（计算机应用技术专业论文）仓储物流管理监控仿真系统的设计.pdf

仓储物流管理监控仿寞系统的设计 摘要 为了适应当前仓储物流管理水平的需要，有效分析自动化立体仓 库工作效率、作业调度清况和库存数据，充分利用计算祝技术提高管 理和决策的技术水平，建立仓储物流管理监控仿真系统是比较有效的 途径之一。本文以仓储物流管理监控系统为研究对象，提出了以监控 魑态软件r s v i e w 3 2 为主要支撑平台，建立仓储物流管理监控仿真系 统。从技术角度提出了实现仓储物流管理监控仿真系统的原理和方 法、莜托酶支撑平台，并阐述了系统新包含的功能，绘趣了系统仿真 的结果。论文主要开展了以下研究内容： 从系统的需求分析出发，为满足用户服务，确定系统所应具备 的功能。在分析传统仓储物流管理监控系统软件设计方法的基 础上，提出仿真系统的体系结构框架。 。作鲎谖度的动态性强、实现过程复杂，楚理数据繁多，是仿真 系统实现的难点和重点。论文对作业调度的问题进行了全面、 细致的分析，其中包括作业路径优化闻题，并给出了作业路径 优化的实现方法。并由仿真系统给出仿真结果。 校对系统功能进行分析的基础上，给出了系统功能实现的仿真 结果。 关键词：仓储物流、仓储物流管理妊控系统、仿真、作业调度、入库 作监、赉库作业等。 仓储物流管理监控仿真系统的设计 a b s t r a c t i no r d e rt oa d a p t t ot h ec u r r e n tm a n a g e m e n tl e v e lo fs t o r a g e l o g i s t i c s ，o n eo ft h em o s te f f i c i e n tt o o li s t oe s t a b l i s hm a n a g e m e n ta n d m o n i t o r i n gs i m u l a t i o ns y s t e mo fs t o r a g el o g i s t i c s ( m m s s s l ) w h i c hc a n a n a l y s et h ee f f i c i e n c ya n di n v e n t o r yd a t ao f a s r se f f i c i e n t l y , a n dm a k e t h eb e s to fc o m p u t e rt oi m p r o v et h et e c h n i q u el e v e lo ft h em a n a g e m e n t a n dd e c i s i o n m a k i n go fa s r s t h i sp a p e r sr e s e a r c ho b j e c t i s m a n a g e m e n ta n dm o n i t o r i n gs y s t e mo fs t o r a g el o g i s t i c s ( m m s s l ) ，a n dt o e s t a b l i s hm a n a g e m e n ta n dm o n i t o r i n gs i m u l a t i o ns y s t e mo fs t o r a g e l o g i s t i c s w h o s ep l a t f o r mi st h em o n i t o r i n gc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r e r s v i e w 3 2 f r o mt h et e c h n i q u ep o i n to fv i e w , t h i sp a p e rp u tf o r w a r dt h e p r i n c i p l ea n dm e t h o d s 、s u p p o r t i n gp l a t f o r m ，a n de x p a t i a t et h ef u n c t i o n o f t h em m s s l t h em a i nc o n t e n to f t h i sp a p e ri s ： o nt h ep o i n to fa n a l y z i n gt h er e q u i r e m e n to ft h es y s t e m ，i no r d e rt o s a t i s f y t h ec o n s u m e r sr e q u i r e m e n t ，b a s e do nt h ea n a l y s i so fc l a s s i c m m s s l ，b r i n gf o r w a r dt h ef r a m eo ft h em m s s s l s t r u c t u r e w o r kd i s p a t c hw h i c hh a st h ec h a r a c t e ro fh i g h l yd y n a m i c 、c o