基于flexsim的自動化立體倉庫仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　題目：基于Flexsim的自動化立體倉庫</p><p>　　仿真設(shè)計(jì)　　 </p><p>　　基于Flexsim的自動化立體倉庫仿真設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展和競爭的日益加劇，市場對企業(yè)物流系統(tǒng)提

2、出了新的要求，自動化立體倉庫受到了越來大的關(guān)注并得到廣泛應(yīng)用。其運(yùn)營效率的研究也成為企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。Flexsim軟件針對離散系統(tǒng)的建模和仿真，是自動化立體倉庫仿真規(guī)劃的理想選擇。物流仿真利用計(jì)算機(jī)技術(shù)來模擬真實(shí)的物流系統(tǒng)，通過仿真活動和過程來驗(yàn)證物流項(xiàng)目建設(shè)的有效性，合理性和優(yōu)化的效果。本文以一個公司的自動化立體倉庫為例，根據(jù)自動化立體倉庫基本組成和工作過程，進(jìn)一步探究采用Flexsim軟件進(jìn)行建模仿真的一般方法。通過仿真自動化立體倉

3、庫物流系統(tǒng)，對倉庫物流過程進(jìn)行整體分析。根據(jù)各部分不同的運(yùn)行特點(diǎn)，對仿真的整個流程進(jìn)行研究，找出其不合理的地方并對其進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果顯示優(yōu)化后倉庫作業(yè)效率得到提高。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動化立體倉庫；Flexsim；建模；仿真 </p><p>　　AS/RS Simulation Design Based on Flexsim</p><p><b&

4、gt;　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the development of computer information technology and the increasing competition, market has put new demands on enterprise logistics system and the AS/RS is paid more a

5、nd 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 choice for AS/RS si

6、mulation planning. Logistics simulation use computer technology to simulate the real logistics system thro</p><p>　　Key words: AS/RS; Flexsim; Modeling; Simulation</p><p><b>　　目　　錄</b&g

7、t;</p><p><b>　　1　前言1</b></p><p>　　1.1　課題的來源及意義1</p><p>　　1.2　國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3　課題研究的內(nèi)容2</p><p>　　2　自動化立體倉庫概述3</p><p>　　2

8、.1　自動化立體倉庫的定義3</p><p>　　2.2　自動化立體倉庫的組成3</p><p>　　2.3　自動化立體倉庫的分類3</p><p>　　2.4　自動化立體倉庫的特點(diǎn)4</p><p>　　3　Flexsim仿真環(huán)境5</p><p>　　3.1　軟件簡介5</p><p

9、>　　3.2　軟件窗口組成5</p><p>　　3.2.1　菜單5</p><p>　　3.2.2　實(shí)體庫6</p><p>　　3.2.3　仿真控制欄6</p><p>　　3.3　軟件的仿真步驟6</p><p>　　4　自動化立體倉庫仿真模型和優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)8</p><p&g

10、t;　　4.1　基本規(guī)劃8</p><p>　　4.1.1　實(shí)例要求8</p><p>　　4.1.2　立體倉庫的基本參數(shù)8</p><p>　　4.2　仿真實(shí)驗(yàn)的流程9</p><p>　　4.3　立體倉庫布局9</p><p>　　4.4　模型建立10</p><p>　　4.4

11、.1　設(shè)置布局10</p><p>　　4.4.2　定義流程11</p><p>　　4.4.3　設(shè)置參數(shù)11</p><p>　　4.5　自動化立體倉庫仿真分析15</p><p>　　4.5.1　仿真模型運(yùn)行及結(jié)果統(tǒng)計(jì)15</p><p>　　4.5.2　仿真結(jié)果分析17</p><

12、p>　　4.6　自動化立體倉庫的優(yōu)化17</p><p><b>　　5　總結(jié)21</b></p><p>　　參考文獻(xiàn)錯誤!未定義書簽。</p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1　　前言</b></p><p>　　1.1　課

13、題的來源及意義</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，企業(yè)面臨前所未有的競爭壓力，儲存、運(yùn)輸所消耗的費(fèi)用在生產(chǎn)總成本中所占的比例越來越大。物料儲存和運(yùn)輸?shù)任锪鬟^程中存在著極大的潛力，作為“第三利潤源”所起的作用越來越大。自動化立體倉庫作為物流鏈上重要的環(huán)節(jié)之一，受到了前所未有的重視。它的發(fā)展正是順應(yīng)時代的要求，它是現(xiàn)代機(jī)械電子和物流行業(yè)相結(jié)合的產(chǎn)物，由具有智能的物流設(shè)備和計(jì)算機(jī)控制和管理系統(tǒng)構(gòu)成。如何使自動化

14、立體倉庫規(guī)劃和設(shè)計(jì)更加合理，如何實(shí)現(xiàn)倉庫的高效運(yùn)行，已經(jīng)成為物流等行業(yè)研究的課題。</p><p>　　自動化立體倉庫有多方面的優(yōu)越性，面對日益上漲的地價(jià)，它能在有限的空間內(nèi)，提高倉庫的利用率；對存取節(jié)奏較快的貨物，能降低工人勞動強(qiáng)度，起到提升生產(chǎn)效率的作用；現(xiàn)代化的企業(yè)利用自動化立體倉庫，便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng)，對企業(yè)管理水平的提高有重大意義。</p><p>　　系統(tǒng)仿真技術(shù)正是幫助自

