《物流中心規(guī)劃與設(shè)計》實驗參考資料

《物流中心規(guī)劃與設(shè)計》實驗參考材料1概述2系統(tǒng)仿真技術(shù)2.1系統(tǒng)仿真的應(yīng)用2.2系統(tǒng)、模型及仿真2.3為什么要用系統(tǒng)仿真技術(shù)解決物流問題2.4離散事件系統(tǒng)仿真步驟3Flexsim系統(tǒng)仿真軟件3.1Flexsim系統(tǒng)仿真軟件簡介3.2Flexsim系統(tǒng)仿真軟件功能特征4實驗一：物流中心分析與規(guī)劃實驗4.1幾個常用的Flexsim術(shù)語4.2虛擬物流設(shè)施模型的描述4.3碼盤模型的建立4.4自動倉庫模型5實驗二：物流中心分揀系統(tǒng)規(guī)劃實驗5.1物流配送中心仿真內(nèi)容概述5.2物流配送中心仿真所需的基本數(shù)據(jù)5.3物流配送中心仿真案件詳解—冷凍食品配送中心仿真模型5.4物流配送中心其它仿真實例簡介1概述當(dāng)前，我國物流從功能和發(fā)展?jié)摿砜?，主要還是依靠經(jīng)驗和感覺自然形成物流系統(tǒng)。自然形成的物流系統(tǒng)由于缺乏前瞻性和系統(tǒng)規(guī)劃，在物流資源的配置，物流網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)等方面，很難保證其可靠性、合理性、協(xié)調(diào)性和最優(yōu)化。而物流運作過程，主要以經(jīng)驗管理為主，基本上沒有采用優(yōu)化理論和方法，不合理現(xiàn)象隨處可見。計算機(jī)仿真技術(shù)是目前比較先進(jìn)的物流系統(tǒng)研究方法，它的一個最大的優(yōu)點是，不需實際安裝設(shè)備，不需實際實施方案即可驗證設(shè)備的導(dǎo)入效果和比較各種方案的優(yōu)劣。在工程建設(shè)或作業(yè)流程的計劃階段發(fā)現(xiàn)和解決問題，因此，它對降低整個物流投資成本起到不可缺少的作用。2系統(tǒng)仿真技術(shù)2.1系統(tǒng)仿真的應(yīng)用系統(tǒng)仿真一般分為離散事件系統(tǒng)仿真和連續(xù)事件系統(tǒng)仿真，連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)變量是連續(xù)變化的，例如流體系統(tǒng)，熱能系統(tǒng)等屬于連續(xù)事件系統(tǒng)。離散事件系統(tǒng)的狀態(tài)變量只是在離散時間點上發(fā)生變化。我們通常所指的物流等社會系統(tǒng)屬于離散事件系統(tǒng)，所以本文所涉及的系統(tǒng)仿真都是指離散事件系統(tǒng)仿真。計算機(jī)離散事件系統(tǒng)仿真始源于上個世紀(jì)五十年代后期，但真正開始普遍應(yīng)用是PC開始普及并且市場上PC專用仿真軟件登場后的上個世紀(jì)八十年代。在中國，隨著改革開放，世界制造業(yè)中心開始向中國轉(zhuǎn)移的上個世紀(jì)九十年代，乘著自動化·信息化的波浪，計算機(jī)離散事件系統(tǒng)仿真也開始急速發(fā)展?，F(xiàn)在，計算機(jī)離散事件系統(tǒng)仿真的重要性逐漸被經(jīng)營者、管理者所認(rèn)識。特別是最近，因為沒有仿真方案而競標(biāo)失敗的情況越來越多。1）．物流設(shè)備廠家就自家產(chǎn)品進(jìn)行銷售或投標(biāo)時，被要求用系統(tǒng)仿真進(jìn)行導(dǎo)入前的性能評估已經(jīng)是理所當(dāng)然的事情了。2）．物流咨詢、物流規(guī)劃設(shè)計公司對新建物流中心場地規(guī)劃時，被要求用仿真進(jìn)行方案比較的情況也越來越多。3）．像自動倉庫、自動分揀那樣大規(guī)模系統(tǒng)導(dǎo)入時，也往往被要求仿真。2.2系統(tǒng)、模型及仿真仿真的主體就是作為分析對象的現(xiàn)實系統(tǒng)和它的模型。所謂系統(tǒng)就是由各種個體或元素（例如：貨賀、叉車、貨物、輸送機(jī)、操作員等）組成的，為實現(xiàn)某種目的而功能化的組織體。模型就是描述系統(tǒng)，分析系統(tǒng)的一種表現(xiàn)方式。模型是系統(tǒng)的實驗裝置，利用模型分析可以不需要實際組裝現(xiàn)實系統(tǒng)，或無需停止正在利用中的系統(tǒng)，或無需冒風(fēng)險就能進(jìn)行實驗。建立模型的目的就是再現(xiàn)系統(tǒng)的運行過程，以便獲取系統(tǒng)性能參數(shù)等信息。所謂仿真就是操作模型，解析模型動態(tài)行為和性能的一種分析·解決問題的技術(shù)。系統(tǒng)仿真是現(xiàn)代企業(yè)科學(xué)管理技術(shù)之一,是將對象系統(tǒng)模型化,把模型作為實驗裝置,用來分析已存在的或計劃中系統(tǒng)的一種技術(shù)。系統(tǒng)仿真是工程師、經(jīng)理和決策人對提出的關(guān)于操作、流程、或是動態(tài)系統(tǒng)的方案進(jìn)行試驗、評估、以及視覺化的工具。2.3為什么要用系統(tǒng)仿真技術(shù)解決物流問題物流就是以最小的總費用，按用戶的要求，將物質(zhì)資料(包括原材料、半成品、產(chǎn)成品、商品等)從供給地向需要地轉(zhuǎn)移的過程。主要包括運輸，儲存，包裝，裝卸，配送，流通加工，信息管理等活動。