自动化仓库规划与设计.doc

自动化仓库系统规划与设计班 级 物流系统工程0903班 组 员 董宵兵 U200914559 王 鑫 U200914579 黄瑞银 U200914556 物流自动化实验室目 录1系统分析31.1仿真设计的背景32.系统功能分析42.2子系统功能43.流程分析54.系统设计54.1设计的方法和思路54.2设计中遇到的难题74.3界面设计74.3.1总局布置74.3.2理货区84.3.3入库区94.3.4存储区104.3.5出库区114.4部分程序设计115 仿真结果分析145.1 系统瓶颈分析145.1.1理货区、入库区瓶颈145.1.2存储区瓶颈145.2 仿真系统数据分析155.3 系统参数设计、分析与优化155.3.1 理货操作员155.3.2入库区缓存区queue与输送机transporter195.3.3仓储系统堆垛机ASRSvehicle与高层货架rack255.3.4订单系统与全局表275.4 系统小结296.参考文献301系统分析 1.1仿真设计的背景 自动化立体仓库是一种用高层立体货架（托盘系统）存储物资，一般采用八九米到几十米高的货架，使用计算机系统进行控制和管理，并使用堆垛机进行存取作业的仓库。 自动化立体仓库具有很高的空间利用率和很强的出入库作业能力，可构建更有效率的物流系统，已成为企业物流和生产管理不可缺少的核心仓储设施。因此，建立自动化立体仓库系统已成为当今大型现代化企业的重要标志之一。 现阶段,随着自动化立体仓库在国内的应用越来越广泛,自动化立体仓库在企业单位中的地位也越来越重要。 1.2系统实现的目标通过这个自动化立体仓库系统，我们希望对进入仓库的三种货物进行快速、自动、准确分拣，提高分拣效率。同时对收到的四个订单及时响应，按照不同的订单拣选原则尽快履行，缩短物流时间，提高顾客满意度水平。 1.3系统结构图操作员、传送带、处理器 理 货 区 运输机、传送带 入 库 区自动化仓库系统仓库、堆垛机 存 储 区合成器、分解器、全局表 出 库 区 2.系统功能分析 2.1系统功能 自动化立体仓库主要由理货区、入库区、存储区、出库区组成 ，完成货物的分类、快速入库、合理存储（尽可能的提高货架的使用效率）以及准确快速出库。这几个功能之间是互相衔接、互相影响的。每一个功能没有处理好都会对另外的功能的实现有影响。其中出库是重中之重，因为这要和订单相结合（也即全局表），入库的订单本系统没有考虑（不足之处），所以货物的来源是无限制的。 2.2子系统功能 2.2.1理货区的功能：发生器源源不断产生三种物品（这是本系统的不足之一、没有考虑入库的物品限制）到暂存区，然后通过处理器识别三种物品和次品、好的物品按照类型（在本系统是颜色控制类型）进行分类通过传送带送到入库区的合成器里，次品（二八原则）则送到暂存区637、然后吸收器638处理掉。 2.2.2入库区的功能：三种物品到达各自的合成器后，传送带1上的托盘会把这三种物品托盘化通过运输机1送到暂存区里，合理调度运输机32和运输机441将托盘化货物分类运送到入库站台，按照排队策略（FIFO）等待堆垛机的运输。 2.2.3存储区的功能：堆垛机计算出最优路径把货物运送到指定的货位，货物的货位根据货位优化策略预先设定，等待订单出货。 2.2.4出库区的功能：接收出库指令（全局表），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传送带上，货物整箱话后被运输机3682运送到出库站台，按照排队策略等待运输，最后通过分解器把托盘和物品分离、托盘回收后通过机器人送到传送带1、而物品则到暂存区868等待货车（本系统省略）。3.流程分析 运输机和传送带送到入库站台合成器托盘化处理器分类和剔除次品物品到达（含次品） 堆垛机合理入库订单出库 托盘回收物品、托盘分离出单物品整箱化 4.系统设计 4.1设计的方法和思路 本系统的设计以系统仿真思想为基准，结合系统工程思想，以仿真的系统性为基点，以方法的科学性与设计的流动性为标准，将宏观角度与微观角度相结合，不断改进，达到最优仿真效果。 本系统设计思路遵循系统仿真的基本步骤，并结合系统特点加以改进，形成一个明晰的设计思路：（1），收集资料：现实系统功能、结构、运作机制分析，形成系统分析报告（2），仿真系统定义，边界及约束条件确定（3），收集并生成供仿真用的有关数据（4），构造仿真模型（5），解释模型（6），检验模型，验证模型的可行性与科学性（7），战略设计：设计实验，以提供可用数据（8），战术设计：确定试验步骤与相应注意事项（9），进行系统仿真（10），仿真结果整理、分析与评价（11），模型评价与系统实施 系统设计思路 4.2设计中遇到的难题 由于这个软件之前没有接触过，我们首先花了一段时间去熟悉软件，起初只会放部件，随着时间推移，组员间的讨论中，懂的东西也逐渐多了。过程中问题主要是： A、责前面模块的同学在货物码盘后的分拣一直存在BUG，致使后面同学的进度也出了问题； B、出货区模块难度较大，程序性的问题和外局变量表，订单数据的导入。 