15、動化立體倉庫設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的重要途徑[1]。在設(shè)計(jì)之前面對眾多的設(shè)計(jì)方案，利用Flexsim軟件進(jìn)行仿真，參照它提供的大量回饋信息，對方案的優(yōu)劣進(jìn)行分析論證，綜合各方案的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的修正，力求使設(shè)計(jì)的方案達(dá)到最佳的效果，避免資金、人力的浪費(fèi)和時間的消耗；對于已投入使用的自動化立體倉庫，在不對原系統(tǒng)進(jìn)行任何更改的情況下，利用仿真技術(shù)嘗試解決，結(jié)合其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，找出系統(tǒng)存在的問題，經(jīng)反復(fù)修改仿真模型提出最終的解決方案，以提高

16、倉庫的利用率和倉庫內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行效率，使建成后的自動化立體倉庫能獲得良好的使用效果。</p><p>　　1.2　國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　自動化立體倉庫也稱高架庫，通常采用幾層十幾層高的貨架儲存單元貨物。美國是最早應(yīng)用自動化立體倉庫的國家，最初出現(xiàn)的是采用橋式堆垛起重機(jī)式的立體倉庫。后來，由于技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于高架倉庫中并開始在美國和歐洲迅速發(fā)展。60年代中期，日

17、本根據(jù)國內(nèi)需要，緊隨時代潮流開始興建立體倉庫。隨著PLC等更先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)技術(shù)的日趨成熟，立體倉庫得到了長足的發(fā)展，成為企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分，因而在日本得到了廣泛應(yīng)用，這也使其成為當(dāng)今世界上擁有立體倉庫數(shù)量最多的國家之一[2]。</p><p>　　我國起步相對較晚，我國第一座由計(jì)算機(jī)控制的自動化立體倉庫開始研制于1973年，直到七年后才投入運(yùn)營。在經(jīng)歷了發(fā)展緩慢的起步階段后，我們一方面引進(jìn)國外先進(jìn)技

18、術(shù)，一方面進(jìn)行自主研發(fā)，積累了大量經(jīng)驗(yàn)。目前我國自動化立體倉庫進(jìn)入高速發(fā)展的階段，近幾年，根據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，每年市場需求平均達(dá)90套左右，到2010年底市場保有量超過了1000套。</p><p>　　由于立體倉庫具有高空間利用率，便于進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理等優(yōu)點(diǎn)，使其在機(jī)械、化工、電子、醫(yī)藥、冶金、煙草、配送中心等行業(yè)得到了快速應(yīng)用和發(fā)展。</p><p>　　1.3　課題研究的內(nèi)容</p

19、><p>　　本課題研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：</p><p>　　(1)了解了自動化立體倉庫的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，及本課題目的和意義。</p><p>　　(2)熟悉了自動化立體倉庫的基本概況和特點(diǎn)。</p><p>　　(3)以某立體倉庫為研究對象，利用Flexsim仿真軟件搭建倉庫模型，建立各設(shè)備之間的邏輯關(guān)系，利用它強(qiáng)大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能，

20、查看設(shè)備運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)和效率。在建模仿真過程中，掌握了Flexsim仿真軟件的基本使用方法和運(yùn)用Flexsim建模的一般方法。</p><p>　　(4)以仿真輸出的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對結(jié)果進(jìn)行分析，針對配置不合理的地方，通過優(yōu)化資源配置，提出可行的優(yōu)化方案，與優(yōu)化之前的方案相比較，驗(yàn)證優(yōu)化之后方案的合理性，力求在一定程度上達(dá)到解決系統(tǒng)問題的目的。</p><p>　　2　　自動化立體倉庫概述&

21、lt;/p><p>　　2.1　自動化立體倉庫的定義</p><p>　　自動化立體倉庫（AS/RS-Automated Storage and Retrieval System)，又稱自動存儲和檢索系統(tǒng)或自動化倉儲系統(tǒng)，是物流倉儲中出現(xiàn)的新概念。自動化立體倉庫技術(shù)是一種新型的倉儲技術(shù)，是物料搬運(yùn)和倉儲科學(xué)中的一門綜合科學(xué)技術(shù)工程。利用立體倉庫技術(shù)和設(shè)備可使倉庫高層設(shè)計(jì)趨向合理，使用簡便等操作

22、。其用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制和管理，并使用自動控制的巷道堆垛機(jī)進(jìn)行存取操作，實(shí)現(xiàn)了存取自動化。同時它集管理、機(jī)械、電氣于一體，采用先進(jìn)的PLC等計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，凸顯了立體倉庫較高的技術(shù)水平。</p><p>　　2.2　自動化立體倉庫的組成</p><p>　　貨架、堆垛機(jī)、出/入庫輸送設(shè)備屬于自動化立體倉庫系統(tǒng)的主要組成部分。自動化立體倉庫除了庫房、貨架等硬件組成外，為了實(shí)現(xiàn)貨物的自動存儲和取出