m p l e x r e a l i z a t i o nm e t h o d sa n dn u m e r o u sd a t a i st h ee m p h a s i sa n dn o d u l a ro f t h e s y s t e m t h i sp a p e ra n a l y z e w o r k d i s p a t c hm e t i c u l o u s l y a n d c o m p l e t e l y , i n v o l v et h ep r o b l e mo fw o r k - r o u t eo p t i m i z e ，a n dg i v e t h e r e a l i z a t i o nm e t h o d s ，g i v et h er e s u l to fs i m u l a t i o n b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ef u n c t i o no ft h es y s t e m ，p r e s e n tt h eo u t p u t r e s u l to fm m s s m l k e yw o r d s ：s t o r a g el o g i s t i c s 、m a n a g e m e n ta n dm o n i t o r i n gs y s t e mo f s t o r a g el o g i s t i c s 、s i m u l a t i o n 、w o r kd i s p a t c h 、i n p u tw o r k 、o u t p u tw o r k 。 仓储物流管理监控仿真系统的设计 引言 物流是一个富有现代内涵的概念。世界经济的迅速发展和科学技 术的不断进步，物流对经济贸易活动的影响与日俱增，受到越来越多 的关注。在国际上，物流作为新兴的服务产业被认为是国民经济发展 的动脉，被视为继原材料、劳动力之外的“第三方利润源泉”。在中国， 加快现代物流的发展，以此不断增强企业竞争力，优化资源配置，提 高经济运行质量，推动国民经济持续良好的发展具有十分重要的意义。 仓储物流是物流系统中一个很重要的子系统。它是供应和消费之 间的中间环节，起着缓冲和平衡的作用。仓储物流管理监控系统主要 是应用计算机软件技术对自动化立体仓库中的物流和信息流进行统一 的管理。其中包括库存管理、作业管理、作业调度、系统运行状态监 控、画面显示等，并为用户提供友好的人机接口。 而将物流系统的三维实体建模后，根据设备能力计算和运行速度 设置，仓储物流系统可以进行动态仿真运行。从而可以直观看到整个 系统实际运行情况、物料在物流设备间的流动情况、仓库作业的整个 操作过程以及物料的管理方式。 以往的仿真系统大多是对物流系统的仿真，找出物流系统的瓶颈 点并给出解决问题的方案。而本项研究是仿真技术在仓储物流管理监 控系统方面的个探索，研究的目标是通过研究开发仓储物流管理监 控仿真系统及系统的作业调度方法，通过对该系统的应用可以使客户 事先了解仓库管理模式，选择合适的作业调度原则，从而对项目提出 有益的建议，减少重复开发，提高项目的质量。 仓储物流管理监控仿真系统的设计 第一章绪论 1 基本概念 “物流”这一概念，在中国被普遍采用是近十几年的事情。物流 学是在2 0 世纪5 0 年代新发展起来的一门实践性很强的综合性交叉学 科，它融会了经济学、运筹学、技术科学及管理科学，揭示了运输、 储存、装卸搬运、包装、流通加工、信息处理等物流各要素的内在联 系。在经济发达国家被视为继原材料、劳动力之外的“第三利润源泉”， 是降低成本的最后处女地。 1 1 仿真的概念 当前，仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具， 它广泛用于工程领域和非工程领域。仿真可定义为：在全部时间内， 通过对系统的动态模型性能的观测来求解问题的技术。近二十年来， 仿真技术得到了迅猛发展，人们对仿真的认识也得以不断深化。早期 人们对仿真这一术语的含义的理解是：“仿真就是程序的运行，该程序 表示一个抽象的模型，用以研究真实系统中的一些特征”。现在大多数 的仿真文献对仿真的定义基本上基于同一个观点：“针对真实系统建立 模型，然后在模型上进行试验，用模型代替真实系统，从而研究系统 性能的方法称为系统仿真。 1 2 仓储物流管理监控系统的概念 仓储物流管理监控系统是自动化立体仓库的重要组成部分之一， 它和控制系统、输送设备、通信设备一起构成了完整的自动化立体仓 库系统。仓储物流管理监控系统以仓储物流为特定的对象范畴，把仓 储物流和仓储物流信息结合成个有机的系统，这个系统用各种方式 选择、收集、输入仓储计划的、业务的、统计的各种有关数据，经过 有针对性、有目地的计算机处理，即根据仓储管理工作的需求，采用 特定的软件技术，对原始数据处理后输；对管理 ：作有用的信息的系 仓储物流管理监控仿真系统的设计 统。 。 仓储物流管理监控系统的应用有利于仓库实行科学调度、降低物 流成本和提高劳动生产率。