4.3界面设计 4.3.1总局布置 4.3.2理货区 4.3.3入库区 4.3.4存储区 4.3.5出库区 4.4部分程序设计 处理订单的托盘发生器3686：if(gettablenum(order,4,1)=10)closeoutput(current); /*订单处理完成后，不再生成托盘*/else/*nn*/int type=gettablenum(order,4,1);setitemtype(/* n临时实体: */ /*/item/*/,/* n临时实体类型: */ /*/type /*/);settablenum(order,4,1,type+1); /*订单标志*/订单处理合成器3678：string tablename = /*/order/*/;/* nn注释:此选项仅应用于合成器全局表中的每列代表单种临时实体类型的组成列表。第一个进入的临时实体的临时实体类型被用于找到正确的列。假设端口号大于和等于2的输入端口对应全局表中的一列。*/*nn*/if(port = 1) /The trigger on entry code fires each time a flow item enters the combiner. /For this reason we check to make sure that the port entered is equal to 1 /because only the container will enter through port 1. /The component list in a combiner is set up as a table. This allows us to use the cell commands to obtain the node that contains /the number of items to retrieve from each port. Once you know what node contains the information you can use the setnodenum /command to set the component list number based on the global table. treenode thelist = getvarnode(current,componentlist); treenode thesum = getvarnode(current,targetcomponentsum); setnodenum(thesum,0); for(int index=1; index=nrows(thelist); index+) setnodenum(cellrowcolumn(thelist,index,1),gettablenum(tablename,index,getitemtype(item); inc(thesum,gettablenum(tablename,index,getitemtype(item); 合成红色货物的箱子发生器：int type;type=gettablenum(red,2,1);setsize(item,1.5,1.5,1.5);setitemtype(/* n临时实体: */ /*/item/*/,/* n临时实体类型: */ /*/type /*/);/*nn*/if(gettablenum(order,4,1)=10)closeoutput(current);elsesettablenum(red,2,1,type+1); /* PickOption End * /* PickOption Start */*设置颜色*/ /* n颜色: */*/colorred/*/(/* n颜色: */ /*/item/*/);合成绿色货物的箱子发生器：int type;type=gettablenum(green,2,1);setsize(item,1.5,1.5,1.5);setitemtype(/* n临时实体: */ /*/item/*/,/* n临时实体类型: */ /*/type /*/);/*nn*/if(gettablenum(order,4,1)=10)closeoutput(current);elsesettablenum(green,2,1,type+1); /* PickOption End * /* PickOption Start */*设置颜色*/ /* n颜色: */*/colorgreen/*/(/* n颜色: */ /*/item/*/);合成蓝色货物的箱子发生器：int type;type=gettablenum(blue,2,1);setsize(item,1.5,1.5,1.5);setitemtype(/* n临时实体: */ /*/item/*/,/* n临时实体类型: */ /*/type /*/);/*nn*/if(gettablenum(order,4,1)=10)closeoutput(current);elsesettablenum(blue,2,1,type+1); /* PickOption End * /* PickOption Start */*设置颜色*/ /* n颜色: */*/colorblue/*/(/* n颜色: */ /*/item/*/);5 仿真结果分析 5.1 系统瓶颈分析 5.1.1理货区、入库区瓶颈 （1），理货运输员的效率：涉及到货物达到的规则与运输员的使用方法 （2），入库输送机的效率：涉及到货物的速度、检测技术与输送机对货物的调控性能 5.1.2存储区瓶颈 （1），入库区与存储区间缓存区的周转速度：主要涉及到缓存区的大小与输送机的运输能力与运输效率 （2），货物存储效率：主要涉及到堆垛机的技术性能与货物信息传递实时性 （3），高层货架利用率：主要涉及到货物的数量、货物存储策略、货架货位数、货物的周转速度 5.2 仿真系统数据分析 本系统主要分为理货区、入库区、存储区以及出库区，每个区位功能明确，对于本系统的仿真数据分析主要从以下几个方面入手： （1），理货区操作员个数以及参数设计、分析与优化 （2），入库区缓存区与输送机个数以及参数设计、分析与优化 （3），存储区堆垛机ASRSvehicle与高层货架rack参数设计、分析与优化 （4），订单与全局表 5.3 系统参数设计、分析与优化 5.3.1 理货操作员 入库区操作员在自动化立体仓库系统中的作用：将到达货物送到处理器进行处理，此处使用操作员比较合适 系统起初使用两个操作员，以下是其参数设置及利用率分析 从图中可知：操作员33的使用状态Average ：0.103Maximum：1操作员平均占有率：从图中可知：操作员293的使用状态Average ：0.107Maximum：1操作员平均占有率：同时，从state图中可看出，操作员的idle占很大比例，没有充分利用操作员因此减少一个操作员 从图中可知：操作员33的使用状态Average ：1.360Maximum：3操作员平均占有率：同时state图中可以看出idle所占比例只剩很小，此时已经达到初步优化，满足系统需求 5.3.2入库区缓存区queue与输送机transporter 入库区缓存区queue与输送机transporter主要着重于缓存区queue的容量设计与输送机transporter的输送能力设计，对于缓存区而言，平均占有率要求较小。 （1），初始参数分析 Objectstate_sinceidleTransporter321309.919472882.7Transporter4411309.919472879.5 Transporter运行时间从图中可以看出，queue的使用状态content：Average ：0.327Maximum：1Queue平均占有率：queue的使用状态staytime：Average ：4.192Maximum：5.178输送机transporter 平均idle比例：初始参数，缓存区queue占有率过高，货物延迟时间过大，并且输送机平均idle比例过低，导致输送机transporter驾驶员负荷量过大。通过修改输送机transporter容量与速度，对两者进行优化。 （2），优化参数分析优化参数运行结果-content优化参数运行结果-staytime Objectstate_sinceidleTransporter32451.991925346.8Transporter441451.991925344.1 Transporter 运行时间从图中可以看出，queue的使用状态content：Average ：0.236Maximum：1Queue平均占有率：queue的使用状态staytime：Average ：3.786Maximum：4.476输送机transporter 平均idle比例：通过优化，缓存区queue占有率降低，货物延迟时间为可容许范围，transporter驾驶员工作负荷正常。该环节满足系统要求。 5.3.3仓储系统堆垛机ASRSvehicle与高层货架rack 仓储系统堆垛机ASRSvehicle与高层货架rack参数设计、优化与设计：一是高层货架rack的平均利用率问题，具体着力于rack的容量设计，货物source货物生成规律与订单设计；二是堆垛机ASRSvehicle的闲置问题，具体着力于堆垛机ASRSvehicle运输能力与运输速度的调节上。（1），初始参数分析 货架rack初始参数ObjectcontentcontentmincontentmaxcontentavginputoutputRack242171177.737731181Rack243140146.050066162Rack3475171176.069571181Rack3476131134.595648152Rack3477120123.615667142Rack8780151156.63819172 初始参数运行结果-rack堆垛机初始参数Objectstate_sinceidleASRSvehicle1295451.991925110.4668ASRSvehicle1296451.991925209.3627ASRSvehicle200451.991925187.4863 初始参数运行结果货架的平均利用率大致为：货架的平均利用率是比较低的，同时，堆垛机平均idle比例：