23、，還需要相應(yīng)的管理、控制以及執(zhí)行等系統(tǒng)。下面介紹下倉庫主要組成部分：</p><p><b>　　(1)貨架</b></p><p>　　一般為鋼鐵結(jié)構(gòu)構(gòu)成儲存商品的單元格。高層貨架倉庫的主要有貨架高密度，高度和長度較大，排列較多，巷道較窄等特點(diǎn)。因?yàn)樨浖苁且环N架式結(jié)構(gòu)物，它可以充分地利用倉庫空間，提高倉庫利用率，增加倉庫吞吐能力。存入貨架中的貨物，分類清楚，互不擠壓

24、，是立體倉庫的最佳選擇。</p><p><b>　　(2)堆垛機(jī)</b></p><p>　　堆垛機(jī)是隨著立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的起重機(jī)，是立體倉庫中重要的運(yùn)輸設(shè)備。堆垛機(jī)采用手動、單機(jī)自動、聯(lián)機(jī)自動等控制方式。它主要在高層貨架的巷道內(nèi)來回行走，將入口貨物存入貨格，或者取出貨格內(nèi)的貨物運(yùn)送到出口。巷道式堆垛機(jī)由運(yùn)行部分、起升部分、裝有存取貨裝置的載貨臺、車身，和電

25、氣設(shè)備五部分組成[3]。</p><p>　　(3)出入庫輸送設(shè)備</p><p>　　出入庫輸送設(shè)備主要將貨物輸送到出入庫指定位置和堆垛機(jī)上下料位置，可根據(jù)貨物的特點(diǎn)和倉庫結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)的傳送帶輸送機(jī)、機(jī)動輥道、鏈傳動輸送機(jī)等設(shè)備。</p><p>　　(4)電氣控制與計(jì)算機(jī)管理設(shè)備</p><p>　　自動化立體倉庫還擁有完成以下諸如對貨物

26、品名、貨號、數(shù)量等產(chǎn)品信息進(jìn)行識別的設(shè)備；對堆垛機(jī)等設(shè)備進(jìn)行位置控制、速度控制、以及方向控制的微處理器和可編程序控制器等設(shè)備；負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)系統(tǒng)中各個部分的運(yùn)行監(jiān)控及調(diào)度的設(shè)備；完成整個倉庫的賬目管理和作業(yè)管理計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)；對各設(shè)備之間進(jìn)行大量信息交換的數(shù)據(jù)通信設(shè)備。</p><p>　　2.3　自動化立體倉庫的分類</p><p>　　自動化立體倉庫是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，由控制、通信等眾多子系統(tǒng)

27、構(gòu)成。按不同方式可以分為多種形式。正是由于它分類的多樣性，易滿足各方面的需求，故深入而廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，下面為幾種常見的自動化立體倉庫類型[4]：</p><p>　　(1)整體式倉庫：即庫房與貨架形成一體化結(jié)構(gòu)。貨架除了具有存儲貨物的功能以外，還能作為建筑物的支撐結(jié)構(gòu)，是建筑物一個組成部分。</p><p>　　(2)分離式倉庫：即儲存貨物的貨架單獨(dú)存在。根據(jù)已有建筑物可改造為自動化

28、立體倉庫，也可以將貨架拆除，而僅保留建筑物以做它用。</p><p>　　(3)單元貨架式倉庫：是最常見的一種結(jié)構(gòu)，貨物一般先放在托盤內(nèi)，再由堆垛機(jī)等運(yùn)輸工具裝入倉庫貨架的貨位中。</p><p>　　(4)移動貨架式倉庫：電動貨架是其主要組成部分。貨架可以在鋪設(shè)的軌道上行走，控制裝置根據(jù)需要控制貨架的聚合和分離。工作時貨架分離，在巷道中進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)完后可將貨架合攏，減少作業(yè)巷道，達(dá)到節(jié)

29、省倉庫面積和提高空間的利用率的目的。</p><p>　　自動化立體倉庫的分類多種多樣，除此之外還有揀選貨架式，水平循環(huán)式等不同類型的自動化立體倉庫。</p><p>　　2.4　自動化立體倉庫的特點(diǎn)</p><p>　　自動化立體倉庫的出現(xiàn)，使人們對倉儲的觀念發(fā)生了根本的改變。人工搬運(yùn)、碼放的傳統(tǒng)倉儲作業(yè)模式已經(jīng)不能適應(yīng)競爭日益激烈的市場需求。新型的機(jī)械化和自動化

30、的倉儲系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。這種新型的倉儲作業(yè)具有傳統(tǒng)倉儲作業(yè)所不具有的優(yōu)勢，成為企業(yè)發(fā)展中關(guān)鍵因素。自動化立體倉庫之所以獲得了迅速的發(fā)展，主要具有以下一系列特點(diǎn)：</p><p>　　貨物存放集中化、立體化、提高空間利用率，同時與搬運(yùn)設(shè)備(AGV小車、傳送帶)連接,貨物出入庫快速、準(zhǔn)確；倉庫作業(yè)的機(jī)械電子化和自動化確保了能夠自動存取物資，降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)約勞力成本，提高了操作效率和準(zhǔn)確度[5]；工件損傷和貨物丟

