張詢影 張培斯

【摘要】由于計算機信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，市場競爭激烈，對于企業(yè)的要求也就越高，隨著企業(yè)規(guī)模的發(fā)展，其物流系統(tǒng)就會越來越受到重視，自動化立體倉庫由于其的存取自動和操作簡便，大大受到了社會的關(guān)注和廣泛的應(yīng)用，如何提高自動化立體倉庫的運行效率也成了各個企業(yè)關(guān)注的焦點。計算機仿真軟件能夠進行離散系統(tǒng)建模仿真，是優(yōu)化分析立體自動化倉庫的理想選擇。本文以某企業(yè)為例，通過實地考察該企業(yè)的倉庫，了解該倉庫的設(shè)備擺放以及作業(yè)流程，將其在flexsim中進行建模，然后在對其進行仿真分析。

【關(guān)鍵詞】自動化立體倉庫 Flexsim 建模 仿真

一、基于Flexsim的某企業(yè)自動化立體倉庫分析

（一）某企業(yè)自動化立體倉庫概述

某企業(yè)主要從事單車零部件的儲存與組裝，倉庫為單元貨架式自動化立體倉庫，主要存儲四種貨物，每種貨物都有相對應(yīng)的貨架。貨架分為兩組，每組兩排，中間留有空道，供堆垛起重機行走。該倉庫的貨物存取、搬運都是計算機自行控制完成的。

（二）某自動化立體倉庫相關(guān)設(shè)備及其技術(shù)參數(shù)

圖1某企業(yè)倉庫平面布局圖

（1）訂單最近呈上升趨勢，貨物日到達倉庫的量由600上升到900到1200不等。

（2）自動化立體倉庫面積：庫區(qū)長60m，寬15m，面積為900m2，高度15m；物品外形尺寸（mm）：1000×900×（≤1200）；空托盤外形尺寸（mm）：1000×900×200；實托盤外形尺寸（mm）：1000×900×（≤1400）。

（3）常用倉儲設(shè)備的技術(shù)參數(shù)：①貨架。貨位空間尺寸為：1200長×800寬×1500高mm；貨架間距：250mm，巷道間距：1200mm；貨位數(shù)：10列×10行×4=400個。②處理器。處理器用于檢驗貨物是否合格，入庫區(qū)有4臺；處理器的處理時間（為30S。③輸送機。入庫區(qū)輸送機的速度為2m/s，容量1盤，貨格相距0.5m。其余各部分的輸送速度也均為1m/s。④人工叉車。倉庫中共有1臺叉車，用來負責出庫的運送。它的最大行走速度為200m/min行走加速度為1m/s2。⑤巷道堆垛機。該倉庫有2個堆垛機用于負責兩側(cè)貨架的存取。最大行走速度為300m/min，行走加速度為2m/s2，最大升降速度為35m/min，升降加速度為2m/s2，最大伸叉速度為30m/min，伸叉加速度為2m/s2。圖1是該倉庫的平面示意圖。

（三）建立FLEXSIM模型

建模分為兩個階段入庫與出庫，以下是FLEXSIM建模圖（見圖2和圖3）。

二、自動化立體倉庫仿真分析

（一）仿真模型運行及結(jié)果統(tǒng)計

建模完成后，輸出成excel表格，如圖4和圖5。

以下從模型的各個基本實體中，抽取出其中一部分實體，統(tǒng)計其在運行過程中的各種狀態(tài)、所占比例，制成綜合成表。

（1）檢驗器。檢驗器主要將分揀出來的貨物進行查驗，查看貨物是否合格。檢驗器的主要評價指標為工作時間、閑置率。通過檢驗器屬性統(tǒng)計分頁，可以得到工作臺相關(guān)數(shù)據(jù)所占百分比。

根據(jù)檢驗臺屬性統(tǒng)計，繪制成以下表格，各工作臺運行情況如表1所示。

（2）堆垛機。堆垛機主要進行對已檢驗的貨物進行上架和對需要出庫的貨物進行取貨運送。堆垛機運行狀況的主要評價指標是空載行駛、滿載行駛。通過堆垛機的屬性統(tǒng)計分頁，可以得出表2。（3）貨架。貨架的主要評價指標是最大庫存量、庫存均值、輸入貨物總數(shù)、輸出貨物總數(shù)，現(xiàn)將仿真數(shù)據(jù)記錄如表

