文/朱華健 姜?dú)g

0.引言

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)是高技術(shù)倉(cāng)儲(chǔ)的代名詞，擁有機(jī)械化程度高、信息覆蓋全面、各個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)同配置、大量解放人力以及降低企業(yè)成本等優(yōu)點(diǎn)。在現(xiàn)代倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，大量物資入以及大量訂單出庫(kù)時(shí)會(huì)造成部分堆垛機(jī)繁忙，工作過(guò)程中環(huán)境復(fù)雜，很難準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)瓶頸。本文應(yīng)用Flexsim 仿真軟件對(duì)汽車配件廠進(jìn)行仿真，發(fā)現(xiàn)了存在的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行了自動(dòng)化優(yōu)化。

1.倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)仿真模型的建立

1.1 案例背景

汽車配件廠生產(chǎn)7種產(chǎn)品，前大燈、后大燈、雨刷、座椅、方向盤、安全氣囊、輪轂。生產(chǎn)之后傳送帶運(yùn)輸，儲(chǔ)存在立體化倉(cāng)庫(kù)中，配件放置在木制或塑料托盤上，倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存量約為7000托，訂單以箱為單位進(jìn)行配送。配件倉(cāng)庫(kù)面臨的主要問(wèn)題是揀選設(shè)備揀選效率低，閑置率不均勻，搬運(yùn)的任務(wù)量和得到的空閑時(shí)間不成正比。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，客戶訂單量也會(huì)逐漸加大，物流系統(tǒng)的揀選能力便不能滿足企業(yè)需求，亟待優(yōu)化。

1.2 作業(yè)流程

汽車配件廠目前的揀選方式是訂單別揀選，具體操作是按照客戶訂單到達(dá)的先后順序揀選配貨，各個(gè)儲(chǔ)存區(qū)負(fù)責(zé)揀選的工作人員將訂單上各自的貨物用堆垛機(jī)揀選完成后，將貨物匯總完成整份訂單的揀選配貨，也稱為分區(qū)按單揀選。

1.3 仿真的建立

為使仿真模型簡(jiǎn)潔明了的運(yùn)行，將商品模擬當(dāng)作托盤，將揀選系統(tǒng)中冗長(zhǎng)繁雜的步驟（如補(bǔ)貨流程)進(jìn)行簡(jiǎn)化，在不影響揀選模擬結(jié)果的前提下化繁為簡(jiǎn)，簡(jiǎn)明直觀地進(jìn)行分析。本文選取配件廠7種產(chǎn)品，前大燈、后大燈、雨刷、座椅、方向盤、安全氣囊、輪轂，分別設(shè)置為紅、黑、黃、粉、白、藍(lán)、橙。根據(jù)上述資料應(yīng)用Flexsim軟件建立對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)模式下倉(cāng)庫(kù)揀選的模型如圖2所示。

圖2 優(yōu)化模型流程框圖

圖2 倉(cāng)庫(kù)揀選系統(tǒng)模型圖

圖2中暫存區(qū)1～暫存區(qū)7分別表示前大燈、后大燈、雨刷、座椅、方向盤、安全氣囊、輪轂7種產(chǎn)品的儲(chǔ)存區(qū)，發(fā)生器1至發(fā)生器7分別表示7種產(chǎn)品的補(bǔ)貨入庫(kù)過(guò)程，發(fā)生器8表示客戶訂單的產(chǎn)生，合成器表示揀選作業(yè)的發(fā)生，暫存區(qū)1至?xí)捍鎱^(qū)7分別7個(gè)客戶訂單揀選完成后的暫存。

1.4 參數(shù)設(shè)置

1.4.1 設(shè)置參數(shù)

將所需的實(shí)體拖入建模頁(yè)面后，根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)中的流程順序?qū)⒉煌愋偷膶?shí)體分別用對(duì)應(yīng)的“A連接”或“S連接”建立連接關(guān)系，各實(shí)體參數(shù)具體參數(shù)設(shè)置如表1所示：

表1 客戶訂單信息（單位：箱）

表2 合成器

表3 堆垛機(jī)

表4 合成器

表5 堆垛機(jī)