31、失得到了極大改善，還可以適應(yīng)特殊環(huán)境下的低溫作業(yè)，劇毒、和腐蝕性等物資的儲存；提高倉庫的安全可靠性，便于進(jìn)行合理儲存和科學(xué)的養(yǎng)護(hù)，提高保管質(zhì)量，確保倉庫安全；計(jì)算機(jī)控制，提高倉庫管理水平，利用計(jì)算機(jī)設(shè)備對物資庫存賬目，物料存放位置等進(jìn)行準(zhǔn)確詳細(xì)記錄。</p><p>　　3　　Flexsim仿真環(huán)境</p><p><b>　　3.1　軟件簡介</b></p&g

32、t;<p>　　Flexsim是一款基于視窗，面向?qū)ο蟮姆抡孳浖?。它集仿真、人工智能、?shù)據(jù)處理等技術(shù)為一體，可以用C++直接定義模型，擁有強(qiáng)大的3D動畫、實(shí)時數(shù)據(jù)處理能力，同時提供了與其它軟件的接口，能方便的讀取和輸出Exsel中的數(shù)據(jù)[6]。另外它的部件是向用戶開放的，運(yùn)用Flexsim系統(tǒng)仿真軟件進(jìn)行建模時，只要從部件庫拖拽相應(yīng)實(shí)體到建模窗口，操作方便，并且可移植性較好。在進(jìn)行復(fù)雜的仿真設(shè)計(jì)時，團(tuán)隊(duì)的每個成員可以承擔(dān)其

33、中某個模塊，做好的模塊可以添加到用戶庫，方便其他人員調(diào)用，加快了設(shè)計(jì)進(jìn)度。</p><p>　　3.2　軟件窗口組成</p><p>　　軟件主窗口由以下五部分組成：菜單、工具欄、實(shí)體庫、模型視圖和仿真控制欄。其中打開軟件后顯示的界面如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1　　軟件操作窗口界面</p><p><b>　　3.

34、2.1　菜單</b></p><p>　　主要有文件、編輯、視圖、創(chuàng)建、執(zhí)行、統(tǒng)計(jì)和幫助等組成。</p><p>　　文件：用來打開、新建模型，將建好的模型進(jìn)行保存等設(shè)置。</p><p>　　編輯：進(jìn)行撤銷和恢復(fù)，其它較少用到。</p><p>　　視圖：可以進(jìn)行一些視圖的設(shè)置，如平面和3D視圖的切換等功能。</p>

35、<p>　　創(chuàng)建：Flexsim腳本代碼簡單且編寫完成后，立即生效。而C++復(fù)雜且需編譯，但運(yùn)行速度快。根據(jù)需要設(shè)置轉(zhuǎn)換到C++，以獲取高速運(yùn)行。</p><p>　　執(zhí)行：內(nèi)有運(yùn)行，重置等功能，功能和仿真控制欄類似。</p><p>　　統(tǒng)計(jì)：模型運(yùn)行后，在此可生成報(bào)告與統(tǒng)計(jì)。</p><p>　　幫助：初學(xué)者或遇到問題時可以打開幫助下的用戶手冊。&

36、lt;/p><p><b>　　3.2.2　實(shí)體庫</b></p><p>　　Flexsim仿真軟件擁有豐富的實(shí)體庫，實(shí)體類別足以滿足用戶的需求，用戶還可以自定實(shí)體并添加到用戶庫，方便以后調(diào)用[7]。實(shí)體分為固定類實(shí)體和臨時類實(shí)體。臨時實(shí)體是模型中臨時產(chǎn)生的對象，隨時間的運(yùn)行會消失，固定實(shí)體則一直存在。固定實(shí)體又分為離散和連續(xù)實(shí)體，分別對應(yīng)仿真離散和連續(xù)屬性的事件。&l

37、t;/p><p>　　離散型又分為資源類、執(zhí)行類、網(wǎng)絡(luò)類和圖示類四種。在實(shí)體庫中按從上到下的順序從發(fā)生器到儲液罐之間的實(shí)體為資源類實(shí)體，為離散仿真模型的主干對象；任務(wù)分配器和堆垛機(jī)之間的實(shí)體為執(zhí)行類實(shí)體，接受資源類實(shí)體指派任務(wù)，進(jìn)行貨物搬運(yùn)等生產(chǎn)操作；網(wǎng)絡(luò)類包括網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和交通控制器，用來設(shè)定小車等運(yùn)輸工具的行走路線；圖示類有可視化工具和記錄器，用來實(shí)時顯示指定實(shí)體的輸出數(shù)據(jù)和信息。</p><p&

38、gt;　　3.2.3　仿真控制欄</p><p>　　仿真控制欄位于主窗口的頂部，此面板用來控制模型的運(yùn)行，如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2　　仿真控制面板</p><p>　　(1)重置：類似于復(fù)位的功能，模型仿真一段時間后，點(diǎn)擊它可實(shí)現(xiàn)將所有實(shí)體運(yùn)行的數(shù)據(jù)清零，在對實(shí)體進(jìn)行的參數(shù)設(shè)置時點(diǎn)擊重置進(jìn)行設(shè)置數(shù)據(jù)的裝載，以重新運(yùn)行模型，實(shí)現(xiàn)多次統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的功

39、能。</p><p>　　運(yùn)行：用來啟動模型運(yùn)行，直到設(shè)定時間到達(dá)或按下停止按鈕。</p><p>　　停止：停止模型運(yùn)行，同時更新模型中所有實(shí)體的數(shù)據(jù)。如模型不被重置，點(diǎn)擊運(yùn)行則接著停止的時刻繼續(xù)運(yùn)行。</p><p>　　步進(jìn)：將模型仿真鐘設(shè)定到下一個事件要發(fā)生的時刻，然后這個事件發(fā)生，此功能可以以事件為單位對模型操作。</p><p>

