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

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)基于Flexsim的某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)AS/RS Simulation Analysis and Optimization Designbased on Flexsim 曾應(yīng)杰 指導(dǎo)教師： 唐秀英 職稱 講師 云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 昆明 黑龍?zhí)?650201 學(xué) 院：工程技術(shù)學(xué)院專 業(yè)：工業(yè)工程 年級(jí)：2008設(shè)計(jì)提交日期：答辯日期：答辯委員會(huì)主任：云南農(nóng)業(yè)大學(xué)2012 年 月 日基于Flexsim的某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)曾應(yīng)杰云南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，昆明 黑龍?zhí)?650201摘要隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，市場(chǎng)對(duì)企

2、業(yè)物流系統(tǒng)提出了新的要求，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)越來(lái)越受到關(guān)注并得到廣泛應(yīng)用，對(duì)其運(yùn)行效率的研究也成為企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。計(jì)算機(jī)仿真軟件能夠進(jìn)行離散系統(tǒng)建模仿真，是自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真分析的理想選擇。本文以一個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)為例，根據(jù)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)基本組成和作業(yè)流程，將自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)剖析為入庫(kù)、存取、出庫(kù)三個(gè)部分。通過(guò)模擬自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)物流系統(tǒng)，對(duì)倉(cāng)庫(kù)物流過(guò)程進(jìn)行整體分析。結(jié)合各個(gè)作業(yè)特點(diǎn)，對(duì)仿真的總體流程和各個(gè)詳細(xì)步驟進(jìn)行研究，找出其瓶頸，并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果顯示優(yōu)化后倉(cāng)庫(kù)作業(yè)效率得到提高。關(guān)鍵詞：自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)；Flexsim；建模；仿真 AS/RS Simulation Analysis and Op

3、timization Designbased on FlexsimZeng YingjieFaculty of Engineering and Technology Yunan Agricultural University，Heilongtan Kunming 650201ABSTRACTWith the development of computer information technology, modern production is expanding and competition is increasing. Market has put new demands on enter

4、prise logistics system, AS/RS is paid more and more attention and widely used. The research of its operational efficiency has also become the focus of enterprise. Flexsim software, which is for discrete system modeling and simulation, is a good for AS/RS simulation planning.This paper take a automat

5、ed warehouse of one company as a example. It contains enter of warehouse storage, out of warehouse based the basic components and work processes of the AS/RS. Warehouse logistics process is analyzed as a whole, through the simulation of AS/RS logistics. In order to optimize the layout to achieve the

6、 purpose of increasing efficiency, it based on the various operating characteristics, researched on the simulation of the overall process and detailed steps, identified the unreasonable place.Keywords: AS/RS; the Flexsim ; Modeling ; Simulation目 錄中英文摘要目錄表目錄圖目錄1 緒論11.1 研究背景和意義11.1.1 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)概述11.1.2 自

7、動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的建模與仿真11.1.3 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的分析優(yōu)化31.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展概況31.3 本文研究的主要內(nèi)容42 Flexsim 簡(jiǎn)介5 2.1 Flexsim 的主要功能5 2.2 Flexsim 仿真實(shí)體庫(kù)6 2.3 Flexsim 仿真控件8 2.4 Flexsim 仿真軟件的仿真步驟93 基于Flexsim的某企業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)分析9 3.1 昆明某企業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)概述93.1.1 昆明某企業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)平面圖103.1.2 相關(guān)設(shè)備及其技術(shù)參數(shù)10 3.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出/入庫(kù)作業(yè)流程12 3.2.1 入庫(kù)作業(yè)流程12 3.2.2 出庫(kù)作業(yè)流程13 3.3 自動(dòng)化

8、立體倉(cāng)庫(kù)仿真模型153.3.1 入庫(kù)處理區(qū)的Flexsim模型163.3.2 貨架區(qū)的Flexsim模型173.3.3 出貨區(qū)的Flexsim模型18 3.4 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真分析183.4.1 仿真模型運(yùn)行及結(jié)果統(tǒng)計(jì)183.4.2 仿真結(jié)果分析23 4 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的分析優(yōu)化24 4.1 優(yōu)化方案24 4.2 模型修改及仿真254.2.1 模型分析修改254.2.2 模型優(yōu)化分析25 5 結(jié)論28參考文獻(xiàn) 29致謝30表 目 錄表1 全局報(bào)告表 19表2 工作臺(tái)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì) 20表3 入庫(kù)檢驗(yàn)器運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)21表4 堆垛機(jī)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì) 22表5 貨架運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)23表6 仿真分析結(jié)果 2

9、4表7 工作臺(tái)運(yùn)行情況對(duì)比26表8 入庫(kù)檢驗(yàn)器運(yùn)行情況對(duì)比26表9 堆垛機(jī)運(yùn)行情況對(duì)比27表10 貨架運(yùn)行情況對(duì)比 27圖 目 錄圖1 建模過(guò)程 2圖2 技術(shù)路線圖5圖3 Flexsim 常用實(shí)體7圖4 仿真空間控件8圖5 仿真時(shí)間控件8圖6 某企業(yè)立體倉(cāng)庫(kù)布局圖10圖7 入庫(kù)作業(yè)流程13圖8 出庫(kù)作業(yè)流程14圖9 入庫(kù)區(qū)Flexsim模型16圖10 貨架區(qū)Flexsim模型17圖11 出庫(kù)區(qū)Flexsim模型18圖12 工作臺(tái)狀態(tài)餅圖20圖13 入庫(kù)檢驗(yàn)器狀態(tài)餅圖21圖14 堆垛機(jī)狀態(tài)餅圖22基于Flexsim的某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真與優(yōu)化1 緒論自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)(AS/RSAutomatic

10、Storage and Retrieval System)又稱為自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)或自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)，是一種基于高層貨架，采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制管理，采用自動(dòng)化存取輸送設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行存取作業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)【1】。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)由高層貨架、托盤或貨箱、巷道堆垛機(jī)、輸送機(jī)、AGV自動(dòng)導(dǎo)向小車、自動(dòng)控制及倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)等組成。目前全國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的保有量在1000座左右，主要集中在煙草、醫(yī)藥保健品、食品、通信和信息、家具制造業(yè)、機(jī)械制造業(yè)等傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)行業(yè)。由于其具有存儲(chǔ)量大、存儲(chǔ)效率高、自動(dòng)化和信息化水平高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越得到人民的廣泛認(rèn)同和普遍使用。 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)作為物流系統(tǒng)的一個(gè)核心和樞紐，是物流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物流合理化的關(guān)

