基于Flexsim的自動化立體倉庫仿真設計-畢業(yè)設計

基于exsim的自動化立體倉庫仿真設計摘 要隨著計算機信息技術的發(fā)展和競爭的日益加劇，市場對企業(yè)物流系統(tǒng)提出了新的要求，自動化立體倉庫受到了越來大的關注并得到廣泛應用。其運營效率的研究也成為企業(yè)關注的焦點。Flexsim軟件針對離散系統(tǒng)的建模和仿真，是自動化立體倉庫仿真規(guī)劃的理想選擇。物流仿真利用計算機技術來模擬真實的物流系統(tǒng)，通過仿真活動和過程來驗證物流項目建設的有效性，合理性和優(yōu)化的效果。本文以一個公司的自動化立體倉庫為例，根據(jù)自動化立體倉庫基本組成和工作過程，進一步探究采用exsim軟件進行建模仿真的一般方法。通過仿真自動化立體倉庫物流系統(tǒng)，對倉庫物流過程進行整體分析。根據(jù)各部分不同的運行特點，對仿真的整個流程進行研究，找出其不合理的地方并對其進行優(yōu)化，結果顯示優(yōu)化后倉庫作業(yè)效率得到提高。關鍵詞：自動化立體倉庫；Flexsim；建模；仿真Siationsignsedonexsimththedevelntoferinfortiontechnologyandtheincreasingtition,rkethasputnewdendsonenterpriselogisticssystemandtheispaideandeattentionanddelyused.researchofitsoperationalefficiencyhasalsobecomethefocusofenterprise.exsimsoftre,chisfordiscretesystemlingandsiation,isagoodchoiceforsiationplanning.Logisticssiationuseertechnologytosiatethereallogisticssystemthroughsiationactivitiesandprocessesandthenverifythattheconstructionofthelogisticsprojecteffectiveness,rationalityandoptizationoftheeffect.spapertakesanauttedrehouseofonenyasanexaetofurtherexplorethegeneralthodofusingtheexsimlingandsiation,basedonthebasicntsandkprocessesoftherehouselogisticsprocessisanalyzedasaethroughthesiationoflogistics.sedonthevariousoperatingcharacteristics,researchedonthesiationoftheoverallprocess,identifiedtheunreasonableplaceandthenoptizedit,theresultsshowthattheefficiencyofrehouseoperationsisiovedafteroptization.yds: exsiling; Siation目 錄1 前言 11.1 課題的來源及意義 11.2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀 21.3 課題研究的內(nèi)容 22 自動化立體倉庫概述 42.1 自動化立體倉庫的定義 42.2 自動化立體倉庫的組成 52.3 自動化立體倉庫的分類 62.4 自動化立體倉庫的特點 73 exsim仿真環(huán)境 83.1 軟件簡介 83.2 軟件窗口組成 83.2.1 菜單 93.2.2 實體庫 93.2.3 仿真控制欄 103.3 軟件的仿真步驟 104 自動化立體倉庫仿真模型和優(yōu)化的實現(xiàn) 124.1 基本規(guī)劃 124.1.1 實例要求 124.1.2 立體倉庫的基本參數(shù) 134.2 仿真實驗的流程 144.3 立體倉庫布局 154.4 模型建立 154.4.1 設置布局 154.4.2 定義流程 164.4.3 設置參數(shù) 174.5 自動化立體倉庫仿真分析 224.5.1 仿真模型運行及結果統(tǒng)計 224.5.2 仿真結果分析 254.6 自動化立體倉庫的優(yōu)化 255 總結 30參考文獻 32致謝 33河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）1 前言1.1 課題的來源及意義隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，企業(yè)面臨前所未有的競爭壓力，儲存、運輸所消耗的費用在生產(chǎn)總成本中所占的比例越來越大。