基于Flexsim的自动化立体仓库仿真与优化.pdf

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1、精选 doc 最新版南 昌 工 程 学 院毕毕 业业 设设 计计(论论 文文)工商管理学院物流管理专业毕业设计（论文）题目学生姓班学指导教完成日基于 Flexsim 的自动化立体仓库仿真与优化名何波级 08 物流管理(2)班号 2008100508师胡启帆期 2012年 5月 26日.精选 doc 最新版基于基于 FlexsimFlexsim 的自动化立体仓库仿真与优化的自动化立体仓库仿真与优化TheThe researchresearch ofof simulationsimulation andand optimizationoptimization forfor AS/RSAS/RS b

2、asedbasedon the Flexsim softwareon the Flexsim software毕业设计（论文）34页表格 18个插图 11幅.精选 doc 最新版目录摘要.IAbstract.II第一章绪论.11.1 研究背景与意义.11.2 国内外研究现状.21.3 研究内容.3第二章自动化立体仓库仿真概述.42.1 自动化立体仓库简介.42.1.1 自动化立体仓库系统构成.42.1.2 自动化立体仓库的分类.52.2 常用物流仿真软件简介.62.3 Flexsim5.0 简介.82.3.1 Flexsim5.0 主要功能.82.3.2 Flexsim5.0 建模步骤.9第三

3、章基于 Flexsim 的自动化立体仓库建模与仿真.103.1 某自动化立体仓库简介.103.1.1 自动化立体仓库主要设备及其技术参数.113.1.2 自动化立体仓库出入库流程.123.2 自动化立体仓库模型构建.143.2.1 自动化立体仓库仿真目标.143.2.2 自动化立体仓库仿真模型构建.14第四章自动化立体仓库仿真分析与优化.194.1 自动化立体仓库仿真报告分析.194.1.1 进货处理模块仿真分析.194.1.2 存储处理模块仿真分析.204.1.3 出货处理模块仿真分析.224.2 自动化立体仓库仿真优化.244.2.1 仿真结果分析.244.2.2 仿真优化方案.25结语.

4、28参考文献.29致谢.30.精选 doc 最新版摘要自动化立体仓库是现代物流管理思想和技术应用在仓储管理体系的产物，其主要包括 AGVS、ASS、PLC 等子系统。本文提出的将 Flexsim 软件应用于自动化立体仓库资源配置优化的方法，主要运用 Flexsim 软件对自动化立体仓库进行仿真分析，以提高系统内各设备作业效率为目的，对系统资源进行合理配置以满足实际需求。针对某自动化立体仓库的特点，将其分为进货处理模块、存储处理模块、出货处理模块等三个部分。对各模块进行相应的抽象与并结合 Flexsim 软件的动态仿真特点，构建了自动化立体仓库的 3D 模型。通过运行系统仿真模型，探究当前系统所

5、存在的问题，并提出优化方案。对优化前后的系统进行分析与对比，明确系统运行的最佳方案。关键词：关键词：自动化立体仓库 Flexsim仿真优化.精选 doc 最新版AbstractAutomatic Storage&Retrieval System(AS/RS)is the product of the thoughtand technology application of modern logistics management,it includes somesubsystems such as AGVS、ASS、PLC and so on.Putting Flexsim software i

6、ntooptimization of resources configuration in Automatic Storage&Retrieval System,In order to improve the operating efficiency of various devices in the system,allocate system resources rationally to meet the actual demand,this paperpresents a simulation analysis about Automatic Storage&Retrieval Sys

7、tem by theuse of Flexsim software.Aiming at the characteristics of Automatic Storage&Retrieval System,itwill be divided into three parts:Stock-in operation system,stock-out operationsystem and storage operation system.The 3D model of Automatic Storage&RetrievalSystem is build on the basis of abstrac

8、tion and optimization about the system,it also unites dynamic simulation characteristics of Flexsim software.By runningthe simulation modelof this system,the paper explores the problems in currentsystem and puts forward the optimization scheme.The best solution of the systemis found though theanalys

