自动化仓库规划与设计

1、自动化仓库系统规划与设计班级物流系统工程0903班组员董宵兵U200914559王鑫 U200914579黄瑞银 U200914556物流自动化实验室1系统分析3.1.1仿真设计的背景3.2. 系统功能分析4.2.2子系统功能4.3. 流程分析5.4. 系统设计5.4.1设计的方法和思路 5.4.2设计中遇到的难题 7.4.3界面设计总局布置理货区入库区存储区1.04.3.5出库区114.4部分程序设计 115仿真结果分析 145.1系统瓶颈分析145.1.1理货区、入库区瓶颈 145.1.2存储区瓶颈145.2仿真系统数据分析1.55.

2、3 系统参数设计、分析与优化 155.3.1理货操作员 入库区缓存区 queue与输送机transporter1 95.3.3仓储系统堆垛机 ASRSvehicle与高层货架rack255.3.4订单系统与全局表275.4系统小结296.参考文献301系统分析1.1仿真设计的背景自动化立体仓库是一种用高层立体货架（托盘系统）存储物资，一般采用 八九米到几十米高的货架，使用计算机系统进行控制和管理，并使用堆垛机 进行存取作业的仓库。自动化立体仓库具有很高的空间利用率和很强的出入库作业能力，可构建更有效率的物流系统，已成为企业物流和生产管理不可缺少的核心仓储设施。 因此，建立自动化

3、立体仓库系统已成为当今大型现代化企业的重要标志之一。 现阶段,随着自动化立体仓库在国内的应用越来越广泛，自动化立体仓库在企 业单位中的地位也越来越重要。1.2系统实现的目标通过这个自动化立体仓库系统，我们希望对进入仓库的三种货物进行快 速、自动、准确分拣，提高分拣效率。同时对收到的四个订单及时响应，按 照不同的订单拣选原则尽快履行，缩短物流时间，提高顾客满意度水平。1.3系统结构图2.系统功能分析2.1系统功能自动化立体仓库主要由理货区、入库区、存储区、出库区组成，完成货物的分类、快速入库、合理存储（尽可能的提高货架的使用效率）以及准确快速 出库。这几个功能之间是互相衔接、互相影响的。每一个功

4、能没有处理好都会对 另外的功能的实现有影响。其中出库是重中之重，因为这要和订单相结合（也即 全局表），入库的订单本系统没有考虑（不足之处），所以货物的来源是无限制的。2.2子系统功能2.2.1理货区的功能：发生器源源不断产生三种物品（这是本系统的不足 之一、没有考虑入库的物品限制）到暂存区，然后通过处理器识别三种物品 和次品、好的物品按照类型（在本系统是颜色控制类型）进行分类通过传送 带送到入库区的合成器里，次品（二八原则）则送到暂存区637、然后吸收器638处理掉。2.2.2入库区的功能：三种物品到达各自的合成器后，传送带 1上的托盘 会把这三种物品托盘化通过运输机 1送到暂存区里，合理调度

5、运输机32和运 输机441将托盘化货物分类运送到入库站台，按照排队策略（FIFO）等待堆 垛机的运输。2.2.3存储区的功能：堆垛机计算出最优路径把货物运送到指定的货位， 货物的货位根据货位优化策略预先设定，等待订单出货。2.2.4出库区的功能：接收出库指令（全局表），确定即将出库货物的货位， 同时调用堆垛机搬运货物放置在传送带上，货物整箱话后被运输机3682运送 到出库站台，按照排队策略等待运输，最后通过分解器把托盘和物品分离、托盘回收后通过机器人送到传送带1、而物品则到暂存区868等待货车（本系统省略）3流程分析4.系统设计4.1设计的方法和思路本系统的设计以系统仿真思想为基准， 结合系统

6、工程思想，以仿真的系统 性为基点，以方法的科学性与设计的流动性为标准，将宏观角度与微观角度相结 合，不断改进，达到最优仿真效果。本系统设计思路遵循系统仿真的基本步骤，并结合系统特点加以改进，形 成一个明晰的设计思路：（1），收集资料：现实系统功能、结构、运作机制分析，形成系统分析报告（2），仿真系统定义，边界及约束条件确定（3），收集并生成供仿真用的有关数据（4），构造仿真模型（5），解释模型（6），检验模型，验证模型的可行性与科学性（7），战略设计：设计实验，以提供可用数据（8），战术设计：确定试验步骤与相应注意事项（9），进行系统仿真（10），仿真结果整理、分析与评价（11），模型评价与系

