【《AutoStore仓储系统的优化设计案例分析》4300字】

AutoStore仓储系统的优化设计案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u25972AutoStore仓储系统的优化设计案例分析 1219751.1AutoStore采用的货箱放置规则 2198301.2AutoStore相关数据计算 3在一般情况下，产品的出入口表现出的频率，成为产品的周转率，也就是产品的出入库频率。通常情况下，在产品的运输过程中，根据目前货品在整个仓库内的产品周转率，将产品从高到低依顺序全部存放到仓库的对货物出入库频率规划的对应货位中，而库房中产品周转频率相近的货品应该存放在同一货架高度上，并将仓库中产品周转率高的货品优先存放于靠近出口的区域。这样可以减少货物在仓库中的出入库的路程，在减少仓库的作业时间的同时，提高了配送中心的工艺熟练度，降低任务的时间成本。由于产品的数量、质量、结构等各种货品的特性，货架要能够达到稳定，大体上需要两个方面的稳定性：货架在垂直方向的稳定和货架在水平方向的稳定。垂直方向的稳定性要求仓库货架上的存放方式应当按照质量相对较大的货品放在仓库货架下层，相对较轻质量的货品放在上层为原则，这样可以稳固货架下方的稳定性，重量主要都集中在货架下面，重心也在下面，这样就可以保障货架的垂直方向稳定性。水平方向的稳定性要求同一水平高度下所存放的货品之间的质量差异应该是有限的，因此，货架的左端与右端可以达到水平方向平衡，以控制货架的水平方向的一般稳固性。两个方向都稳定的时候才能说这个货架存放时十分稳定的。按照商品之间的相关性规律，即两商品间相关性高的货品有比较大的可能性，同时存在于同一订单，需要同时出库入库的时候，或者是因为产品性质、结构相似而统一进行存放。为了配合拣选工作，对具有高度相关性的产品进行混装，可以成功地减少拣选工作人员或设备进行存取货作业时的作业路径和活动所需时间。根据商品的数量、质量和自身属性的不同状态，合理分配产品的堆放区域可以利用配送中心的空间，提高库房空间利用率，提高一般库房空间的堆放限额，用最小的空间放下最多的产品，减少因产品滞销、占用大量空间而产生的库房租赁费用。此外，一些配送中心还在库房中设置了许多通道，类似的东西可以设置在相邻的路径附近。利用多通道进行任务堆放可以建立平均任务的数量，减少进入和离开库房所需的工作措施，以防止特定种类的产品因为大量临近和活跃的订单带来的堵塞，保障了配送中心内部正常的活动。1.1AutoStore采用的货箱放置规则货架的高度和货格的多少是根据立体仓库的需求状况来进行确定的，其主要作用就是在提高仓库面积的利用率与存取效率之间寻找一个平衡点，使得AutoStore自动化立体仓库在这两个方面都尽可能达到最高效。设计的本意是将运输频率低下的物品存放在高位货架中，将运输频率较高的物品存放在低位货架中，方便运输小车的存取，保证了仓库的运行效率，也提升了仓库整体的使用率。现如今的AutoStore仓储在通常情况下一般会使用以下两种放置规则；堆栈首层空位放置规则和堆栈空位叠加放置规则。堆栈首层空位放置规则，这种规则是指，在目标货物的上方拥有许多的阻碍货物，需要逐渐将阻碍货物从目标货物上方逐渐移除。具体方式是将阻碍货物搬至拥有空位的，且距离目标所在堆栈最近的货架的顶层，之后将目标上方的第二个阻碍货物也放置在距离目标堆栈较近的货架的上层空余货格内，以此类推，直到最后将目标货物提取出来，放在较近的货架顶端，待到整体订单完成的时候，将所有料箱再按照取出顺序的倒序将货物放回到货架内。堆栈首层空位放置规则这种规则的优点就是，无论是阻碍料箱还是目标料箱，都会被临时放置在系统堆栈中的最高一层的空余货格内，这样就减少了货物在垂直方向上下降和提升过程的高度，从某种意义上缩短了垂直方向上移动时间。在搬运进行的同时，由于目标料箱的临近堆栈中每个堆栈上方只会放置一个临时存储的料箱，拣选车在完成所有的搬运作业在水平方向上行走的路程也随之增加，之后再将货物逐渐放回也是使用了大量的时间。在完成单个订单作业中系统布局我们可以看出，货架中除了最高的一层空位得到利用外，其他的空余存储空间都被浪费，空余空间没有起到存储的作用，就失去了紧致化存储设备的优越性，但是目前该设备还在推广试用阶段，企业在实际的储存作业中往往采取的都是这种翻箱作业料箱放置规则。堆栈空位叠加放置规则，与堆栈首层空位放置规则不同的是充分利用了AutoStore仓储系统的存储空间，在进行订单作业的时候，机器人会选择将目标料箱上方的阻碍料箱搬运至距离目标所在货架的最近的货架，将上方的阻碍料箱搬运至此货架的空余空间内，以此类推，直到将此货架填充饱和后，如果还未将目标提取出来，就将选择次近的货架进行临时放置阻碍料箱，直至将目标提取出来。在完成阻碍料箱的临时存储后，将目标料箱提拉出来，搬运至工作台进行拣选工作，待订单完成之后，再将料箱搬运会对应的位置，之前的料箱也将归位。从这种规则中我们可以看出仓库内的目标货架的周围货架中的存在的空余存储空间得到了充分且有效的利用，在充分发挥AutoStore仓储系统紧致化存储优越性的同时，料箱在水平方向上所移动的总距离也得以缩短，减少了料箱水平方向上移动的时间。