第七章 自动化物流的建模与仿真

1、一、自动化物流系统二、自动导引小车系统(AGVS)仿真三、AS/RS（自动存取系统）仿真四、自动分拣系统(ASS)的仿真自动化物流系统自动化物流系统自动化物流系统自动化物流系统1 1集光、机、电技术为一体的复杂的系统工程，集光、机、电技术为一体的复杂的系统工程，能够实现能够实现物流传输物流传输、识别识别、拣选拣选、分拣分拣、堆堆码码、仓储、检索和发售仓储、检索和发售等各个环节的全程自等各个环节的全程自动化作业。动化作业。自动化物流系统应用领域：自动化物流系统应用领域：2 2流通领域和生产领域流通领域和生产领域如如: :流通中心、机械、家电、汽车、烟草、食品流通中心、机械、家电、汽车、烟草、食品

2、自动化物流系统自动化物流系统自动化物流系统的内容：自动化物流系统的内容：3 31、自动存取系统自动存取系统(automated storage and retrieve system, AS/RS)自动化物流系统自动化物流系统自动化物流系统的内容：自动化物流系统的内容：3 32、自动导引小车系统自动导引小车系统(automatically guided vehicle system, AGVS )自动化物流系统自动化物流系统自动化物流系统的内容：自动化物流系统的内容：3 33、自动输送系统、自动输送系统(conveyor system)4、轨道式运输车系统、轨道式运输车系统(pathmover

3、 system)自动化物流系统自动化物流系统自动化物流系统的内容：自动化物流系统的内容：3 35、自动分拣系统自动分拣系统(automated sorting system, ASS)自动化物流系统自动化物流系统自动化物流系统的内容：自动化物流系统的内容：3 36、自动拣选系统、自动拣选系统(Picking system )7、机器人作业系统、机器人作业系统(robot)8、可编程逻辑控制器、可编程逻辑控制器(programmable logic controller, PLC)9、计算机集成管理系统、计算机集成管理系统自动导引小车系统自动导引小车系统(automatically guided

4、 vehicle system, AGVS )自动导引小车自动导引小车1 1装有电磁或光学等自动导引装置，能够沿着装有电磁或光学等自动导引装置，能够沿着规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的搬运车种移载功能的搬运车自动导引小车系统自动导引小车系统2 2若干辆自动导引小车组成，沿导引路径行驶，若干辆自动导引小车组成，沿导引路径行驶，在计算机交通管制下有条不紊的运行，并通在计算机交通管制下有条不紊的运行，并通过物流系统软件集成在物流系统、生产系统过物流系统软件集成在物流系统、生产系统中具有搬运及其控制和调度功能的系统中具有搬运及其控制和调度功能的系

5、统自动导引小车系统自动导引小车系统(automatically guided vehicle system, AGVS )自动导引小车系统评价指标自动导引小车系统评价指标3 31、系统的运输能力：、系统的运输能力：系统在一定时间内的运输总量来度量，它反系统在一定时间内的运输总量来度量，它反应了应了AGVS是否能满足整个物流系统提出的是否能满足整个物流系统提出的运输要求。运输要求。 2、系统响应能力系统响应能力 ： 系统响应各个站点装卸货物的速度，可以系统响应各个站点装卸货物的速度，可以用装卸站点的任务堆积长度与数量以及装卸用装卸站点的任务堆积长度与数量以及装卸任务的平均等待和处理时间来反应。任

6、务的平均等待和处理时间来反应。（Q平平均的最大值）均的最大值）自动导引小车系统自动导引小车系统(automatically guided vehicle system, AGVS )自动导引小车系统评价指标自动导引小车系统评价指标3 33、小车的利用率：、小车的利用率：可以用小车的平均工作时间和闲置时间来反可以用小车的平均工作时间和闲置时间来反映。小车的效率和利用率的仿真评价是一个映。小车的效率和利用率的仿真评价是一个复杂的问题，必须依据系统深入分析才能做复杂的问题，必须依据系统深入分析才能做出正确的评价。对于一定的任务和配置，小出正确的评价。对于一定的任务和配置，小车利用率尽可能低。即同样的