7、统实施系统设计思路4.2设计中遇到的难题由于这个软件之前没有接触过，我们首先花了一段时间去熟悉软件，起 初只会放部件，随着时间推移，组员间的讨论中，懂的东西也逐渐多了。过 程中问题主要是：A、责前面模块的同学在货物码盘后的分拣一直存在BUG，致使后面同学的进度也出了问题;B、出货区模块难度较大，程序性的问题和外局变量表，订单数据的导 入。4.3界面设计4.3.1总局布置4.3.2理货区4.3.3入库区4.3.4存储区4.3.5出库区4.4部分程序设计处理订单的托盘发生器3686:if(gettable num(order,4,1)=10)closeoutput(current);/*订单处理完

8、成后，不再生成托盘*/else/*nn*/int type=gettable nu m(order,4,1);setitemtype(/* n 临时实体:*/ /*/item/*/,/* n 临时实体类型:*/ /*/type /*/);settablenum(order,4,1,type+1);/* 订单标志 */订单处理合成器3678:stri ng table name = /*/order/*/;/* nn 注释：此选项仅应用于合成器 全局表中的每列代表单种临时实体类型的组成列表。第一个进入的临时实体的临时实体类型被用于找到正确的列。假设端口号大于和等于2的输入端口对应全局表中的一列。

9、*/*nn*/if(port = 1) /The trigger on en try code fires each time a flow item en ters the comb iner./For this reas on we check to make sure that the port en tered is equal to 1 /because only the container will en ter through port 1./The comp onent list in a comb iner is set up as a table. This allows

10、us to use the cell comma nds to obta in the node that contains/the nu mber of items to retrieve from each port. Once you know what node contains the in formatio n you can use the set nodenum/comma nd to set the comp onen t list nu mber based on the global table.tree node thelist = getvarnode(curre n

11、t,comp onen tlist);tree node thesum = getvarnode(curre nt,targetcomp onen tsum);set nodenu m(thesum,0);for(i nt in dex=1; in dex=n rows(thelist); in dex+)set nodenum (cellrowcolu mn (thelist,i ndex,1),gettable nu m(table name,i ndex,getitemtype (item);in c(thesum,gettable nu m(table name,i ndex,geti

12、temtype(item);合成红色货物的箱子发生器：int type;type=gettable num(red,2,1);setsize(item,1.5,1.5,1.5);setitemtype(/* n 临时实体：*/ /*/item/*/,/* n 临时实体类型：*/ /*/type /*/);/*nn*/if(gettable num(order,4,1)=10)closeoutput(curre nt);else settable num(red,2,1,type+1);* pickOptio n End * *PickOptio n Start * /*设置颜色*/* n 颜色

13、：*/*/colorred/*/(/* n 颜色:*/ /*/item/*/)；合成绿色货物的箱子发生器:int type;type=gettable nu m(gree n,2,1); setsize(item,1.5,1.5,1.5); setitemtype(/* n 临时实体：*/ /*/item/*/,/* n 临时实体类型：*/ /*/type /*/ );/*nn*/ if(gettable num(order,4,1)=10) closeoutput(curre nt);elsesettable nu m(gree n,2,1,type+1); /* PickOptio n E

14、nd * /*PickOptio n Start * /*设置颜色*/* n 颜色：*/*/colorgree n/*/(/* n 颜色:*/ /*/item/*/);合成蓝色货物的箱子发生器：int type;type=gettable num(blue,2,1); setsize(item,1.5,1.5,1.5); setitemtype(/* n 临时实体：*/ /*/item/*/,/* n 临时实体类型：*/ /*/type /*/ )；/*nn*/ if(gettable num(order,4,1)=10) closeoutput(curre nt);elsesettable

15、num(blue,2,1,type+1); /* PickOptio n End * /*PickOptio n Start * /*设置颜色*/* n 颜色：*/*/colorblue/*/(/* n 颜色：*/ /*/item/*/ )；5仿真结果分析5.1系统瓶颈分析5.1.1理货区、入库区瓶颈(1) ，理货运输员的效率：涉及到货物达到的规则与运输员的使用方法(2) ，入库输送机的效率：涉及到货物的速度、检测技术与输送机对货物的调控性能5.1.2存储区瓶颈(1) ,入库区与存储区间缓存区的周转速度： 主要涉及到缓存区的大小与输 送机的运输能力与运输效率（2）,货物存储效率：主要涉及到堆垛