9、is and comparisonbetween the old system and thenew.Key Words:Key Words:AS/RS;Flexsim;Simulation;Optimization.精选 doc 最新版第一章绪论1.11.1 研究背景与意义研究背景与意义随着我国物流行业的蓬勃发展，物流现代化水平的不断提高，各物流企业间的竞争不断加剧，企业都在追求最大化降低物流成本，提高客户服务水平，运营模式也由传统的标准化、人工作业和纸质单据传递发展为标准化、自动化、信息化。在所有物流活动中，仓储是物流功能中非常重要的一环。仓储是物流各环节的接合部，例如采购与生产之间，生产

10、的初加工与精加工之间，生产与销售之间，批发与零售之间，不同运输方式转换之间等等。仓储体系是物流各环节之间存在不均衡性的表现，仓储也正是解决这种不均衡性的手段。仓储环节集中了上下游流程整合的所有矛盾，仓储体系的管理就是在实现物流流程的整合。近年来，为提高企业物流现代化水平，企业不断对物流各环节加大投入，尤其是物流自动化技术的应用。在仓储方面，随着自动化立体仓库发展的逐渐成熟，得到了越来越多的企业的青睐。相较于传统的物流仓储技术，自动化立体仓库具有以下优势。1.空间利用率高，单位面积存储量大。目前，世界上最高的自动化立体仓库可达40多米，容量多达 30 万个货位。2.机械化与自动化水平高。自动化设

11、备的应用降低了人力资源的指出，又大大提高了作业效率。3.采用计算机进行仓储管理，降低了出入库错误率，实现了作业的自动控制同时能够进行相应的信息处理。4.提高了整个企业的管理水平和生产作业效率。从近年来自动化立体仓库研究发展来看，人们对自动化立体仓库的管理优化、设备调度和作业优化的关注程度逐渐提高，但因为国内物流产业起步较晚，发展水平较低，对该方面的研究仍未完全成熟。因此，加大对此方面的研究力度，对提高立体仓库的运作效率、减少作业时间等方面有着重大意义。本文基于 Flexsim 软件对自动化立体仓库进行模型仿真和研究，旨在探究自动化立体仓库建模和仿真的构建方法与流程，为进行相关的研究提供思路和参

12、考。通过 Flexsim软件构建的系统模型，得到真实的系统运行情况，针对自动化立体仓库中所出现的瓶颈问题进行全面研究与优化，以证明仿真方法的应用能有效提高自动化立体仓库研究的科.精选 doc 最新版学性和实用性。1.21.2 国内外研究现状国内外研究现状在国内自动化立体仓库仿真研究领域，有以下研究者针对自动化立体仓库不同方面进行了研究。田国会、张攀(2004)在基于混合遗传算法的固定货架拣选优化问题研究一文中利用 Hopfield 网络模型遗传算法，对自动化立体仓库的固定货架拣选作业路径优化问题进行了研究，克服了 Hopfield 神经网络方法不能适应待拣选货物数目变化的弊端1。李俊、罗呈(2

13、007)在基于 Flexsim 软件的高层货架入库策略仿真与比较一文中利用面向对象建模理论和 Flexsim 仿真软件对货物入库进行了仿真，通过比较两张不同的入库策略对入库调度产生的影响，得出其使用范围，为企业决策提供依据2。王雯(2008)在 自动化立体仓库出入库调度优化 一文中提出了一种基于遗传算法/层次分析法(GA/AHP)的调度规则优化方法。通过遗传算法对出库策略进行了优化，证明了该方法能很好的应用与自动化立体仓库的研究3。魏兰、秦叙斌(2009)在基于 Flexsim 的物流仓储系统的建模与仿真一文中针对某集团的物流设施规划问题进行了仓储作业流程的仿真，通过 Flexsim 软件的仿

14、真结果对系统进行分析与评价，为系统运行和优化提供了理论和数据的支持。庞龙、陆金桂(2012)在基于蚁群遗传算法的自动化立体仓库拣选路径优化一文中利用蚁群算法生成初始种群，通过遗传算法对数学模型进行优化求解，从而改善拣选作业的效率5。在国外自动化立体仓库仿真研究领域，主要有以下研究者进行了相关的研究。Bo Yan(2009)在AS/RS Simulation and Optimization Based on Flexsim一文中利用 Flexsim 软件简历了 AS/RS 系统模型，重点研究了输送和堆垛机的使用率以及如何减少关键环节的闲置时间，提供了两种不同的方法解决瓶颈问题，最大化的提高了系