物流系統(tǒng)是復(fù)雜的離散事件系統(tǒng)，其特點如下:(1)不確定性(隨機(jī)性)不確定性存在于物流系統(tǒng)中的每一節(jié)點，客戶需求的不確定性，原材料供應(yīng)供需關(guān)系的不確定性，采購準(zhǔn)備時間的不確定性，運輸時間的不確定性，交付時間的不確定性，產(chǎn)品價格的不確定性等。它總是處在一個不確定的環(huán)境中，受很多隨機(jī)因素的影響，具有多目標(biāo)，多因素，多層次的特點。(2)非線性非線性是指個體以及它們的屬性在發(fā)生變化時，并非遵從簡單的線性關(guān)系。組成物流系統(tǒng)的各個實體間的相互影響不是簡單的，被動的，單向的因果關(guān)系，每個實體的行為和決策又依賴它自身的狀態(tài)和一些有限的，相關(guān)的其它實體的行為，且它們易受內(nèi)部和外部環(huán)境的影響。物流系統(tǒng)的各個實體主動改變自己的內(nèi)部或外部結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)環(huán)境的變化，從而呈現(xiàn)出物流系統(tǒng)的非線性。(3)復(fù)雜性物流系統(tǒng)是由若干個供應(yīng)商，制造商，配送中心，銷售商和終端客戶組成的系統(tǒng)。它包含供應(yīng)商，制造商的選擇，配送中心的選址，運輸方式(如空運，陸運，鐵運，水運或混合運輸方式的選擇)和運輸路線(選擇由哪個配送中心送貨)的確定。其復(fù)雜性主要體現(xiàn)在貫穿于物流系統(tǒng)中的不確定及各實體要素間的非線性關(guān)系。(4)適應(yīng)性物流系統(tǒng)各個實體為了適應(yīng)市場環(huán)境的變化，與周圍環(huán)境和其他實體間不斷進(jìn)行交互作用。在這種持續(xù)不斷交互作用的過程中，實體不斷學(xué)習(xí)，積累經(jīng)驗，并根據(jù)學(xué)到的經(jīng)驗改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式，尋找合適的實體組成物流系統(tǒng)以適應(yīng)環(huán)境的變化，從而促成供需過程不斷重新組合改造。(5)多樣性由于物流系統(tǒng)各實體要素間處于不斷相互作用和不斷適應(yīng)的過程，造成了實體向不同的方面發(fā)展變化，從而形成了物流系統(tǒng)實體類型的多樣性。(6)離散性物流系統(tǒng)之所以是一個離散系統(tǒng)，是因為其物流活動大部分發(fā)生在分散的時間點上。物流活動在分散的時間點上，從而主要是解決物質(zhì)在時間和空間上的差異問題。(7)動態(tài)性現(xiàn)代物流系統(tǒng)比傳統(tǒng)物流系統(tǒng)更為復(fù)雜，要求物流系統(tǒng)提供更加完備，迅速和靈活的服務(wù)，并隨時保持物流信息的暢通，這就使得現(xiàn)代物流系統(tǒng)必須具有一定的柔性，隨時根據(jù)環(huán)境和需求變化進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。系統(tǒng)仿真就是對實際觀測所獲得的數(shù)據(jù)建立起來的一種動態(tài)模型，既反映了系統(tǒng)的物理特征和邏輯特征，也表達(dá)了系統(tǒng)的靜態(tài)性質(zhì)和動態(tài)性質(zhì)，有利于對系統(tǒng)進(jìn)行分析。由于物流系統(tǒng)受很多不確定，隨機(jī)因素的影響，用仿真的方法更能體現(xiàn)出此類復(fù)雜的離散事件系統(tǒng)的性能。此外，實際系統(tǒng)的實施成本太高，且一旦系統(tǒng)建好，在一個較長的時期內(nèi)是難于改變的。因此，在建立系統(tǒng)之前，可先用仿真法對不合理的設(shè)計和投資進(jìn)行修正，避免資金，人力和時間的浪費，且可在模型或程序中作一些不同的設(shè)置來反映物流系統(tǒng)在不同參數(shù)之下的反應(yīng)，決策者可根據(jù)仿真的結(jié)果，選擇一個更實際，更現(xiàn)實可行，物流總成本更低的方案來實現(xiàn)物流系統(tǒng)。仿真方法較為廣泛地應(yīng)用于物流系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計中，如可在仿真模型中反映出可供利用的運輸方式，交通費用，供貨廠商地點，倉庫場所，顧客服務(wù)要求，工廠地址等因素。所以，系統(tǒng)仿真以其描述和求解問題的能力優(yōu)勢成為解決物流問題的主要方法。2.4離散事件系統(tǒng)仿真步驟(l)明確仿真目的。(2)系統(tǒng)的分析與描述。要求給出系統(tǒng)的詳細(xì)定義，明確系統(tǒng)的構(gòu)成、環(huán)境、邊界和約束，其次根據(jù)問題確定系統(tǒng)的目標(biāo)及其衡量標(biāo)準(zhǔn)，同時對解決問題的途徑進(jìn)行分析。(3)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。離散事件的數(shù)學(xué)模型難以采用某種規(guī)范的形式，而一般采用流程圖或網(wǎng)絡(luò)圖的形式才能準(zhǔn)確地定義實體在系統(tǒng)中的活動。