40、　　(2)仿真控制欄顯示了模型的實(shí)時運(yùn)行時間，用戶還可以根據(jù)自己需要設(shè)定模型停止時間，時間到了模型準(zhǔn)時停止運(yùn)行；用戶可以根據(jù)需要拖動速度滑動條進(jìn)行設(shè)置仿真速度。</p><p>　　3.3　軟件的仿真步驟</p><p>　　運(yùn)用Flexsim軟件進(jìn)行仿真建模通常有以下步驟[8]：</p><p>　　(1)抽象出仿真模型：明確影響立體倉庫作業(yè)的主要因素。如果所找出

41、的因素不足以影響該模型對實(shí)際系統(tǒng)的仿真，則刪除該因素值。再通過簡化后的業(yè)務(wù)模型與Flexsim所含控件進(jìn)行比較，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)該簡化過程，直到所有因素值被確定。</p><p>　　(2)設(shè)置布局：運(yùn)用Flexsim軟件直接導(dǎo)入需要生成的三維模型，通過實(shí)體庫提供的各實(shí)體來匹配現(xiàn)實(shí)中的設(shè)備，進(jìn)行模型的布局。</p><p>　　(3)仿真的數(shù)據(jù)建模：仿真的數(shù)

42、據(jù)建模是整個仿真模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動。對仿真對象的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分析采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)分析的數(shù)據(jù)，得出近似的數(shù)據(jù)分布函數(shù)。數(shù)據(jù)建模一般分為以下步驟：第一，將實(shí)際生產(chǎn)操作中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入ExpertFit中，得到各種數(shù)據(jù)的均值、最值；其次，比較概率分布函數(shù)找到最貼合的函數(shù)，選擇最佳的概率分布函數(shù)；最后，確定其分布函數(shù)的具體參數(shù)。</p><p>　　(4)連接端口并設(shè)置參數(shù)：依據(jù)之前簡化后的業(yè)務(wù)模型和布局，通過A或S連接建

43、立Flexsim各實(shí)體間的關(guān)系；依據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)和擬合的概率分布函數(shù)對各實(shí)體涉及的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　(5)編寫仿真程序：通過編寫程序可以很方便的將實(shí)際業(yè)務(wù)的需求和設(shè)計(jì)者的不同想法或策略應(yīng)用到仿真模型中，同時仿真程序提高了Flexsim實(shí)體間的關(guān)聯(lián)度和二次開發(fā)能力。</p><p>　　(6)運(yùn)行模型和生成報(bào)告: 模型的運(yùn)行可以使用戶很直觀的透過3D動畫查看系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，或者

44、生成運(yùn)作統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并對影響系統(tǒng)運(yùn)行效率的因素進(jìn)行分析，提出改進(jìn)措施，達(dá)到優(yōu)化的目的。</p><p>　　4　　自動化立體倉庫仿真模型和優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　4.1　基本規(guī)劃</p><p>　　4.1.1　實(shí)例要求</p><p>　　某公司下轄的物流子公司由于業(yè)務(wù)的發(fā)展，現(xiàn)需要規(guī)劃建設(shè)一個新的立體倉庫以滿足生產(chǎn)要求。該倉

45、庫可以實(shí)現(xiàn)貨物的簡單處理，處理后的貨物及時上貨架，隨訂單及時出庫等操作?？紤]到本公司的以往生產(chǎn)銷售及交通情況，使倉庫更符合公司需求做如下要求：倉庫補(bǔ)貨在白天進(jìn)行，入庫產(chǎn)品中40%在白天發(fā)往外地，剩下60%在夜晚發(fā)送。該倉庫要對三種不同的貨物進(jìn)行入庫，每種貨物分別有自己獨(dú)有的貨架，貨物運(yùn)送到倉庫后, 首先要進(jìn)行卸貨，之后由人搬運(yùn)到處理器進(jìn)行簡單的加工如進(jìn)行包裝或貼條形碼等簡單操作，40%進(jìn)行處理后直接由堆垛機(jī)送往出庫暫存區(qū)，不進(jìn)行入貨架操

46、作，直接由訂單提走發(fā)往外地銷售。余下的經(jīng)處理器處理后，由堆垛機(jī)搬運(yùn)至貨架，等待夜晚發(fā)送。其中垛機(jī)對貨物的入貨架還是送往出口的處理方式為隨機(jī)。</p><p>　　4.1.2　立體倉庫的基本參數(shù)</p><p>　　根據(jù)每天的實(shí)際處理能力設(shè)計(jì)該倉庫的貨位數(shù)量，并充分考慮到滯銷等因素，適當(dāng)增大倉庫的容量，當(dāng)滯銷時能滿足滯銷貨物及時入庫，同時通知生產(chǎn)部門減少日產(chǎn)量，使企業(yè)盡量規(guī)避不可知因素帶來的