15、统运行效率6。Guiliang Zhou、Lina Mao(2010)在一文 Design and Storage Location OptimizationModule in AS/RS Based on FLEXSIM中强调了 AS/RS 的货物存储储位优化的重要性，并设计了一种数学模型以优化存储模块中货物储位分配，结合 Flexsim 软件进行了模型验证，为企业在储位优化问题中提供了技术支持7。4.精选 doc 最新版1.31.3 研究内容研究内容通过运用 Flexsim 仿真软件，针对自动化立体仓库出入库进行相关研究。论文主要分为以下几大部分进行叙述。1.绪论。阐述课题研究背景及意义，

16、国内外研究现状及主要研究内容。2.自动化立体仓库仿真概述。阐述自动化立体仓库发展历史、分类、系统构成及特点。同时介绍了 Flexsim 软件主要功能和建模步骤。3.基于 Flexsim 的自动化立体仓库建模与仿真。首先对某自动化立体仓库情况进行概述，介绍主要设备和技术参数及其出入库流程，阐述 Flexsim 软件具体建模过程。4.自动化立体仓库仿真分析与优化。运行构建好的自动化立体仓库仿真模型，得到实体运行数据，对数据进行分析，并提出优化方案，进行验证得出最终结果。5.结论。总结归纳全文研究内容和研究经验。.精选 doc 最新版第二章自动化立体仓库仿真概述2.12.1 自动化立体仓库简介自动化

17、立体仓库简介自动化立体仓库是在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料的系统。当前，其被广泛应用与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、流通领域的大型流通中心、配送中心等场合。立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50 年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50 年代末 60 年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963 年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60 年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度

18、越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963 年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所），1973 年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库(高 15 米，机械部起重所负责)，该库 1980 年投入运行。到目前为止，我国每年新建自动化立体仓库数量大约在 100 座左右。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。自动化高架仓库应用范围很广，几乎遍布所有行业。在我国，自动化高

19、架仓库应用的行业主要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场、港口等。2.1.1 自动化立体仓库系统构成自动化立体仓库系统通常包括以下几种自动化物流子系统：自动存取系统(automated storage and retrieve system，AS/RS)、自动导引小车系统(automaticallyguided vehicle system，AGVS)、自动输送系统(automated sorting system，ASS)、自动拣选系统(picking system)、机器人作业系统(robot)/可编程逻辑控制器(programmable logi

20、c controller，PLC)、实时监控系统、计算机集成管理系统，以及摄像监控系统、多媒体远程服务诊断系统和自动报警灭火系统等辅助系统。其中，AS/RS、AGVS 和 ASS 是当今物流科技的三大标志。自动化立体仓库仓储设备主要由三大类设施组成。.精选 doc 最新版1.土建及公用工程设施。主要包括库房、消防系统、照明系统、通风及采暖系统和其他设施。2.机械设备。主要包括货架、货箱和托盘、堆垛机、出入库处理器及其他搬运设备。其中，堆垛机是自动化立体仓库中最重要的设备，是应用于自动化立体仓库的专用起重设备，可由手动操作、半自动操作或全自动操作把货物从货架出口搬运至指定货位进行存储。3.电气与

21、电子设备。主要包括计算机管理系统、检测装置、信息识别设备和控制装置等。2.1.2 自动化立体仓库的分类随着仓储制造技术的不断发展，以及自动化立体仓库在各行业各领域的广泛应用，为满足不同企业需求个性化的要求，出现了以下几大类自动化立体仓库，具体分类如图2.1 所示。1.按货架构造形式划分。包括单元式货架仓库、贯通式货架仓库和循环式货架仓库。其中，单元式货架仓库应用最为广泛，其两排货架共用一个巷道，行程一组，共用一台堆垛机或者其他仓储机械作业，各组之间留较小缝隙。2.按建筑形式划分。包括分离式仓库和整体式仓库两类。分离式仓库的钢架和建筑物是分离的，安装在室内，分离式仓库的高度一般在 15m 以下。