因此離散事件仿真中的數(shù)學(xué)模型是一張實體的流程圖，它包括三個部分:臨時實體的到達(dá)模型(如加工系統(tǒng)中的工件到達(dá)模式、概率分布)，排隊規(guī)則(先進(jìn)先出或后進(jìn)先出等)，永久實體的服務(wù)模型(服務(wù)時間的概率分布等);(4)數(shù)據(jù)收集。數(shù)據(jù)收集包括收集與系統(tǒng)的輸入輸出有關(guān)的數(shù)據(jù)以及反映系統(tǒng)各部分之間關(guān)系的數(shù)據(jù)。(5)建立系統(tǒng)的仿真模型。建立系統(tǒng)的仿真模型過程包括根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及實際特點，確定模型和數(shù)據(jù)的存儲形式。(6)模型驗證。模型的驗證即系統(tǒng)模型(包括對系統(tǒng)的組成成分、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及參數(shù)值的假設(shè)、抽象和簡化)是否能準(zhǔn)確地由仿真模型和計算機(jī)程序表示出來。若輸入?yún)?shù)以及模型的邏輯結(jié)構(gòu)在程序中是正確表達(dá)的，則模型驗證通過。(7)模型確認(rèn)。模型確認(rèn)是確定模型是否精確地代表實際系統(tǒng)，是把模型及其特性與現(xiàn)實系統(tǒng)及其特性進(jìn)行比較的全過程。對模型的確認(rèn)工作往往是通過對模型的矯正來完成比較模型和實際系統(tǒng)的特性是一個迭代過程，同時應(yīng)用兩者之間的差異，對系統(tǒng)和模型獲得更透徹的理解，從而達(dá)到改進(jìn)模型的目的。重復(fù)進(jìn)行這個過程直到認(rèn)為模型準(zhǔn)確為止。(8)仿真運行研究。仿真運行就是將系統(tǒng)的仿真模型放在計算機(jī)上執(zhí)行計算。在運行過程中了解模型對各種不同的輸入數(shù)據(jù)及各種不同的仿真機(jī)制的輸出響應(yīng)情況。通過觀察獲得所需的試驗數(shù)據(jù)，從而預(yù)測系統(tǒng)的實際運行規(guī)律。(9)仿真結(jié)果分析。對仿真結(jié)果進(jìn)行分析的目的是確定仿真實驗中所得到的信息是否合理和充分，是否滿足系統(tǒng)的目標(biāo)要求，同時將仿真結(jié)果分析整理成報告，確定比較系統(tǒng)不同方案的準(zhǔn)則、實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)的評價標(biāo)準(zhǔn)及問題可能的解，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。3Flexsim系統(tǒng)仿真軟件3.1Flexsim系統(tǒng)仿真軟件簡介Flexsim是一款通用離散仿真軟件，被用來對若干不同行業(yè)不同系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真。據(jù)粗略估計，世界500強(qiáng)企業(yè)中的一半為Flexsim的客戶，包括通用磨坊食品公司、戴姆勒克萊斯勒、可口可樂、波音公司、通用汽車、佳能、IBM、三星、富士康等一些著名企業(yè)。物流行業(yè)包括FedEx、DHL、LSI物流、德馬泰克、AE等一些著名物流或物流設(shè)備企業(yè)。Flexsim是一套集計算機(jī)三維圖像處理技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)為一體，為制造、物流等領(lǐng)域服務(wù)。運用Flexsim系列仿真軟件，可在計算機(jī)內(nèi)建立研究對象的系統(tǒng)三維模型，然后對模型進(jìn)行各種系統(tǒng)分析和工程驗證，最終獲得優(yōu)化設(shè)計和改造方案。用此軟件，可以快速確定物流設(shè)備導(dǎo)入方案或3D竟標(biāo)演示方案，提高中標(biāo)率；驗證物流項目的可行性；提供改善和管理的基本數(shù)據(jù)，降低運營成本。Flexsim是新一代離散事件系統(tǒng)仿真的有效工具。面向?qū)ο蟮慕７绞绞沟媒＿^程更為快捷，只需通過圖形的拖動和必要的附加程序就可以快速地建立起系統(tǒng)的模型。軟件提供了豐富的物理單元，如處理器、操作員、堆垛機(jī)、貨架等，大大方便了用戶的建模。所建立的物理仿真模型可以用三維動畫方式表現(xiàn)出來。三維動畫模型形象、生動、逼真地表現(xiàn)出整個物流系統(tǒng)，為物流中心的規(guī)劃設(shè)計或改造提供了有效的可視化手段。目前，F(xiàn)lexsim軟件已經(jīng)在物流領(lǐng)域里成功地進(jìn)行了多種系統(tǒng)的建模與仿真分析，如配送中心的揀選仿真、倉儲出入庫仿真、產(chǎn)品倉庫分揀仿真、生產(chǎn)物流系統(tǒng)仿真、集裝箱碼頭仿真、機(jī)場物流仿真等。Flexsim研究的對象多是復(fù)雜的多目標(biāo)系統(tǒng)。Flexsim將眾多目標(biāo)的不同參數(shù)組合的運行結(jié)果輸出后供分析者比較，選取較優(yōu)的參數(shù)組合。由于Flexsim提供了逼真圖形動畫顯示、完整的運作績效報告，并通過模型運行給分析者提供了各種方案相關(guān)的大量反饋信息，因此分析者可以在較短的時間內(nèi)對各種方案的優(yōu)劣進(jìn)行比較，對各種預(yù)選方案做出評估。