11、鍵所在【2】。通常一種產(chǎn)品要從原材料做成成品，再把成品作為商品，送到消費(fèi)者手中，需經(jīng)過(guò)兩個(gè)基本物流環(huán)節(jié)。前者是物流生產(chǎn)過(guò)程，如加工流水線，自動(dòng)生產(chǎn)線；后者是把商品送到消費(fèi)者手中的物流流通過(guò)程。目前立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)主要有兩大應(yīng)用領(lǐng)域，一是各種自動(dòng)化生產(chǎn)線中的在線立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)；其二是各種物資配送中心【3】。貨物從一個(gè)地方轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方，單件運(yùn)輸是不經(jīng)濟(jì)的，成批的和大量的組織運(yùn)輸有助于減少成本，而貨物的等待就必須要由倉(cāng)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在物流中就充當(dāng)這樣一個(gè)貨物儲(chǔ)存的角色。 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)其優(yōu)越性是多方面的，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō),可從以下幾個(gè)方面得到體現(xiàn)： (1) 提高空間利用率； (2) 便于形成先進(jìn)

12、的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平； (3) 加快貨物的存取節(jié)奏，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率； (4) 減少庫(kù)存資金積壓； (5) 現(xiàn)代化企業(yè)的標(biāo)志。 自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)是典型的離散事件系統(tǒng)。離散事件系統(tǒng)是指系統(tǒng)的狀態(tài)僅在離散的時(shí)間點(diǎn)上發(fā)生變化的系統(tǒng)，而且這些離散時(shí)間點(diǎn)一般是不確定的【4】。這類系統(tǒng)中引起狀態(tài)變化的原因是事件，通常狀態(tài)變化與事件的發(fā)生是一一對(duì)應(yīng)的。對(duì)于自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)如將其分解成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立又相互作用的實(shí)體，首先建立這些實(shí)體的局部模型，然后按實(shí)體間的相互聯(lián)系，連接局部模型來(lái)組成總體模型，則相對(duì)容易。 仿真(Simulation)是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的過(guò)程或系統(tǒng)隨時(shí)間運(yùn)行的模仿，其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)

13、非常的廣泛，已成為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)研究的主要內(nèi)容，已滲透到各學(xué)科和工程技術(shù)領(lǐng)域，物流學(xué)與物流技術(shù)領(lǐng)域也不例外【5】。在自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的籌建過(guò)程中，如何對(duì)項(xiàng)目的可行性進(jìn)行論證，如何尋求最佳設(shè)計(jì)方案，以及對(duì)預(yù)期建成的項(xiàng)目如何進(jìn)行總體性能評(píng)價(jià)，如何發(fā)現(xiàn)其中可能存在的問(wèn)題等等，這些都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真獲得答案，從而節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力。利用計(jì)算機(jī)對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行建模與仿真，透過(guò)系統(tǒng)的三維動(dòng)畫，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤與分析，是構(gòu)建自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的快捷有效手段。 在進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)，首先要確定仿真的目標(biāo)，也就是仿真要解決的問(wèn)題：然后是系統(tǒng)調(diào)研階段，調(diào)研的目的是為了深入了解系統(tǒng)的總體流程、各種建模參數(shù)，以便建立系

14、統(tǒng)模型：最后進(jìn)入實(shí)際建模階段【6】?？偟恼f(shuō)來(lái)可以將仿真過(guò)程分為三個(gè)部分：系統(tǒng)分析階段：仿真模型建立：仿真結(jié)果輸出及分析。如圖1-1所示：優(yōu)化仿真結(jié)果輸出及分析 圖1-1 建模過(guò)程 目前，比較有代表性的物流仿真軟件有：AutoMod 、SIMAnimation 、ShowFlow、Flexsim 、Extend 、Witness、Promodel 、Arena 、Quest 、eFactory等。這些軟件不僅包括建模、仿真運(yùn)行和結(jié)果輸出，還包括模型分析、系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析等功能。 優(yōu)化是科學(xué)研究、工程技術(shù)和經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域的重要研究工具，它所研究的問(wèn)題是討論在眾多的方案中尋找最優(yōu)方案。例如，工

15、程設(shè)計(jì)中怎樣選擇設(shè)計(jì)參數(shù)，使設(shè)計(jì)方案既滿足設(shè)計(jì)要求又能降低成本；資源分配中，怎樣分配有限資源，使分配方案既能滿足個(gè)方面的基本要求，又能獲得好的經(jīng)濟(jì)效益；在人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域中，諸如此類，不勝枚舉。優(yōu)化正是為這些問(wèn)題的解決，提供了基礎(chǔ)和求解方法。 仿真模型只是對(duì)問(wèn)題的直觀描述，系統(tǒng)仿真方法不是一種系統(tǒng)優(yōu)化的方法，仿真結(jié)果僅提供一定策略下的可行方案，它并不是問(wèn)題的最優(yōu)解。但是，系統(tǒng)仿真可以讓人們依據(jù)對(duì)系統(tǒng)模型動(dòng)態(tài)運(yùn)行的效果，多次修改參數(shù)，反復(fù)仿真，或者說(shuō)，系統(tǒng)仿真是一種間接的系統(tǒng)優(yōu)化方法。但對(duì)于多目標(biāo)、多因素、多層次的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，優(yōu)化只是相對(duì)的，因此，我們不單純追求最優(yōu)解，而是尋求改善系統(tǒng)行為的途徑

16、和方法，而系統(tǒng)仿真正是提供了這種環(huán)境。對(duì)于多參數(shù)的系統(tǒng)，單純靠人工修改參數(shù)的方法來(lái)達(dá)到系統(tǒng)的優(yōu)化是非常困難的。因此，需要將某些優(yōu)化方法引入仿真系統(tǒng)，形成一個(gè)獨(dú)立的優(yōu)化模塊，使仿真的結(jié)果不斷得到改進(jìn)【7】。 通過(guò)對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的仿真輸出的研究，找出影響系統(tǒng)運(yùn)行效率的因素，優(yōu)化系統(tǒng)的配置，提高系統(tǒng)的效率。1.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)發(fā)展概況 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)；1963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

17、，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【8】。綜觀國(guó)內(nèi)外的大型企業(yè)，自60年代始逐步采用自動(dòng)化物流系統(tǒng)以來(lái)，到今天已成為企業(yè)生產(chǎn)管理不可缺少的重要組成部分。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，日本目前已建成的自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)(物流系統(tǒng))已超過(guò)8,000座。建立自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化企業(yè)的重要標(biāo)志之一。 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

18、米，機(jī)械部起重所負(fù)責(zé)），該庫(kù)1980年投入運(yùn)行【9】。到目前為止，我國(guó)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)數(shù)量已超過(guò)1000座。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)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。 本文在對(duì)某企業(yè)物流中心立體倉(cāng)庫(kù)實(shí)況調(diào)研的基礎(chǔ)上，明確了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的運(yùn)作模式，內(nèi)部各設(shè)備的基本工作原理及作業(yè)工況。使用Flexsim物流仿真軟