22、整体式仓库是指钢架与建筑物结构是一体的，承受能力强，高度一般在 15m 以上。3.按容量大小划分。包括小型、中型和大型。小型立体仓库存储容量在 2000 托盘以下，中型立体仓库存储容量在 20005000 个托盘，大型立体仓库存储容量在 5000 个托盘以上。4.按作业方式划分。包括单元货架式、移动货架式和拣选货架式。5.按与生产联系的紧密程度划分。包括独立型、半紧密型和紧密型。.精选 doc 最新版单元式货架按货架构造形式贯通式货架循环式货架分离式货架按建筑形式整体式货架小型立体仓库按容量大小自动化立体仓库中型立体仓库大型立体仓库单元式货架按作业形式拣选式货架移动式货架独立型按生产联系紧密程

23、度半紧密型紧密型图 2.1 自动化立体仓库分类2.22.2 常用物流仿真软件简介常用物流仿真软件简介当前，仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具，它广泛用于工程领域和非工程领域。因此对物流系统的设计和仿真的研究，也日益受到人们的重视。当前.精选 doc 最新版主流物流仿真软件主要有以下几种。1.AUTOMODAutoMod 的建模特点及步骤仿真，仿真论坛，仿真软件，物流仿真，供应链仿真，生产仿真，交通系统仿真，流程仿真 AutoMod 作为物流专用仿真专用软件，它内置的系统模块为配送中心的仿真建模提供了很多方便。2.SIMAnimationSIMAnimation 是美国 3i 公司

24、设计开发的集成化物流仿真软件。SIMAnimation 使用的是先进的基于图像的仿真语言，这种语言可以简化仿真模型的创建。它使用了OpenGL三维建模技术和 Petri 网模型技术。具有精确性较高的建模功能，在仿真软件开发和终端用户实用方面，具有较高的灵活性。同时软件在仿真运行结束后可根据统计数据生成仿真报告，用户可根据仿真报告提供的数据对物流系统的优缺点进行判断，做出科学决策。3.AnyLogicAnyLogicTM 是一种创新的建模工具，它是基于过去十年内建模科学和信息技术中出现的最新进展而创建的。其拥有最灵活最强大的仿真建模技术，开放式体系结构；能使用启发式方法，神经网络和数学优化方法，

25、找到使目标函数值最大或最小的离散和连续模型参数的值；拥有十分灵活的动画框架，能将仿真模型转化为一个适合决策者的图板，支持二维和三维动画。4.FlexsimFlexsim 是一套系统仿真模型设计、制作与分析工具软件。它集计算机三维图像处理技术、仿真技术、人工智能技术、数据处理技术为一体，专门面向制造、物流等领域。其在图形建模环境中集成了 C+IDE 和编译器，不需要动态链接库和用户定义变量的复杂链接。可以使模型构造更具有层次结构，节省开发时间；拥有更多的用户化设定，可在对象中根据需要改变已经存在的代码，创建全新的对象；同时对象的属性有很强的自定义性，可大大提高建模的速度；软件可以直接导入 3DS

26、 等模型文件，内置了 VR 浏览窗口，可以添加光源、雾化等效果。根据不同仿真软件的特点，并且学校购置安装了 Flexsim 软件，因此采用 Flexsim仿真软件进行自动化立体仓库的研究。.精选 doc 最新版2.3 Flexsim5.02.3 Flexsim5.0 简介简介Flexsim 是一款离散事件仿真软件，它可以用来模拟根据特定事件发生的结果，在离散时间点改变状态的系统。可以帮助人们对系统设计和运行做出更加明智的决策与现实系统相比，使用 Flexsim 建立 3D 计算机模拟系统，可以节省更多的时间与投资。作为“假如-怎样”分析工具，面对众多方案，Flexsim 可以提供大量的回馈信息

27、，帮助管理者选定最恰当的方案。利用 Flexsim 的模拟现实图像动画功能及更加庞大的运行报告输出功能，可以轻松发现问题，并且在有限时间内，对解决方案做出准确评价。Flexsim 的主窗口界面如下图 2.2 所示。图 2.2 Flexsim5.0 软件主窗口视图2.3.1 Flexsim5.0 主要功能相较于市场上其他仿真软件，Flexsim 拥有以下几大主要功能。1.模型构建。Flexsim 软件提供平面与三维建模窗口，可直接将 CAD 的平面布置图导入建模窗口，同时也支持导入建立好的 3D 模型、纹理等等，使所构建的模型更加形象生动。其不仅在离散系统仿真方面应用广泛，对连续型生产建模也能提

