自动化立体仓库出入库调度模拟仿真.doc

西安理工大学研究生课程论文/研究报告课程名称： 现代物流系统工程与技术 课程代号： 030217 任课教师： 论文/研究报告题目： 自动化立体仓库 出入库调度模拟仿真 完成日期： 2014 年 4 月 20 日学 科： 机械电子工程 自动化立体仓库出入库调度模拟仿真摘要自动化立体仓库在现在的物流业中发挥着重要的作用，立体仓库在存储货物方面有其特有的优势，现在关于其货物调度原则及算法更是层出不穷，这都极大地提高了立体仓库的效率。本文应用了简单的出入库调度原则对自动化立体仓库的出入库进行了模拟。关键词：自动化立体仓库；调度原则；模拟AbstractAutomated multi-layered storehouse plays an important role in todays logistics industry. Stereoscopic warehouse has its unique advantages in terms of goods storage. Nowdays, the scheduling principle and algorithm of goods is emerge in endlessly. All of that has Greatly improved the efficiency of the warehouse. Loading and unloading dispatch principle applied in this article, the automated multi-layered storehouse of in-out warehouse is simulated.Keywords：Automated multi-layered storehouse; dispatch principle; simulation.目录1.引言32.自动化立体仓库32.1自动化立体仓库的基本组成32.2自动化立体仓库的功能52.3货位分配的原则53.出入库调度模拟63.1数据库设计63.2实际调度演示74.总结9参考文献101.引言随着企业现代化生产规模的不断扩大，立体仓库成为了生产物流系统中一个重要且不可缺少的环节。立体仓库具有最小的占地面积和最佳的空间利用率，不仅能够快速、高效、合理地存储各种产成品，而且在沟通物流信息、衔接产需、进行科学储备与生产经营决策的方面发挥着独特作用。谢树新在其论文中借鉴当前智能算法的学术研究成果，针对自动化立体仓库固定货架堆垛机简讯作业路径优化方法进行了探索性研究1。谭晓东等人根据自动化立体仓库监控系统的需求，设计了基于OPC和以太网的自动化立体仓库监控系统，该系统采用Visual Basic编程语言，实现了堆垛机和输送机生产现场数据的实时显示和采集2。李峰泉等人所设计的自动化立体仓库管理系统实现了仓库管理和出入库作业的自动化，最终对提高企业的综合自动化水平具有一定的价值3。周晓光、甘剑锋等人在其自动化立体仓库管理信息系统模型建立的过程中展示了UML在软件工程中的应用，为更好的建立仓库管理信息系统提供了更好的方法4。刘琪介绍了自动化立体仓库的几种类型，通过提出相应的任务排序方法和货位分配方法提高了自动或立体仓库的货物出、入库效率5。2.自动化立体仓库2.1自动化立体仓库的基本组成自动化立体仓库由多排的立体货架构成，还包括物资自动存取设备、输送系统、堆垛机系统、旋转货架和伺服机系统、自动分拣系统、计算机管理与控制系统等几部分。见图2.1。1.货架 2.有轨道货仓 3.货架入库台 4.堆垛机 5.货架出库台6.升降台7.智能输送车 8.出货台 9.分拣口 10.入库台图2.1 某自动化立体仓库构成图固定货架部分一般由若干仓库巷道组成，每一个巷道由一台或者多台有轨道巷道堆垛机进行操作。立体货架由存放物料的高层立体货架、货箱(或托盘)、存取货物的巷道堆垛机构成，其中，货架是固定的，货物可以存放在托盘或货箱内。高层货架一般是用于存储货物的钢结构。目前主要有焊接式货架和组合式货架两种基本形式，托盘(货箱)是用于承载货物的器具，亦称工位器具。旋转货架一般由多层可分别独立旋转的货架构成，每一层货架上有若干个货格，并有一个或多个伺服机，当某个货架旋转至伺服机位置的时候，可以进行存取操作，它适合于存放体积小，重量轻的货物。堆垛机是可以移动的机械部分，可沿上下导轨在巷道中（两排货架之间）做纵向（X向）移动；堆垛机上设置的货叉可沿堆垛机的立柱导轨做高向（Y向）的升降运动，在计算机控制下，X向和Y向运动的组合，可是货叉在回家的任何位置实现准确的定位功能，并在堆垛机运动时往左或往右做伸出或收回运动，用以实现放置或取出托盘或货箱的功能。智能运输车AGV（Automated Guided Vehicle）是指装备有电磁或光学自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有可编程功能与停车选择、安全保护以及各种移载功能的运输小车。入库时，由智能小车负责把货物送至指定位置；出库时，再将货物送到相关位置。根据其导向方式分为感应式导向小车和激光导向小车。