19、件完成局部建模仿真，并依據(jù)仿真結(jié)果及系統(tǒng)的運(yùn)行效率，分析找出配置不合理的因素，優(yōu)化系統(tǒng)配置，提出了倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的合理性建議。(1)以某企業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)為載體，分析立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)作業(yè)過(guò)程，以及各設(shè)備之間的邏輯關(guān)系，建立入庫(kù)作業(yè)、存取作業(yè)和出庫(kù)作業(yè)模型，及立體倉(cāng)庫(kù)總體模型。(2)使用Flexsim仿真軟件建立該自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真模型，并對(duì)其運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行分析；以此進(jìn)一步探討使用Flexsim建模仿真的一般方法。(3)以仿真輸出的系統(tǒng)性能指標(biāo)為依據(jù)，找出配置不合理的因素，優(yōu)化系統(tǒng)配置，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。 本文結(jié)合某企業(yè)物流中心立體倉(cāng)庫(kù)平面布置、倉(cāng)庫(kù)設(shè)施設(shè)備布置、倉(cāng)庫(kù)區(qū)位分配、進(jìn)出庫(kù)作業(yè)流程等情況，采用

20、Flexsim仿真軟件對(duì)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行建模仿真，通過(guò)模型運(yùn)行、結(jié)果分析，分析立體倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)狀，指出其中不合理之處，提出可行的優(yōu)化方案。通過(guò)與優(yōu)化之前的方案比較，驗(yàn)證優(yōu)化方案的合理性。主要內(nèi)容如圖1-2所示：是是仿真目的與目標(biāo)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)作業(yè)的分析與描述平面布局設(shè)置建立出入庫(kù)作業(yè)的Flexsim 3D模型運(yùn)行模型是否正常常仿真結(jié)果輸出分析是否合理生成報(bào)告提出優(yōu)化方案修改模型否否圖1-2 技術(shù)路線圖2 Flexsim簡(jiǎn)介Flexsim是一套系統(tǒng)仿真模型設(shè)計(jì)、制作與分析的工具軟件。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【10】。運(yùn)用F

21、lexsim系統(tǒng)仿真軟件，可在計(jì)算機(jī)內(nèi)建立研究對(duì)象的三維模型，然后對(duì)模型進(jìn)行各種系統(tǒng)分析和工程驗(yàn)證，最終獲得優(yōu)化設(shè)計(jì)或改造方案【11】。2.1 Flexsim的主要功能Flexsim主要提供了一下幾個(gè)方面的功能：（1）建模：可以定義隊(duì)列、緩沖器、等待區(qū)域、操作任務(wù)、運(yùn)輸工具、輸送機(jī)、AGV、立體化倉(cāng)庫(kù)、自動(dòng)存取設(shè)備、路徑等基本元素的標(biāo)準(zhǔn)屬性和特殊屬性。（2）仿真：采用優(yōu)化的仿真運(yùn)算法則技術(shù)，固定的或變化的時(shí)間仿真運(yùn)行，可對(duì)離散事件進(jìn)行仿真。（3）統(tǒng)計(jì)：可對(duì)多種概率分布(均勻、正態(tài)、指數(shù)、愛(ài)爾朗、經(jīng)驗(yàn)分布等)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并帶有隨機(jī)數(shù)生成器。 （4）分析：輸入數(shù)據(jù)分析，包括數(shù)據(jù)設(shè)置分析、最合適建

22、議等，并可導(dǎo)入微軟的Excel的數(shù)據(jù)。輸出數(shù)據(jù)分析，包括可輸出隊(duì)列曲線圖、柱狀圖、餅狀圖或者動(dòng)態(tài)顯示用戶自定義的圖表格式，并可將數(shù)據(jù)輸出到微軟的Excel中。（5）動(dòng)畫和文檔：可產(chǎn)生二維、三維動(dòng)畫，可對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行移動(dòng)，縮放，旋轉(zhuǎn)?？砂垂δ苄曰蛟嘏判蜃詣?dòng)生成模型文檔，產(chǎn)生仿真事件跟蹤報(bào)告，輸入?yún)?shù)值列表等。2.2 Flexsim仿真實(shí)體庫(kù)Flexsim庫(kù)由實(shí)體組成，這些實(shí)體之間可進(jìn)行方便易懂的交互。這些實(shí)體是采用面向?qū)ο蟮姆椒?gòu)建的，具有父類/子類的層次結(jié)構(gòu)。子類實(shí)體繼承父類實(shí)體的屬性和默認(rèn)行為，同時(shí)又特別指定了適用于特定情形的行為【12】。圖2-1所示為Flexsim的常用實(shí)體。圖2-1 常

23、用實(shí)體 發(fā)生器(Source)：創(chuàng)建在模型中行進(jìn)通過(guò)的臨時(shí)實(shí)體。每個(gè)發(fā)生器創(chuàng)建一類臨時(shí)實(shí)體，并能為它所創(chuàng)建的臨時(shí)實(shí)體分配屬性，如實(shí)體類型或顏色。暫存區(qū)(Queue)：在下游實(shí)體尚不能接收臨時(shí)實(shí)體時(shí)暫時(shí)儲(chǔ)存它們，即緩沖區(qū)。吸收器(Sink)：吸收模型中已被全部處理的臨時(shí)實(shí)體。處理器(Processor)：在模型中模擬對(duì)臨時(shí)實(shí)體的處理過(guò)程，處理過(guò)程僅被模擬為一段強(qiáng)制的時(shí)間延遲。合成器(Combiner)：合成器用來(lái)把模型中行進(jìn)通過(guò)的多個(gè)臨時(shí)實(shí)體組合在-起，如可以摸擬裝盤的作業(yè)。分解器(Separator)：分解器用來(lái)將一個(gè)臨時(shí)實(shí)體分為幾個(gè)部分，如可用來(lái)模擬拆分一個(gè)由合成器裝盤的臨時(shí)實(shí)體。輸送機(jī)(C

24、onveyor)：在模型中沿一系列路徑移動(dòng)臨時(shí)實(shí)體，輸送機(jī)可以分段來(lái)定義路徑，每個(gè)分段可以是直線的也可以是曲線。貨架(Rack)：將貨物存放在貨格內(nèi)，貨架的層數(shù)和列數(shù)可以自定義。分配器(Dispatcher)：控制一組輸送機(jī)或操作員。操作員(Operator)：模擬一個(gè)具體的工人，可以在預(yù)置、處理貨物、維修過(guò)程中使用它。運(yùn)輸機(jī)(Transporter)：從一個(gè)實(shí)體向另一個(gè)實(shí)體搬運(yùn)貨物，如有需要也可以一次搬運(yùn)多個(gè)貨物。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(Networknode)：定義運(yùn)輸機(jī)和操作員遵循的路徑網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)使用樣條線節(jié)點(diǎn)來(lái)增加路徑彎曲部分從而改變路徑?？梢暬ぞ?VisualTool)：采用道具、風(fēng)景、文字和展

