智能制造系统建模与仿真：基于Anylogic 课件 第7章 物料库建模与仿真

第7章物料库建模与仿真智能制造系统建模与仿真：基于AnyLogic目录案例描述建立基础模型三维动态仿真数据可视化与系统分析实验与系统优化思考与练习本案例模型描述了一个分为地面层和地下层的两层仓库：地面层仓库为货架存储仓，该区域分为4大部分，分别为货架区、物品堆放区、叉车停放区、AGV小车停放区；地下层为传动带转运区，将地面层需要转运的物品通过电梯运送到地下一层传送带，再通过传送带运送到需要的地方。该模型不仅可以通过3D模拟的方式展示物料库中物料通过叉车以及AGV引导小车和传送带的相互运作的流程，还可以通过模型中自带的数据整合软件分析物料仓库中叉车以及AGV引导小车的利用率，以便为仓库管理人员提供更为合理的建议，保证仓库的健康运转。案例描述研究背景总体概述在工业制造、物流及供应链领域，物料库作为资源调配的核心枢纽，直接影响生产效率和成本控制。其动态特性涉及物料的存储、流转、分拣及调度，需通过建模与仿真技术实现流程可视化和优化决策。AnyLogic作为多方法建模与仿真的前沿工具，凭借其离散事件、系统动力学及基于智能体的混合建模能力，为物料库的复杂系统分析提供了高效且灵活的解决方案。本章将系统阐述如何利用AnyLogic构建物料库仿真模型，涵盖基础架构设计、多方法融合建模及仿真结果解析，为工业场景下的仓储优化、供应链优化提升提供方法论支持。通过案例与实践结合，展现AnyLogic在应对物料库动态复杂性中的独特技术优势。1物料库物理模型建模步骤建立基础模型①

按照面板→流程建模库→空间标记→托盘货架的操作步骤，找到“托盘货架”功能

，鼠标左键长按住，并将其拖至蓝色方块内，并在最右侧弹出的属性框内将相关属性改成如图7-1所示的相关参数，其余参数暂不发生变化。通过鼠标左键点击“托盘货架”功能右下角调整合适大小。

1物料库物理模型建模步骤②按照面板→流程建模库→空间标记→路径的操作步骤，找到“路径”功能，双击“路径”功能，从①处“货架托盘”左侧单击鼠标并按住向右滑动，到合适位置双击鼠标取消绘制。

1物料库物理模型建模步骤③按照面板→流程建模库→空间标记→点节点的操作步骤，找到“点节点”功能，鼠标左键双击该功能并长按住，将其拖至右侧②中已绘制的“路径”上，并按照该步骤重复操作2次，最终形成在“路径”中具有3个点节点的画面。