28、供良好的支持。2.分析优化功能。Flexsim 软件中可对模型实体设置多种概率分布，如指数分布、二项分布、泊松分布等等，可使模型更为贴近实际系统。可在模型运行过程中记录所有设备的所有状态，除了可以在仿真运行环境内显示外，也可以直接到处 Excel 和文本文件形式的报表，提供数据库以自定义表形式存储报表。3.按需编译。Flexsim 完美支持 C+编程语言，用户可以随时修改 Flexsim 满足特定需求，而不必学习专有代码。同时建模人员可以自由地操作部件、视窗、不见参数等，.精选 doc 最新版在部件内增加自定义逻辑、改变或删除存在的编码，也可完全建立一个新部件。2.3.2 Flexsim5.0

29、 建模步骤运用 Flexsim 软件对自动化立体仓库系统仿真建模主要有以下几个步骤。1.系统模型的抽象。确定处于系统中核心部分的设备，将对系统影响程度低的设备实体简化或去除。同时将抽象后的系统模型与 Flexsim 软件中的是实体库进行比较，确保能使系统仿真模型良好运行。2.系统模型的构建。通过系统平面布局图和确定好的实体类别，运用 Flexsim 软件进行模型的构建，建立好各实体间的连接，确定输入/输出端口和中间端口的连接。同时根据系统设备情况，设置 Flexsim 仿真模型中各实体参数。3.系统模型的运行和分析。通过 Flexsim 中直观的 3D 视图运行构建好的系统模型，查看仿真模型运

30、行情况，最后通过“报告与统计”生成各个实体的运行数据，针对数据进行分析，找出所存在的问题，进行相应的优化。.精选 doc 最新版第三章基于 Flexsim 的自动化立体仓库建模与仿真3.13.1 某自动化立体仓库简介某自动化立体仓库简介该自动化立体仓库采用采用特制的组合式货架，横梁结构。该货架结构美观大方，省料实用，易安装施工，属一种优化的设计结构。仓库内主要存储各种低压工业电器、部分中高压电器、电气成套设备、汽车电器、通信电器、仪器仪表等。作为整个物流系统的重要部分，其负责准确、实时、灵活地向各销售部门提供所需产成品。并为物资采购、生产调度、计划制订、产销衔接提供准确信息。整个仓库内货物的入

31、库、存取、出库等流程都靠计算机管理系统控制完成。仓库面积共计 3200m2，高约 20m。拥有 6 排高层货架，采用双货位自动堆垛机进行货物的存取，形成了 6 货架 3 巷道的结构。其具体布局如下图 3.1 所示。图 3.1 自动化立体仓库平面布局图在仓库中，货物的入库和出库处理均在货架的同一侧完成。同时，为了避免货物在出入库的过程中出现拥堵，因此将入库处理区和出库处理区分别设在货架的不同方向，并在出库和入库处理区与货架衔接处均设置了相应的缓冲区。货物的入库按照均匀分配、先下后上、下重上轻、就近入库、ABC 分类的原则进行，出库按照先进先出、就近出库、出库优先等原则进行，以保证货物快速的出入库

32、。.精选 doc 最新版3.1.1 自动化立体仓库主要设备及其技术参数1.自动化立体仓库主要参数该自动化立体仓库长 80m，宽 40m，总计面积为 3200m2，高度为 20m。年工作日为 280天，平均日工作 8 小时，高峰入库流量在 130 盘/小时左右，高峰出库流量在 90 盘/小时左右。所有货物使用统一的钢制托盘进行存放，托盘尺寸为 1200mm800mm150mm。2.主要设备技术参数(1)立体仓库货架主要参数立体仓库货架主要有货位宽度，货位高度，巷道宽度等参数，具体如表 3.1 所示。表 3.1 立体仓库货架主要参数参数货位宽度货位高度巷道宽度数值21501150/13001600

33、参数单元货物最大重量巷道数量货位总数数值300kg(含托盘自重)31800货位布局为 6 排 25 列 12 层，共计 1800 个货位。货架区总长约 49.3m，宽 12.7m，高 16.5m。(2)巷道堆垛机主要参数巷道堆垛机主要由堆垛机高度，水平、垂直运行速度等参数，具体如表 3.2 所示。表 3.2 巷道堆垛机主要参数参数堆垛机高度水平运行最大速度(负载)最大速度(空载)最大加速度垂直运行最大速度(负载)最大速度(空80m/min.数值16.5m180m/min货叉伸缩180m/min运行参数最大起重量最大速度(负载)最大速度(空载)数值300kg35m/min50m/min0.5m/