物料儲存和運輸?shù)任锪鬟^程中存在著極大的潛力，作為“第三利潤源”所起的作用越來越大。自動化立體倉庫作為物流鏈上重要的環(huán)節(jié)之一，受到了前所未有的重視。它的發(fā)展正是順應時代的要求，它是現(xiàn)代機械電子和物流行業(yè)相結合的產(chǎn)物，由具有智能的物流設備和計算機控制和管理系統(tǒng)構成。如何使自動化立體倉庫規(guī)劃和設計更加合理，如何實現(xiàn)倉庫的高效運行，已經(jīng)成為物流等行業(yè)研究的課題。自動化立體倉庫有多方面的優(yōu)越性，面對日益上漲的地價，它能在有限的空間內(nèi)，提高倉庫的利用率；對存取節(jié)奏較快的貨物，能降低工人勞動強度，起到提升生產(chǎn)效率的作用；現(xiàn)代化的企業(yè)利用自動化立體倉庫，便于形成先進的物流系統(tǒng)，對企業(yè)管理水平的提高有重大意義。系統(tǒng)仿真技術正是幫助自動化立體倉庫設計人員實現(xiàn)上述目標的重要途徑[1]徑

。在設計之前面對眾多的設計方案，利用Flexsim軟件進行仿真，參照它提供的大量回饋信息，對方案的優(yōu)劣進行分析論證，綜合各方案的優(yōu)點進行設計的修正，力求使設計的方案達到最佳的效果，避免資金、人力的浪費和時間的消耗；對于已投入使用的自動化立體倉庫，在不對原系統(tǒng)進行任何更改的情況下，利用仿真技術嘗試解決，結合其強大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，找出系統(tǒng)存在的問題，經(jīng)反復修改仿真模型提出最終的解決方案，以提高倉庫的利用率和倉庫內(nèi)設備的運行效率，使建成后的自動化立體倉庫能獲得良好的使1河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）用效果。1.2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀自動化立體倉庫也稱高架庫，通常采用幾層十幾層高的貨架儲存單元貨物。美國是最早應用自動化立體倉庫的國家，最初出現(xiàn)的是采用橋式堆垛起重機式的立體倉庫。后來，由于技術的發(fā)展，計算機控制技術應用于高架倉庫中并開始在美國和歐洲迅速發(fā)展。60年代中期，日本根據(jù)國內(nèi)需要，緊隨時代潮流開始興建立體倉庫。隨著等更先進技術的發(fā)展和相關技術的日趨成熟，立體倉庫得到了長足的發(fā)展，成為企業(yè)生產(chǎn)管理的重要組成部分，因而在日本得到了廣泛應用，這也使其成為當今世界上擁有立體倉庫數(shù)量最多的國家之一

。[2]。我國起步相對較晚，我國第一座由計算機控制的自動化立體倉庫開始研制于1973年，直到七年后才投入運營。在經(jīng)歷了發(fā)展緩慢的起步階段后，我們一方面引進國外先進技術，一方面進行自主研發(fā)，積累了大量經(jīng)驗。目前我國自動化立體倉庫進入高速發(fā)展的階段，近幾年，根據(jù)相關資料統(tǒng)計，每年市場需求平均達90套左右，到2010年底市場保有量超過了1000套。由于立體倉庫具有高空間利用率，便于進行計算機管理等優(yōu)點，使其在機械、化工、電子、醫(yī)藥、冶金、煙草、配送中心等行業(yè)得到了快速應用和發(fā)展。1.3 課題研究的內(nèi)容本課題研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：(1)了解了自動化立體倉庫的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，及本課題目的和意義。(2)熟悉了自動化立體倉庫的基本概況和特點。2河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）(3)以某立體倉庫為研究對象，利用exsim仿真軟件搭建倉庫模型，建立各設備之間的邏輯關系，利用它強大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，查看設備運行的各項參數(shù)和效率。