47、影響。</p><p>　　初步規(guī)劃自動化立體倉庫的主要參數(shù)如下：選取堆垛機(jī)的水平最大速度2m/s，傳送帶、分揀傳送帶速度為1m/s，處理器的處理時間為10s，貨架有3排，每個10列10層, 貨位數(shù)量除滿足正常需求外，要有富余，以備滯銷之需。初始設(shè)計(jì)時, 模型的各個主要組成設(shè)備及數(shù)量如表4-1表所示。</p><p>　　表4-1　　初始模型各設(shè)備構(gòu)成表</p><p&

48、gt;　　4.2　仿真實(shí)驗(yàn)的流程</p><p>　　圖4-1　　仿真實(shí)驗(yàn)流程圖</p><p>　　4.3　立體倉庫布局</p><p>　　根據(jù)自動化立體倉庫的一般需求，設(shè)計(jì)該模型由入庫，貨物存儲，出庫三部分組成?；谠囉冒孳浖趯?shí)體數(shù)量上最多只能用20個實(shí)體及部分功能的限制，入庫、貨物存儲、出庫三部分設(shè)計(jì)的相對比較簡單。其中入庫區(qū)由發(fā)生器、入庫暫存區(qū)表示；貨物

49、存儲區(qū)由處理器、傳送帶、貨架、堆垛機(jī)等表示；出庫區(qū)由出庫暫存區(qū)、吸收器表示。初步構(gòu)建仿真模型, 如圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2　　初始模型布局圖</p><p><b>　　4.4　模型建立</b></p><p>　　4.4.1　設(shè)置布局</p><p>　　Flexsim采用對象對實(shí)際過程中的各元素建

50、模，利用先進(jìn)的模型構(gòu)造技術(shù)，將對象封裝為功能強(qiáng)大，操作極其方便的可視化控件，極大方便了用戶進(jìn)行創(chuàng)建和配置實(shí)體[9]。根據(jù)建模前規(guī)劃設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)模型，將對象從“實(shí)體庫”中拖曳到仿真視圖窗口中的適當(dāng)位置。圖4-3為拖拽暫存區(qū)示意圖，按此方法對其它實(shí)體進(jìn)行拖拽操作，完成布局。</p><p>　　圖4-3　　將暫存區(qū)從實(shí)體庫拖到視圖窗口</p><p>　　4.4.2　定義流程</p>

51、;<p>　　每個Flexsim 的實(shí)體都可有多個端口，并且端口數(shù)沒有數(shù)量限制，實(shí)體通過端口與其它實(shí)體進(jìn)行通信，端口有3種類型：輸入、輸出和中間端口，在設(shè)定臨時實(shí)體在模型中的流動路線時，如果要設(shè)置輸入和輸出端口的流向，則用A連接；而中間端口通常是用來建立固定實(shí)體與可移動實(shí)體之間的相關(guān)關(guān)系，常用S連接[10]。固定實(shí)體如處理器、暫存區(qū)、輸送機(jī)，可移動實(shí)體如操作員、叉車、起重機(jī)等。根據(jù)對象之間的邏輯關(guān)系，采用A或S連接構(gòu)建仿真

52、模型的邏輯流程，完成對象間各端口的通信設(shè)置。</p><p>　　圖4-4　　定義模型流程圖</p><p>　　4.4.3　設(shè)置參數(shù)</p><p>　　根據(jù)每個對象所要描述的物理系統(tǒng)特征，設(shè)定對象的參數(shù)。將布局后的各個實(shí)體的端口連接后，對各實(shí)體進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。在視圖窗口中，雙擊所要設(shè)定的實(shí)體，打開對模型實(shí)體進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的屬性窗口，同時進(jìn)行邏輯設(shè)置。</p&g

53、t;<p>　　(1)設(shè)置分揀傳送帶參數(shù)。鼠標(biāo)左鍵雙擊分揀傳送帶圖標(biāo)，打開傳送帶屬性對話框，點(diǎn)擊傳送帶選項(xiàng)卡，設(shè)置速度值為1，參數(shù)設(shè)置如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 　分揀傳送帶屬性框圖</p><p>　　打開分揀傳送帶的臨時實(shí)體流選項(xiàng)卡，在發(fā)送至端口設(shè)置發(fā)送條件的邏輯為按臨時實(shí)體類型發(fā)送。這樣能保證根據(jù)貨物的類型使貨物流向下游指定傳送帶所對應(yīng)的輸入端口，實(shí)

54、現(xiàn)分揀傳送的目的，具體設(shè)置如圖4-6。</p><p>　　圖4-6　　設(shè)置分揀傳送帶發(fā)送端口框圖</p><p>　　(2)設(shè)置傳送帶參數(shù)。鼠標(biāo)左鍵雙擊傳送帶，打開傳送帶選項(xiàng)卡，設(shè)置速度值為1，過程和分揀傳送帶類似，打開臨時實(shí)體流選項(xiàng)卡，發(fā)送邏輯設(shè)為按百分比，60%送往貨架，40%送往出庫暫存區(qū)，同時指定使用運(yùn)輸工具，其他兩個傳送帶的參數(shù)設(shè)置同上，傳送帶輸出端口發(fā)送貨物邏輯代碼如圖4-7