使用Flexsim可以達(dá)到以下效果：提高資源（設(shè)備資源、人力資源、資金資源）的利用率；減小等待時間和排隊長度；有效分配資源；消除缺貨問題；把故障的負(fù)面影響減至最低；把廢棄物的負(fù)面影響減至最低；研究可替換的投資概念；決定零件經(jīng)過的時間；研究降低成本的計劃；建立最優(yōu)批量和工序排序；解決物料發(fā)送問題；研究設(shè)備預(yù)置時間和改換工具的影響；優(yōu)化貨物和服務(wù)的優(yōu)先次序與分派邏輯；在系統(tǒng)全部行為和相關(guān)作業(yè)中訓(xùn)練操作人員；展示新的工具設(shè)計和性能；管理日常運作決策；從歷史運行中得到經(jīng)驗和教訓(xùn)。3.2Flexsim系統(tǒng)仿真軟件功能特征一、建模功能1）Flexsim建模是直接從三維開始的，無須轉(zhuǎn)換。目前市場上的大多數(shù)仿真軟件產(chǎn)品要求用戶在二維環(huán)境中建模，待模型完成后，轉(zhuǎn)換成三維，轉(zhuǎn)換操作繁瑣而且三維效果差。圖1-1AutoCAD的平面布置圖上直接建立3D模型2）Flexsim用拖放圖形方法建立模型，F(xiàn)lexsim提供有固定類實體庫，執(zhí)行類實體庫，流體類實體庫，以及用戶實體庫。建模時將相應(yīng)的實體拖放到模型窗口的指定位置，操作簡單。3）Flexsim提供的實體具有相當(dāng)?shù)娜犴g性，實體的參數(shù)設(shè)定可適應(yīng)于不同層次的使用者，對于初中級使用者，F(xiàn)lexsim提供了物流業(yè)常見策略，用戶只需要選擇和修改數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)先進(jìn)先出、先進(jìn)后出、隨機(jī)出入、百分比出入、統(tǒng)計概率出入、最長隊列出入、最短隊列出入、按品種出入、按標(biāo)簽出入等出入庫策略，無需編程。而對于高級使用者，可以直接用VC++編程，實現(xiàn)更復(fù)雜的有特殊需求的出入庫策略，每個實體都有VC++編程接口。4）Flexsim應(yīng)用深層開發(fā)實體，這些實體代表著一定的活動和排序過程。每一個實體都有一個坐標(biāo)(x，y，z)、速度(x，y，z)，旋轉(zhuǎn)(x，y，z)以及一個動態(tài)行為(時間)。實體可以創(chuàng)建、刪除，而且可以彼此嵌套移動，它們都有自己的功能或繼承來自其他實體的功能。這些實體的參數(shù)可以快速、輕易、高效地把任何制造業(yè)、物流業(yè)、甚至一般商務(wù)流程的主要特征描述出來。Flexsim中的實體參數(shù)可以表示幾乎所有存在的實物對象。像機(jī)器、操作員、傳送帶、叉車、倉庫、交通燈、儲罐、箱子、貨盤、集裝箱等等都可以用Flexsim中的實體表示，同時數(shù)據(jù)信息也可以輕松地用Flexsim豐富的實體庫表示出來。用戶通過實體編輯器能輕易地建立新的實體或修改現(xiàn)有的實體、允許用戶添加個性化功能和接口。5）由于Flexsim具有樹狀結(jié)構(gòu)且功能齊全的實體庫、Flexsim可以讓用戶使模型構(gòu)造更具有層次結(jié)構(gòu)。在組建客戶實體的時候，每一組件都使用了繼承的方法，節(jié)省了開發(fā)時間。另外Flexsim中的實體都是開放的，因此這些實體可以在不同的用戶、庫和模型之間進(jìn)行交換。圖1一2樹狀結(jié)構(gòu)的實體庫二、仿真分析功能1）Flexsim可以用試驗的形式來仿真假定的情節(jié)，而且它可以自動運行并把結(jié)果存在報告、圖表中?？梢岳妙A(yù)定義和自定義的行為指示器，像生產(chǎn)量、研制周期、費用等來分析每一個情節(jié)。而且也可以將結(jié)果導(dǎo)入到別的應(yīng)用程序像Exeel等，利用ODBC(開放式數(shù)據(jù)庫連接)和DDEC(動態(tài)數(shù)據(jù)交換連接)可以直接輸入仿真數(shù)據(jù)。圖1-3Flexsim仿真實例2)Flexsim在模型運行過程中記錄了所有設(shè)備的所有狀態(tài)（工作、等待、阻塞、故障等）的時間數(shù)值，以及設(shè)備加工產(chǎn)品的個數(shù)，用戶可以自由組合和輸出由這些數(shù)據(jù)組成的報表。當(dāng)然提供包括設(shè)備利用率、單條模型生產(chǎn)線的加工總能力、單個設(shè)備的加工能力、設(shè)備狀態(tài)的時長及時間比例、模型瓶頸分析等統(tǒng)計分析功能。圖1-4Flexsim提供的設(shè)備狀態(tài)餅圖3)Flexsim提供平面和立體餅圖、柱狀圖、折線圖、海圖、以及甘特圖等多種圖形圖表，支持?jǐn)?shù)據(jù)與圖表混合的統(tǒng)計報表。4)優(yōu)化模塊Optquest完全集成于Flexsim中，Optquest用于仿真優(yōu)化，即找尋一組最佳的參數(shù)值（或決策變量值），以使得目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)，在仿真模型中執(zhí)行優(yōu)化功能。5)統(tǒng)計分析功能自帶隨機(jī)變量發(fā)生器，能容易地建立近似于現(xiàn)實系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。