1物料库物理模型建模步骤④按照面板→流程建模库→空间标记→矩形节点的操作步骤，找到“矩形节点”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，将其拖至右侧③中已绘制的“点节点”正下方，并按照该步骤重复操作2次，最终形成在“点节点”正下方中具有3个“矩形节点”的画面。接着鼠标左键双击“矩形节点”，生成连接线并向上连接至③中的“点节点”，按照该步骤连接完剩下2个节点图，如图所示。1物料库物理模型建模步骤⑤按照面板→物料搬运库→空间标记→升降机的操作步骤，找到“升降机”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，并向右将其拖至④中“路径”的最右方，并将“路径”与该“升降机”连接，即“路径”与“升降机”的连接点呈现绿色，如图所示。1物料库物理模型建模步骤⑥在屏幕右下角找到“层”按钮，点击“创建新层”，并将新建层改名为“地下一层”1物料库物理模型建模步骤⑦按照工程→物料库建模→Main智能体→演示→地下一层的操作步骤，找到“地下一层”层功能，鼠标左键单击该功能，在右侧属性“Z”处将数字改为-30（地下3米），其余参数暂不发生改变，如图示。1物料库物理模型建模步骤⑧按照步骤⑥单击右下角“层”功能，点击“地下一层”层功能按钮，在主屏幕处按照步骤⑤在“地面层”电梯处建立“地下一层”的电梯，如图所示。1物料库物理模型建模步骤⑨按照面板→物料搬运库→空间标记→输送带的操作步骤，找到“输送带”功能，鼠标左键双击“输送带”功能，到合适位置单击鼠标并向左方向滑动进行绘制，到合适位置后双击鼠标左键取消绘制，并按该操作步骤进行剩余两条输送带的绘制，如图所示。1物料库物理模型建模步骤⑩按照面板→流程建模库→空间标记→点节点的操作步骤，找到“点节点”功能，鼠标左键长按“点节点”功能并向右拖至步骤⑨所画的输送带最右面，并按照该操作步骤将“点节点”功能连接至其余两条输送带。按照步骤②所示的“路径”绘画步骤，从本步骤所画的“点节点”向右画线，将三条路径汇集到某一点，然后再连接至右侧电梯处，如图所示。1物料库物理模型建模步骤⑪点击步骤⑨所设置的“输送带”功能，在右侧“属性”界面，点击“外观”属性，“线颜色”功能选择红色，将“输送带”外观更改为红色，便于后续观察。并按照该步骤将其余两条“输送带”颜色分别更改为黄色，蓝色，如图所示。1物料库物理模型建模步骤⑫按照步骤⑥单击右下角“层”功能，点击“地面层”层功能按钮，点击在步骤⑥建立的“电梯”，在右侧属性界面进行参数设置：勾选“主平台（定义升降机参数）”。相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化。1物料库物理模型建模步骤⑬按照步骤⑥单击右下角“层”功能，点击“地下一层”层功能按钮，点击在步骤⑨建立的“电梯”，在右侧属性界面进行参数设置：在“楼层”处填写“-3”米；点击“指向主平台”下拉菜单，选择“lift”。相关参数设置如图、所示，其余参数暂不发生变化。1物料库物理模型建模步骤2物料库逻辑模型建模步骤建立基础模型（1）设置物料库逻辑模型①按照面板→流程建模库→模块→Source的操作步骤，找到“Source”功能，鼠标左键长按“Source”功能并向右拖至物理模型下方；②在该面板内找到“queue”功能，并长按将其拖至“source”功能右侧，直到两个模块自动连接；③在该面板内找到“rackStore”模块，并长按将其拖至“queue”功能右侧，直到两个模块自动连接；④在该面板内找到“Delay”模块，并长按将其拖至“rackstore”功能右侧，直到两个模块自动连接；⑤在该面板内找到“queue”功能，并长按将其拖至“Delay”模块右侧，直到两个模块自动连接；⑥在该面板内找到“rackpick”功能，并长按将其拖至“queue1”模块右侧，直到两个模块自动连接；⑦在该面板内找到“SelectOutput5”功能，并长按将其拖至“rackpick”模块右侧，直到两个模块自动连接；⑧按照面板→物料搬运库→模块→MoveByTransporter的操作步骤，选择“MoveByTransporter”模块，并长按将其拖至“SelectOutput5”功能右侧，直到两个模块自动连接；⑨在该面板内找到“Convey”功能，并长按将其拖至“MoveByTransporter”模块右侧，直到两个模块自动连接，并在该模块下方重复此步骤，直到建立一共3个一样的模块；⑩按照面板→物料搬运库→流程建模库→Sink的操作步骤，找到“Sink”功能，并长按将其拖至“Convey”模块右侧，直到两个模块自动连接。2物料库逻辑模型建模步骤2物料库逻辑模型建模步骤物料库逻辑模型设置如图所示。2物料库逻辑模型建模步骤（2）对“Source”功能

进行设置点击“Source”模块，在最右侧属性界面对“Source”功能

进行设置：①将“到达速率”处改为10（每小时）；②在“到达位置”处选择“网络/GIS节点”，并在出来

“节点”功能

处点击右侧绿色箭头位置，选择我们在1节步骤④

建立的第一个“矩形节点”，出来名为“node3”的节点，并将速度改为10米每秒；③在“智能体”处，点击“创建自定义类型”，命名为“Box”，并选择“我正在从头创建智能体类型”，点击“下一步”，选择“盒子-盒1关”，点击“下一步”，点击“完成”。则盒子智能体创建完成。相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化。