在建模仿真過程中，掌握了exsim仿真軟件的基本使用方法和運用exsim建模的一般方法。(4)以仿真輸出的數(shù)據(jù)為依據(jù)，對結果進行分析，針對配置不合理的地方，通過優(yōu)化資源配置，提出可行的優(yōu)化方案，與優(yōu)化之前的方案相比較，驗證優(yōu)化之后方案的合理性，力求在一定程度上達到解決系統(tǒng)問題的目的。3河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）2 自動化立體倉庫概述2.1 自動化立體倉庫的定義自動化立體倉庫（AS/RS-tedStorageandtrieval Syste，又稱自動存儲和檢索系統(tǒng)或自動化倉儲系統(tǒng)，是物流倉儲中出現(xiàn)的新概念。自動化立體倉庫技術是一種新型的倉儲技術，是物料搬運和倉儲科學中的一門綜合科學技術工程。利用立體倉庫技術和設備可使倉庫高層設計趨向合理，使用簡便等操作。其用計算機進行控制和管理，并使用自動控制的巷道堆垛機進行存取操作，實現(xiàn)了存取自動化。同時它集管理、機械、電氣于一體，采用先進的等計算機控制技術，凸顯了立體倉庫較高的技術水平。4河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）2.2 自動化立體倉庫的組成貨架、堆垛機、出/入庫輸送設備屬于自動化立體倉庫系統(tǒng)的主要組成部分。自動化立體倉庫除了庫房、貨架等硬件組成外，為了實現(xiàn)貨物的自動存儲和取出，還需要相應的管理、控制以及執(zhí)行等系統(tǒng)。下面介紹下倉庫主要組成部分：(1)貨架一般為鋼鐵結構構成儲存商品的單元格。高層貨架倉庫的主要有貨架高密度，高度和長度較大，排列較多，巷道較窄等特點。因為貨架是一種架式結構物，它可以充分地利用倉庫空間，提高倉庫利用率，增加倉庫吞吐能力。存入貨架中的貨物，分類清楚，互不擠壓，是立體倉庫的最佳選擇。(2)堆垛機堆垛機是隨著立體倉庫的出現(xiàn)而發(fā)展起來的起重機，是立體倉庫中重要的運輸設備。堆垛機采用手動、單機自動、聯(lián)機自動等控制方式。它主要在高層貨架的巷道內(nèi)來回行走，將入口貨物存入貨格，或者取出貨格內(nèi)的貨物運送到出口。巷道式堆垛機由運行部分、起升部分、裝有存取貨裝置的載貨臺、車身，和電氣設備五部分組成

。[3]。(3)出入庫輸送設備出入庫輸送設備主要將貨物輸送到出入庫指定位置和堆垛機上下料位置，可根據(jù)貨物的特點和倉庫結構選擇相應的傳送帶輸送機、機動輥道、鏈傳動輸送機等設備。(4)電氣控制與計算機管理設備自動化立體倉庫還擁有完成以下諸如對貨物品名、貨號、數(shù)量等產(chǎn)品信5河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）息進行識別的設備；對堆垛機等設備進行位置控制、速度控制、以及方向控制的微處理器和可編程序控制器等設備；負責協(xié)調系統(tǒng)中各個部分的運行監(jiān)控及調度的設備；完成整個倉庫的賬目管理和作業(yè)管理計算機管理系統(tǒng)；對各設備之間進行大量信息交換的數(shù)據(jù)通信設備。2.3 自動化立體倉庫的分類自動化立體倉庫是一個復雜的系統(tǒng)，由控制、通信等眾多子系統(tǒng)構成。按不同方式可以分為多種形式。正是由于它分類的多樣性，易滿足各方面的需求，故深入而廣泛地應用于各行各業(yè)，下面為幾種常見的自動化立體倉庫類型：[4]類型：(1)整體式倉庫：即庫房與貨架形成一體化結構。貨架除了具有存儲貨物的功能以外，還能作為建筑物的支撐結構，是建筑物一個組成部分。(2)分離式倉庫：即儲存貨物的貨架單獨存在。根據(jù)已有建筑物可改造為自動化立體倉庫，也可以將貨架拆除，而僅保留建筑物以做它用。(3)單元貨架式倉庫：是最常見的一種結構，貨物一般先放在托盤內(nèi)，再由堆垛機等運輸工具裝入倉庫貨架的貨位中。(4)移動貨架式倉庫：電動貨架是其主要組成部分。貨架可以在鋪設的軌道上行走，控制裝置根據(jù)需要控制貨架的聚合和分離。工作時貨架分離，在巷道中進行作業(yè)。作業(yè)完后可將貨架合攏，減少作業(yè)巷道，達到節(jié)省倉庫面積和提高空間的利用率的目的。自動化立體倉庫的分類多種多樣，除此之外還有揀選貨架式，水平循環(huán)式等不同類型的自動化立體倉庫。