25、示幻燈片來(lái)裝飾模型空間，目的是給模型更逼真的外觀。記錄器(Recorder)：在模型中以圖形的形式記錄和/或顯示信息；還可以用記錄器來(lái)捕獲表數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和用戶定義的數(shù)據(jù)。堆垛機(jī)(ASRSvehicle)：在兩排貨架間的巷道中往復(fù)移動(dòng)，從/向貨格中取/存貨物。堆垛機(jī)可以充分展示伸叉、提升和行進(jìn)動(dòng)作，提升和行進(jìn)是同時(shí)進(jìn)行的，而伸叉運(yùn)動(dòng)在堆垛機(jī)停車后再進(jìn)行。2.3 Flexsim仿真控件圖 2-2 仿真空間控件重置(Reset)：使模型重置。模型中每一個(gè)實(shí)體都調(diào)用重置觸發(fā)函數(shù)，在仿真之前先進(jìn)行重置。運(yùn)行(Run)：仿真模型開始運(yùn)行。模型時(shí)鐘連續(xù)推進(jìn)知道模型停止，或者直到不再需要產(chǎn)生任何事件時(shí)。暫停

26、(Pause)：仿真模型停止運(yùn)行，但不調(diào)整模型中各實(shí)體的狀態(tài)，按“重置”鍵后繼續(xù)運(yùn)行模型。停止(Stop)：仿真模型停止運(yùn)行，同時(shí)更新模型中所以實(shí)體的狀態(tài)。如模型不被重置，按“重置鍵可接著被停止的時(shí)刻繼續(xù)運(yùn)行。逐步(Step)：將模型仿真鐘設(shè)定到下一個(gè)需要發(fā)生事件將要發(fā)生的時(shí)刻，然后這個(gè)事件發(fā)生。此模型可以使仿真模型按事件步進(jìn)。圖 2-3 仿真時(shí)間控件仿真時(shí)間(Run Time)：顯示模型運(yùn)行的當(dāng)前時(shí)間。顯示的值沒(méi)有單位，可以視為任何時(shí)間單位(小時(shí)、天等)。仿真時(shí)間/真實(shí)時(shí)間(Run Speed)：此滑塊定義實(shí)際一秒代表Flexsim中多少個(gè)時(shí)間單位。2.4 Flexsim仿真軟件的仿真步驟F

27、lexsim仿真軟件建模過(guò)程通常分為六個(gè)步驟13：(1)業(yè)務(wù)模型的簡(jiǎn)化：確定入庫(kù)作業(yè)的影響因子。如果所確定的因素是非模型影響因素，則刪除該因素值。再通過(guò)簡(jiǎn)化后的業(yè)務(wù)模型與Flexsim所含控件比較，確定所刪除的參數(shù)是否影響仿真模型的實(shí)際運(yùn)行。重復(fù)該簡(jiǎn)化過(guò)程，直到所有因素值被確定。(2)三維模型的建立：通過(guò)Visio工具進(jìn)行模型的布局。通過(guò)Flexsim的導(dǎo)入功能直接生成三維模型。按照簡(jiǎn)化后的業(yè)務(wù)模型，建立各三維實(shí)體間的關(guān)聯(lián)。(3)仿真的數(shù)據(jù)建模：仿真的數(shù)據(jù)建模是整個(gè)仿真模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。對(duì)仿真對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分析采集的數(shù)據(jù)，得出近似的數(shù)據(jù)分布函數(shù)。數(shù)據(jù)建模分為三個(gè)步驟：首先，將實(shí)際業(yè)務(wù)中

28、的數(shù)據(jù)導(dǎo)入ExpertFit中，得到各種數(shù)據(jù)的均值、最值；然后，選擇最佳的概率分布函數(shù)，并比較選擇概率分布函數(shù)；最后，確定其分布函數(shù)的具體參數(shù)。(4)模型關(guān)聯(lián)并確定參數(shù)：通過(guò)端口(包括輸入/輸出端口和中間端口)建立各Flexsim實(shí)體的相互關(guān)聯(lián)，并對(duì)各實(shí)體涉及的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。(5)編寫仿真程序：仿真程序提高了Flexsim實(shí)體間的關(guān)聯(lián)度和二次開發(fā)能力。通過(guò)編寫程序可以很方便的將建模者的不同想法或策略引入到仿真模型中。(6)模型運(yùn)行和結(jié)果輸出：模型運(yùn)行，可以很直觀的透過(guò)3D動(dòng)畫查看系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，或者生成運(yùn)作績(jī)效報(bào)告，并對(duì)影響系統(tǒng)運(yùn)行效率的因素逐一進(jìn)行分析。3.1 昆明某企業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)概述

29、昆明某企業(yè)是一家大型機(jī)械制造型企業(yè)，物流中心采用單元貨架式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，存儲(chǔ)對(duì)象主要為中小型成品零部件、中小型外購(gòu)件、標(biāo)準(zhǔn)件、精密刀、量、夾等工具器具等中小體積的產(chǎn)品，將所有產(chǎn)品共分為四個(gè)系列，每個(gè)系列存至相應(yīng)貨架中。貨架沿倉(cāng)庫(kù)的寬度方向分為四排，每?jī)膳咆浖転橐唤M，其間有條巷道，供堆垛起重機(jī)通行。每排貨架沿倉(cāng)庫(kù)縱向方向分為數(shù)列，沿垂直方向又分為若干層，從而形成大量貨格，用以存儲(chǔ)貨物。貨物的存取和搬運(yùn)過(guò)程都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制完成的。3.1.1 昆明某企業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)平面圖 通過(guò)對(duì)企業(yè)的實(shí)地考察，分析簡(jiǎn)化后得到如圖3-1所示的平面布局示意圖。將此圖導(dǎo)入Flexsim中，用于模型的布局設(shè)置。圖3

