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自动化立体仓库的仿真建模和优化the Modeling and Optimization of Automated Warehouse摘要：为了降本增效，借助仿真软件能三维动态的提前呈现物流设计的瓶颈资源。以某物流中心为例，介绍了借助乐龙软件对自动化立体仓库进行仿真建模和优化的过程，解决了传统二维静态的计算机辅助设计中不能提前呈现设计中瓶颈资源的问题。关键词：物流中心；乐龙；仿真；建模；优化中图分类号：TP391.9 文献标识码：BThe Simulation and Optimization of Automated WarehouseABSTRACT：In order to reduce costs and Increase efficiency ，Simulation software plays an important role in showing the bottleneck of logistics in a 3D dymamic manner in advance，For an automated warehouse as an example，this article introduces the process of modeling and optimization based on Racl to solve the problem that traditional computer aided design in a 2D static manner can not show the bottleneck of logistics。KEYWORDS：logistics center；racl；simulation；modeling；optimization1、 引言：物流系统是复杂的离散事件系统，具有不确定性、复杂性、多样性、动态性、非线性的特点。物流系统仿真是一种离散事件系统仿真技术。本案例基于乐龙仿真软件，首先根据系统要求，进行3D可视化的仿真建模。然后不断的调试运行仿真模型，发现并分解决物流中的瓶颈资源。不再是依赖设计者的经验，不再是依赖传统的二维静态的计算机辅助设计，而是依据科学的数据，逐步逼近最优的系统解决方案。在系统投入建设生产之前对设计进行不断优化，避免了人财物的浪费，具有较高的应用价值。2、 仿真建模122.1 场地布局。本物流中心为平仓，共一层，占地面积约400平方。进出库方向可以是左进右出，也可以是右进左出，本模型采用采用逆时针方向的U型动线。见图表1。图表 12.2 作业流程。本物流中心的机械化、自动化、智能化水平较高。共有入口2个，出口4个。采用的集装单元是托盘和物料箱。所周转商品为单一规格商品。最大存储能力为277个托盘储位。周转能力为平均每小时出入货物为3600件。先由码垛机器人完成物料箱在装货平台上托盘的堆码作业，由2条输送线完成托盘的输送作业，由2台AGV完成搬运作业，由2台巷道堆垛起重机完成上下架作业，最后由分拣员和分拣线完成物料箱的分拣作业，最后装车出库。2.3 岗位设置。为了实现无人化作业，仅在出库区设置了1个分拣员。2.4 典型设备选用。见图表2。设备类型设备编号设备名称数量参数备注实体设备1机器人1默认堆码设备2物料箱若干默认集装设备3托盘若干默认4自动化立体货架2默认储存设备5巷道堆垛起重机2默认搬运设备6分拣线若干见2.5.47传送带若干默认8AGV2默认9AGV轨道若干默认虚拟设备1部件生成器1默认隐藏设备2托盘供应器1默认3智能导向物5见2.5.34轨道控制器2默认5部件消灭器5默认图表 22.5 典型参数设置。参数的设置对控制货物和托盘的流向流量具有重要作用。部分设备参数按照默认设置，部分典型参数设置如下：2.5.1 部件生成器。可选用2个部件生成器分别供应2个装货平台的方式，本模型采用1个部件生成器同时供应2个装货平台的方式。在此基础上，有输送顺序有先输送给装货平台一和先输送给装货平台二2种方式，本模型采用后者。2.5.2 托盘供应器。可选用2个托盘供应器分别供应2个装货平台的方式，本模型采用1个托盘供应器同时供应2个装货平台的方式。在此基础上，输送顺序有先输送给装货平台一和先输送给装货平台二2种方式，本模型采用前者。2.5.3 智能导向物。智能导向物1，部件生成器可以按照M:N的比例给2个装货平台供应整箱货物；智能导向物2，装货平台一按照O:P的比例给货架一的2个输入口供应装载好货物的托盘；智能导向物3，输送顺序有先输送给货架一和先输送给货架二2种方式，本模型采用前者，在此基础上，装货平台二按照Q:R的比例给货架一和货架二的2个输入口输送装载好货物的托盘；智能导向物4，货架二输出口的托盘输送到货架一；智能导向物5，按照S:T:U:V的比例给四个分拣口供应整箱货物。其中M到V均为任意整数，本模型中全部设定为1。以智能导向物3参数设置Q=R=1为例，设定规则1为，if counter1=0，then counter1+=1，托盘目的地为OUTPUT_04555，即货架一入口；规则2为，if counter1=1，then counter1=0，托盘目的地为OUTPUT_00031，即货架二入口，托盘按照1：1的比例依次被送往两排货架。2.5.4 分拣线。分拣顺序，4个分拣口排列组合有24种分拣顺序，本模型按照分从分拣口1到4的顺序分拣；分拣方法，有按照条形码、目的地等4种方法，本模型采用按目的地的方法分拣。2.6 设备连接：例如，轨道控制器和平板小车连接，和入库部件1连接，和出库部件1、2连接。等等。3、 仿真优化仿真建模完成后，接下来是仿真优化。仿真优化的内容非常多，比如各功能区面积大小和各设备的布局，堆垛机器人的码垛时间，装货平台上托盘的码垛数量，搬运设备的运行速度，货物的平均搬运距离，工位的数量，货架的储位数，自动化立体货架的出入库逻辑、货物的流向、流量等。测试模型发现问题的方法通常有两种，通常以定量为主，以定性和定量相结合为辅评价指标体系。具体来说，一种是3D动态直观的呈现仿真模型运行结果，一是输出图表定量分析设备人员绩效，本模型采用的方法是前者。模拟运行仿真软件，观察发现并分析解决了以下主要问题。1233.1 本模型中的主要问题1。由于货架一有4个输入口，货架二只有1个输入口，货架一和二的流量不均衡，所以货架一的巷道堆垛机相对较忙，成为整个仓库出入库作业的瓶颈。3.1.1 优化1。若装货平台一后面连接的右分流输送线一分流1/3的货物到输送线二，再平均分送到两排货架，入库区的流量比例就会从以前的（1+1+1）：1=3：1优化均衡到（3-1/3）/（1+1/3）=2：1。具体操作是，更改智能导向物2参数，设定新的规则1为，if counter1=0，then counter1+=1，托盘目的地为IOSECTION_00010；规则2为，if counter1=1，then counter1+=1，托盘目的地为IOSECTION_00197，规则3为，if counter1=2，then counter1=0，托盘目的地为STRAIGHT_CONVEYER_05532，同时更新装货平台后面的三分流传送带按目的地进行左右分流的条件。装货平台一的托盘按照1/3的比例分流到输送线二。3.1.2 优化2。若装货平台一后面连接的右分流输送线一分流1/2的货物到输送线二，再平均分送到两排货架，入库区的流量比例就会从以前的2：1优化均衡到（3-1/2）/（1+1/2）=5：3。3.1.3 优化3。若装货平台一后面连接的右分流输送线一分流2/3的货物到输送线二，再平均分送到两排货架，入库区的流量比例就会从以前的2：1优化均衡到（3-2/3）/（1+2/3）=7：5。修改智能导向物3的参数，同样能改变货架一和货架二的流量比例，方法类似，不再赘述。通过这样循环不断的优化，通过不断的修改智能导向物的参数设置，模拟运行，观察发现，货架一二的在入库区的流量比例就趋近于1：1的均衡。3.2 2.1本模型中的主要问题2。尽管每个分拣口之间的分拣数量比例是1：1，但是以分拣员为参考位置，向右分流与向左分流的比例为1：3。针对此，可以把