输送系统是立体仓库的主要外围设备，负责将货物运送到堆垛机上或从堆垛机上将货物移走。输送机种类非常多，常见的有轨道输送机，链条输送机，升降台，分配车，提升机，皮带机等。自动控制系统主要负责驱动整个自动化立体仓库的各个设备，目前多采用总线是控制模式。计算机管理系统，是自动化立体仓库的核心。目前典型的自动化仓库均采用大型的数据库（如ORACLE，ACESS等）构筑典型的客户机/服务器体系，可与其他系统（如ERP系统等）联网或集成。2.2自动化立体仓库的功能自动化立体仓库是生产物流的重要组成部分。生产物流是从原材料采购开始，经过基本制造的转换活动，最后形成具有一定价值的产成品，并将其运至成品库或用户的过程。物料经历的采购运进、入库验收、存放、加工制造、进入成品库以及成品外运等一系列物料实体运送的动态流转过程，均包含了存储环节。自动或立体仓库的功能一般包括收货、存货、取货、发货、以及仓库信息查询等功能。(1) 收货是指仓库从原材料供应方或生产车间接受各种材料或半成品，供工厂生产加工装配之用。(2) 存货是指将卸下的货物存放到自动化系统规定的位置，一般是存放到高层货架上。(3) 取货是指根据需求情况从货架上取出所需的货物。(4) 发货是将取出的货物按照严格的要求发往客户。(5) 信息查询是指能随时查询仓库的有关信息，包括库存信息、作业信息以及其他相关信息。总之，自动化立体仓库可以对货物进行必要的拣选、组配，并根据具体需要，有计划地将库存货物按指定的数量和时间要求送到合适的地点，满足均衡生产的需要。2.3货位分配的原则对于自动化立体仓库，货位管理主要有两层含义，一是为待入库的货物分配最佳货位，即入库货位分配；二是选择待出库货物的货位，即出库货位的确定。但与传统仓库管理中的货位管理相比，自动化立体仓库在货位分配时考虑的因素则要多得多。其中，主要的原则有：(1) 货位分区原则：根据货物出入库的频率和特性，将立体仓库划分区域，不同类型的货物存放在不同区域，方便管理。自动化立体仓库拣选作业路径优化方法研究第二章自动化立体仓库和拣选作业原理的研究(2) 均匀分布原则：将同一种规格的货物尽量均匀分散在不同的巷道进行存放。这一原则可以使所有的堆垛机同时高速运行，防止某一台堆垛机损坏或巷道发生阻塞而不能进行出入库操作，其目的是提高仓库的可靠性。(3) 就近原则：为减少仓储作业设备运动的平均距离，选择离入库口和出库口最近的巷道和最低的货位，安排货物的入库或出库。这样使出入库时间最短，提高堆垛机工作效率。(4) 先入先出，加快周转。即同种货物出库时，先入库者，先提取出库，避免货物因长期积压造成锈蚀、变质、变形及其他损坏。(5) 货架受力原N-上轻下重，可以使货架受力稳定；分散存放，保证货架受力均匀，防止货架因受力不均而发生变形。3.出入库调度模拟在本文中假设一个自动化立体仓库环境，以A、B、C、D、四种成品为例，对其进行简单的出入库调度模拟操作完成基本的出入库调度。出库时，选中所要出库的产品类别，根据先入先出原则取出相应的成品。入库时，添加相应的产品，采用就近原则选择合适的仓位存放货物。3.1数据库设计通过PowerDesign建立起PDM模型，如下图所示。为了简化模型，该模型中只有一张表Products，其中有五个字段分别是：ID、Name、CodeNumber、BeiZhu、HuoWei。图3.1数据库PDM模型直接生成SQL语句，然后在SQL2005中完成数据库表的建立。图3.2 SQL语句表3.1Products序号列名数据类型长度小数位标识主键允许空默认值说明1IDint40是是否序列号2Namenvarchar00是名称、类别3CodeNumbernvarchar00是货物编码4BeiZhunvarchar00是备注5HuoWeiint40是货位3.2实际调度演示零件及仓储状况显示。绿色表示仓位空缺，红色表示仓位占用。如下图所示。图3.3零件及货位显示入库操作，点击入库按钮，输入相应的货物名称，同时系统自动生成相应的编码，货物信息录入数据库并显示。左侧相应的仓位变红表示该仓位已占用。操作如下图所示。首先选取所要入库的货物名称，然后点击入库按钮完成入库操作。入库遵循就近原则所以选取到了最近的仓位。图3.4 入库操作出库操作，同样选择出库产品名称，然后点击出库操作完成出库。出库根据先入先出原则，每一件产品的编码中的后两位表示入库的先后顺序，编号越小的表示入库越早。所以根据先入先出原则对产品进行出库操作，如下图所示：选中A产品，而A产品有四个，根据编码选出了入库最早的一件，完成出库。图3.5 出库操作在出库操作中，通过选择排序选择出数据库中CodeNumber字段值最小的，即最先入库的产品。然后通过执行相应的SQL语句完成数据删除操作，即产品出库操作。SQL语句为：delete from Products where CodeNumber=0102图3.6编码从小到大排序4.总结此次课程论文通过采用简单的模拟完成了对自动化立体仓库出入库调度的模拟。在出库时采用“先入先出”原则，选定货物种类后通过排查得到所要出库的货物。在入库时采用“就近”原则，将货物存放至相应的仓位。该系统采用C#作为后台的编程语言，连