2物料库逻辑模型建模步骤（3）对“queue”模块“queue”功能进行设置点击“queue”模块，在最右侧属性界面对“queue”功能进行设置：在容量选择处点击“最大容量”。相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化。2物料库逻辑模型建模步骤（4）设置ResourcePool功能参数按照面板→物料搬运库→流程建模库→ResourcePool的操作步骤，找到“ResourcePool”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，并向右将其拖至右侧空白地方。单击该功能模块，在右侧属性界面进行参数设置，在容量处改为2；在“新资源单元”处点击“创建自定义类型”，命名为“ForkTruck”，并选择“我正在从头创建智能体类型”，点击“下一步”，选择“仓库和集装箱码头-叉车”，点击“下一步”，点击“完成”，则叉车智能体创建完成；并将速度改为0.1米每秒；在“归属地位置（节点）”处点击右下方绿色小箭头，点击在1节步骤④设置的第二个“矩形节点”；相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化。2物料库逻辑模型建模步骤（5）对“rackStore”功能进行设置点击“rackStore”模块，在最右侧属性界面对“rackStore”功能进行设置：在“托盘货架/货架系统”功能处点击右侧绿色箭头位置，选择我们在1步骤①建立的“palletrack”货架功能；按照面板→物料搬运库→流程建模库→ResourcePool的操作步骤，找到“ResourcePool”功能；将“每层上升时间”改为10秒；在“资源”处，点击“使用资源移动”，并在下方的“资源集（替代）”处点击右下方绿色箭头，选择步骤④处设置的“resourcePool”功能；勾选下方的“以资源速度移动”，并在下方的“移动资源”处点击右下方绿色箭头，选择步骤④处设置的“ResourcePool”功能；在下方“返回归属地”处选择“如果无其他任务”。2物料库逻辑模型建模步骤相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化。2物料库逻辑模型建模步骤（6）对“delay”模块“queue”功能进行设置点击“delay”模块，在最右侧属性界面对“queue”功能进行设置，其参数暂不发生改变，相关参数设置如图所示。2物料库逻辑模型建模步骤（7）对“queue1”功能进行设置点击“queue1”模块，在最右侧属性界面对“queue1”功能进行设置：在容量选择处勾选“最大容量”。相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化。

2物料库逻辑模型建模步骤（8）对“rackPick”功能进行设置点击“rackPick”模块，在最右侧属性界面对“rackPick”功能进行设置：在“托盘货架/货架系统”功能处点击右侧绿色箭头位置，选择我们在节步骤①建立的“palletRack”货架功能；在“节点”处点击右侧绿色箭头位置，选择我们在1节步骤④建立的第二个“矩形节点”，出来名为“node4”的节点；点击“使用资源移动”，并在下方的“资源集（替代）”处点击右下方绿色箭头，选择步骤④处设置的“resourcePool”功能；勾选下方的“以资源速度移动”，并在下方的“移动资源”处点击右下方绿色箭头，选择步骤④处设置的“resourcePool”功能；在下方“返回归属地”处选择“如果无其他任务”。

2物料库逻辑模型建模步骤相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化。2物料库逻辑模型建模步骤（9）对“selectOutput5”功能进行设置点击“selectOutput5”模块，在最右侧属性界面对“selectOutput5”功能进行设置：“概率1”“概率2”“概率3”处分别填写数字0.2，其余处均设置为0。相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化。

2物料库逻辑模型建模步骤（10）选择层按照1节中步骤⑥选择“层”的步骤，选择“地下一层”。（11）设置transporterFleet功能参数按照面板→物料搬运库→模块→transporterFleet的操作步骤，找到“transporterFleet”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，并向右将其拖至右侧空白区域，在最右侧属性界面对“transporterFleet”功能进行设置：在“归属地位置”处，点击右侧绿色箭头位置，选择我们在1节步骤④建立的第三个“矩形节点”，出来名为“node5”的节点；在“运输车”→“新运输车”处，点击“创建自定义类型”，命名为“AGV”，并选择“我正在从头创建智能体类型”，点击“下一步”，选择“仓库和集装箱码头-自动引导小车”，点击“下一步”，点击“完成”，则AGV智能引导小车智能体创建完成；将“最大速度”处改为0.1米每秒。