7、配置可承担更车利用率尽可能低。即同样的配置可承担更多的运输任务多的运输任务 4、系统的故障率：、系统的故障率：可以用发生堵塞或死锁的次数或者频度来反映。可以用发生堵塞或死锁的次数或者频度来反映。 自动导引小车系统自动导引小车系统(automatically guided vehicle system, AGVS )自动导引小车系统仿真优化内容：自动导引小车系统仿真优化内容：4 41、AGV物流线路布局及系统中装卸点的位物流线路布局及系统中装卸点的位 置安排：置安排： 根据整个物流系统的空间、平面布局和根据整个物流系统的空间、平面布局和 物料搬运需求，设计线路布局和装卸料的物料搬运需求，设计线路

8、布局和装卸料的 站点位置站点位置2、小车配置数量小车配置数量 ： 以尽可能小的数量和投资完成特定系统的以尽可能小的数量和投资完成特定系统的 物料搬运任务物料搬运任务自动导引小车系统自动导引小车系统(automatically guided vehicle system, AGVS )3、小车调度规则：小车调度规则： 1）就近原则：）就近原则： 离任务最近的有负载余量的小车承担该、离任务最近的有负载余量的小车承担该、 搬运任务搬运任务 2）最先原则：）最先原则： 等待时间最长的任务最先被满足等待时间最长的任务最先被满足 3）指定小车服务指定任务站点：）指定小车服务指定任务站点：具体而言：具体而言

9、： 、多任务多小车合理均衡分配；、多任务多小车合理均衡分配； 、多任务单小车的最佳作业顺序；、多任务单小车的最佳作业顺序； 、单任务多小车的任务指定；、单任务多小车的任务指定； 、系统任务与小车分布均衡、系统任务与小车分布均衡自动导引小车系统自动导引小车系统(automatically guided vehicle system, AGVS )4、路径规划与管理：路径规划与管理： 路径规划主要是确定最短路径或者最佳路路径规划主要是确定最短路径或者最佳路径。（分区或者动态选择最佳路径；增加捷径。（分区或者动态选择最佳路径；增加捷径路径径路径)。5、小车运行参数调试和优化小车运行参数调试和优化 运

10、行参数：前进、后退、转弯速度、加速运行参数：前进、后退、转弯速度、加速度、减速度、小车装卸操作时间、小车充电度、减速度、小车装卸操作时间、小车充电和检修时间。通过对不同参数设定的运行效和检修时间。通过对不同参数设定的运行效果做出事先的预测和判断。果做出事先的预测和判断。一、自动化物流系统二、自动导引小车系统(AGVS)仿真三、三、AS/RS（自动存取系统）仿真（自动存取系统）仿真四、自动分拣系统(ASS)的仿真自动化存取系统（自动化存取系统（AS/RS)自动化存取系统自动化存取系统(AS/RS)：1 1不直接进行人工处理的情况下，无需人不直接进行人工处理的情况下，无需人工作业而自动存储和取出物

11、料的系统。工作业而自动存储和取出物料的系统。其主要功能：其主要功能：存储和保管、调节供需和存储和保管、调节供需和货物运输能力。货物运输能力。应用领域应用领域2 2大型生产性企业的采购件、成品件仓库、大型生产性企业的采购件、成品件仓库、柔性自动化生产系统、流通领的大型流柔性自动化生产系统、流通领的大型流通中心、配送中心。通中心、配送中心。自动化存取系统自动化存取系统使用使用AS/RS的优越性的优越性3 3自动化根据国际仓库自动化会议资料，、自动化根据国际仓库自动化会议资料，、月以库存月以库存11000托盘、月吞吐托盘、月吞吐10000托盘的托盘的冷库为例，冷库为例，AS/RS相对普通仓库的比较结

12、相对普通仓库的比较结果为：果为：用地面积为用地面积为13%、工作人员为工作人员为21.9%、吞吐成本为、吞吐成本为55.7%、总投资为总投资为63.3%、立体仓库的单位面积储存量为普、立体仓库的单位面积储存量为普通仓库的通仓库的4-7倍倍。自动化存取系统自动化存取系统AS/RS的构成的构成4 4由高层货架、仓储机械设备（堆垛机、高由高层货架、仓储机械设备（堆垛机、高速叉车）、建筑物及控制管理设施与周边速叉车）、建筑物及控制管理设施与周边设备（消防、照明系统）等部分组成。设备（消防、照明系统）等部分组成。AS/RS的分类的分类5 51）按照货架构造形式划分：单元式、贯通式、）按照货架构造形式划分