55、。</p><p>　　圖4-7　　設(shè)置傳送帶輸出端口框圖</p><p>　　(3)設(shè)置處理器參數(shù)。在視圖窗口中找到要設(shè)置的處理器，雙擊處理器圖標(biāo)，彈出該實(shí)體的屬性設(shè)置界面。在處理器選項(xiàng)卡中設(shè)置加工時間為10s，根據(jù)貨物離開處理器后改變顏色，點(diǎn)擊處理器屬性中的觸發(fā)器選項(xiàng)卡，設(shè)置為離開觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)貨物的類型，在其離開處理器時改變顏色，設(shè)置處理器的離開觸發(fā)邏輯代碼如圖4-8。 </p

56、><p>　　圖4-8　　設(shè)置處理器離開觸發(fā)框圖</p><p>　　(4)設(shè)置暫存區(qū)參數(shù)。暫存區(qū)存放有三種產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)操作人員1搬運(yùn)產(chǎn)品類型1，送往處理器1；操作人員2搬運(yùn)產(chǎn)品類型2，送往處理器2；兩個操作員中，當(dāng)某個處于空閑時搬運(yùn)類型3，送往空閑的處理器。在暫存區(qū)下的發(fā)送至端口設(shè)置發(fā)送邏輯，指定相應(yīng)類型的貨物流向指定的處理器，具體設(shè)置如圖4-9所示。</p><p>

57、　　圖4-9　　設(shè)置暫存區(qū)發(fā)送端口框圖</p><p>　　在暫存區(qū)的臨時實(shí)體流選項(xiàng)卡下設(shè)置使用運(yùn)輸工具，則運(yùn)輸工具接受暫存區(qū)指派任務(wù)，進(jìn)行搬運(yùn)貨物等操作。設(shè)置邏輯為根據(jù)臨時實(shí)體類型執(zhí)行相應(yīng)的操作，設(shè)置邏輯代碼如圖4-10所示。</p><p>　　圖4-10　　設(shè)置暫存區(qū)使用運(yùn)輸工具框圖</p><p>　　(5)根據(jù)以上的方法設(shè)置貨物的到達(dá)時間間隔服從unifo

58、rm(15.0, 20.0, 0.0)，操作員的最大速度為2m/s,貨架10層，10列，設(shè)置為隨機(jī)放置到可用層，可用列。</p><p>　　4.5　自動化立體倉庫仿真分析</p><p>　　4.5.1　仿真模型運(yùn)行及結(jié)果統(tǒng)計(jì)</p><p>　　因?yàn)榘滋斐鋈霂毂容^頻繁，對設(shè)備的運(yùn)行壓力最大，而夜晚所面臨的處理任務(wù)相對較小，故考慮對白天的出入庫情況進(jìn)行仿真。建立完

59、模型并設(shè)置好參數(shù)后，點(diǎn)擊“重置”按鈕，再點(diǎn)擊“運(yùn)行”就可以運(yùn)行模型。仿真模擬自動化立體倉庫一天8小時的工作情況。因?yàn)镕lexsim是實(shí)時的仿真軟件，在仿真過程及結(jié)束的任意時刻，點(diǎn)擊實(shí)體屬性中的“統(tǒng)計(jì)”選項(xiàng)卡，可以查看對任意實(shí)體的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)有餅狀圖，圖表等行式，如圖4-11所示為狀態(tài)餅圖。</p><p>　　圖4-11　　處理器5的狀態(tài)餅圖</p><p>　　新款軟件新增了DASHBOA

60、RD功能，該模塊是實(shí)體庫中記錄器的延伸，較其具有操作簡單，更強(qiáng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的優(yōu)點(diǎn)。用戶可以以多種數(shù)據(jù)的形式如表格、餅圖，柱狀圖等同時查看多個實(shí)體的運(yùn)行情況。在模型的各實(shí)體中，以堆垛機(jī)，傳送帶為代表，利用DASHBOARD功能，統(tǒng)計(jì)其在運(yùn)行過程中的各種狀態(tài)、所占比例。如圖4-12所示，其中第一欄為2個堆垛機(jī)的狀態(tài)餅圖統(tǒng)計(jì)情況，第二欄所示為3個傳送帶的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況，用戶還可根據(jù)需要，添加更多的實(shí)體進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。</p><

61、;p>　　圖4-12　　DASHBOARD統(tǒng)計(jì)圖</p><p>　　除實(shí)時統(tǒng)計(jì)外，F(xiàn)lexsim還建立了與Exsel表格的接口，在仿真結(jié)束后，通過統(tǒng)計(jì)菜單下的狀態(tài)報(bào)告輸出Exsel狀態(tài)報(bào)表，模型的狀態(tài)報(bào)告直觀地反映了模型中各實(shí)體的各種狀態(tài)，為改進(jìn)和優(yōu)化提供了依據(jù)。利用模型提供的仿真實(shí)驗(yàn)控制欄，設(shè)置仿真為終止型仿真，仿真時間8小時，該統(tǒng)計(jì)報(bào)告以Exsel表格的形式導(dǎo)出。仿真后結(jié)束后，在軟件菜單欄中選擇“統(tǒng)計(jì)

62、”，在下拉菜單中單擊“報(bào)告與統(tǒng)計(jì)”，在彈出的對話框中選擇狀態(tài)統(tǒng)計(jì)類型。用戶可在報(bào)告中選擇要填加的變量，如圖4-13所示。</p><p>　　圖4-13　　選擇報(bào)告與統(tǒng)計(jì)中的變量 </p><p>　　點(diǎn)擊“生成報(bào)告”，生成系統(tǒng)狀態(tài)報(bào)告，經(jīng)多次仿真并綜合后得到如表4-2所示。</p><p>　　表4-2　　系統(tǒng)狀態(tài)報(bào)表</p><p>　