而计算机的应用使生产调度和仓库领导能 够根据实时了解入出库动态信息，了解生产情况，通过合理调配机械、 人力、场地，充分利用现有资源，提高发货速度，保证客户需求，以 最低消耗，实现最大收益。 2 仓储物流管理监控技术经历的几个阶段 仓储物流管理监控技术是随物流管理思想和仓库作业方式的发展 变化而不断发展变化的。 1 人工阶段。由于人工阶段各项作业主要是人力，各项事务管理均由 管理者按其迫切需求而产生，各种管理表无固定格式，也无固定的作 业流程。 2 机械化阶段。随着仓储搬运设备机械化，仓储的各项作业暴露出作 业方式的混乱和低效。这时仓储部门开始引进计算机或机械设备来解 决人工作业的进度缓慢及统计数字不正确等问题。但此时计算机网络 还没有建成，仅是简单运用计算机来做些库存数据统计等简单管理工 作。 3 自动化阶段。自动化仓储物流系统采用了自动存储设备，如堆跺机、 自动导引车、电子扫描器和条形码，并采用机器人堆垛物料和包装、 监视物流过程及执行某些过程。仓储物流的管理监控就建立在系统论、 控制论和信息论的基础上，要求系统能提供完整的、准确、必要的信 息，通过对这些信息的处理，了解掌握物流状态，进而控制仓储物流。 计算机的应用则提供了对仓储物流信息的获取、传递、交换和存储的 基础。随着计算机在仓储物流信息管理的广泛应用，要求对物流信息 的管理也进行相应的标准化： 作，其中包括物料信息管理、最佳库存 数量的确定、订单管理、仓库的作业控制等信息管理。 4 集成阶段。在集成化仓库系统中，强调各个自动化物流设备的济同 性，帮个系统自机协f 11 ，他总体效z 矗和! t - p ；：的喧变能力人人超过符部 北1 ，ki i , i i ： 。 溉叠t ： 仓储物流管理监控仿真系统的设计 分独立效益的总和。仓储物流管理监控系统进一步将仓储物流的信息 集成起来，使得从物料管理、作业调度直到运输到达生产的各个过程 的信息，通过计算机网络相互沟通。这种系统不仅使仓储物流系统各 单元间相互协调，而且使生产与物流之间达到协调。 5 智能阶段。人工智能技术的发展推动了自动化技术向更高级的 阶段一智能自动化方向发展。因而智能阶段的仓储物流管理监控系统应 在在生产计划做出后，自动生成物料和人力需求；察看存货单和购货 单，规划并完成物流。如果物料不够，无法满足生产要求，就推荐修 改计划以生产出等值产品。这种系统是将人工的智能集成到仓储物流 系统中。目前，这种物流系统的基本原理已在实际的一些物流系统中 逐步得到了实现。 3 系统仿真语言的发展及系统仿真在物流系统研究中 的作用 3 1 系统仿真语言的发展和现状 5 0 年代以前，还没有专门的仿真语言，仿真者针对系统仿真的要 求，用高级语言编制仿真程序。这种仿真程序功能简单，通用性差， 使用不方便。并要求仿真者不仅对系统建模要有专门知识，同时还要 熟悉仿真算法和计算机语言。 6 0 年代，出现了一些直接用于仿真的专用仿真语言，这类仿真语 言由高级语言编制，针对仿真的通用性要求，提供了专门的输入、输 出、初始化、结果统计等模块，提供了系统模型描述的语言：控制仿 真过程的语言等。与以前的仿真程序相比，使用方便，功能齐全，而 且允许用户方便地修改参数，多次重复运行。具有代表性的仿真语言 有：g p s s ，s i ：m s c r i p t ，s i m u u l a ，g a s p i v 等。 8 0 年代，仿真语言又进一步发展，形成了功能更加强大。使用更 加灵活方便的仿真软件系统。这些软件系统不仪包括建模、仿真运行 和结果输出：还包括模型分析、系统规划设计和统计分析等功能。f i j 户界而史衄观和灵；舌。系统模型可以二维或三维力动 u 2 永，以便 仓储物流管理监控仿真系统的设计 对系统仿真过程进行实时的跟踪和分析。这些仿真语言不需要仿真者 有缀多的计算极j 露谈移编稷技巧，也不瓣要了解很多熬蕊真理论翻算 法。仿真的主要精力可以放在系统建模和系统分析上。既有利于撬高 仿真懿效率，更有幂g 子提高仿真的质量。具有代表性懿仿真软件系统 有w i t n e s s ，s i m a n ，s l a m 等。 9 0 年代以来，溺外又相继开发出一些新的仿真语言，仿真模型的 建立直接面向仿真单元，用户可蛊接采照嚣向制造系统的建模元素， 即用户可以用一系列的物流系统模块来仿真现实世界中的物流自动化 系统，霹以提供先进熬特点去允许恶户仿真复杂的运动，像动力学帮 速度，像机器人、车床、传输通道、特殊空间中显示，包括传输、旋 转、有形物体、视角帮不断运动的褫觉。还可对多种概率分布( 均匀、 正态、指数、爱尔朗、经验分布等) 进行统计分析，并带有随机数生 成器。舆有代表性的仿真软件系统有a u t o m o d ，s i m a n i m a t i o n ，s h o w f l o w 等。 3 2 系统仿真在仓储物流系统中的作用 在仓储物流系统中，系统仿真技术的应用主要有以下几方面： l ， 仓猪物流系统的规划和设计 在没有实际系统的情况下，把系统规划转换成仿真模型，通过运 行模型，评价规戈i 方案的优劣并修改方案，是系统仿真经常用到的一 方面。这可以在系统建成之前，对不合理的设计和投资进行修正，避 免了资金、。人力和时间的浪费。如确立愈库的货位数；确定a g v 数量、 透度；确定堆垛枫盼运行熊力( 运行速度、数量) ，以及翅秘规划物流 设备的布局：设计a g v 的运行路线等。 