34、s63m/min2最大加速度0.5m/s2精选 doc 最新版载)最大加速度0.3m/s2(3)托盘分发(收集)器分发(收集)器处理托盘规格为：1200mm800mm150mm，一次处理 6 个，处理周期约为 20 秒左右。(4)出(入)库处理区出(入)库处理区分别设有 3 台处理器以供货物处理，共计 6 台处理器。处理器在货物出(入)库高峰时期处理时间约为 30 秒左右。(5)输送机输送机采用链式输送结构，输送速度为 16m/min。3.1.2 自动化立体仓库出入库流程在该自动化立体仓库中主要有进货处理模块、存储处理模块、出货处理模块三大重要模块系统。1.进货处理。货物自输送带传送至入库处理

35、器，同时，机器人从托盘存储区抓取托盘放置于处理器上，由处理器对货物进行打包，将货物按指定数量打包放置于托盘上。通过输送带将打包好的货物传输至入库暂存区，等待堆垛机作业入库。2.存储处理。通过信息系统下达货物入库存储命令，并为货物先行调配储位，通过堆垛机将货物存储至指定货位。若指定货位距离与入库暂存区较远，则让堆垛机于该货位待命，等待下一次存储命令，以减少堆垛机空驶率。3.出货处理。在系统接收到订单后，系统向堆垛机下达出货命令，由堆垛机将指定货物从货架上取出，通过输送带输送至出库处理区。当货物到达出库处理区后，由出库处理器将货物进行拆包，并通过机器人的操作将货物放置于出库暂存区，将拆包后的托盘放

36、置于托盘暂存区，通过操作员搬运货物到输送带，由出库输送带输送至货车，完成出库流程。整个仓库系统出入库流程如下图 3.2 所示。.精选 doc 最新版货物到货机器人取出托盘托盘放置于货物处理器输送带传送货物货物放到托盘打包货物传送至入库暂堆垛机取货存入货位存取下达订单出库指令堆垛机从货位取出货物输送带传至出库处理区出库处理器解包托盘机器人将托盘放到托盘暂存区机器人将货物放到出库暂存区操作员搬运货物到出库输送带装车离开出库完成图 3.2 自动化立体仓库出入库作业流程图.精选 doc 最新版3.23.2 自动化立体仓库模型构建自动化立体仓库模型构建3.2.1 自动化立体仓库仿真目标通过在 Flexs

37、im 软件中对自动化立体仓库进行模拟运行，统计自动化立体仓库系统各主要模块运行情况的数据，在分析数据后，得出一个对整个系统的客观评价，了解系统中所存在的问题，针对这些问题采取相应的措施进行优化，以使整个系统运行达到最优水平，并为管理者提高自动化立体仓库的管理和优化决策提供科学的依据。本文对自动化立体仓库进行仿真的主要目标有以下两点。1.对系统中各模块主要设备的利用率等数据进行统计，如巷道堆垛机、出(入)库处理器、输送带等。通过对统计数据的分析借以得到系统运行情况，判断在当前系统资源配置下是否能满足实际情况的要求。2.对各模块设备进行不同的参数设定，比较不同的系统运行方案，对系统中各设备进行分析

38、，以得出各设备的利用率对系统的影响程度，进而找出最佳的系统运行方案。3.2.2 自动化立体仓库仿真模型构建整个系统主要由进货处理模块、存储处理模块、出货处理模块三部分组成。因此，在运用 Flexsim 软件对自动化立体仓库进行仿真模型构建时也将整个系统分为三大模块进行构建。1.进货处理模块仿真进货处理模块主要由入库货物、进货处理器、处理机器人、托盘等实体构成，其在Flexsim 中的设置如下表 3.3 所示。表 3.3 入库处理模块实体在Flexsim 中的设置设备名称入库货物Flexsim 实体发生器(Box)合成器发生器(Pallet)设备名称输送带货物处理机器人Flexsim 实体输送带