16、机的技术性能与货物信息传递实时性（3）,高层货架利用率：主要涉及到货物的数量、货物存储策略、货架货位 数、货物的周转速度5.2仿真系统数据分析本系统主要分为理货区、入库区、存储区以及出库区，每个区位功能明确, 对于本系统的仿真数据分析主要从以下几个方面入手：（1），理货区操作员个数以及参数设计、分析与优化（2），入库区缓存区与输送机个数以及参数设计、分析与优化（3），存储区堆垛机ASRSvehicle与高层货架rack参数设计、分析与优化（4）,订单与全局表5.3系统参数设计、分析与优化5.3.1理货操作员入库区操作员在自动化立体仓库系统中的作用：将到达货物送到处理器进行处理，此处使用操作员比

17、较合适系统起初使用两个操作员，以下是其参数设置及利用率分析从图中可知：操作员33的使用状态站他响鵬im)Maximum : 1Average : 0.103Maximum : 1操作员平均占有率:AverageMaximum100% =10.3%从图中可知：操作员293的使用状态Average : 0.107操作员平均占有率:100% =10.7%MaximumMaximum : 3同时，从state图中可看出，操作员的 idle占很大比例，没有充分利用操作员因此减少一个操作员呱血恤嫌矗b戒細:吐肿爲耐Sate| D:赋忧闹谓从图中可知：操作员33的使用状态Average : 1.360操作员

18、平均占有率:Average 100% =45.33%Maximum同时state图中可以看出idle所占比例只剩很小，此时已经达到初步优化，满 足系统需求5.3.2入库区缓存区queue与输送机transporter入库区缓存区queue与输送机transporter主要着重于缓存区queue的容量 设计与输送机transporter的输送能力设计，对于缓存区而言，平均占有率要求较 小。（1），初始参数分析丫 远删2 Prcpertiei耳誹跡丽2CCC聽 1.007闵椭瞬，離髓C箱谧嗣握Y髓例是Y张 |A険歛钿澀飼展-馆躺呦隱偸 厠毁储腌蔚仲槪W跆朝（滋瞬沁并谓AK計迥航果邂胡嵌林艇鏗卿卿嘔

19、A|130I溯握II廂瞿MD萝 10產 102000s 傾 ?*富0.o.yr0.327W於 55473上92.08畐矯：肾ssxn湘冈型95.000i .80 20.000XMATUS.A 亍蚤 第5ti4尊战 mehditaASGt目Staytime員N2 一5瓷佥 j -n s Eg鱼 員i 言2倉 口 ngN色 匸妄“N5W QSJ舎N55JJ 口逬二色 i工豊舀 ?g HBJkm -ss j 8.3癸4尝一 Bs二 8-tssgAS回Objectstate_si neeidleTran sporter321309.919472882.7Tran sporter4411309.9194

20、72879.5从图中可以看出,queue的使用状态content:Tran sporter运行时间Average : 0.327Maximum : 1Queue平均占有率:100% =32.7%Maximumqueue的使用状态staytime：Average : 4.192Maximum : 5.178882.7879.5输送机 transporter 平均 idle 比例：(1309.9_1309.9) 100% = 67.26%2初始参数，缓存区queue占有率过高，货物延迟时间过大，并且输送机平均 idle比例过低，导致输送机 transporter驾驶员负荷量过大。通过修改输送机 t

21、ran sporter容量与速度，对两者进行优化。(2)，优化参数分析芾运集机32 Propertiesii邮2U颐|祐融僦血劇I體廿胡：i.ixnlflxno1.000删阀直1M.W0fta6.Q0Q京匝L.o(n7 行iftfl撇向.艇擁讣注綁册醍典遅-$顽”頤师-何奄总因I嚨嚨:。胡：用証也可戏S-作重冲也可漣-触AjOTWBft阪冠孟职申aw砂anwMWwwijttffi；MH怦那一打迥範竊挤运頁可罚咒联開任芬蒔d测1刼菊回同删輯.懈脯龄忧隸聊T*件”凤A|Jti .IL EJ!消当甫；1.0剧頑：砂g.ooo艮丈值：4.4J6硼：1.MM邮：均低Q.M碍：Q.QOQ上杲KB.OM镰历

22、史立朋1M.M0瞬；3MW状宦 当甫：irtuiJo-_trwwttr| 题.牆翱醜懈圏机謝IE疏闾骼 ?5j騎,.ffi ( 0期 I 嘔芒酢即2 PTOfHrtieE匸回底掰一园.強I砂讎|瞇禹躍isRfijn削is紋：29.KU魁： 2.W0匕各诵圧星qF J .dJEiTil1优化参数运行结果-content1M,换他】!惑65釧:;駁 =恋IT.HHhN 酬 0 覚赣亦训邵.,】4.iD0N35.11K-州 JQM加初 汕曲=何力“映伽 U 戲 Oc-KdLO+.iHD“ki5A优化参数运行结果-staytimesuytimeM.9&k*NJ5jg ilfilk-N=lMjO2Obj