6河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）2.4 自動化立體倉庫的特點自動化立體倉庫的出現(xiàn)，使人們對倉儲的觀念發(fā)生了根本的改變。人工搬運、碼放的傳統(tǒng)倉儲作業(yè)模式已經(jīng)不能適應競爭日益激烈的市場需求。新型的機械化和自動化的倉儲系統(tǒng)應運而生。這種新型的倉儲作業(yè)具有傳統(tǒng)倉儲作業(yè)所不具有的優(yōu)勢，成為企業(yè)發(fā)展中關鍵因素。自動化立體倉庫之所以獲得了迅速的發(fā)展，主要具有以下一系列特點：貨物存放集中化、立體化、提高空間利用率，同時與搬運設備(小車、傳送帶)連接,貨物出入庫快速、準確；倉庫作業(yè)的機械電子化和自動化確保了能夠自動存取物資，降低了工人的勞動強度，節(jié)約勞力成本，提高了操作效率和準確度

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；工件損傷和貨物丟失得到了極大改善，還可以適應特殊環(huán)境下的低溫作業(yè)，劇毒、和腐蝕性等物資的儲存；提高倉庫的安全可靠性，便于進行合理儲存和科學的養(yǎng)護，提高保管質量，確保倉庫安全；計算機控制，提高倉庫管理水平，利用計算機設備對物資庫存賬目，物料存放位置等進行準確詳細記錄。7河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）3 exsim仿真環(huán)境3.1 軟件簡介exsim是一款基于視窗，面向對象的仿真軟件。它集仿真、人工智能、數(shù)據(jù)處理等技術為一體，可以用C++直接定義模型，擁有強大的3D動畫、實時數(shù)據(jù)處理能力，同時提供了與其它軟件的接口，能方便的讀取和輸出el中的數(shù)據(jù)

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。另外它的部件是向用戶開放的，運用exsim系統(tǒng)仿真軟件進行建模時，只要從部件庫拖拽相應實體到建模窗口，操作方便，并且可移植性較好。在進行復雜的仿真設計時，團隊的每個成員可以承擔其中某個模塊，做好的模塊可以添加到用戶庫，方便其他人員調用，加快了設計進度。3.2 軟件窗口組成軟件主窗口由以下五部分組成：菜單、工具欄、實體庫、模型視圖和仿真控制欄。其中打開軟件后顯示的界面如圖3-1所示。圖3-1 軟件操作窗口界面8河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）3.2.1 菜單主要有文件、編輯、視圖、創(chuàng)建、執(zhí)行、統(tǒng)計和幫助等組成。文件：用來打開、新建模型，將建好的模型進行保存等設置。編輯：進行撤銷和恢復，其它較少用到。視圖：可以進行一些視圖的設置，如平面和3D視圖的切換等功能。創(chuàng)建：Flexsim腳本代碼簡單且編寫完成后，立即生效。而編譯，但運行速度快。根據(jù)需要設置轉換到C++，以獲取高速運行。執(zhí)行：內(nèi)有運行，重置等功能，功能和仿真控制欄類似。統(tǒng)計：模型運行后，在此可生成報告與統(tǒng)計。幫助：初學者或遇到問題時可以打開幫助下的用戶手冊。3.2.2 實體庫exsim仿真軟件擁有豐富的實體庫，實體類別足以滿足用戶的需求，用戶還可以自定實體并添加到用戶庫，方便以后調用

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。實體分為固定類實體和臨時類實體。臨時實體是模型中臨時產(chǎn)生的對象，隨時間的運行會消失，固定實體則一直存在。固定實體又分為離散和連續(xù)實體，分別對應仿真離散和連續(xù)屬性的事件。離散型又分為資源類、執(zhí)行類、網(wǎng)絡類和圖示類四種。在實體庫中按從上到下的順序從發(fā)生器到儲液罐之間的實體為資源類實體，為離散仿真模型的主干對象；任務分配器和堆垛機之間的實體為執(zhí)行類實體，接受資源類實體指派任務，進行貨物搬運等生產(chǎn)操作；網(wǎng)絡類包括網(wǎng)絡節(jié)點和交通控制器，用來設定小車等運輸工具的行走路線；圖示類有可視化工具和記錄器，用來實時顯示指定實體的輸出數(shù)據(jù)和信息。9河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）3.2.3 仿真控制欄仿真控制欄位于主窗口的頂部，此面板用來控制模型的運行，如圖3-2所示。