提供了20種以上的統(tǒng)計分布函數(shù)。集成了ExpertFit，具有擬合統(tǒng)計分布函數(shù)的功能。三、可視化功能1)Flexsim把所有最新的虛擬現(xiàn)實圖形整合在個人計算機(jī)上。如果是擴(kuò)展名為3DS、VRML、DXF和STL的三維圖形的話，可以直接導(dǎo)入Flexsim模型中。Flexsim也是世界上為數(shù)不多的支持Google3D倉庫圖形的仿真軟件之一。2)Flexsim所有模型均建立和運行于耀眼的彩色三維中，采用了與先進(jìn)的視頻游戲相同的虛擬現(xiàn)實技術(shù)。--通過簡單的點擊和拖動，可從任何角度觀看模型。--通過“飛行漫游模塊”，用戶可隨鏡頭漫游整個模型運行狀況。可以任意使用全景、局部放大、側(cè)面、反面等漫游技巧。--多個窗口可以設(shè)置不同的視角，仿真運行時，以便同時觀察系統(tǒng)的各部分。實現(xiàn)模型的規(guī)?；宫F(xiàn)。圖1-5Flexsim的自動倉庫模型之一四、外圍接口的功能Flexsim完全與VC++相結(jié)合，能夠鏈接到任何ODBC數(shù)據(jù)庫（像Oracle、SQLServer或Access）和大眾數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文件（如text,Excel,或Word)。使用COM組件可遠(yuǎn)程控制Flexsim，你可以用大眾化語言，如VB、C++、JavaScript、C＃等等來創(chuàng)建對象(Objects)。COM允許在兩個應(yīng)用程序之間更好的交換信息，從而使客戶端應(yīng)用程序可以直接檢索仿真運行的信息等等，即從ERP、WMS等物流軟件直接操控Flexsim仿真模型。Flexsim可獲取PLC數(shù)據(jù)，支持用PLC直接控制虛擬模型，驗證控制邏輯。這個技術(shù)被廣泛應(yīng)用于自動立體倉庫的控制邏輯驗證。五、運動學(xué)的功能運動學(xué)功能允許一個對象同時實現(xiàn)多個移動操作，在每個運動方向都有加速度、減速度、起始速度、結(jié)束速度以及最大速度等屬性。Flexsim的運動學(xué)功能能實現(xiàn)設(shè)備的動作，平移（水平運動，或垂直運動），或是旋轉(zhuǎn)運動，從而使模擬過程更接近真實。4實驗一：物流中心分析與規(guī)劃實驗本節(jié)將幫助第一次使用Flexsim仿真軟件的用戶，學(xué)習(xí)建立一個仿真模型?；镜娜腴T學(xué)習(xí)將帶給初學(xué)者熟悉一個設(shè)備布局、流程設(shè)定、輸入數(shù)據(jù)及參數(shù)設(shè)定、觀看動畫和分析輸出等物流仿真建模及仿真分析的全過程。本節(jié)學(xué)習(xí)后，初學(xué)者將了解物流規(guī)劃模型可以在鼠標(biāo)的點放之間完成。本節(jié)的模型可用免費下載的FlexsimDemo版本完成，建議沒有正式版本的學(xué)習(xí)者到Flexsim官網(wǎng)上下載免費的試用版本，進(jìn)行本節(jié)的建模操作練習(xí)。FlexsimDemo下載地址：/downloads/freetrial/4.1幾個常用的Flexsim術(shù)語在建模前,先了解幾個常用的Flexsim術(shù)語將對理解Flexsim建模很有幫助。實體和實體庫一般來說，系統(tǒng)是由處理者和接受處理者兩大類個體構(gòu)成。例如，倉庫系統(tǒng)中暫存區(qū)、貨架、叉車、臺車、輸送機(jī)、操作員等屬于倉庫系統(tǒng)中不會隨時間變化而從系統(tǒng)中退出的個體，它們是用于處理貨物的，屬于處理者個體；而倉庫系統(tǒng)中的貨物是屬于倉庫系統(tǒng)中隨時間變化將會從系統(tǒng)中退出（出貨后將不再屬于倉庫系統(tǒng)）的個體，它們是接受倉庫系統(tǒng)處理的，屬于接受處理者個體。在Flexsim中將前者（處理者）叫實體，而把后者（接受處理者）叫臨時實體。Flexsim實體可以在實體庫面板中找到。實體又可分類如下：（1）固定類實體：如生成器、吸收器、處理器、輸送機(jī)、合成器、分離器、暫存區(qū)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、貨架、基本固定實體；（2）任務(wù)執(zhí)行類實體：如操作員、搬運設(shè)備、堆垛機(jī)、機(jī)器人、基本任務(wù)執(zhí)行器；（3）其他實體：如任務(wù)分配器、記錄器。圖1-6實體庫面板2）臨時實體與臨時實體箱臨時實體是指在模型系統(tǒng)中移動通過的實體。他可代表零件、托盤、組裝部件、紙張、集裝箱、人、電話呼叫、訂單，或任何移動通過你正在仿真的過程的對象。臨時實體可以被加工，也可以被物料運輸資源攜帶通過系統(tǒng)。臨時實體產(chǎn)生于一個生成器實體。一旦臨時實體從模型系統(tǒng)中通過，他們就被送至吸收器實體而退出系統(tǒng)。臨時實體箱是用來選擇、新建、刪除臨時實體類型和修改臨時實體屬性的工具。圖1-7臨時實體箱3）實體類型實體類型是置于實體上的一個標(biāo)簽，可以代表一個條形碼、產(chǎn)品類型或工件號?？赏ㄟ^參考實體類型進(jìn)行實體行程安排。4）端口每個實體都可以有多個端口，端口數(shù)量沒有限制。實體通過端口與其它實體進(jìn)行通信。