基于Flexsim的自动化立体仓库系统的仿真分析_图文

1、基于Flexsim 的自动化立体仓库系统的仿真分析浙江大学张欢欢黄芳曹衍龙杨将新马彬荣 4结论(1计算结果表明:热冲击产生的压应力不会破坏耐火砖,而在对称中心沿X 方向的拉应力会使耐火砖产生平行于热面的裂纹。(2工作层整体热应力分布的计算结果表明:罐口下方的耐火砖由于受倾倒铁水时冲击的影响,加之装满铁水后的温度效应,成为整个罐体中受力最大的部分,也是罐体内部耐火砖最容易剥落的地方,这与实际情况基本一致。(3提高铁水车周转率、减少空罐时间、在罐衬永久层和罐壳之间增设绝热层、罐口加保温盖等减小罐衬热损失的措施,不仅可以提高铁水温度,而且可以减小耐火砖温度变化幅度,有利于降低铁水车工作层的热冲击应力

2、,进而提高铁水车寿命。参考文献1刘道忠1国产混铁车系列产品介绍1铁道车辆,1998(2:29322Kauf man D J,Shockley L W 1Tor pedo Car Refract ories andScheduling I m p r ove ments at AC ME Steel 1Steel making Con 2ference Pr oceeding,1994,77:5715753Steven G Janst o 1HotMetal and Refract ories Te mperature Studyof Tor pedo Cars at I nterlake I

3、N C 1Ir on making Conference Pr oceedings,1980,39:4348作者:张晓丽地址:辽宁大连大连理工大学邮编:116024收稿日期:2008-02-28自动化立体仓库是指不用人工直接处理,能自动存储和取出物料的系统1。近年来随着物流业的快速发展,自动化立体仓库在企业物流和生产管理中起到越来越重要的作用,很多大型企业都建立和使用自动化立体仓库23。在新建立体仓库的方案论证中,为了能够以一种直观逼真的方式和客户进行交流,达到客户的设计要求,有必要对自动化立体仓库系统进行仿真和优化4。1自动化立体仓库总体结构与作业流程立体仓库主要由理货区、入库区、货物存放区

4、、出库区等部分组成,其总体结构如图1所示。理货区的职能是进行入库货物的验收、分拣、包装、贴标、核查等工作,掌握入库货物的品种、规格、数量、包装状态、到库时间等。入库区的职能是将托盘货物从理货区运送到入库站台,等待入库。货物存储区的主要职能是储存货物。出库区主要是根据出库指令将相应的货物从货物存图1自动化立体仓库的总体结构示意图储区搬运出去。自动化立体仓库的系统作业流程如图2所示。图2自动化立体仓库主要作业流程图图3基于Flexsi m建立的自动化立体仓库三维模型(a自动化立体仓库仿真模型整体结构(b理货区局部俯视图(c出库区局部俯视图货物运送到仓库后,首先在理货区进行验收、理货,并按照码盘工艺

5、要求将成件货物集中码放在托盘上,使之成为托盘化的货物。托盘货物由分类输送机传送到入库站台,由巷道堆垛机沿巷道运行到货架的指定货位放置货物,完成货物的入库过程,出库时,巷道堆垛机行驶到指定的货位处,取出托盘货物,放在输送机上,由输送机将货物送到出库站台,由叉车运送到出库口。2基于Flexsi m的自动化立体仓库的仿真分析211基于Flexsi m的AS/RS仿真模型Flexsi m仿真软件是面向制造、物流等领域的系统仿真模型设计、制作与分析的工具软件。Flexsi m实体库里的实体代表着一定的活动和排序过程,都有自己的功能或者继承其他实体的功能,通过设置实体参数和属性,可以把物流作业中的主要特征

6、描述出来34。在基于Flexsi m的自动化立体仓库的仿真中,设备都被抽象为实体,如表1所示。从表1中可以看出,组成模型的实体包括临时实体和固定实体2类。临时实体是模型系统中状态变化的实体(货物和托盘,临时实体是有生命周期的,在某个时刻由实体源(s ource产生并进入系统,经过一段时间的移动后离开系统;固定实体是模型中一直存在的实体(货物分拣装置、巷道堆垛机等,只要不损坏报废,它们将一直停留在模型中5。根据自动化立体仓库的总体结构,以某自动化仓库为例,建立其仿真模型,如图3所示。表1自动化立体仓库仿真中的设备和实体设备实体定义实体类型货物Item(由Source源产生临时实体托盘Pallet

7、(由Source源产生临时实体自动分拣装置Pr ocess or固定实体码盘装置Combiner固定实体机械手Robot固定实体叉车Trans porter固定实体输送机Conveyor固定实体货架Rack固定实体巷道堆垛机ASRS Vehicle固定实体入库站台/出库站台Queue固定实体货物、托盘暂存装置Queue固定实体212基于Flexsi m的AS/RS仿真分析仿真模型编译后运行,按照图4所示的逻辑对模型的运行策略进行分析。货物入库时,首先按照先后顺序到达理货区,按照排队策略在理货区货物暂存区排队等待理货;完成理货后堆放在暂存区,按照排队策略等待运输。同时,调用叉车调度策略,即在有多