2 物料控制 通过对物料库存状态的仿真，可以动态的模拟入库、 j ：库、库存 的实际情况。根据加工需要。茬确的掌握入库、： f 库的时机和数量。 3 物料运输讽度 复杂的物流系统经常包含荇干运输竹i 辆、多种运输路线。合删的 仓储物流管理监控仿真系统的设计 调度运输工具；规划运输路线。保障运输线路的畅通和高效都不是一 件轻而易举的事。建立运输系统模型，动态运行此模型，再用动画将 运行状态生动的显示出来。仿真的结果还包括车辆的运行时间、利用 率等。 4 ， 仓储物流成本估计 ” 物流过程是非常复杂的动态过程。物流成本包括运输成本、库存 成本、装卸成本。成本的核算与所花费的时间直接有关。物流系统仿 真是对整个过程的模拟，进程中每一个操作的时间，通过仿真推进被 纪录下来。因此，人们可以通过仿真，统计物流时间的花费，进而计 算物流的成本。 系统仿真在物流系统的应用，除以上四个方面外，还可以翅来对 物流系统进行可靠性分析。 仓储物流管理蕊控嚣真系统的竣诗 第二章仓储物流管理监控仿真动态模型的提出 王念储翡瀛管蠼整控系统的蠹容秘蘧藁及其动恋蛙 i 。1 内容和范阑 、 裔渤化立体仓库是一个复杂的奎动侏系统，由众多子系统组成， 琶括食律建筑、离层货橥、壤垛税、输送视之类的矫匿设备、电气控 制系缆、信息她联系统、搬运路线等。其中堆垛机是在立体仓库两排 货絮之闻运行的越重设备，由p l c 警韵控麓，完成仓库赛缎、仓库缓 冲站翻豳入库台之闻物料的存取和传送。堆垛机的主要技术指标是： 运行速度、升降速度、伸叉速度、停位速度等。出入库站台熄货物或 赭运掩盘进出立体仓库戆中转站。 仓储物流管壤监控系统是自动化立体仓库的核心，这个系统处理 整个仓库生产活动中的主要数据。并澍数据进行统计分析，以便能使 决策卷及霉发现逮题，采取柜应戆氆溅，最大限度鲶降糕瘁存量，热 快货物流通，创造经济效豁和社会效靛。 通过对仓储物流管理监控系统的分析，现代仓储物流管瑷监控系 统翁其髂内容如下： ( 1 ) 物料管理管理生产中所需要的备种物料，如毛坯、工具、半成 品、黢晶襄成晶簿，物料管理具体体现为库存管遐，即对入辩移出库 进符管理，并协诞密痒与入摩，滋豫诞替足够瓣物料供应垒产。 ( 2 ) 作业管理根据生产加工的需要，计划和调度各种运输设备，规 划运输路线，使所需静物料及时、通畅熊运达指定位置。这里既包括 俸鼓计划，也镪搔 乍监控潮。 ( 3 )状态监控监测仓储物流系统进行过程中的物流状态。仓储物流 系统设置各种监渊装置，对系统筑致螯状态、物辩状态、物流路线等 进行黢测，通过触摸屏或计箕机霹幕蒜时显示各种状态，已掌握物流 实际逡行的情况。在出现故障的情况下，及时采取措施，排除故障， 绦簿系统正常运行。 仓储物流管理监控仿真系统的设计 ( 4 ) 信息管理对仓储物流系统和各种信息进行采集、处理、传输、 统计释缀告。 上述的内容并不是截然分开的。它们之间有着密切的联系。其中 信息管理是现代仓储物流系统的核心。茏论是物料管瑾，状态监控还 是作业管理都离不开物流信息。生产物流过程实际上是物料流动加信 息流动的过程。 1 。2 仓健物流管理监控系统是一令动态系统 仓健物流管理监控系统是动态性毒 常强的系统，主要体现在： l 、每个企业都有自融的仓储策略，都会要求仓储物流管理监控 系统翡功憨符合塞毫戆仓镶燕略。因焉，应爰予每一个企业黪仓赭物 流管理监控系统功能和结构都存在着很大的差别。 2 、仓库中输送设备完成各种作 业露于，作业调度原掰会因为入出库 螽位置不同、入出库作业时枫不同、工作班次不同面有所变化。 3 、每一个企业簧保存在仓库中的物辩品种、属性都是不一样的， 阂瑟对疼存控制的要求就不同。藤且企业孛经济擐表的格式是千差万 别的，这都造成了在开发仓储物流管理监控系统时，很难了解用户的 报表格式，口头或书面上鲶描述摄容易造成误解，增加了开发工作静 工作量。 4 、仓库技术作北流程中存在酱物流和信息流，程每一个管理环节 中都有大量的信息产生。这些信息是动态的，因而很好地协调这些信 息流是仓储物流软件设计过程中的重点和难点。 2影响自动化立体仓库工作效率的主婺因素 反映一个自动化立体仓库的俸韭效率，巷道堆臻钒韵僚建周期! f 均值是最重要的指标之一，乎均作业周期是堆垛机为仓库内各货旺存 取货物的作业周期平均值，。最简单的情况是出库台和入库台在同一个 经置p o ，它瞧坐标为( p o x ，p o y ) 。擞撼有软巷道式离层货架仓黪没 计规范z bj 8 30 1 5 8 9 单衙环作业时堆垛机甲均作业蒯期计算：办 仓疆貔淡管理煎控薅真系统豹设谤 法如图2 1 所示。在货架内取两个点p l 和p 2 ，他们的坐标分别为 p l x = 乙5 + p o x 3 ，p i y = 2 h 3 + p o y p 2 x 2 2 l 3 + p o x 3 ，。p 2 y = h 5 + p o x 3 其中l 为货架全长，h 为资架全高。 p x y 霭2 * 1 平均 车数蹋羯计算方法 计算平均作业周期，当然要知道堆垛机的技术参数( 包括水平、 垂直运行速度和加速度、货叉速度和加速度等) ；堆琛机的技术参数直 接决定堆垛机完成l 乍业的时间：在堆垛机技术参数相同的情况下，仓 库容量( 巷道的层数、列数、排数) 越大、即仓库越高、越长，堆垛 枫平均 乍监瘸麓会越长：蕊塞入库台熬位置燹| l 会影曦难垛枫完残作业 时的路线，从而影响平均作业周期。 