端口有3種類型：輸入端口、輸出端口和中間端口。輸入端口和輸出端口用于設(shè)定臨時實體在模型中的流動路線。一般來說，輸入端口和輸出端口多用于固定類實體，很少用于任務(wù)執(zhí)行類實體。例如一個郵件分揀器，根據(jù)包裹的目的地不同，把包裹放置在幾個輸送機(jī)中的一個上。模擬這個過程時，需將一個處理器實體的多個輸出端口連接到幾個輸送機(jī)實體的輸入端口，這表示一旦處理器（或郵件分揀器）完成對臨時實體（或包裹）的處理，就把它發(fā)送到輸送機(jī)。中間端口用來建立一個實體與另一個實體的相關(guān)性。中間端口通常的應(yīng)用是建立固定實體與執(zhí)行實體之間的相關(guān)關(guān)系，這些固定實體如機(jī)器、暫存區(qū)、輸送機(jī)，可執(zhí)行實體如操作員、叉車、起重機(jī)等。5）標(biāo)簽標(biāo)簽是建模人員用來存放臨時數(shù)據(jù)的一種機(jī)制。標(biāo)簽可以建立在一個實體上，也可以建立在一個臨時實體上，標(biāo)簽也可以看成是實體或臨時實體的屬性。一個標(biāo)簽有兩部分：名稱和標(biāo)簽值。名稱可以任意命名，標(biāo)簽值可以是數(shù)字或字符串。標(biāo)簽可以在模型運行中動態(tài)地被更新、創(chuàng)建或刪除。標(biāo)簽值對建模人員測試邏輯、調(diào)試模型很有幫助。6）實體屬性和參數(shù)每個實體的屬性和參數(shù)根據(jù)所選實體的不同將稍有區(qū)別。由于每個實體在模型中都有特定的功能，因此必須使參數(shù)個性化以允許建模人員能夠盡可能靈活地應(yīng)用這些實體。所有實體的有些分頁是相似的，而另一些分頁對該實體則是非常特殊的。雙擊一個實體可訪問該實體的屬性和參數(shù)。隨機(jī)變量的概率分布隨機(jī)變量的概率分布是一個統(tǒng)計學(xué)概念。事件的概率表示了一次實驗?zāi)骋粋€結(jié)果發(fā)生的可能性大小。若要全面了解實驗，則必須知道實驗的全部可能結(jié)果及各種可能結(jié)果發(fā)生的概率，即必須知道隨機(jī)實驗的概率分布。Flexsim提供了多種常用的離散型隨機(jī)變量的概率分布，如均勻分布、正態(tài)分布、指數(shù)分布、泊松分布、伯努利分布、二項式分布、愛爾朗分布、伽馬分布等。這些分布常用來描述隨機(jī)變量，如時間、數(shù)量、產(chǎn)品類型等。在各種表示時間的下拉菜單，如預(yù)置時間、加工時間、MTBF/MTTR(平均故障間隔時間/平均修復(fù)時間)、到達(dá)時間間隔等下拉菜單中，可以看到多種隨機(jī)分布的選項。在其他一些下拉菜單的代碼模塊中也可以看到一些隨機(jī)分布函數(shù)表達(dá)式，如一些觸發(fā)器下拉菜單的選項中，會包含一些隨機(jī)分布函數(shù)。除了采用標(biāo)準(zhǔn)的概率分布外，常常需要用到經(jīng)驗分布。例如，可以通過定義全局表來實現(xiàn)按經(jīng)驗分布的百分比分配時間或者數(shù)量的概率，其方法是在全局表中，第一列定義為百分比，第二列定義為時間（或者數(shù)量），在使用時，根據(jù)該全局表來確定符合這種經(jīng)驗分布的時間（或數(shù)量）的隨機(jī)取值。4.2虛擬物流設(shè)施模型的描述有一生產(chǎn)線產(chǎn)品生產(chǎn)之后，用機(jī)器人按一定排列將產(chǎn)品碼放在托盤上，然后80%的產(chǎn)品由輸送帶運送到自動倉庫入庫，20%的產(chǎn)品由輸送帶直接運送到出口暫存區(qū)，然后由叉車運出裝車。自動倉庫的庫存出庫后也經(jīng)由同一輸送帶運送到出口暫存區(qū)，然后由叉車運出裝車。為了學(xué)習(xí)方便，將整個模型拆分為兩部分，第一部分為機(jī)器人碼放托盤的模型，第二部分為自動倉庫模型。4.3碼盤模型的建立確定Flexsim仿真軟件已經(jīng)安裝正確之后，可雙擊卓面的Flexsim5圖標(biāo)進(jìn)入該軟件，一旦打開軟件使用者將會看到Flexsim主菜單、功能鍵、實體庫和模型視景窗口。圖1-8Flexsim仿真軟件界面STEP1：用鼠標(biāo)從實體庫拖放一個生成器實體到模型視景窗口如圖1-9所示用鼠標(biāo)左鍵按住實體庫的“Source”實體，拖放到模型視景窗口。圖1-9拖放一個Source實體STEP2：從實體庫拖放碼盤所需設(shè)備到模型視景窗口圖1-10實體布局用鼠標(biāo)從實體庫分別拖放兩個輸送帶“Conveyor”、一個空托盤的發(fā)生器“Source”、一個放置空托盤的“Queue”、一個碼盤機(jī)“Conbiner”、一個機(jī)器人“Robot”、一個實體吸收器“Sink”到模型視景窗口，如圖1-10所示進(jìn)行實體布局。STEP3：設(shè)置流程（或設(shè)置實體連結(jié)）圖1-11“A”鏈接功能鍵這個步驟將連結(jié)固定類實體的輸出輸入端口，設(shè)置物體的流程。首先如圖1-11所示選擇“A”鏈接，然后將鼠標(biāo)箭頭移至“Source1”位置并按住左鍵從“Source1”拖曳至“Conveyor2”后，放開鼠標(biāo)左鍵。在拖曳的過程中會看到一條黃色的線，連結(jié)完成后會看見一條黑色的線，線兩端分別有一紅點。圖1-12實體間連接方向及順序然后按圖1-12所示順序和方向分別進(jìn)行實體間的連接。