39、机器人进货打包处理机托盘进货处理模块各设备在 Flexsim 软件中的 3D 模型如下图 3.3 所示。.精选 doc 最新版图 3.3 入库处理模块仿真3D 图(1)货物发生器用以模拟实际情况下的入库货物，设置其输出临时实体种类为“Box”，Box 模拟系统中的入库货物。通过分析一天的入库量可见其入库货物流量大致成泊松分布的状态，故设置其输出时间间隔为 poisson(40，1)。(2)托盘的设置也是利用发生器来达成，只需设置发生器的输出临时实体种类为“Pallet”即可，在运行后，发生器便会自动生成托盘供机器人抓取。(3)机器人用以模拟系统中的货物处理机器人，负责抓取托盘放置于合成器上，同

40、时将传送带上的货物拣取至合成器上的托盘进行打包处理。(4)合成器用以模拟对货物进行处理的入库打包处理器，合成器以 8 个单位货物为一组进行与托盘的打包，设置其处理时间为 5 个仿真单位，处理完成后通过输送带传输至货架区域入库。2.存储处理模块仿真存储处理模块主要由入库输送带、出库输送带、入库暂存区、出库暂存区、堆垛机和高层货架等实体构成。其在 Flexsim 中的设置如下表 3.4 所示。.精选 doc 最新版表 3.4 存储处理模块在 Flexsim 中的设置设备名称出(入)库输送带堆垛机Flexsim 实体输送带堆垛机设备名称出(入)库暂存区高层货架Flexsim 实体暂存区货架存储处理模

41、块各设备在 Flexsim 软件中的 3D 模型如下图 3.4 所示。图 3.4 存储处理模块仿真3D 图(1)堆垛机用以模拟系统中的堆垛机，根据系统参数，设置其最大速度为 3m/s。(2)出(入)库暂存区用以模拟系统中货物缓冲区域，其最大容量为 20 托盘。并将其与相邻的两排高层货架连接，使入库暂存区的输出端口为高层货架，高层货架的输出端口为出库暂存区，并设置堆垛机为中间端口，负责货物的出库与入库。以使整个出入库流程得以流畅执行。(3)货架用以模拟系统中的高层货架，其具体参数为 25 列 12 层，层高 1.1m，宽 2m，共计 1800 个货位。由于每天的订单产生时间不确定，通过分析，订单

42、产生时间间隔呈正态分布的状态。故设置货架上货物的最小停留时间间隔为 normal(120，.精选 doc 最新版10，1)，即为订单响应时间间隔。3.出货处理模块仿真出货处理模块主要包括出货处理器、出货处理机器人、托盘存储区、出货暂存区、操作员、出货输送带等构成。其在 Flexsim 中的设置如下表 3.5 所示。表 3.5 出货处理模块在 Flexsim 中的设置设备名称出货处理器出货处理机器人托盘存储区Flexsim 实体分解器机器人吸收器(Pallet)设备名称出货暂存区操作员出货输送带Flexsim 实体暂存区操作员输送带出货处理模块各设备在 Flexsim 软件中的 3D 模型如下图

43、 3.5 所示。图 3.5 出货处理模块仿真3D 图(1)分解器用以模拟出库处理器，其功能为将出库货物进行解包，通过机器人将货物从托盘上取下放置于出库货物暂存区。设置其加工时间为 18 个仿真单位。(2)机器人用以模拟系统中的出货处理机器人，负责将货物搬运至出货暂存区，同时将托盘放置于托盘暂存区。(3)托盘吸收器用以模拟托盘存储区，将吸收器的回收属性设置为“Recycle toPallet”即可。(4)操作员即为系统中的工作人员，负责将出库货物暂存区的货物搬运至出库输送带.精选 doc 最新版上。通过在 Flexsim 中添加各处理模块的设备的相应实体，连接各实体输入输出端口和中间端口，并设置

44、好其各项属性。经过运行验证，仿真模型各实体均能正常工作，模型运行情况基本符合系统真实工作情况。入库货物能通过合成器打包，输送带传输至存储区域并由堆垛机存放至指定货位。出库货物能及时通过堆垛机出库输送至出货处理模块进行解包工作，实现托盘、货物的分离，货物成功由操作员输送出库。.精选 doc 最新版第四章自动化立体仓库仿真分析与优化4.14.1 自动化立体仓库仿真报告分析自动化立体仓库仿真报告分析按该公司自动化立体仓库一天运转 8 小时计算，在 Flexsim 软件中设置仿真运行时间为 28800 个仿真时间单位。通过运行仿真模型，进行动态模拟，借助于 Flexsim 软件的统计工具，生成实体运行