在众多等待响应酶 乍业中，按不同的顺序来完成 乍整，堆垛祝所 运行的距离和时间回答不样，因而作业调度时，如何安排作业顺序 也是影响仓库作业效率的重要因素。 3 佟业路径优化阏题 以往豹自动化立体仓库巾，出予堆垛祝的作业效率基本可以滋足 用户正常入出库作业的要求，冈而在作业调度的过程t h 只足按阼 仓耱物流管理簸控髂真系统熬菠计 优先的原则来安排作业表中各种作业的顺序，或者通过手工设定某一 作业具有优先权，将既作业排在作业表的最裁面。但随着仓储设备自 动化程度和仑储物流管理水平的不断提高，对仓储物流管理监控功能 的要求也越来越高。不仅要求堆垛机能及时准确地完成相应的作业， 还应该尽量徽到智巍纯，走最捷径，提高效率、节省能源，从丽提高 我们的企业竞争力。 堆垛概复合俸泣是撂难垛枫从入库台取一盘货枣发开始，依次存 取若干个货傲，如何选择作业排序可使堆垛机所花代价即走过的路径 或所用时间最小，这一离散最优化问题可归结为运筹学中著名的旅行 售货员闻题( t s p ：t r a v e l l i n gs a l e s m a np r o b l e m ) 在一城市集合 a ，b ，c ) 中找出一个最短且经过每个城市次且只一次并回到起 煮酶鼹径。这一离题震予潆滔题，不存在有效魄多矮式算法。1 9 8 5 年， j h o p f i e l d 提出了采用人工神经元网络求解这问题的新方法，从而 开辟了神经优化计算这一新的研究领域。h o p f i e l d 瞬络模型是神经阚 络理论中的一种重鼗的反馈神经网络模型，其特点是”它从一随机初始 状态出发能自动达到一个极小的状态，在优化计算时，只需将待优化的 润题转纯为h o p f i e l d 网络的能量形式，借助于该网终麴特性，网络将达 到一个稳定状态，h o p f i e l d 采用这种方法解决了t s p 问题，但这种方法 也存在不足：由于网络总是朝着麓量减小的方囱变化，因丽所得到熬解 可能为局部最小解，更为严重的是，这种方法常常不能求得有效解，因 而只能作为下一步工作的参考。 因此，本选题决定建立 乍业路径优化数学模型，不仅在理论上使 自动化立体仓库的效率达到最优，并可以将作业路径优化的数学模型 应籍劐现实翡仓储物流管理篷控系统中，捷裹垂动他立 本仓痒运磐数 效率，从而提高我们的市场竞争力。 4仓储物流管理监控仿真系统的意义 在制造企业产，铺设计和制造的过程中，计算机仿真一赢是不可缺少 瞧：l ：具，它在减少损失、l 垮勺经赞、绒短开发捌期、提高产l “i l t 质最篙 仓赭耪凌管理藏控薄粪系绞的设计 方蕊发挥了巨大馋用。制造业竞争的曰憋激烈，促健各圜硝究和疲用 先进镧造技术。先进簏遥技术麴废餍察发展，凳计算机傍冀戆缒丽提 供薪酌舞台，提出篼高魏要求。从发展的历程来看，仿真技术应用的 领域空前靛扩大，融扶传统的每u 造领域( 生产计划制定、加工、装配、 测试) 扩展到产鼹设计开发和销售赣域。西与网终技术鳐会所带来豹 仿真的分布性、与黼形和传感器技朱相结合所带来的仿真的交互陵、 以及仿真技术应用的集成他，是仿真按术在制造数巾应弱的灏趋势。 按照仿寞技术应耀的对象不同，可将制造业中应熙豹仿真分为四类： 面肉产晶的仿真；谣向裁造工艺帮设备瓣仿真；面赢生产管理的仿真； 嚣囊垒业其它琢节懿蕊囊。 辨往我懿缆鬻鹃傍真软糌，如三雅耪流彷葵软件a u t o m o ，是商嚣 上魄较成熟的铸粪软镗。戬往我嬲衔徽的傍赢系统，是采用 a u 鞫s 掰u l a t i 。n 公驾煞a u t o m o d 仿真软件。a u t o d 是目前市面上眈 较成熟的三维耪瀛镑龚较释。主要毯挺了三大摸块：a u t o m o d 、a u t o s t a 和a u t o v i e w 。a u t o m o d 模块提供给用户一系列的物流系统模块来仿真 魏实澄赛申的裼流鸯动诧系统。主要毽括输送槐模块( 辊邋、链式 ， 垒臻纯存取系统( 立髂仓疼、堆垛飒，萋予路径的移动设备( a g v 等， 起霾机模块等。a u t o s t a t 模块为仿真项豳提供增强的统计分析工具， 受鼹户定义测薰秘实验懿撂准，螽魂在a u t o m o d 鹣模蕉上执行统诗势 辑。它豹主要特赢是：鏊予发展策晦逶葬法剩靛最谯纯分亳跨，用户势 霉譬剐凳好的模型来窥义输壅审核，多c p u 并行计算簿。a u t o v i e w 可以 允许用户通过a u t o m o d 模型定义场最和摄像机的移动，产生高质量的 a v i 格式的动蕊。鼷户可激缩放或者平移视圈，绶霞摄像飘跟踪一个耪 体的移滋，如叉车戏托盘的运动。a u t o v i e w 可以提供动态的场景描述 和灵活麴显示方式。应朋a u t o m o d 所建立的仿真系统是西渤设舔的傀 囊。主要溺来蠹拟魏实、动态反映耨流设备的现实状凌，找出物漉系 统麴艇颈腰在；在仿真系统运行结束后，最示各个物流殴错的利用率、 空蹋率等数据。