23、ectstate si neeidleTran sporter32451.991925346.8Tran sporter441451.991925344.1Tran sporter运行时间从图中可以看出,queue的使用状态content:Average : 0.236Maximum : 1Queue平均占有率:Average 100% =23.6% Maximumqueue的使用状态staytime：Average : 3.786Maximum : 4.476344346.8输送机transporter平均idle比例:（45） 100% =76.41%通过优化，缓存区queue占有率降低，

24、货物延迟时间为可容许范围，transporter 驾驶员工作负荷正常。该环节满足系统要求。5.3.3仓储系统堆垛机ASRSvehicle与高层货架rack仓储系统堆垛机ASRSvehicle与高层货架rack参数设计、优化与设计：一是 高层货架rack的平均利用率问题，具体着力于rack的容量设计，货物source货物生成规律与订单设计；二是堆垛机 ASRSvehicle的闲置问题，具体着力于堆垛 机ASRSvehiciei输能力与运输速度的调节上。(1)，初始参数分析货架rack初始参数Objectcontentconten tminconten tmaxconten tavgin puto

25、utputRack242171177.737731181Rack243140146.050066162Rack3475171176.069571181Rack3476131134.595648152Rack3477120123.615667142Rack8780151156.63819172初始参数运行结果-rack堆垛机初始参数Objectstate_si neeidleASRSvehicle1295451.991925110.4668ASRSvehicle1296451.991925209.3627ASRSvehicle200451.991925187.4863初始参数运行结果货架的平均利

26、用率大致为：(171417 1312 15)a6100% =14.67%100货架的平均利用率是比较低的，同时，堆垛机平均idle比例:110.4668209.3627187.4863(451.99451.99451.99 )1 0 % = 3 7. 4 1 %3处于合适水平货架的平均利用率涉及到仓库规模的规划，堆垛机的闲置率主要作为堆垛机 选型的参考数据534订单系统与全局表订单处理流程：货物出库是订单拉动型，由excel输入订单，并将订单导入到全局表order中，此时出库端的合成器端口与订单的每一行匹配，从货架中拣选相应的类型与数量,以下重点介绍四个全局表： order、red、blue、

27、green绷届凰冈fiS： 4.000 爛：W.OOO E|重訓騎Coll512ColJCol 4Cd5Col 6Col 7CdI3Col 9Col IDredL.OOD2.00QLOOO2. DOOLOOO2.0001.0002.0001.000LOMjeen2,0001.00Q2.00010003.000LOOO2.000l.QDD1000IODOblue2.0001,0002.00Q1,000iQOQ1.0002.0001.0002.0001.000R%41,000O.OOQ0.0000,0000.0000.0000.0000,0000,000D.0M初始全局表order:Table -

28、 red飜唧区碱2.000歹瞰：W,M0 |.Hffl謫|5CollCflli514创5Cd6Cd7MCd9ColWgreen10008.0004.0008.0004,0008.0004,0003.0004.0008,000Row 21.0000.000 0,0000.000 0.0000.000 0,0000.000 0,0000.000初始全局表redjf 创obfll Tdbk - Hue舗；甌”凰図锄；10歹黝 五而001CollGoli3Col 5onCchCol 10blue6.00040003.0004.00012.0004.0008.0004.000a,ow4.000Row 2

29、1.000C.0000.0000.000D,OOCD.GCO0.0000.0000.000G.OM初始全局表blue/ Global Table - greenCollS3CoHCoifCol 6Cfil7Col3Col 9Col 10greenaw屯咖8.000400012000iOOOa ODD4W03,0004.000to ?1.0MQ.0000.000O.DDD0.OM0.0000L000O.DDO0.QM0.000名称：green初始全局表green订单处理的数量由全局表order的第四行第一列作为标志，即随着订单处理情况而做相应变化，比如当订单已经处理到第10个，也就是所有的订单已经完成：售称：der二團冈翎:40M 列戯 W-0W 匚鱼割寸諭coi iCol 3col 4cd 5colecol 7Col 3col 9col IDred!i.ooa2.0001.000.2.0001,0002.000LOGO2.0001-0002,000green2.0001.0002.0001.0003.0001.000忑 oooLOGO2.0001-000bbe2.000l.ODG2.0001.0003.0001.000 2000L0002.0OTLOGORO1 410.0000.0000.000o.oaoa. ooo0.Q00OrOOD0.