圖3-2 仿真控制面板(1)重置：類似于復位的功能，模型仿真一段時間后，點擊它可實現(xiàn)將所有實體運行的數(shù)據(jù)清零，在對實體進行的參數(shù)設置時點擊重置進行設置數(shù)據(jù)的裝載，以重新運行模型，實現(xiàn)多次統(tǒng)計數(shù)據(jù)的功能。運行：用來啟動模型運行，直到設定時間到達或按下停止按鈕。停止：停止模型運行，同時更新模型中所有實體的數(shù)據(jù)。如模型不被重置，點擊運行則接著停止的時刻繼續(xù)運行。步進：將模型仿真鐘設定到下一個事件要發(fā)生的時刻，然后這個事件發(fā)生，此功能可以以事件為單位對模型操作。(2)仿真控制欄顯示了模型的實時運行時間，用戶還可以根據(jù)自己需要設定模型停止時間，時間到了模型準時停止運行；用戶可以根據(jù)需要拖動速度滑動條進行設置仿真速度。3.3 軟件的仿真步驟：運用exsim軟件進行仿真建模通常有以下步驟：

[8](1)抽象出仿真模型：明確影響立體倉庫作業(yè)的主要因素。如果所找出的因素不足以影響該模型對實際系統(tǒng)的仿真，則刪除該因素值。再通過簡化后的業(yè)務模型與exsim所含控件進行比較，確定所刪除的參數(shù)是否影響仿真10河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）模型的實際運行。重復該簡化過程，直到所有因素值被確定。(2)設置布局：運用exsim軟件直接導入需要生成的三維模型，通過實體庫提供的各實體來匹配現(xiàn)實中的設備，進行模型的布局。(3)仿真的數(shù)據(jù)建模：仿真的數(shù)據(jù)建模是整個仿真模型的數(shù)據(jù)驅動。對仿真對象的相關數(shù)據(jù)進行采集，分析采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)分析的數(shù)據(jù)，得出近似的數(shù)據(jù)分布函數(shù)。數(shù)據(jù)建模一般分為以下步驟：第一，將實際生產(chǎn)操作中的數(shù)據(jù)導入rtt中，得到各種數(shù)據(jù)的均值、最值；其次，比較概率分布函數(shù)找到最貼合的函數(shù)，選擇最佳的概率分布函數(shù)；最后，確定其分布函數(shù)的具體參數(shù)。(4)連接端口并設置參數(shù)：依據(jù)之前簡化后的業(yè)務模型和布局，通過A或S連接建立exsim各實體間的關系；依據(jù)實際業(yè)務和擬合的概率分布函數(shù)對各實體涉及的參數(shù)進行設置。(5)編寫仿真程序：通過編寫程序可以很方便的將實際業(yè)務的需求和設計者的不同想法或策略應用到仿真模型中，同時仿真程序提高了exsim實體間的關聯(lián)度和二次開發(fā)能力。(6)運行模型和生成報告:模型的運行可以使用戶很直觀的透過3D動畫查看系統(tǒng)的運行狀況，或者生成運作統(tǒng)計報告，并對影響系統(tǒng)運行效率的因素進行分析，提出改進措施，達到優(yōu)化的目的。11河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）4 自動化立體倉庫仿真模型和優(yōu)化的實現(xiàn)4.1基本規(guī)劃4.1.1 實例要求某公司下轄的物流子公司由于業(yè)務的發(fā)展，現(xiàn)需要規(guī)劃建設一個新的立體倉庫以滿足生產(chǎn)要求。該倉庫可以實現(xiàn)貨物的簡單處理，處理后的貨物及時上貨架，隨訂單及時出庫等操作?？紤]到本公司的以往生產(chǎn)銷售及交通情況，使倉庫更符合公司需求做如下要求：倉庫補貨在白天進行，入庫產(chǎn)品中12河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）40%在白天發(fā)往外地，剩下60%在夜晚發(fā)送。該倉庫要對三種不同的貨物進行入庫，每種貨物分別有自己獨有的貨架，貨物運送到倉庫后, 首先要進行卸貨，之后由人搬運到處理器進行簡單的加工如進行包裝或貼條形碼等簡單操作，40%進行處理后直接由堆垛機送往出庫暫存區(qū)，不進行入貨架操作，直接由訂單提走發(fā)往外地銷售。余下的經(jīng)處理器處理后，由堆垛機搬運至貨架，等待夜晚發(fā)送。其中垛機對貨物的入貨架還是送往出口的處理方式為隨機。