（4）出庫緩存區(qū)。在出庫緩存區(qū)的叉車只有一輛，導(dǎo)致貨物堆積。

（二）仿真結(jié)果分析

根據(jù)模型模擬運行24349s時的圖表，分析結(jié)果如下：

（1）通過表1可以看出，檢驗臺運行是空閑時間較長。這主要是因為，檢驗器主要接收按系列分揀后的產(chǎn)品，而貨物出庫速度并不快，檢驗后直接由傳送帶送走。因此，模型中的臨時實體到達時間間隔應(yīng)制定得更短為宜。

（2）從表2和表3可以看出貨架和堆垛機的利用率都很高，而堆垛機不能跟上貨物運輸?shù)乃俣?。?dǎo)致貨物在傳送帶堵住。在開始仿真后期，貨架上的貨物數(shù)量不斷增加的，說明在這段時間內(nèi)貨物入庫的速度遠大于貨物出庫的速度。

三、自動化立體倉庫的分析優(yōu)化

（一）優(yōu)化方案

通過分析結(jié)果中可以清楚的了解到該系統(tǒng)現(xiàn)在的運行方式在接下來的貨物到達時，檢驗器的空閑時間明顯比處理時間所占百分比大，堆垛機入庫速度趕不上貨物到出庫速度，仿真后期貨架的容量明顯不夠。對于這些問題，可以通過修改貨物入庫的時間間隔，貨物的運輸方式，還有貨架的參數(shù)還解決。

本文在不改動其他參數(shù)的前提下，單一的修改某一個參數(shù)，從而觀察其對整個過程的影響，具體操作如下：

（1）不改變其他參數(shù)，修改發(fā)生器的臨時實體到達時間間隔，在對該系統(tǒng)進行仿真；

（2）改變運輸工具的個數(shù)，或者改變運輸工具的參數(shù)，再對該系統(tǒng)進行仿真。

（3）添加一個新的仿真實體使得其能解決該問題，再對該系統(tǒng)進行仿真。

（4）結(jié)果前面三個步驟，對新的模型最后進行運行并生產(chǎn)結(jié)果。

在優(yōu)化該系統(tǒng)的過程中，通過逐一對參數(shù)的修改，了解該參數(shù)對系統(tǒng)的影響，找到最終適合的參數(shù)，通過這些步驟來達到優(yōu)化模型。

（二）模型修改及仿真

以上面對該倉庫的分析和優(yōu)化方案為依據(jù)，將模型進行多次修改，從而找出目前最合適的修改方案，現(xiàn)對該模型做出如下修改：

（1）由于檢驗臺的空閑時間太長，根據(jù)最近訂單統(tǒng)計，預(yù)計未來入庫貨物會增加，所以縮短貨物入庫的時間間隔。做出以下修改：將發(fā)生器臨時實體的到達時間間隔從10秒改為4秒；提高分揀傳送帶的運輸速度，將原來的1改為3。

（2）不改變其他參數(shù)，只改變運輸工具，發(fā)現(xiàn)運輸工具不影響該系統(tǒng)的運行結(jié)果，所以不對運輸方式進行修改。

（3）由仿真運行結(jié)果可知，當仿真過程運行至后半段時，貨物會在貨架臺的傳送帶上堆積，導(dǎo)致堵塞?？梢钥紤]在傳送帶前添加一個入庫緩沖區(qū)。

（4）因出庫效率太低，貨物在出庫緩沖區(qū)內(nèi)堆積。從而可以考慮在出庫緩沖臺邊再加一臺叉車作為出庫運輸工作。

（5）因貨物在貨架前等候時間太長，故將堆垛機的一次運輸?shù)娜萘坑?改為2。修改模型如圖6所示：

（三）模型優(yōu)化分析

通過以上修改，重置運行模型后，得到以下的統(tǒng)計結(jié)果。對比優(yōu)化前的數(shù)據(jù)，得到以下表格：

（2）堆垛機優(yōu)化前后運行對比情況如表5所示。

以上結(jié)果可以知道，通過修改模型，使得該倉庫的運行效率得到提高，從而優(yōu)化了投資效益。