30、-1 昆明某企業(yè)自動(dòng)立體倉(cāng)庫(kù)平面示意圖3.1.2 相關(guān)設(shè)備及其技術(shù)參數(shù)(1)昆明某自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)基本情況自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)面積：庫(kù)區(qū)長(zhǎng)90m，寬10m，面積為900m，凈空高度10m；年工作日：250天；日工作時(shí)間：10小時(shí)；物料形式：物品堆放后的外形尺寸不超過(guò)設(shè)定尺寸，物品堆放在托盤后均經(jīng)過(guò)捆扎，無(wú)松散現(xiàn)象，物品外形尺寸(mm)：12001000(1300)；托盤類型：歐式木制托盤；空托盤外形尺寸(mm)：12001000200；實(shí)托盤外形尺寸(mm)：12001000(1500)；實(shí)托盤重量(包括托盤)：800 kg/盤；入庫(kù)流量(峰值流量)：600盤/天，即60盤/h出庫(kù)流量(峰值流量)：4

31、00盤/天，即40盤/h；周轉(zhuǎn)周期：4.5天。(2)常用倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備的技術(shù)參數(shù)貨架 貨架選用鋼結(jié)構(gòu)牛腿式貨架；貨位空間尺寸為：1460(L)1100(B)1800(H)mm；貨架間距：300mm，巷道間距：1250 mm；貨位數(shù)：20(列)4(行) 9(層)=720 (個(gè))；貨架區(qū)總長(zhǎng)：29.2 m，貨架區(qū)總寬：8 m，貨架區(qū)總高：16.5 m。處理器 處理器主要用來(lái)對(duì)碼盤后的貨物進(jìn)行記錄，校核清單。入庫(kù)處理區(qū)有5臺(tái)，出庫(kù)處理區(qū)有2臺(tái)，共有7臺(tái)處理器；出/入庫(kù)處理器處理時(shí)間(峰值時(shí)間)為30 S，在每次處理貨物前的預(yù)置時(shí)間為8 s(常數(shù))。處理區(qū)使用條碼掃描槍記錄條碼數(shù)據(jù)。碼盤作業(yè)器 碼盤作業(yè)器是

32、為操作員或機(jī)械手提供的一個(gè)作業(yè)平臺(tái)，共分為兩種：入庫(kù)碼盤臺(tái)和出庫(kù)托盤拆分臺(tái)。貨物經(jīng)人工分揀后，由操作員進(jìn)行碼盤作業(yè)，人工將貨物放至在托盤后，整理，打包，作業(yè)時(shí)間為1 5 s(常值)。出庫(kù)托盤經(jīng)處理器處理后經(jīng)過(guò)分解器，貨物與托盤分離，由輸送機(jī)將貨物逐個(gè)送出庫(kù)。輸送機(jī) 輸送機(jī)采用皮帶傳動(dòng)棍子輸送機(jī)。出/入庫(kù)緩沖區(qū)輸送機(jī)的速度為lm/s，容量為5盤，每一個(gè)貨格對(duì)應(yīng)一托盤，緩沖輸送機(jī)長(zhǎng)6 m，貨格之間的間隔為0.2 m。其余各部分的輸送速度也均為lm/s。人工叉車 叉車采用四輪支撐電能驅(qū)動(dòng)；倉(cāng)庫(kù)中共有2臺(tái)叉車，用以把碼盤后的貨物送至處理器入口。主要性能參數(shù)如下： 最大行走速度：216 m/min，行走

33、加速度：1.5 m/s 最大升降速度(滿載/空載)：4000/7500 m/min，升降加速度：2 m/s 最大提升高度：6000 mm 最小轉(zhuǎn)彎半徑：1660 mm 裝/卸載時(shí)間：3-5 s 額定載重量：1000 kg。巷道堆垛機(jī) 堆垛機(jī)采用雙向單伸位雙立柱巷道堆垛機(jī)；倉(cāng)庫(kù)共配置4臺(tái)堆垛機(jī)，用以負(fù)責(zé)四個(gè)巷道兩側(cè)的貨物存??；主要性能參數(shù)如下： 最大行走速度：160 m/min，行走加速度：3 m/s 最大升降速度：40 m/min，升降加速度：2 m/s 最大伸叉速度：40 m/min，伸叉加速度：2 m/s 水平行走定位精度：10mm 垂直升降定位精度：10mm 伸叉定位精度：5mm 裝/卸

34、載時(shí)間：5 s 額定載重量：1000 kg 通訊方式：遠(yuǎn)紅外通訊。(3)計(jì)算機(jī)管理與控制系統(tǒng)管理控制系統(tǒng)包括貨物形狀及體積檢測(cè)顯示、條形碼閱讀設(shè)備和相關(guān)主要電器控制臺(tái)。前臺(tái)計(jì)算機(jī)主要處理入庫(kù)貨物登記和出庫(kù)貨物操作業(yè)務(wù)。倉(cāng)庫(kù)數(shù)據(jù)處理管理計(jì)算機(jī)主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)要存入的貨物分配貨位地址，對(duì)叉車、巷道堆垛機(jī)、出入庫(kù)輸送系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度，并把結(jié)果數(shù)據(jù)送入服務(wù)器和監(jiān)控機(jī)。監(jiān)控機(jī)實(shí)現(xiàn)工作站和叉車、巷道堆垛機(jī)及出入庫(kù)輸送系統(tǒng)的聯(lián)系，并實(shí)時(shí)監(jiān)控其工作運(yùn)行情況；同時(shí)把隨時(shí)出現(xiàn)的故障和以外情況的信息送入后臺(tái)工作站，及時(shí)對(duì)調(diào)度的結(jié)果進(jìn)行修改，保證整個(gè)系統(tǒng)的順利運(yùn)行。本文根據(jù)上述自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的基本工作情況和主要

35、設(shè)備的性能參數(shù)，建立了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的Flexsim3D模型并設(shè)置了模型的實(shí)體參數(shù)。3.2 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出/入庫(kù)作業(yè)流程3.2.1 入庫(kù)作業(yè)流程需要入庫(kù)的貨物經(jīng)過(guò)分揀傳送帶進(jìn)行分揀，人工碼盤后，以托盤為單位輸出。工作器將托盤搬運(yùn)至入庫(kù)處理器口，進(jìn)行入庫(kù)處理作業(yè)(如：貼條碼、條碼掃描、外形尺寸校核、校核入庫(kù)清單等)，處理結(jié)束后托盤經(jīng)巷道堆垛機(jī)運(yùn)至立體倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)。具體過(guò)程如下： (1)準(zhǔn)備入庫(kù)的貨物首先由系統(tǒng)按照先進(jìn)先出的原則分配貨位，貨位一旦分配后就不再改變，分配的規(guī)則可以根據(jù)實(shí)際的需要而不同，昆明某立體倉(cāng)庫(kù)就采用先進(jìn)先出的規(guī)則。 (2)貨物沿著分揀傳送帶行走，并自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)的入庫(kù)工作臺(tái)。如果此