①是產(chǎn)品發(fā)生器“Source1”與左側(cè)輸送帶“Conveyor2”相連接；②是空托盤的發(fā)生器“Source3”與放置空托盤的“Queue4”相連接；③是放置空托盤的“Queue4”與碼盤機(jī)“Conbiner5”相連接；④是左側(cè)輸送帶“Conveyor2”與碼盤機(jī)“Conbiner5”相連接；⑤是碼盤機(jī)“Conbiner5”與右側(cè)輸送帶“Conveyor7”相連接；⑥右側(cè)輸送帶“Conveyor7”與實體出口“Sink8”相連接。注意：除了③和④的連線順序不能顛倒外，其它連接不分先后。“Conbiner”這個實體必須有兩個以上的輸入端口，而且規(guī)定了第一端口流入容器（如托盤、紙箱等），第二端口以后流入內(nèi)容（如產(chǎn)品、訂單、貨物等）。STEP4：設(shè)置空托盤數(shù)量雙擊產(chǎn)生空托盤的發(fā)生器“Source3”，進(jìn)入實體屬性設(shè)置界面。在“ArrivalStyle”選項處選擇“ArrivalSequence”；在“FlowItemClass”選項處選擇“Pallet”；選擇“ArrivalSequence”后界面發(fā)生變化(如圖1-13右側(cè))，然后將界面最下方表的“Quantity”項改為100（即設(shè)置100個空托盤）。做好上述設(shè)定后，點擊“OK”按鈕，關(guān)閉空托盤發(fā)生器的屬性設(shè)置窗口。圖1-13Source實體屬性設(shè)置然后雙擊放置空托盤的“Queue”，進(jìn)入“Queue”實體屬性設(shè)置界面。將“MaximumContent”項的數(shù)據(jù)改為100。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉“Queue”的屬性設(shè)置窗口。圖1-14Queue實體容量設(shè)置STEP5：設(shè)置機(jī)器人的操作邏輯在Flexsim中像機(jī)器人、操作員、叉車、電梯、吊車、堆垛機(jī)等歸屬于任務(wù)執(zhí)行類部件，執(zhí)行類部件一般不參與輸入輸出的流程設(shè)置，而是通過連接中間端口來達(dá)到設(shè)置任務(wù)的目的。在此項目中，機(jī)器人有三個任務(wù)，1是從“Queue4”處將1個空托盤搬放至“Conbiner5”上；2是從“Conveyor2”處將產(chǎn)品搬運并排列碼放在托盤上；3是當(dāng)托盤上碼放到目標(biāo)數(shù)量后從碼盤機(jī)“Conbiner5”搬運實載托盤放到右側(cè)輸送帶“Conveyor7”上。首先用中間連線將機(jī)器人與機(jī)器人執(zhí)行搬運任務(wù)相關(guān)的實體相連接。圖1-15“S”鏈接功能鍵如圖1-15，選擇“S”鏈接，然后將鼠標(biāo)箭頭移至“Conbiner5”位置并按住左鍵從“Robot6”拖曳至“Queue4”后，放開鼠標(biāo)左鍵。同樣的方法可中線連接“Robot6”與“Conbiner5”，連接“Robot6”與“Conveyor2”。完成連接后的模型如圖1-12。下面設(shè)定使用機(jī)器人執(zhí)行搬運任務(wù)的操作。雙擊空托盤“Queue4”，點擊“Queue4”屬性界面里的“Flow”頁面，將可選項“UseTransport”處于選擇狀態(tài)。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉空托盤“Queue4”的屬性設(shè)置窗口。圖1-16Queue實體屬性界面的“Flow”頁面同樣的方法，設(shè)置“Conbiner5”，和“Conveyor2”的“Flow”屬性，使各自的可選項“UseTransport”處于選擇狀態(tài)。STEP6：設(shè)置托盤裝載容量雙擊碼盤機(jī)“Conbiner5”實體，進(jìn)入“Combiner5”頁面，將“TargetQuantity”項改為目標(biāo)容量，此處設(shè)為6。圖1-17Combiner實體屬性界面STEP7：運行模型依次點擊“Reset”和“Run”按鈕，模型開始運行，使用者應(yīng)該可以看到空托盤充滿“Queue4”實體，機(jī)器人從“Queue4”處抓取一枚空托盤搬運至碼盤機(jī)“Conbiner5”，同時隨機(jī)產(chǎn)生產(chǎn)品（臨時實體）并被送入左側(cè)輸送帶“Conveyor2”，當(dāng)產(chǎn)品輸送至輸送帶“Conveyor2”的尾端時，機(jī)器人從“Conveyor2”的尾端抓取一個產(chǎn)品搬運至碼盤機(jī)“Conbiner5”上的托盤上，機(jī)器人重復(fù)抓取、搬運、碼盤作業(yè)，直至托盤上被碼六個產(chǎn)品，然后機(jī)器人從碼盤機(jī)上抓取實載托盤，送至右側(cè)輸送帶“Conveyor7”上，實載托盤被輸送至實體吸收器“Sink8”離開系統(tǒng)。圖1-18仿真運行時的相關(guān)功能鍵STEP8：保存模型至此，建立了4.2節(jié)描述的物流設(shè)施模型的前半部分，我們將其保存。4.4自動倉庫模型這一節(jié)完成4.2節(jié)描述的物流設(shè)施模型的后半部分，即碼盤作業(yè)完成后，實載托盤經(jīng)由輸送機(jī)被運送至自動倉庫或被運送至出口裝車處。