45、状态统计报表，可得到各主要设备运行情况，并根据相关数据，进行设备利用率的计算。计算公式为：设备利用率=载货运转时间+空载运转时间100%系统总运行时间因为该自动化立体仓库主要分为进货处理模块、存储处理模块、出货处理模块三大部分，所以下面对三大部分一一进行分析。4.1.1 进货处理模块仿真分析进货处理模块主要包括进货处理机器人和货物合成器等实体。其中机器人的效率评价指标主要为闲置率、空载运转率和装载运转率，通过 Flexsim 仿真得到的运行数据如下表 4.1 所示。表 4.1 机器人仿真数据表ObjectIdleOffset_travel_emptyOffset_travel_loaded机器

46、人 132.7%16.1%51.2%机器人 233.6%14.1%52.3%机器人 330.8%16.4%52.8%合成器的效率评价指标主要为闲置率、处理率、货物阻塞率、货物收集率，具体仿真数据如表 4.2 所示。表 4.2 合成器仿真数据表ObjectIdleProcessingBlockedCollecting合成器 13.53%54.34%042.13%合成器 23.61%55.26%041.13%合成器 33.42%54.73%041.85%通过表 4.1、表 4.2 中数据，可分别计算得到机器人、合成器的平均利用率，具体.精选 doc 最新版如图 4.1 所示图 4.1 进货处理模块

47、设备平均利用率由图 4.1 可分析得到三台进货区机器人的平均利用率为 67.63%，工作效率处于较理想状态，但仍然还有很大的提升空间。三台进货区合成器闲置率较低，平均利用率为96.48%，能很好发挥合成器的处理能力。4.1.2 存储处理模块仿真分析存储处理模块主要包括堆垛机、货架、出库暂存区和入库暂存区等实体。其中堆垛机的性能评价指标主要为闲置率、空载运转率和装载运转率，通过 Flexsim 仿真软件运行后其运行数据如下表 4.3 所示。4.3 堆垛机仿真数据表ObjectIdleStaytimeminStaytimemaxStaytimeavgOffset_travle_emptyOffse

48、t_travle_loaded堆垛机 128.7%7.36s46.32s26.84s21.7%35.2%堆垛机 226.8%7.48s46.38s26.93s22.6%36.8%堆垛机 327.9%7.38s46.36s26.87s22.1%36.2%高层货架的性能评价指标主要为最大存储量、入库量、出库量和货位利用率，其具.精选 doc 最新版体数据如表 4.4 所示。表 4.4 货架仿真数据表ObjectContentContentmaxContentminInputOutputstaytimeavgRack17375741681196873sRack27070701711227012sRa

49、ck36971701691227003sRack4717472.51721216937sRack5757675.51731206998sRack6727372.51711217015通过对货架进行仿真后，其入库总量为 1024，出库总量为 725，入库总量与额定入库量 1040 略有偏差，出库总量超过了额定出库量720。由此可见存储处理模块能较好的模拟真实仓库系统的运转情况。出入库暂存区性能评价指标主要为出入库暂存区性能评价指标主要为空置率、货物释放率，其具体仿真运行数据如表 4.5 所示。表 4.5 出入库暂存区仿真数据表Object入库暂存区 1入库暂存区 2入库暂存区 3出库暂存区 1出

50、库暂存区 2出库暂存区 3Empty77.2%77.8%76.9%87.8%89.6%91.1%Releasing18.6%17.8%18.5%9.7%10.2%7.7%Waiting_for_trasporter4.2%5.4%5.6%2.5%0.2%1.2%通过表 4.3、表 4.4 和表 4.5 中数据，可分别计算得到堆垛机、货架、出入库暂存区的利用率，由于设备较多，故取其平均值进行分析，具体数据如下图 4.2 所示。.精选 doc 最新版图 4.2 存储处理模块设备平均利用率由图 4.1 分析可得，堆垛机平均利用率为 72.2%，未达到 80%，设备利用程度仍然不够高。通过对货架中货物