发布时间 : 星期二 文章基于Flexsim的自动化立体仓库仿真与优化论文 - 图文更新完毕开始阅读84bb103b31126edb6f1a10b9
云南农业大学工程技术学院毕业论文
自动仓储系统是典型的离散事件系统。离散事件系统是指系统的状态仅在离散的时间点上发生变化的系统，而且这些离散时间点一般是不确定的【4】。这类系统中引起状态变化的原因是事件，通常状态变化与事件的发生是一一对应的。对于自动立体仓库系统如将其分解成若干个相对独立又相互作用的实体，首先建立这些实体的局部模型，然后按实体间的相互联系，连接局部模型来组成总体模型，则相对容易。
仿真(Simulation)是对现实世界的过程或系统随时间运行的模仿，其应用领域已经非常的广泛，已成为现代科学技术研究的主要内容，已渗透到各学科和工程技术领域，物流学与物流技术领域也不例外【5】。在自动化立体仓库的筹建过程中，如何对项目的可行性进行论证，如何寻求最佳设计方案，以及对预期建成的项目如何进行总体性能评价，如何发现其中可能存在的问题等等，这些都可以通过计算机仿真获得答案，从而节省大量的人力、物力、财力。利用计算机对立体仓库进行建模与仿真，透过系统的三维动画，对系统进行实时跟踪与分析，是构建自动化仓储系统的快捷有效手段。
在进行系统仿真时，首先要确定仿真的目标，也就是仿真要解决的问题：然后是系统调研阶段，调研的目的是为了深入了解系统的总体流程、各种建模参数，以便建立系统模型：最后进入实际建模阶段【6】。总的说来可以将仿真过程分为三个部分：①系统分析阶段：②仿真模型建立：③仿真结果输出及分析。如图1-1所示：
优化 仿真结果输出及分析
图1-1 建模过程
目前，比较有代表性的物流仿真软件有：AutoMod 、SIMAnimation 、ShowFlow、
- 2 -
云南农业大学工程技术学院毕业论文
Flexsim 、Extend 、Witness、Promodel 、Arena 、Quest 、e—Factory等。这些软件不仅包括建模、仿真运行和结果输出，还包括模型分析、系统规划设计和统计分析等功能。
1.1.3自动化立体仓库仿真的优化
优化是科学研究、工程技术和经济管理等领域的重要研究工具，它所研究的问题是讨论在众多的方案中寻找最优方案。例如，工程设计中怎样选择设计参数，使设计方案既满足设计要求又能降低成本；资源分配中，怎样分配有限资源，使分配方案既能满足个方面的基本要求，又能获得好的经济效益；在人类活动的各个领域中，诸如此类，不胜枚举。优化正是为这些问题的解决，提供了基础和求解方法。
仿真模型只是对问题的直观描述，系统仿真方法不是一种系统优化的方法，仿真结果仅提供一定策略下的可行方案，它并不是问题的最优解。但是，系统仿真可以让人们依据对系统模型动态运行的效果，多次修改参数，反复仿真，或者说，系统仿真是一种间接的系统优化方法。但对于多目标、多因素、多层次的系统来说，优化只是相对的，因此，我们不单纯追求最优解，而是寻求改善系统行为的途径和方法，而系统仿真正是提供了这种环境。对于多参数的系统，单纯靠人工修改参数的方法来达到系统的优化是非常困难的。因此，需要将某些优化方法引入仿真系统，形成一个独立的优化模块，使仿真的结果不断得到改进【7】。
通过对自动化立体仓库的仿真输出的研究，找出影响系统运行效率的因素，优化系统的配置，提高系统的效率。
1.2 自动化立体仓库发展概况
立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初，美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库；50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库；1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术，建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后，自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展，并形成了专门的学科。60年代中期，日本开始兴建立体仓库，并且发展速度越来越快，成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一【8】。综观国内外的大型企业，自60年代始逐步采用自动化物流系统以来，到今天已成为企业生产管理不可缺少的重要组成部分。据有关资料统计，日本目前已建成的自动化立体仓库(物流系统)已超过8,000座。
- 3 -
云南农业大学工程技术学院毕业论文
建立自动化立体仓库系统已成为现代化企业的重要标志之一。
我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚，1963年研制成第一台桥式堆垛起重机（机械部北京起重运输机械研究所）；1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库（高15米，机械部起重所负责），该库1980年投入运行【9】。到目前为止，我国自动化立体仓库数量已超过1000座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点，已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术，越来越受到企业的重视。自动化高架仓库应用范围很广，几乎遍布所有行业。
在我国，自动化高架仓库应用的行业主要有机械、冶金、化工、航空航天、电子、医药、食品加工、烟草、印刷、配送中心、机场、港口等。
1.3本文研究的主要内容
本文在对某企业物流中心立体仓库实况调研的基础上，明确了自动化立体仓库系统的运作模式，内部各设备的基本工作原理及作业工况。使用Flexsim物流仿真软件完成局部建模仿真，并依据仿真结果及系统的运行效率，分析找出配置不合理的因素，优化系统配置，提出了仓储系统的合理性建议。
(1)以某企业自动化立体仓库为载体，分析立体仓库出入库作业过程，以及各设备之间的逻辑关系，建立入库作业、存取作业和出库作业模型，及立体仓库总体模型。 (2)使用Flexsim仿真软件建立该自动化立体仓库仿真模型，并对其运行结果进行分析；以此进一步探讨使用Flexsim建模仿真的一般方法。
(3)以仿真输出的系统性能指标为依据，找出配置不合理的因素，优化系统配置，提高系统的运行效率。
本文结合某企业物流中心立体仓库平面布置、仓库设施设备布置、仓库区位分配、进出库作业流程等情况，采用Flexsim仿真软件对自动化立体仓库进行建模仿真，通过模型运行、结果分析，分析立体仓库现状，指出其中不合理之处，提出可行的优化方案。通过与优化之前的方案比较，验证优化方案的合理性。主要内容如图1-2所示：
- 4 -
云南农业大学工程技术学院毕业论文
仿真目的与目标 自动化立体仓库出入库作业的分析与描述 平面布局设置 建立出入库作业的Flexsim 3D模型 否 运行模型是否正常是 仿真结果输出 否 分析是否合理 提出优化方案 修改模型 是 生成报告 图1-2 技术路线图
2 Flexsim简介
Flexsim是一套系统仿真模型设计、制作与分析的工具软件。它集计算机三 维图像处理技术、仿真技术、人工智能技术、数据处理技术为一体，专门面向制 造、物流等领域【10】。运用Flexsim系统仿真软件，可在计算机内建立研究对象的 三维模型，然后对模型进行各种系统分析和工程验证，最终获得优化设计或改造 方案【11】。
2.1 Flexsim的主要功能
- 5 -