8、个叉车可用的情况下指定第1个可用的叉车前往搬运暂存区内的托盘货物;货物被输送机运输到入库站台后按照排队策略等待堆垛机的运输,同时堆垛机计算出最优的路径,把货物运输到指定的货位。货物的货位已经根据货位优化策略预先设定,即 图4自动化立体仓库仿真模型的内部逻辑(a货物入库过程仿真模型的内部逻辑(b货物出库过程仿真模型的内部逻辑将临时实体放在第1个可用的列,每个货物只容纳1个托盘货物。货物出库时,控制系统首先发出货物出库指令,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输送机上,货物被输送机运送到出库站台,按照排队策略等待运输,同时调用出库区叉车,搬运货物出库。通过对模型内部逻辑的分析可以看

9、出,模型的运行策略主要是排队策略、叉车调度策略和货位优化策略。在Flexsi m中,每个实体都封装了运行状态统计表,因此在模型的运行过程中可以利用系统功能采集如空闲时间、负载时间、运行效率等数据,给出仿真报告。自动化立体仓库仿真模型可以用于分析模型设备的运行效率,据此对模型实施改进。另外,Flexsi m提供的仿真控制器功能,可以设置仿真类型、仿真次数、每次仿真的时间和仿真速度等参数,控制仿真运行。3仿真模型运行结果分析某自动化立体仓库的主要参数:输送机的速度为1m/s,自动分拣装置和码盘装置对每个货物的处理时间是10s,堆垛机水平速度为115m/s,叉车运行速度为2m/s,最大装载量均是1托

10、盘货物。库房空间110m×40m×16m,货架有4排,每排1000个货位,初始设计时,模型的各个主要组成设备及数量如表2所示。在正常的仓库出入库运行状态下,利用模型的仿真试验控制器,将系统的仿真设置为终止型仿真,仿真时间为4h,共进行3次。统计主要设备(叉车、巷道堆垛机等的运行效率如表3所示。表2自动化立体仓库仿真模型实体组成及功能模型组成实体数量实体的功能理货区暂存区Queue8堆放货物及托盘机械手Robot1将等待理货的货物放置至理货装置上自动分拣装置Pr ocess or3货物分类处理叉车Trans porter2将分类后的货物运送到码盘装置处码盘装置Combiner

11、6对分类后的货物分别码盘入库区叉车Trans porter2运送托盘货物到输送机端口输送机Conveyor5将托盘货物输送到入库站台入库站台Queue4堆放等待入库的货物存储区货架Rack4储存托盘货物巷道堆垛机ASRS vehicle3将托盘货物放置到指定货位,或从指定货位取出货物出库出库区输送机Conveyor5将出库货物输送到出库站台分发器Separat or1将托盘和货物分离出库站台Queue1堆放等待出库的货物叉车Trans porter1运送货物至仓库出口由表3可知,机械手、理货区叉车和出库区叉车的效率较高,运行正常。巷道堆垛机、入库区叉车的运行效率相对较低,存在设备闲置的状况,理

12、货区货物暂存区利用率9113%,效率较高,虽然得到了充分应用,但是却接近满负荷运转,会表3仿真模型运行试验数据统计表设备运行效率(利用率机械手8318%理货区叉车17214%理货区叉车28617%入库区叉车13317%入库区叉车23417%巷道堆垛机12218%巷道堆垛机23714%巷道堆垛机32313%出库区叉车6114%理货区货物暂存区9113%成为系统的瓶颈,影响下游工作,有待改进。基于以上分析,确定对原系统进行优化设计。优化设计的结果应该使设备的运行节拍接近一致,设备效率较高,得到充分运用,但又不会成为系统的瓶颈。按照下述方法进行改进:(1减少1辆堆垛机,将原来3条巷道改为2条巷道;减

13、少1辆入库区叉车,节约设备成本。(2协调其他设备的运行速度和效率,特别是理货区货物的处理速度。统计改进后模型中各个设备的效率,计算出设备效率的方差,并与改进前设备效率的方差比较,得到最优的设计方案。对修改后的模型进行仿真分析,仿真结果如表4所示。分析仿真结果可知,原模型设备的平均利用率为54175%,方差为01067;模型改进后设备的平均利用率为69188%,方差为01025。模型改进后设备的平均利用率提高,方差减小。从表4可以看出,巷道堆垛机和入库区叉车利用率均上升,设备的闲置和低效率的情况得到改善;理货区的货物暂存区的利用率由9113%降至8512%,接近满负荷运转的状况得到改善,货物堆积

14、不能及时处理的情况也得到缓解;整个系统的各设备平均利用率达到69188%,无瓶颈设备;方差降至01025,设备的运行节拍比改进前更加接近。显然可以将改进方案作为最终设计方案。表4仿真模型改进后实验数据统计表设备运行效率(利用率机械手8012%理货区叉车17011%理货区叉车277%入库区叉车18519%巷道堆垛机14415%巷道堆垛机24313%出库区叉车7218%理货区货物暂存区8512%4结论在分析自动化立体仓库总体结构和运行流程后,建立了基于Flexsi m的自动化立体仓库的仿真模型,给出了仿真分析的流程和方法,并应用实例进行了仿真分析,最后以系统设备的运行效率为指标,对系统进行了改进设计,可对AS/RS的实际设计和规划起到一定的指导作用。参考文献1方庆琯,王转主编1现代物流设施与规划1北京:机械工业出版社,20042张志刚,曹京西,刘昌祺,王栋生1自动化立体仓库系统仿真的研究1计算机