36、時(shí)入庫(kù)檢驗(yàn)臺(tái)空閑，則貨物經(jīng)工作臺(tái)直接進(jìn)入入庫(kù)檢驗(yàn)臺(tái)等待堆垛機(jī)作業(yè)；否則，貨物將滯留在入庫(kù)緩沖區(qū)的隊(duì)列中繼續(xù)等待。(3)貨物進(jìn)入入庫(kù)檢驗(yàn)臺(tái)后，如果此時(shí)堆垛機(jī)空閑，則堆垛機(jī)從入庫(kù)檢驗(yàn)臺(tái)上取得貨物并把它放置到相應(yīng)貨位，同時(shí)又取出要出庫(kù)的貨物運(yùn)到出庫(kù)臺(tái)，出庫(kù)的貨物由出庫(kù)臺(tái)進(jìn)入緩沖區(qū)，等待運(yùn)走。(4)如果堆垛機(jī)正在進(jìn)行作業(yè)則貨物滯留在入庫(kù)工作臺(tái)等待入庫(kù)。當(dāng)入庫(kù)緩沖區(qū)容量滿時(shí)，貨物則在輸送機(jī)上等待入庫(kù)。該立體倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)流程如圖3-2所示。開始由分揀傳送帶進(jìn)行分揀分揀分揀后由人工進(jìn)行碼盤以托盤形式輸出，由任務(wù)器運(yùn)至入庫(kù)處理器處理器處理（掃描條碼等）堆垛機(jī)是否空閑堆垛機(jī)將貨物存到貨架上入庫(kù)完成在入庫(kù)臺(tái)上等待否是

37、圖3-2 入庫(kù)作業(yè)流程3.2.2 出庫(kù)作業(yè)流程需要出庫(kù)的貨物由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分配貨位。若出庫(kù)處理器空閑，則由堆垛機(jī)從貨架上取下需要出庫(kù)的產(chǎn)品，并運(yùn)送至出庫(kù)處理器。貨物經(jīng)出庫(kù)處理器處理過(guò)后，移至出庫(kù)臺(tái)進(jìn)行拆盤作業(yè)，拆盤完成后的貨物在出庫(kù)緩存區(qū)等待運(yùn)送出庫(kù)，拆卸下來(lái)的托盤則由叉車運(yùn)回入庫(kù)區(qū)。自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)中巷道堆垛機(jī)的作業(yè)流程有三種模式，即單入庫(kù)作業(yè)、單出庫(kù)作業(yè)和入出庫(kù)復(fù)合作業(yè)。 (1)單入庫(kù)作業(yè)流程：堆垛機(jī)從入庫(kù)臺(tái)取貨一堆垛機(jī)運(yùn)行至目的地一堆垛機(jī)貨叉將貨物送至貨架的貨格中并退叉復(fù)位一堆垛機(jī)返回原地令一垛機(jī)等待下次作業(yè)。 (2)單出庫(kù)作業(yè)流程：堆垛機(jī)運(yùn)行至待出庫(kù)貨位一貨叉伸叉、取貨、復(fù)位一堆垛機(jī)返

38、回一貨叉將貨物送至出庫(kù)臺(tái)一堆垛機(jī)等待下次作業(yè)。 (3)復(fù)合作業(yè)流程：復(fù)合作業(yè)一次完成入出庫(kù)作業(yè)，即在入庫(kù)作業(yè)完成后堆垛機(jī)不返回，而是直接運(yùn)行至待出庫(kù)貨位，執(zhí)行出庫(kù)作業(yè)。 該立體倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)流程如圖3-3所示。開始分配貨位堆垛機(jī)是否空閑運(yùn)送至出庫(kù)臺(tái)處理、掃描繼續(xù)等待處理器是否空閑拆分托盤分離出庫(kù)出庫(kù)完成在出庫(kù)臺(tái)等待否是是否圖 3-3 出庫(kù)作業(yè)流程3.3 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真模型立體倉(cāng)庫(kù)的平面布局建立以后，根據(jù)空間屬性和設(shè)備的物理位置建立倉(cāng)庫(kù)Flexsim三維模型。貨物的到達(dá)和離開分別使用Source(發(fā)生器)和Sink(吸收器)模擬；自動(dòng)分揀機(jī)用Conveyor(輸送機(jī))來(lái)模擬，各段Conveyor之

39、間通過(guò)一定的邏輯連接，并在參數(shù)中設(shè)置使用操作員；碼盤作業(yè)使用Combiner(合成器)模擬；對(duì)出入庫(kù)托盤的處理使用Processor(處理器)模擬，模擬一段時(shí)間的延遲；出入庫(kù)緩沖區(qū)也使用Conveyor模擬，設(shè)定其容量；出入庫(kù)臺(tái)用Queue(暫存區(qū))模擬，容量為1；叉車的調(diào)度分配使用Dispatcher(分配器)；拆分托盤用Separator(分解器)模擬，并使用Robot(機(jī)器人)：其它的運(yùn)輸工具、操作員等均使用Flexsim實(shí)體資源中相應(yīng)的模型來(lái)模擬。備模型建立后按照前述的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。3.3.1 入庫(kù)處理區(qū)的Flexsim模型入庫(kù)處理包括分揀、碼盤、登記等過(guò)程，本文按分揀和碼盤、登記兩部

40、分進(jìn)行建模。圖3-4所示為入庫(kù)分揀、碼盤、登記作業(yè)模型。模型中的發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生托盤，臨實(shí)實(shí)體種類為Pallet按時(shí)間間隔到達(dá)。發(fā)生器的輸出端口與下游的托盤碼放臺(tái)輸入端口連接，將臨時(shí)實(shí)體發(fā)送到隨機(jī)可用端口。 圖3-4 入庫(kù)區(qū)Flexsim 模型模型中的合成器是供人工碼盤的操作平臺(tái)，合成器的輸入端口1與托盤碼放臺(tái)連接，輸入端口2與上游的分揀傳送帶連接，與任務(wù)執(zhí)行器建立中間端口；人工碼盤結(jié)束后，操作員處理15 s；合成器的輸出端口分別與相應(yīng)的處理器輸入端口連接，每臺(tái)合成器分別用一臺(tái)處理器；4臺(tái)合成器的中間端口均與任務(wù)執(zhí)行器連接碼盤結(jié)束后，由任務(wù)執(zhí)行器將托盤運(yùn)至處理器上進(jìn)行處理（掃描、檢驗(yàn)等）。檢驗(yàn)完

