0102 圖3.6編碼從小到大排序 4.總結(jié) 此次課程論文通過(guò)采用簡(jiǎn)單的模擬完成了對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)調(diào)度的模擬。在出庫(kù)時(shí)采用“先入先出”原則，選定貨物種類(lèi)后通過(guò)排查得到所要出庫(kù)的貨物。在入庫(kù)時(shí)采用“就近”原則，將貨物存放至相應(yīng)的倉(cāng)位。該系統(tǒng)采用C#作為后臺(tái)的編程語(yǔ)言，連接SQLServer