2物料库逻辑模型建模步骤（12）对“moveByTransporter”功能进行设置点击“moveByTransporter”模块，在最右侧属性界面对“moveByTransporter”功能进行设置：在“目的地是”下拉菜单选择“输送带”，点击下方的“输送带”右侧绿色箭头位置，选择我们在1节步骤⑨建立的“输送带”功能，选择第一个红色输送带；在“节点”处点击右侧绿色箭头位置，选择我们在1节步骤④建立的第二个“矩形节点”，出来名为“node4”的节点；“获取运输车→车队”处点击右下方绿色箭头位置，选择步骤（11）处设置的“transporterFleet”功能。

2物料库逻辑模型建模步骤相关参数设置如图所示，其余参数暂不发生变化2物料库逻辑模型建模步骤（13）对“convey”功能进行设置点击“convey”模块，在最右侧属性界面对“convey”功能进行设置：在“输送自”下拉菜单选择“输送带”；在“源输送带”处，点击右侧绿色箭头位置，选择我们在1节步骤⑨建立的“输送带”功能，选择第一个红色输送带；在“源偏移自”处选择“输送带始端”；在“输送到”下拉菜单选择“输送带”；在“目标输送带”处，点击右侧绿色箭头位置，选择我们在1节步骤⑨建立的“输送带”功能，选择第一个红色输送带；在“目标偏移自”处选择“输送带末端”。2物料库逻辑模型建模步骤（14）“moveByTransporter1”“convey1”参数设置按照步骤（12）以及步骤（13）的操作方法，对接下来的“moveByTransporter1”“convey1”进行相同的参数设置，其中“输送带”类功能选择我们在1节步骤⑨建立的“输送带”功能，选择第二个黄色输送带；其余参数暂不发生变化。（15）“moveByTransporter2”“convey2”参数设置按照步骤（12）以及步骤（13）的操作方法，对接下来的“moveByTransporter2”“convey2”进行相同的参数设置，其中“输送带”类功能选择我们在1节步骤⑨建立的“输送带”功能，选择第三个蓝色输送带；其余参数暂不发生变化。

建立三维动态仿真界面三维动态仿真①按照面板→演示→三维→三维窗口的操作步骤，找到“三维窗口”功能，鼠标左键长按住，并将其拖至右侧空白区域内。可通过鼠标左键点击“三维窗口”功能右下角调整合适大小。如图所示，其余参数暂不发生变化。

②在工程-物料库处，鼠标右键点击该模型，在下拉菜单中点击“运行”，即可观看该模型的仿真界面，如图所示。③可按住鼠标左键拖动界面，直到出现3D界面，即可研究在3D界面物料库中，叉车是如何搬运货物的，以及AGV运输小车是如何将货物运送到输送带中工作的。在3D界面中可通过鼠标中键滚轮放大或缩小界面，也可按住鼠标左键拖动界面进行不同位置的详细研究，如图所示。通过图标统计分析功能，对建立的仿真模型进行系统分析数据可视化与系统分析①按照面板→分析→图表→时间折线图的操作步骤，找到“时间折线图”功能，鼠标左键单击该功能并长按住，并向右将其拖至右侧空白地方，并调整合适大小，如图所示。②

鼠标左键单击“时间折线图”功能，在右侧属性界面进行参数调整：在“数据→标题”处，将标题改为“叉车利用率”，在“值”处编辑框内输入“resourcePool.utilization()”，下方颜色可选个性化颜色；点击左下角加号符号，再次添加一个坐标曲线，在“数据→标题”处，将标题改为“AGV利用率”，在“值”处编辑框内输入“transporterFleet.utilization()”，下方颜色可选个性化颜色。其余参数设置保持不变，如图所示。③

按照7.3节中步骤②的操作方法运行该仿真模型，我们可以在界面中通过我们所设立的“时间折线图”清楚地看到物料库的搬运叉车以及AGV小车随时间的增加以及在货物增多的情况下的利用率，如图所示。

④我们还可以通过对内容二：物料库逻辑模型建模