两对货耪鹣账露记录翻在瘁管琏、数据查询簿管理功 能无法进行谈拟，潮多 憩针对物流系统溉划的 ：| ! f 葵丽n 这咎协真系 仓锉物流管理羧控癌冀系缀静设计 统往键不提供与其他应用稷序的接口，掰无法扩展其功能。 鞫魄予应鼷a u t o m o d 掰傲麓仿真系统，蕊率选题所设诗懿糖寞系 统是溉面向设备又繇向库存管理麴演承系统，力求模仿实舔的、完整 意义上的仓储物流管理监控系统，既包括与下位机邋信的监控系统， 还毽括完全运行农上健槐中的管理系统，将管理和整控懿仿真功裁缀 合起来，可以让用户从全筒的视角清楚了解自动化立体仓库系统的功 耱。我键可以将现实系缀中设备懿功畿参数，输入戮贫真黎统中，褥 至g 同现场设备运行捆圆豹效果，可默用予测试各种不同豹调度原则对 系统运行的影响；弗为用户在管理功能上的改进提出有益的建议，从而 褒实际器发过程孛减少黢鼹户事先不了躺仓摩棼瑾壤式嚣提出不会理 憋方案带来酶羹复舞发，簧好的袭现我蠢襞设计憋仓褚物流警理鉴控 系绫的姥姥。 仓储物流管理监控仿真系统的设计 第三章仓储物流管理监控仿真系统技术方案 1系统简介 li 仓储物流管理监控仿真系统的框架 仓储物流管理监控系统的主要功能是与控制系统通信、采集现场 没备运行的数据、监控和显示设备的状态、对设备发送控制信息、管 理物料库存数据、提供查询和报表打印方法、进行系统维护等。因而 系统一般分为四个部分：管理系统、监控系统、与控制系统的接口、 数据库。 因为仿真系统区别于实际系统的部分在于：无法与控制系统相连。 因而，仿真系统不必也不可能存在与控制系统的接口。仓储物流管理 监控仿真系统由三部分组成：管理仿真模块和监控仿真模块及以及数 据库组成。而管理监控两个模块又分别由若干个子模块组成，基本框 架图如图3 1 。 l 作业管理库存管理系统维护物料管理统计报表综合查洵数据维护i 管理功能仿真模块 上t 数据库管理系统 +千 监控功能仿真模块 生成堆垛机运行数据 l 实时数据监控 动画图形显示作业控制作业调度 图3 一l 仓储物流管理监控仿真系统的框架 由于本方案借鉴以往的立体仓库项目中的模块组织形式，这在仓 储物流领域和一些大型自动化立体仓库项目中有了成功的应用，并在 v b a 环境中引用数据库操作、物料管理的标准模块的d l l 文件，因而在 结构上可以说是合理的。因此建立作业路径优化模型是本系统设计的 关键所在。 考虑到作业路径优化是从数据库作业数据淡一 - 取得作业数据，按 仓储物流管理监控仿真系统的设计 某种规则将作业进行排队，按其功能属作业调度模块的一部分。具体 将在第四章系统结构设计中给予阐述。 2本课题的基本理论方法 1 库存管理理论 库存是指处于存储状态的物品或商品。库存与保管概念的差别在 于前者是从物流管理的角度出发强调合理化和经济性，后者是从物流 作业的角度出发强调效率化。库存具有整合需求和供给，以维持各项 活动顺利进行的功能。 如今企业的高层管理者在经营活动中越来越重视供应链的作用， 而库存管理无疑是整个供应链的核心环节。 库存的定义和分类 库存可以从几个方面来分类。从生产过程的角度，可分为原材料 库存、零部件库存和半成品库存、成品库存三类；从库存物品所处状 态，可分为静态库存和动态库存，静态库存指长期或暂时处于存储状 态的库存，这是一般意义上的库存。实际上，广义的库存还包括处于 制造加工状态或运输状态的库存，即动态库存。 库存管理的作用 库存管理的目的是在满足顾客服务要求的前提下通过对企业的库 存水平进行控制，力求尽可能降低库存水平，提高物流系统的效率， 以强化企业的竞争力。 ( i ) 物流管理在企业经营中的作用。企业经营中的各个环节都 存在库存，也正是因为库存的存在，才使采购、生产、销售个环节独 立运行成为可能。库存可以调节各个环节之间由于供求品种和数量不 一致而发生的变化，把采购、生产和销售等环节连接起来并起到润滑 荆的作用。 ( i i ) 库存管理在供应链中的作用。如果把视野从单个企业扩大 到有供应商、制造商、批发商和零售商组成的供应链范围来考虑库存 的问题的话，就会发现有问题的阼仔数最：f j _ 人人增加。闪而在整个供 i l ：心ki 、i l 吖! 一0 f e ”。”( 1 f ：i 。淹上 ， 仓储物流管壤监控仿真系统的设计 应链的库存的问题的话，就会发现有问题的库存数量将大大增加。因 焉在整个供应链酸范匿内进行库存管理不仅可敬降低企鲎成本，还麓 增加消费者满意度。当然窳现真正的零库存在现实中是不可能的， 这只楚管理的一个謦标。目前已经出现了许多在维持或改进顾客服务 水平的基砝上优化企鲎内部和整个供应链库存的方法和技术。 库存管理技术 库存管理技术是以单个企业为对象，主要的嚣的是对企业的痒存 进行分类及重点管理，同时确定定货的时闻和数量，使该企渡的库存 成本最小。 ( i ) 库存豹分类簧理a b c 分类管理方法。一般来说，企业的 库存物资种类繁多，每个品种的价格不同，库存量也不等，有的物资 品种不多但价值很大，而有的物资品种很多但价值不高。由于企业的 资源鸯限，因此对所有疼存熬静都给予襁慝程度的重视和摆关管理是 不可能的，也是没必要的。为了使有限的时间、资金、入力等资源得 到有效利用，应对库存物资进行分类，进行分类篱理和控制，依据重 要牲不阕遴行不隧鲍管理，将管理重点教在重要懿物资上。这就是a b c 分类篱理方法的思想。 