4.1.2 立體倉庫的基本參數(shù)根據(jù)每天的實際處理能力設計該倉庫的貨位數(shù)量，并充分考慮到滯銷等因素，適當增大倉庫的容量，當滯銷時能滿足滯銷貨物及時入庫，同時通知生產(chǎn)部門減少日產(chǎn)量，使企業(yè)盡量規(guī)避不可知因素帶來的影響。初步規(guī)劃自動化立體倉庫的主要參數(shù)如下：選取堆垛機的水平最大速度，傳送帶、分揀傳送帶速度為，處理器的處理時間為10s，貨架有3排，每個10列10層,貨位數(shù)量除滿足正常需求外，要有富余，以備滯銷之需。初始設計時, 模型的各個主要組成設備及數(shù)量如表4-1表所示。表4-1 初始模型各設備構成表設備實體定義實體功能實體數(shù)量分揀傳送帶ltConveyor分揀貨物1個處理器ocessor加工貨物2個貨架ck存放貨物3個巷道堆垛機hicle運輸貨物2個13運行模型是否正常是仿真結果輸出河北大學工商學院運行模型是否正常是仿真結果輸出暫存裝置ue堆放貨物2個傳送帶Conveyor傳送貨物3個4.2 仿真實驗的流程開始根根據(jù)規(guī)劃初步確定自動化立體倉庫的方案平平面布局設置否否建立出入庫作業(yè)的Flexsim3D模型修改模型提提出優(yōu)化方案否分析是否合理是結束圖4-1 仿真實驗流程圖14河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）4.3 立體倉庫布局根據(jù)自動化立體倉庫的一般需求，設計該模型由入庫，貨物存儲，出庫三部分組成?；谠囉冒孳浖趯嶓w數(shù)量上最多只能用20個實體及部分功能的限制，入庫、貨物存儲、出庫三部分設計的相對比較簡單。其中入庫區(qū)由發(fā)生器、入庫暫存區(qū)表示；貨物存儲區(qū)由處理器、傳送帶、貨架、堆垛機等表示；出庫區(qū)由出庫暫存區(qū)、吸收器表示。初步構建仿真模型,如圖4-2所示。圖4-2 初始模型布局圖4.4模型建立4.4.1設置布局exsim采用對象對實際過程中的各元素建模，利用先進的模型構造技術，將對象封裝為功能強大，操作極其方便的可視化控件，極大方便了用戶進行創(chuàng)建和配置實體

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。根據(jù)建模前規(guī)劃設計好的系統(tǒng)模型，將對象從“實體15河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）庫”中拖曳到仿真視圖窗口中的適當位置。圖4-3為拖拽暫存區(qū)示意圖，按此方法對其它實體進行拖拽操作，完成布局。圖4-3 將暫存區(qū)從實體庫拖到視圖窗口4.4.2 定義流程每個exsim的實體都可有多個端口，并且端口數(shù)沒有數(shù)量限制，實體通過端口與其它實體進行通信，端口有3種類型：輸入、輸出和中間端口，在設定臨時實體在模型中的流動路線時，如果要設置輸入和輸出端口的流向，則用A連接；而中間端口通常是用來建立固定實體與可移動實體之間的相關關系，常用S連接

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。固定實體如處理器、暫存區(qū)、輸送機，可移動實體如操作員、叉車、起重機等。根據(jù)對象之間的邏輯關系，采用A或S連接構建仿真模型的邏輯流程，完成對象間各端口的通信設置。16河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖4-4 定義模型流程圖4.4.3 設置參數(shù)根據(jù)每個對象所要描述的物理系統(tǒng)特征，設定對象的參數(shù)。將布局后的各個實體的端口連接后，對各實體進行參數(shù)設置。在視圖窗口中，雙擊所要設定的實體，打開對模型實體進行參數(shù)設置的屬性窗口，同時進行邏輯設置。(1)設置分揀傳送帶參數(shù)。鼠標左鍵雙擊分揀傳送帶圖標，打開傳送帶屬性對話框，點擊傳送帶選項卡，設置速度值為1，參數(shù)設置如圖4-5所示。17河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖4-5 分揀傳送帶屬性框圖打開分揀傳送帶的臨時實體流選項卡，在發(fā)送至端口設置發(fā)送條件的邏輯為按臨時實體類型發(fā)送。這樣能保證根據(jù)貨物的類型使貨物流向下游指定傳送帶所對應的輸入端口，實現(xiàn)分揀傳送的目的，具體設置如圖4-6。