13、：单元式、贯通式、循环式货架仓库。循环式货架仓库。2）按容量大小可分为小型、中型和大型三类。）按容量大小可分为小型、中型和大型三类。自动化存取系统评价指标自动化存取系统评价指标6 61、仓库总体利用率：、仓库总体利用率：衡量仓库面积和空间利用程度，用仓库的平衡量仓库面积和空间利用程度，用仓库的平均堆放面积占总面积的比例，以及平均空间均堆放面积占总面积的比例，以及平均空间堆放体积占库房总容积的比例来衡量。堆放体积占库房总容积的比例来衡量。 2、仓库货位利用率：、仓库货位利用率： 平均货位占有数量与总货位的比例来衡量平均货位占有数量与总货位的比例来衡量自动化存取系统（自动化存取系统（AS/RS)自

14、动化存取系统评价指标自动化存取系统评价指标6 63、仓库吞吐能力：、仓库吞吐能力：衡量仓库的最大出入库作业能力，可用系统衡量仓库的最大出入库作业能力，可用系统一定时期内的最大吞吐能力和平均吞吐能力一定时期内的最大吞吐能力和平均吞吐能力来衡量，为入库量和出库量的总和。来衡量，为入库量和出库量的总和。 4、设备利用率：、设备利用率： 、设备的能力利用率：用平均载货量设备的能力利用率：用平均载货量占额定载货量的比例占额定载货量的比例自动化存取系统（自动化存取系统（AS/RS)、设备的时间利用率：一定时间内实际工作时间、设备的时间利用率：一定时间内实际工作时间占额定工作时间的比例来衡量。占额定工作时间

15、的比例来衡量。自动化存取系统评价指标自动化存取系统评价指标6 65、系统响应能力：、系统响应能力：出入库任务的平均等待时间来衡量。出入库任务的平均等待时间来衡量。 6、物流周转速度：、物流周转速度： 物料在库位中的平均存储时间或者一定时物料在库位中的平均存储时间或者一定时间内仓库的平均周转次数来衡量。间内仓库的平均周转次数来衡量。自动化存取系统（自动化存取系统（AS/RS)自动化存取系统评价指标自动化存取系统评价指标6 67、作业差错率：、作业差错率：可以用作业中发生误操作次数占总计操作次可以用作业中发生误操作次数占总计操作次数的比例来衡量。数的比例来衡量。 自动化存取系统（自动化存取系统（A

16、S/RS)自动化存取系统优化内容：自动化存取系统优化内容：7 71、AS/RS的总体布置：的总体布置： 应根据企业对仓储系统的总体要求，应根据企业对仓储系统的总体要求，、合理地确定仓储系统区在整个物流系统合理地确定仓储系统区在整个物流系统中的位置和其他功能区的相互几何位置；中的位置和其他功能区的相互几何位置；、确定高货架与作业区的衔接方式和货物确定高货架与作业区的衔接方式和货物 单元出入高层货架的形式，单元出入高层货架的形式，、确定确定立体仓库和货场的平面布局立体仓库和货场的平面布局2、确定仓库容量和尺寸、确定仓库容量和尺寸 ： 根据系统所要存储货物品名、特征、外形根据系统所要存储货物品名、特

17、征、外形尺寸、单件质量、平均库存量、最大库存量尺寸、单件质量、平均库存量、最大库存量设计仓库容量、仓库总体尺寸。设计仓库容量、仓库总体尺寸。自动化存取系统（自动化存取系统（AS/RS)3、AS/RS资源配置：资源配置： 设备系统的机械设备选型、数量、主要设备系统的机械设备选型、数量、主要参数、工作速度等是否能够满足出入库的规参数、工作速度等是否能够满足出入库的规模和频率要求，是仓储系统面临的核心问题模和频率要求，是仓储系统面临的核心问题之一。之一。4、出入库策略和作业方式、出入库策略和作业方式 ： 堆垛机的作业方式通常有堆垛机的作业方式通常有 单一作业和复合单一作业和复合作业方式，必须为堆垛机指定要完成的作业作业方式，必须为堆垛机指定要完成的作业顺序。顺序。自动化存取系统（自动化存取系统（A