63、　4.5.2　仿真結(jié)果分析</p><p>　　根據(jù)以上表4-2統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，找出系統(tǒng)規(guī)劃時的問題所在，分析結(jié)果如下：</p><p>　　(1)兩個處理器和兩個操作員的空閑時間時間太長，利用率低下，存在設(shè)備閑置的狀況，并且增加了企業(yè)的資本投入，優(yōu)化時可以考慮給予精簡。</p><p>　　(2)雖然堆垛機(jī)的利用率比較高，得到了充分的應(yīng)用，但幾乎滿載運(yùn)行，對堆垛機(jī)提出

64、了很高的要求，在優(yōu)化時可以修改堆垛機(jī)的參數(shù)，避免滿負(fù)荷運(yùn)行。 </p><p>　　(3)三個傳送帶發(fā)生了不同程度堵塞現(xiàn)象，這表明下游的堆垛機(jī)不能及時的處理傳送帶上的貨物，考慮到堆垛機(jī)使用率比較高，故考慮增設(shè)暫存區(qū)，能對貨物的處理起到緩沖的作用，使貨物及時離開傳送帶。</p><p>　　4.6　自動化立體倉庫的優(yōu)化 </p><p>　　一般認(rèn)為設(shè)備的利用率保

65、持在60%到85%之間是最好的，此時設(shè)備即得到充分的利用又不至于滿負(fù)荷運(yùn)行；同時期望阻塞率為0%，因?yàn)檫@表明上下游不存在瓶頸問題，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)運(yùn)行流暢。故為了使系統(tǒng)達(dá)到上述效果，需要進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化操作。</p><p>　　優(yōu)化的依據(jù)是仿真模型運(yùn)行后生成的狀態(tài)報(bào)表，依據(jù)生成表4-2的數(shù)據(jù)，了解到系統(tǒng)部分實(shí)體存在諸如利用率不高，堵塞等問題。針對兩個處理器和操作員的空閑時間過長，利用率低的問題，提出各減少一個的方案；設(shè)置

66、堆垛機(jī)的水平最大速度為3m/s，避免滿載運(yùn)行；貨物到達(dá)傳送帶的末端時，堆垛機(jī)不能及時將貨物送走，產(chǎn)生貨物在傳送帶扎堆的問題，增設(shè)暫存區(qū)，緩沖上下游處理的壓力。模型優(yōu)化布局如圖4-14。 </p><p>　　圖4-14　　模型改進(jìn)布局圖</p><p>　　多次運(yùn)行修改后的模型，形成全局狀態(tài)表，經(jīng)分析綜合后形成表4-3。</p><p>　　表4-3　　優(yōu)化后系統(tǒng)狀

67、態(tài)報(bào)表</p><p>　　自動化立體倉庫模型修改前后主要設(shè)備利用率的對比情況如下：根據(jù)初始設(shè)計(jì)時和修改模型后得出的狀態(tài)統(tǒng)計(jì)表，抽取出相關(guān)主要設(shè)備的利用率形成表4-4和表4-5。仿真模型試運(yùn)行主要設(shè)備的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表4-4所示。</p><p>　　表4-4　　主要設(shè)備試運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　根據(jù)模型存在的問題，改進(jìn)和生成報(bào)告，抽取出主要設(shè)備實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如

68、表4-5所示。</p><p>　　表4-5　　主要設(shè)備優(yōu)化后運(yùn)行統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　為使數(shù)據(jù)看起來更直觀，對比更明顯，綜合表4-4和表4-5，生成下表4-6。</p><p>　　表4-6　　優(yōu)化前后統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　對優(yōu)化前后模型運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)結(jié)果對比分析可知：模型的利用率得到了顯著的改善，系統(tǒng)的瓶頸問題得到了一定緩解，

69、確保了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性。通過本實(shí)例的分析我們可以知道，在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)建立之前，利用Flexsim仿真軟件提前做出仿真模型并進(jìn)行測試運(yùn)行，可以有效避免新系統(tǒng)缺陷。通過改變設(shè)備數(shù)量，更改設(shè)備參數(shù)等途徑不斷反復(fù)嘗試，在較短的時間內(nèi)找到優(yōu)化系統(tǒng)的方法，提高系統(tǒng)效率，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)省投資的目的。</p><p><b>　　五、總結(jié)</b></p><p>　　本文采用Fle

70、xsim仿真軟件，在自動化立體倉庫建設(shè)之前，即在項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃階段，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際的需求，省略一些次要因素，抽象出系統(tǒng)的模型。利用仿真軟件完成對自動化立體倉庫建模、仿真和優(yōu)化等操作過程。</p><p>　　通過Flexsim仿真軟件對擬建設(shè)的自動化立體倉庫進(jìn)行研究，找出系統(tǒng)存在的瓶頸，并依據(jù)仿真結(jié)果對系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。對比前后兩次主要設(shè)備的利用率，方案的優(yōu)劣一目了然，優(yōu)化后系統(tǒng)運(yùn)行狀況較之前得到了明顯的改善，達(dá)到了用