18河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖4-6 設置分揀傳送帶發(fā)送端口框圖(2)設置傳送帶參數(shù)。鼠標左鍵雙擊傳送帶，打開傳送帶選項卡，設置速度值為1，過程和分揀傳送帶類似，打開臨時實體流選項卡，發(fā)送邏輯設為按百分比，60%送往貨架，40%送往出庫暫存區(qū)，同時指定使用運輸工具，其他兩個傳送帶的參數(shù)設置同上，傳送帶輸出端口發(fā)送貨物邏輯代碼如圖4-7。圖4-7 設置傳送帶輸出端口框圖(3)設置處理器參數(shù)。在視圖窗口中找到要設置的處理器，雙擊處理器圖標，彈出該實體的屬性設置界面。在處理器選項卡中設置加工時間為10s據(jù)貨物離開處理器后改變顏色，點擊處理器屬性中的觸發(fā)器選項卡，設置為離開觸發(fā)，實現(xiàn)根據(jù)貨物的類型，在其離開處理器時改變顏色，設置處理器的離開觸發(fā)邏輯代碼如圖4-8。19河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖4-8 設置處理器離開觸發(fā)框圖(4)設置暫存區(qū)參數(shù)。暫存區(qū)存放有三種產(chǎn)品，實現(xiàn)操作人員1搬運產(chǎn)品類型1，送往處理器1；操作人員2搬運產(chǎn)品類型2，送往處理器2；兩個操作員中，當某個處于空閑時搬運類型3，送往空閑的處理器。在暫存區(qū)下的發(fā)送至端口設置發(fā)送邏輯，指定相應類型的貨物流向指定的處理器，具體設置如圖4-9所示。20河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）圖4-9 設置暫存區(qū)發(fā)送端口框圖在暫存區(qū)的臨時實體流選項卡下設置使用運輸工具，則運輸工具接受暫存區(qū)指派任務，進行搬運貨物等操作。設置邏輯為根據(jù)臨時實體類型執(zhí)行相應的操作，設置邏輯代碼如圖4-10所示。圖4-10 設置暫存區(qū)使用運輸工具框圖21河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）(5)根據(jù)以上的方法設置貨物的到達時間間隔服從unifor15.0, 20.0,0.0)，操作員的最大速度為,貨架10層，10列，設置為隨機放置到可用層，可用列。4.5自動化立體倉庫仿真分析4.5.1 仿真模型運行及結果統(tǒng)計因為白天出入庫比較頻繁，對設備的運行壓力最大，而夜晚所面臨的處理任務相對較小，故考慮對白天的出入庫情況進行仿真。建立完模型并設置好參數(shù)后，點擊“重置”按鈕，再點擊“運行”就可以運行模型。仿真模擬自動化立體倉庫一天8小時的工作情況。因為exsim是實時的仿真軟件，在仿真過程及結束的任意時刻，點擊實體屬性中的“統(tǒng)計”選項卡，可以查看對任意實體的統(tǒng)計，統(tǒng)計有餅狀圖，圖表等行式，如圖4-11所示為狀態(tài)餅圖。圖4-11 處理器5的狀態(tài)餅圖22河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）新款軟件新增了其具有操作簡單，更強的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析的優(yōu)點。用戶可以以多種數(shù)據(jù)的形式如表格、餅圖，柱狀圖等同時查看多個實體的運行情況。在模型的各實體中，以堆垛機，傳送帶為代表，利用功能，統(tǒng)計其在運行過程中的各種狀態(tài)、所占比例。如圖4-12所示，其中第一欄為2個堆垛機的狀態(tài)餅圖統(tǒng)計情況，第二欄所示為3個傳送帶的數(shù)據(jù)統(tǒng)計情況，用戶還可根據(jù)需要，添加更多的實體進行統(tǒng)計。圖4-12 除實時統(tǒng)計外，F(xiàn)lexsim還建立了與el表格的接口，在仿真結束后，通過統(tǒng)計菜單下的狀態(tài)報告輸出el 狀態(tài)報表，模型的狀態(tài)報告直觀地反映了模型中各實體的各種狀態(tài)，為改進和優(yōu)化提供了依據(jù)。利用模型提供的仿真實驗控制欄，設置仿真為終止型仿真，仿真時間8小時，該統(tǒng)計報告以23河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）el表格的形式導出。