41、成后，由堆垛機(jī)將托盤運(yùn)送入庫(kù)，整個(gè)入庫(kù)作業(yè)到此完成。3.3.2 貨架區(qū)的Flexsim模型貨架區(qū)由兩部分組成：堆垛機(jī)、貨架。貨架模型如圖3-5所示。模型中，采用堆垛機(jī)進(jìn)行作業(yè)，每個(gè)堆垛機(jī)進(jìn)行兩側(cè)的貨架的存?。ǔ?入庫(kù)）作業(yè)。處理器輸出端口與對(duì)應(yīng)貨架輸入端口連接；貨架中間端口與堆垛機(jī)連接，進(jìn)行出庫(kù)作業(yè)；貨架輸出端口與出庫(kù)臺(tái)輸入端口連接。每排貨架的最大容量為180，貨架尺寸按照前述的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，貨物放置到層、列均采用隨機(jī)分布，貨格中貨物的出/入庫(kù)作業(yè)均采用堆垛機(jī)作為運(yùn)輸工具。圖3-5 貨架區(qū)Flexsim模型3.3.3 出庫(kù)區(qū)的Flexsim模型出庫(kù)區(qū)由出庫(kù)登記、拆分貨物托盤區(qū)、出庫(kù)緩存區(qū)三部分

42、構(gòu)成。出庫(kù)檢測(cè)器輸出端口與托盤拆分器輸入端口連接；托盤拆分器中間端口與操作員連接，用以完成拆分后的貨物碼放工作；托盤拆分器輸出端口與出庫(kù)緩存連接。貨物經(jīng)堆垛機(jī)運(yùn)送至出庫(kù)處理器，處理完成后，由托盤拆分器進(jìn)行拆盤作業(yè)，拆盤完成后，由操作員將拆分后的貨物及托盤搬運(yùn)至出庫(kù)緩存區(qū)。拆分下來(lái)的托盤由叉車運(yùn)回入庫(kù)區(qū)的托盤碼放區(qū)內(nèi)碼放，以再次使用。拆盤后的貨物則按照預(yù)先的訂單，裝車后由貨車運(yùn)至訂單地點(diǎn)。此時(shí)，整個(gè)出庫(kù)作業(yè)完成。如圖3-6所示為某企業(yè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)處理區(qū)的Flexsim模型。圖 3-6 出庫(kù)區(qū)的Flexsim模型3.4 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)仿真分析3.4.1 仿真模型運(yùn)行及結(jié)果統(tǒng)計(jì)模型建立完成,重

43、置后就可以點(diǎn)擊仿真時(shí)間控件“運(yùn)行”來(lái)運(yùn)行模型。仿真模擬自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)一天真實(shí)的工作情況，即8小時(shí)。由于Flexsim是實(shí)時(shí)的仿真軟件，在仿真過(guò)程中，可對(duì)每一個(gè)堆垛機(jī)、貨架進(jìn)行操作，檢測(cè)其當(dāng)前的狀態(tài)。仿真結(jié)束后，通過(guò)“統(tǒng)計(jì)狀態(tài)報(bào)告”輸出Excel 狀態(tài)報(bào)表，如表3-1所示。通過(guò)模型報(bào)告可以很清楚的了解模型中個(gè)實(shí)體得各種狀態(tài)占總時(shí)間的百分比。表3-1 全局報(bào)告表以下從模型的各個(gè)基本實(shí)體中，抽取出其中一部分實(shí)體，統(tǒng)計(jì)其在運(yùn)行過(guò)程中的各種狀態(tài)、所占比例，制成運(yùn)行狀態(tài)餅圖，并綜合成表。 (1)入庫(kù)工作臺(tái) 工作臺(tái)主要將分揀出來(lái)的貨物進(jìn)行一個(gè)碼盤操作。工作臺(tái)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)為工作時(shí)間、閑置率、利用率。通過(guò)工作

44、臺(tái)屬性統(tǒng)計(jì)分頁(yè)，可以得到工作臺(tái)的狀態(tài)餅圖，從圖上可以清楚的看到工作臺(tái)的閑置時(shí)間、收集時(shí)間、處理時(shí)間、等待運(yùn)輸?shù)臅r(shí)間及其各自所占的百分比等仿真結(jié)果。圖3-7所示為仿真結(jié)束后4號(hào)工作臺(tái)的State餅圖：圖 3-7 工作臺(tái)狀態(tài)餅圖根據(jù)工作臺(tái)屬性統(tǒng)計(jì)，繪制成以下表格，各工作臺(tái)運(yùn)行情況如表3-2所示：表3-2 工作臺(tái)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表工作臺(tái)屬性工作臺(tái)1工作臺(tái)2工作臺(tái)3工作臺(tái)4空閑(idle)5.1%5.6%5.6%5.1%處理(processing)4.1%4.3%4.3%4.1%受阻(blocked)0.1%000.1%收集(collecting)88.5%87.9%87.9%88.5%等待運(yùn)輸2.1%2.2

45、%2.2%2.1%（2）入庫(kù)檢驗(yàn)器入庫(kù)檢驗(yàn)器的主要工作是對(duì)（碼盤后）入庫(kù)產(chǎn)品進(jìn)行入庫(kù)登記、掃描、檢驗(yàn)等。通過(guò)檢驗(yàn)器屬性統(tǒng)計(jì)分頁(yè)，得到檢驗(yàn)器工作狀態(tài)餅圖。從圖上可以清楚的看到檢驗(yàn)器閑置時(shí)間、處理時(shí)間、預(yù)置時(shí)間、等待時(shí)間及其各自所占比例的仿真結(jié)果。圖3-8所示為入庫(kù)檢驗(yàn)器4的運(yùn)行狀態(tài)餅圖。圖3-8 入庫(kù)檢驗(yàn)器運(yùn)行結(jié)果各入庫(kù)檢驗(yàn)器屬性統(tǒng)計(jì)如表3-3所示：表3-3 入庫(kù)檢驗(yàn)器運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表檢驗(yàn)器屬性1234空閑82.1%89.3%81.1%84.5%處理4.2%3.9%4.3%4.1%等待10.3%9.1%11.2%8.1%預(yù)置3.4%3.1%3.4%3.3%（3）堆垛機(jī) 堆垛機(jī)主要進(jìn)行對(duì)已檢驗(yàn)的貨物進(jìn)行

46、上架和對(duì)需要出庫(kù)的貨物進(jìn)行取貨運(yùn)送。堆垛機(jī)運(yùn)行狀況的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是工作時(shí)間、閑置率和利用率。通過(guò)堆垛機(jī)的屬性統(tǒng)計(jì)分頁(yè)，可以得到堆垛機(jī)l的狀態(tài)餅圖，從圖上可以清楚地看出堆垛機(jī)的空閑時(shí)間、裝載行駛時(shí)間、空載行駛時(shí)間及其各自所占的百分比等仿真結(jié)果。圖3-9 堆垛機(jī)運(yùn)行結(jié)果通過(guò)對(duì)兩個(gè)堆垛機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3-4所示：表3-4 堆垛機(jī)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表堆垛機(jī)屬性堆垛機(jī)1堆垛機(jī)2空閑55.1%55.0%空載行駛22.1%22.1%載貨行駛22.8%22.8%最小等待時(shí)間最大等待時(shí)間平均等待時(shí)間（4）貨架 存儲(chǔ)區(qū)貨架主要進(jìn)行入庫(kù)貨物的倉(cāng)儲(chǔ)，存儲(chǔ)區(qū)貨架的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是最大庫(kù)存量、現(xiàn)有庫(kù)存量、輸入貨物總數(shù)、輸出貨