表6 數(shù)據(jù)對(duì)比

發(fā)生器1至發(fā)生器7模擬貨物的補(bǔ)給入庫(kù)，貨物前大燈的到達(dá)時(shí)間間隔服從統(tǒng)計(jì)分布的exponential(0.0,10.5,getstream(current))分布，后大燈的到達(dá)時(shí)間間隔返回一個(gè)常數(shù)12.6，雨刷的到達(dá)時(shí)間間隔返回一個(gè)常數(shù)12.6，座椅的到達(dá)時(shí)間間隔返回一個(gè)常數(shù)17.27，方向盤的到達(dá)時(shí)間間隔服從統(tǒng)計(jì)分布的exponential（0.0，11.17,getstream（current））分布，安全氣囊方向盤的到達(dá)時(shí)間間隔服從統(tǒng)計(jì)分布的exponential(0.0，12.66，getstream（current））分布，輪轂的到達(dá)時(shí)間間隔返回一個(gè)常數(shù)7.3。發(fā)生器8模擬客戶訂單的產(chǎn)生，訂單產(chǎn)生時(shí)間間隔返回一個(gè)常量200。暫存區(qū)1至?xí)捍鎱^(qū)7的最大貨物容量設(shè)置為50。堆垛機(jī)揀選上架容量為10，即每次可搬運(yùn)10箱。合成器1模擬訂單貨物揀選的匯合，合成時(shí)間設(shè)為15秒。同樣以前大燈為例，用發(fā)生器1表示前大燈的補(bǔ)貨，貨物前大燈的到達(dá)時(shí)間間隔服從統(tǒng)計(jì)分布的exponential（0.0,10.5，getstream（current））分布，其他6種產(chǎn)品的設(shè)置流程相同。設(shè)置立體貨架選項(xiàng)卡中的“最大容量”為“100”，并在立體貨架1至立體貨架7的“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡中，勾選“使用運(yùn)輸工具”，故揀選由堆垛機(jī)完成。設(shè)置堆垛機(jī)1至堆垛機(jī)4的容量為“10”，“裝載時(shí)間”和“卸載時(shí)間”均設(shè)置為“2”。

1.4.2 客戶訂單產(chǎn)生的設(shè)置

在合成器的“合成器”選項(xiàng)卡的“合成模式”，下拉菜單中選擇“打包”即實(shí)現(xiàn)貨物的揀選配貨。同時(shí)，根據(jù)訂單到達(dá)的先后順序?qū)⒑铣善?的“常規(guī)”選項(xiàng)卡的“輸入端口1”設(shè)置為：“發(fā)生器8”，即實(shí)現(xiàn)揀選作業(yè)，根據(jù)訂單配貨。

2.仿真模型運(yùn)行及結(jié)果分析

設(shè)置運(yùn)行速度和運(yùn)行時(shí)間并進(jìn)行模擬運(yùn)行，“運(yùn)行速度”設(shè)置為“4.00”，運(yùn)行時(shí)間設(shè)置為“860000”，根據(jù)簡(jiǎn)單的匯總分析后，得出下列數(shù)據(jù)信息。

從堆垛機(jī)的搬運(yùn)量和空閑時(shí)間來(lái)看，搬運(yùn)量大的堆垛機(jī)的空閑時(shí)間并不多，而搬運(yùn)量小的堆垛機(jī)卻有著多倍的空閑時(shí)間，搬運(yùn)量和空閑時(shí)間存在匹配的差異，對(duì)下一步升級(jí)改造以及長(zhǎng)時(shí)間的使用埋下隱患。因此根據(jù)上述問(wèn)題做出如下所述的優(yōu)化方案。以期原有的問(wèn)題得以改進(jìn)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)揀選的合理化、高效化。

3.仿真模型優(yōu)化

3.1 仿真優(yōu)化模型的構(gòu)建

優(yōu)化后的模型流程圖如圖2所示，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，可以看到貨架1和貨架7的出貨量最大。通過(guò)調(diào)整（在此為了方便，改變位置貨架，不改變產(chǎn)品儲(chǔ)存位置，實(shí)際應(yīng)用中可以），堆垛機(jī)1負(fù)責(zé)貨架1和貨架4，堆垛機(jī)3負(fù)責(zé)貨架2和貨架3，其余保持不變。在原有基礎(chǔ)上增加一個(gè)合成器2，合成器2與合成器1設(shè)置一致。優(yōu)化后堆垛機(jī)建模結(jié)果如圖3所示：

圖3 堆垛機(jī)建模結(jié)果

3.2 模型運(yùn)行與優(yōu)化結(jié)果分析

仿真模型開(kāi)始運(yùn)行后，模型運(yùn)行86000秒，根據(jù)簡(jiǎn)單的匯總分析后，得出下列數(shù)據(jù)信息。

從堆垛機(jī)的搬運(yùn)量和空閑時(shí)間來(lái)看，搬運(yùn)量大的堆垛機(jī)的空閑時(shí)間均勻，單獨(dú)負(fù)責(zé)貨架7的堆垛機(jī)空閑時(shí)間合理。從合成器輸出量、空閑時(shí)間比率、處理時(shí)間比率、收集時(shí)間比率兩者相對(duì)比均較合理。

3.3.3 運(yùn)行數(shù)據(jù)比較

經(jīng)過(guò)改變配件存儲(chǔ)的位置，均勻分配搬運(yùn)量，使堆垛機(jī)平均空閑時(shí)間比率降低，平均搬運(yùn)量增加，客戶訂單數(shù)增加。實(shí)現(xiàn)了資源合理化。

4.總結(jié)

本文對(duì)汽車配件廠進(jìn)行了現(xiàn)狀的仿真，并應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，使得配件廠揀選設(shè)備的使用率，平均空閑時(shí)間都得到了優(yōu)化。采用并行揀選的方式，實(shí)現(xiàn)兩單并行揀選，增加了訂單處理能力，實(shí)現(xiàn)了資源合理化。最后給出建議為：廠家根據(jù)訂單量改變配件存儲(chǔ)貨位，使每個(gè)揀選設(shè)備揀貨量均勻分配。采用并行揀選的方式，實(shí)現(xiàn)兩單并行揀選，增加訂單處理能力。