以上两种放置规则中堆栈空位叠加放置规则是更加合理，效率更高的一种规则。本文选择以堆栈空位叠加放置规则为例，计算使用AutoStore系统得仓库内各种货物比，计算相应高度货架的占比为多少最为合理，以便减少仓储过程中的成本支出。1.2AutoStore相关数据计算对于现在的物流仓储系统，在货物进行出入库操作的时候，普遍要进行分区，在分区完成后会对货物进行对应的货位分配。而对于AutoStore系统来说，此种类型的分类也同样适用。根据AutoStore系统官方给出的数据，系统所设立得货架高度最高高度为16个330毫米高的存储货箱堆栈，或者24个220毫米高的货箱堆栈，总高度为5.4m。在其整体设计准则中，算上机器人和维护需求的高度，总最高将达到7.4m。本文选择假设设定立体仓库系统内得最高层数为16层，长度、宽度和高度分别为L,W,H;且料箱中存放有且只有一种货物，每个料箱的长度、宽度和高度分别为a,a,h。我们可以先计算整个仓库在运行中时的成本函数。在现实实际得情况下，因为存在料箱并未堆栈到容量最大的问题出现，总会出现一两个堆栈顶部未存在料箱，所以假设目前系统内的料箱所堆栈的高度为H，填充率为S，由这两个数据我们可以计算出料箱目前的数量为m1=HS∕h，其中，料箱堆垛中所堆叠起来的高度为H1=HS，所计算的堆栈上方存在的空余货格数量为m2=H1−sh，根据数据计算我们可以知道上方空余的货格高度H在我们得到成本函数之后，就可以根据数据计算系统的单位时间内的订单处理效率函数。基本计算方法为：假设系统内每天有Nr个订单需要处理，每日搬运机器人和工作台的拣取货所需时间为Tr，此时系统内的订单处理效率Pr为：

P若已知系统内累计所完成的拣货数量为Nz，总共所花费的时间为Tz，则系统单位时间内的拣货效率Ph的计算公式为：P在计算整体系统的运行效率之前，假设AutoStore系统中平均每小时会到达720个订单，系统使用4个工作站，且仅计算单行订单模式，每一个订单中仅包含一种SKU（商品标识）。因为订单在到达的同时，存在多行订单模式，所以在计算时，订单行的数量服从几何分布，参数为p。单行订单时p=1，多行订单时p=0.43，即为一个订单中平均具有1/p=2.32个订单行。在模拟中，每次随机生成1000个客户所需的订单，根据概率抽取订单行的数量，再随机生成客户订单集，概率分配如下：当系统内高度为16层时，且搬运机器人只专门搬运固定物品料箱的时候，单行订单模式部下理论单次订单吞吐时间为65.61s，机器人利用率为88.22%，拣选站的利用率高达92.73%，订单平均排队时间在11.84s，机器人平均排队时常在11.63s。使用专用搬运小车的情况下，当运输小车有20台的时候，订单吞吐时间为94.5s，机器人利用率约为90.8%。拣选站的利用率约为74.6%，订单平均排队时常为4.82s，运输机器人的平均排队时常为11.57s。而当运输小车为30辆时，订单吞吐时间为72.7s，机器人利用率为81.7%，拣选站利用率为74.7%，而且订单平均排队时常为1.7s，机器人平均排队时间为16.9s。而当系统内货架高度逐渐降低的时候，其余条件均与上述条件相同，各个理论运行时间和占比均比16层的时候要少，因为货架高度越小，所需要的翻箱时间相对越短。根据以上结论，本文选择使用FlexSim软件进行相关系统仿真实验。搭建相关设计模拟图如图1.2.1所示。图1.2.1FlexSim仿真模拟图在模拟的过程中，假设系统使用共享存储策略，系统内平均每小时到达360个订单，系统货架的每个货格的高度为0.33m，长度为0.5m，宽度为0.65m，订单到达时间服从0到120的正态分布，使用处理器来模拟到达订单的货品种类，假设在系统整体的运行过程中，到达的订单需求分为四种；1）全是存取频率高的货物；2）存取频率高的货物居多；3）存取频率低的货物居多；4）全是存取频率低的货物。高层货架的高度设置为16层，低层货架的高度分别设置为10层，12层，14层，模拟在仓库中，两种不同高度货架在占用同等仓库面积的情况下，仅因为高度不同而对仓库整体运行效率的影响。使用叉车来模拟机器人搬运货物，搬运货物的规则使用先进先出的规则，模拟真实的AutoStore系统的运作规则。叉车的运行速度为最高1.1m/s,提升速度最高为1.6m/s,最大加速度为0.8m/s，最大减速度为0.8m/s，数据和AutoStore的机器人速度一致，保证仿真的准确性。后方四个处理器模拟AutoStore中的四个工作台，每个工作台都要处理不同的订单。使用此种模型仿真模拟计算得出订单吞吐时间。根据以上数据进行仿真模拟，得出的系统内吞吐时间结果如图1.2.2所示：图1.2.2FlexSim模拟仿真结果当低层货架高度为10层时，货架共有11排，7列，整体仓库内平均每小时，系统内订单处理量为38.725个，平均订单的吞吐时间为92.96s。当低层货架高度为12层时，货架共有10排，8列，整体仓库内平均每小时，系统内订单处理量为36.525个，平均订单的吞吐时间为98.56s。当低层货架高度为14层时，货架共有10排，7列，整体仓库内平均每小时，系统内订单处理量为35.775个，平均订单的吞吐时间为100.6s。根据以上仿真结果