47、物總數(shù)和庫(kù)位利用率，現(xiàn)將仿真數(shù)據(jù)記錄如表3-5所示。表3-5 貨架運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表貨架1234輸入120110122116輸出92838888當(dāng)前庫(kù)存28273428最大庫(kù)存34333434庫(kù)存均值平均停留時(shí)間3.4.2 仿真結(jié)果分析根據(jù)模型模擬運(yùn)行28000s時(shí)的圖表，分析結(jié)果如下：(1)通過(guò)圖3-7及表3-2可以看出，入庫(kù)工作臺(tái)運(yùn)行比較合理，空閑時(shí)間僅在5%左右。這主要是因?yàn)?，工作臺(tái)主要接收按系列分揀后的產(chǎn)品，由分揀傳送帶分配到各個(gè)工作臺(tái)，然后進(jìn)行人工碼盤操作，整個(gè)過(guò)程工作臺(tái)基本都有工作內(nèi)容。但也不難看出，工作臺(tái)的收集時(shí)間所占比重比較大，這是因?yàn)楣ぷ髋_(tái)需要進(jìn)行的是碼盤工作，預(yù)設(shè)為4個(gè)產(chǎn)品碼作一盤

48、，因而，工作臺(tái)大部分時(shí)間是在等待其余的產(chǎn)品流入工作臺(tái)，完成碼盤后，才能轉(zhuǎn)往下一個(gè)工作站檢驗(yàn)器。造成這個(gè)現(xiàn)象的原因主要是產(chǎn)品（臨時(shí)實(shí)體）產(chǎn)生速率，產(chǎn)品產(chǎn)生速率慢，則工作臺(tái)就只能等待收集。因此，模型中的臨時(shí)實(shí)體到達(dá)時(shí)間間隔應(yīng)制定得更短為宜。(2)從圖3-8和表3-3可以看出，入庫(kù)檢驗(yàn)器運(yùn)行結(jié)果不大理想，空閑時(shí)間均在80%左右，等待運(yùn)輸工具運(yùn)送的時(shí)間占10%，而真正檢驗(yàn)器工作的時(shí)間僅占10%左右。造成這一現(xiàn)象主要因?yàn)闄z驗(yàn)器需等待上游的工作臺(tái)完成工作后，由任務(wù)執(zhí)行器再將碼盤后的產(chǎn)品運(yùn)送至檢驗(yàn)器檢驗(yàn)。而這一過(guò)程中，工作臺(tái)碼盤時(shí)間所占比重比較大，加之有一段運(yùn)輸距離，因而產(chǎn)品到達(dá)檢驗(yàn)器的時(shí)間間隔比較長(zhǎng)，這是

49、造成檢驗(yàn)器空閑時(shí)間比過(guò)大的主要原因。此外，由于檢驗(yàn)器檢驗(yàn)完成后，是由堆垛機(jī)進(jìn)行運(yùn)輸存儲(chǔ)，而堆垛機(jī)還需進(jìn)行產(chǎn)品的出庫(kù)運(yùn)輸，在這一對(duì)堆垛機(jī)的分配過(guò)程中，也會(huì)造成產(chǎn)品滯留在檢驗(yàn)器，加大檢驗(yàn)器空閑時(shí)間比。（3）從表3-4和表3-5可以得出堆垛機(jī)工作效率和貨架庫(kù)位的利用率，如表3-6所示：表3-6 仿真分析結(jié)果堆垛機(jī)1堆垛機(jī)2貨架1貨架2貨架3貨架4利用率(%)45從表3-6可以看出，兩堆垛機(jī)的效率都不高，沒(méi)有達(dá)到50%。主要原因是貨架中貨物停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，單出/入庫(kù)作業(yè)居多。在開始仿真后的三分之一的時(shí)間內(nèi)，貨架上的貨物數(shù)量是在一直增加的，這就說(shuō)明在這段時(shí)間內(nèi)入庫(kù)量遠(yuǎn)大于出庫(kù)量。在這之后的一段時(shí)間內(nèi)，由于

50、先前存入的貨物按照先進(jìn)先出的原則，在停留時(shí)間陸續(xù)到達(dá)后，此批貨物會(huì)陸續(xù)出庫(kù)，這就造成貨架的貨物急劇減少，在出庫(kù)貨物量接近總的出庫(kù)流量后，貨架只接收貨物，而不向外發(fā)貨，從而使貨物量在最后三分之一時(shí)間內(nèi)急劇增加。從表3-6可以看出，四排貨架的利用率是很低的。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是額定入庫(kù)量與額定出庫(kù)量差值過(guò)小，只有117，也就是說(shuō)每排貨架的庫(kù)存量平均只有29，庫(kù)位利用率平均僅為16.1%。但這主要考慮到倉(cāng)庫(kù)的周轉(zhuǎn)周期只有4.5天，要有足夠的貨物來(lái)容納每天剩下的貨物。4 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的分析優(yōu)化4.1 優(yōu)化方案 通過(guò)上一章的分析了解到系統(tǒng)中的入庫(kù)工作臺(tái)、處理器存在空閑時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，貨架及堆垛機(jī)存在利用率不高的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，可通過(guò)調(diào)整發(fā)生器參數(shù)，改變運(yùn)輸方式，調(diào)整貨架區(qū)參數(shù)等手段來(lái)尋找系統(tǒng)優(yōu)化方案。 本文將通過(guò)多次仿真，在研究某一變量對(duì)系統(tǒng)的影響時(shí)視其它變量暫時(shí)為常數(shù)，從而避免復(fù)雜的分析過(guò)程，實(shí)現(xiàn)逐個(gè)擊破。具體操作如下： (1)假定運(yùn)輸工具及貨架區(qū)參數(shù)不變，將發(fā)生器臨時(shí)實(shí)體到達(dá)時(shí)間間隔視為變量，對(duì)模型進(jìn)行運(yùn)行和分析； (2)假定發(fā)生器和貨架區(qū)參數(shù)不變，將運(yùn)輸工具及其參數(shù)視為變量，如更改運(yùn)輸工具數(shù)量或用傳送帶代替運(yùn)輸工具； (3)假定發(fā)生器和