仿真后結束后，在軟件菜單欄中選擇“統(tǒng)計”，在下拉菜單中單擊“報告與統(tǒng)計”，在彈出的對話框中選擇狀態(tài)統(tǒng)計類型。用戶可在報告中選擇要填加的變量，如圖4-13所示。圖4-13 選擇報告與統(tǒng)計中的變量點擊“生成報告”，生成系統(tǒng)狀態(tài)報告，經(jīng)多次仿真并綜合后得到如表4-2所示。表4-2 系統(tǒng)狀態(tài)報表24河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）4.5.2 仿真結果分析根據(jù)以上表4-2統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，找出系統(tǒng)規(guī)劃時的問題所在，分析結果如下：(1)兩個處理器和兩個操作員的空閑時間時間太長，利用率低下，存在設備閑置的狀況，并且增加了企業(yè)的資本投入，優(yōu)化時可以考慮給予精簡。(2)雖然堆垛機的利用率比較高，得到了充分的應用，但幾乎滿載運行，對堆垛機提出了很高的要求，在優(yōu)化時可以修改堆垛機的參數(shù)，避免滿負荷運行。(3)三個傳送帶發(fā)生了不同程度堵塞現(xiàn)象，這表明下游的堆垛機不能及時的處理傳送帶上的貨物，考慮到堆垛機使用率比較高，故考慮增設暫存區(qū)，能對貨物的處理起到緩沖的作用，使貨物及時離開傳送帶。4.6 自動化立體倉庫的優(yōu)化一般認為設備的利用率保持在85%之間是最好的，此時設備即得到25河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）充分的利用又不至于滿負荷運行；同時期望阻塞率為0%，因為這表明上下游不存在瓶頸問題，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)運行流暢。故為了使系統(tǒng)達到上述效果，需要進行改進優(yōu)化操作。優(yōu)化的依據(jù)是仿真模型運行后生成的狀態(tài)報表，依據(jù)生成表4-2的數(shù)據(jù)，了解到系統(tǒng)部分實體存在諸如利用率不高，堵塞等問題。針對兩個處理器和操作員的空閑時間過長，利用率低的問題，提出各減少一個的方案；設置堆垛機的水平最大速度為，避免滿載運行；貨物到達傳送帶的末端時，堆垛機不能及時將貨物送走，產(chǎn)生貨物在傳送帶扎堆的問題，增設暫存區(qū)，緩沖上下游處理的壓力。模型優(yōu)化布局如圖4-14。圖4-14 模型改進布局圖多次運行修改后的模型，形成全局狀態(tài)表，經(jīng)分析綜合后形成表4-3。表4-3 優(yōu)化后系統(tǒng)狀態(tài)報表26河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）自動化立體倉庫模型修改前后主要設備利用率的對比情況如下：根據(jù)初始設計時和修改模型后得出的狀態(tài)統(tǒng)計表，抽取出相關主要設備的利用率形成表4-4和表4-5。仿真模型試運行主要設備的實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表4-4所示。表4-4 主要設備試運行統(tǒng)計表設備運行狀況處理器5利用率29.34%處理器338利用率27.80%堆垛機9利用率91.01%堆垛機10利用率88.26%傳送帶12阻塞率20.92%傳送帶13阻塞率10.07%傳送帶14阻塞率14.06%27河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）操作員339利用率15.31%操作員340利用率15.66%根據(jù)模型存在的問題，改進和生成報告，抽取出主要設備實驗數(shù)據(jù)，如表4-5所示。表4-5 主要設備優(yōu)化后運行統(tǒng)計表設備運行狀況處理器5利用率57.23%堆垛機9利用率77.43%堆垛機10利用率80.31%傳送帶12阻塞率0.00%傳送帶13阻塞率0.00%傳送帶14阻塞率0.00%操作員340利用率21.65%為使數(shù)據(jù)看起來更直觀，對比更明顯，綜合表4-4和表4-5，生成下表4-6。設備運行狀況（前）運行狀況（后）處理器5利用率29.34%利用率57.23%堆垛機9利用率91.01%利用率77.43%28河北大學工商學院2013屆本科生畢業(yè)論文（設計）堆垛機10利用率88.26%利用率80.31%傳送帶12阻塞率20.92%阻塞率0.00%