a b c 分类管理方法就是将库存物资按重要程度分为特别煎要库存 ( 轰类瘴存) 、一般重要疼存( 瑟类瘴存) 、和不重簧痒存 会令帮宏 在r s v i e w 3 2 的些控制类型中，例如触摸控制，要求设定一个动 作。这个动侔是r s v i e w 3 2 命令或宏。宏是储存在宏文件中的一系列命 令。宏的名字可以象一个命令一样使用在命令可以使用的任何地方。 当键入宏文件名，宏将运行，并执行文件中所有的命令。用户使用的 菸￥i e w 3 2 命令或宏依赖于瘸户希望兹动作类型。 仓镳物流管理监控仿寞鬟绞的设计 第四章仓储物流管理监控仿真系统的技术分析和设计 l总体方案 本课题主要研究系统( 整个自动化立体仓库) 级的仿真系统，而 不是研究设备级豹管理益掇系统。从系统功裁缝囊度看，仑绪耪滚管 理监控仿真模型包括了仓库管理仿真模型和物流状态监控仿真模型。 1 1 彷宾系统结构设计 描述系统的层次和分块结构关系的图，称为系统结构图。系统结 构图中最基本的元素是模块，若干模块再加上数据流和控制流及模块 之闻的调用关系，就组成? 系统结桶图。系统绪兹设计主要任务裁是 建立系统结构图。 结梅佬系统开发方法券称s s a & d ( s t r u c t u r e ds y s t e ma n a l y s i s a n dd e s i g n ) 斌s a d t ( s t r u c t u r e da n a l y s i sa n dd e s i g nt e c h n o l o g i e s ) ， 是目前自顶囱下结构亿方法、工程化的系统开发方法和生命周期方法 的结合，是迄今为止开发方法中成用最磐遍、最成熟的一种。 信息系统是现代化管理的工舆，而计算机技术又是信息系统的工 具。工具按本的特点和发震趋势是越高级、越先进的东西藏越篱单、 越好用。目前，只有结构化系统汗发方法是真正的能较全面支持系统 汗发过程的方法，其他几种方法尽管有穰多优点，傻都只麓作为缭梅 化系统开发方法的补充，暂时还不能替代其在系统开发过程总的主导 地位，尤其是在占目前系统开发工作量最大的系统分析这个薰要环节。 因此本选题选择结构化系统开发方法来完成。 1 1 1 管理系统仿真模型的功能结构划分 仓储物流管理模型主簧是实现自动化仓库盼货物存取操作、自动 入出库作业处理、自动台帐管理、数据查询、输出报表以及系统参数 维护等功能。因而仓储物流管理仿真模块包括以下的基本模块：自动 作韭处理模块、痒存管理攥块、多功缝数攥查逡摸块、系统维护摸块、 数据库操作模块等。 二寐阻 i1 吖? 句化叫所锄 + ：et 仓储物流管理监控仿真系统的设计 1 1 2 监控仿真模型的功能结构划分 监控仿真模块主要是实现对立体仓库中自动化设备的自动运行数 据生成、作业调度及监视控制，使控制设备图形模型能够根据模拟系 统的要求高效、准确地工作，实现货物的自动存储及发送。仓储物流 监控仿真系统的基本模块组成：设备运行状态显示模块、作业调度模 块、作业控制模块。 经过以上对仓储物流管理监控系统的功能结构分析，由图4 一l 给出 了简化的仓储物流管理监控仿真系统的系统结构。 监控模块 作业路径优化模块 ( v b aw o r k q u e ) 作业调度模块 ( v b aw b r k d e a l ) 作业控制模块 ( v b aw o r k c o n t r 0 1 ) r s v i e w 3 2 标记数据库 r s v i e w 3 2 图形库 数 据 库 操 作 模 块 管理模块 作业处理模块 v b am d l s t o c k 物料定义维护模块 f w am d l m a t e r i e l ) 记账模块 渔m d l a c c o u n t 系统维护模块 ( v b a m d l m a i n t a i n ) 多功能查询模块 ( v b a m d l o u e r v ) a c c e s s e 数据库 图4 - 1 系统结构图 1 2 仿真系统的功能划分与管理模块的规范化要求 一。管理仿真模块 1 管理仿真模块功能 仓储物流管理监控仿真系统的设计 管理模块的基本功能有：自动出、入库作业操作；仓库货位分配 管理；多功雏数据查询积撮表生成；数据库初始化管理；出错报警处 理：系统参数维护。 ( 1 ) 库存管理：根据立体仓库原库存情况和来自底层的出入库完成信 息，管理立体仓库库存信息。 ( 2 ) 货位管理：根据立体仓库的货位分配的一般原则，为系统发出的 入出瘴作业分配货位。以提离货位的利斌率，傈证出库效率。 ( 3 ) 入库管理：决定各种入库申请的响应顺序；根据发来的入库申请 信息为等待入库物料分配货位，形成入库任务。 ( 4 ) 出库管理：根据由计算机发来的需料申请，结合当前库存情况， 形成出库任务。 ( 5 ) 系统运行情况的统计分析和多功能查询分析 ( 6 ) 立体仓库运行情况的统计分析：统计堆垛机利用率、出入库任务 量和货经利用率。 ( 7 ) 库存查询分析：按不同的查询条件，对库存进行查询，如按物料 代码查询、按货位地址查询、按物料类别查询等方式。 ( 8 ) 流水账查询：对所有入出库作业流水进行查询，从而可以清楚地 整个仓库的某种物料在一段时间内的入出库情况。 ( 9 ) 系统统数据维护：提供库存数据及系统运行数据鳆维护功髓。仓 储物流系统有三种运行方式：自动运行和手动控制运行。当采用 手动控制后，可能会造成数据库中的数据与实际情况不符，此时 需要提供一个界面来修改数据，这就是数据维护。当生产线发出 产品变化信息时，也会提出数据维护的需要。 2 。 管理模块的输入输出信息 ( 1 ) 作业处理模块的输入输出信息： 物料入库输入信息：物料代码、入库数量、生产厂家、托盘号、 物料来源等。 物料出库输入信怠：物料代码、 k 瘠数量、物科羽途等。 窄蕊入 ；睬输入信息：托盘号、f 1 ：业地址。 仓储物流管理监控仿真系统的设计 盘库、搬库作业输入信息：作业地址。 ( 2 ) 用户管理模块的输入信息：用户代码、用户密码、用户权限、 用户所在部门、用户电话号码等。 ( 3 ) 综合查询模块的输入输出信息： 输入信息：查询内容、查询条件。 输出信息：符合条件的信息。 ( 4 ) 系统维护模块的输入信息： 物料维护：物料代码、物料名称、规格型号、单价、计量单位等。 用户维护：用户代码、用户信息等。 二监控仿真模块 1 监控仿真模块的功能： 监控仿真功能主要是实现生成仓储物流系统中的自动化设备的运 行数据、提供动画形式的彩色模拟显示界面。并对作业进行监视控制 及优化作业路径，在模拟调试及维护设备时可接收人工输入的作业命 令对控制层设备进行控制。 ( 1 ) 作业的调度 根据运输任务的紧急程度和调度原则，决定运输任务的优先级别 ( 从众多的物料需求申请中决定响应顺序) ，对出库任务和入库任务进 行优化组合，把满足条件的出库任务和入库任务组合成出入库联合作 业任务。并根据当前作业的执行情况形成作业指令和最佳作业路线。 ( 2 ) 设备运行状态的监控 设备运行状态信息的采集：接收数据源发回的状态报告；运输 命令完成后，取消和修改报告。 设备运行状态的监测：对数据源发回的报告进行分类整理，在 屏幕上用图形显示各设备的状态等。 异常情况的处理：捡奄判别物流系统状态中的不正常信息，根 据不同情况提出处理方案。 人机交互：管理人员n j 奄询：。1 前系统状态数据，直接干预系统 仓储物流管理监控仿真系统的设计 运行，处理异常情况。 ( 3 ) 作业控制功能 在必要时( 如网络连接故障时，或在调试、维护时) ，调度及监控 系统可以由人工直接输入作业命令使堆垛机能够进行出库或其它作 业。 在特殊情况下，可以调整出库作业的执行顺序，或将已生成但尚 未发送的作业删除。 三管理仿真模块的的规范化要求。 1 规范化原则与规范化过程 应该指出，仓储物流管理监控仿真系统的系统分析和设计，决不 应是对原有系统的简单描述，而是在对原有系统作充分的调查研究的 基础上，将原有系统的管理工作抽象，概括为新的仿真模型。一般来 说，仿真模型和实际系统一样，对管理信息进行自动化管理，它对管 理工作必然有一定的管理规范化、程序化要求。 在仓库管理仿真子系统中，要对仓库所管理的物品进行统一规划， 每个仓库尽可能按大类物资归类、将主要物品、备品配件、其他产品 分别管理。编制统一的物资编码、料号、报表代号，按本系统要求的 代码标准，对物资进行登记、归档。对于采用托盘号的系统，尽量采 用国家或国际条形码标准。 每一种物品应有唯一的编码与之对应。每一种物品的数据项可以 分为两类，一类是在相当长的一段时间内( 如年内) 基本不变的数 据项，如物品名称、规格型号、计量单位、单价、数量等，另一类是 每一张单据都须变化的数据项，如单据编号、发生时间、收支数量等。 根据关系数据库的规范化理论，可以将物流数据设计成相对固定的信 息和变动信息两类数据库。 子系统应设置各种清仓库存与账户输入、修改、稽核、查询、打 印等功能。台帐输入是用户每天都要操作的模块，一定要方便、清晰、 可靠、高速，应注意将输入的原始数据量降低到最小的程度。 仓储物流管理监控仿真系统的设计 账目修改应能有多种数据项作为可选择的关键字，应能在修改中 任意选择记录号，或向下、向上连续翻动查找要修改的记录；应能在 任何位置插入用户需要的记录，删除用户不需要的记录等。账目稽核 采用依次显示单据内容的方式，稽核过的账目不能再重复出现。 用户对账目数据有疑问可以通过查询和打印的方式解决，查询方 式应灵活、方便，满足用户的需要，打印输出的格式应标准、统一， 重要账目的打印应设置专用打印模块。打印的账目应保证正确无误并 经过财务i 审计部门检验认可后才能使用。同时设置各种报表和各种 统计功能，以满足财务部门的需要。 2 信息编码的原则。物流管理离不开物流信息的编码。信息编码是指 由某一种符号系统表示的信息转换成另一种表示信息的符号系统的过 程。信息编码使客观存在的事物对象或属性变成便于计算机识别和处 理的统一代码。简言之，编码就是代码的编制过程。 现代企业的代码系统已由最初的简单结构发展成十分复杂的系 统。为了有效的推动计算机应用和促进编码工作的标准化，近年来， 我国十分重视制定统一代码标准的工作，已先后公布了g b2 2 6 0 8 0 中 华人民共和国行政区划代码、g b1 9 8 8 - 8 0 信息处理交换用七位编码 字符集和前国家物资部颁发的全国物资统一分类与代码等多种 标准代码。 我国至今在很多方面还没有实现编码的统一标准，即使有了许多 标准，在企业内部还是不可避免地会遇到要自己研究编码的问题。