打開上節(jié)保存的模型，在這個模型的基礎(chǔ)上需要增加一條分揀輸送帶“MergeSort”，兩條和自動倉庫相連的輸送帶“Conveyor”，兩臺立庫貨架“Rack”、一臺堆垛機(jī)“ASRSvehicle”，一個出口暫存區(qū)“Queue”，一臺叉車“Transporter”。STEP1：修改前半部分模型上節(jié)保存的模型，實載托盤經(jīng)由輸送機(jī)后退出了系統(tǒng)，在擴(kuò)展的模型里，必須讓實載托盤經(jīng)由輸送機(jī)運送到自動倉庫保存或運送至出口裝車處。在這里要做的事是將右側(cè)輸送機(jī)與實體出口“Sink”的連線斷開，將來好讓右側(cè)輸送機(jī)與分揀輸送機(jī)相連接。首先如圖所示在功能鍵處選擇“Q”鏈接，然后將鼠標(biāo)箭頭移至“Conveyor7”位置并按住左鍵從“Conveyor7”拖曳至“Sink8”后，放開鼠標(biāo)左鍵。這樣連線就會消失，斷開了兩個實體間的連接關(guān)系。為了布局方便可移開“Sink”實體，鼠標(biāo)點擊“Sink”實體后按住左鍵移動鼠標(biāo)就可移動實體位置。圖1-19“Q”鏈接功能鍵其次調(diào)節(jié)右側(cè)輸送機(jī)長度，雙擊“Conveyor7”實體，進(jìn)入“Layout”頁面，將選項中“l(fā)ength”項改為1。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉“Conveyor7”的屬性設(shè)置窗口。此時模型中的“Conveyor7”實體長度應(yīng)該縮短為1個格子長(或1米長)了。圖1-20Conveyor實體Layout設(shè)置STEP2：分揀輸送帶的布局設(shè)置圖1-21分揀輸送帶的布局示意圖分揀輸送帶的布局如圖1-21所示。用鼠標(biāo)從實體庫拖曳一條分揀輸送帶“MergeSort9”實體緊放于“Conveyor7”的右側(cè)。圖1-22分揀輸送帶實體擺放位置雙擊分揀輸送帶“MergeSort9”實體，進(jìn)入“Layout”頁面，將表中“l(fā)ength”項改為5。圖1-23分揀輸送帶實體Layout設(shè)置界面然后點擊“Add”按鈕，增加一段輸送帶“section2”，選擇“Type”為彎道（Curved），角度為-90度，設(shè)置彎道半徑為3。這是模型中的分揀輸送帶就增加了一段彎道輸送段（圖1-25）。圖1-24增加彎道輸送段的設(shè)定圖1-25彎道輸送段繼續(xù)設(shè)置“MergeSort9”實體的布局，按照上面同樣的順序，點擊“Add”按鈕增加一個直道，設(shè)置長度“l(fā)ength”項改為12；然后再增加一個彎道，設(shè)置彎道角度為-90度，設(shè)置彎道半徑為0；再次點擊“Add”按鈕增加一個直道，設(shè)置長度“l(fā)ength”項改為5。這時布局設(shè)置表如下圖所示。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉屬性設(shè)置窗口。這時模型如圖1-26所示。圖1-26分揀輸送帶實體Layout設(shè)置完成后的模型STEP3：自動倉庫的布局設(shè)置圖1-27自動倉庫的實體布局用鼠標(biāo)從實體庫拖曳兩條輸送帶“Conveyor”，兩臺立庫貨架“Rack”、一臺堆垛機(jī)“ASRSvehicle”，一個出口暫存區(qū)“Queue”，一臺叉車“Transporter”按上圖布局于模型中。兩條輸送帶“Conveyor”中的一條用于運進(jìn)自動貨架（Conveyor10），一條用于運出自動貨架（Conveyor11）。運出自動貨架的輸送帶需要改變輸送方向，雙擊“Conveyor11”，進(jìn)入“Layout”頁面，將“InitialZRotation”項改為180度,點擊“OK”按鈕，關(guān)閉屬性設(shè)置窗口。然后調(diào)動剛才的輸送帶的位置到原位。圖1-28設(shè)置輸送帶方向的屬性STEP4：設(shè)置自動倉庫的流程圖1-29實體間連接方向及順序與上節(jié)同樣首先選擇“A”鏈接，然后按圖1-29所示順序和方向分別進(jìn)行實體間的連接。①是上節(jié)模型中的右側(cè)輸送帶“Conveyor7”與分揀輸送帶“MergeSort9”相連接；②是“MergeSort9”與運進(jìn)自動貨架的輸送帶“Conveyor10”相連接；③是運進(jìn)自動貨架的輸送帶“Conveyor10”與貨架“Rack12”相連接；④是運進(jìn)自動貨架的輸送帶“Conveyor10”與另一貨架“Rack13”相連接；⑤是貨架“Rack12”與運出自動貨架的輸送帶“Conveyor11”相連接；⑥是另一貨架“Rack13”與運出自動貨架的輸送帶“Conveyor11”相連接；⑦是運出自動貨架的輸送帶“Conveyor11”與“MergeSort9”相連接；⑧是“MergeSort9”與出口暫存區(qū)“Queue15”相連接；⑨是出口暫存區(qū)“Queue15”與實體吸收器“Sink8”相連接；STEP5：設(shè)置分揀輸送帶的進(jìn)出口位置如圖1-21所示進(jìn)口1在分揀輸送帶的起始點，出口2在分揀輸送帶的結(jié)束點，分揀輸送帶總長為26.71米，出口1在11.5米處，而進(jìn)口2在15.5米處。雙擊分揀輸送帶“MergeSort9”實體，打開屬性設(shè)置窗口，在左下表的“InputPort2”即進(jìn)口2的位置項記入15.5；在右下表的“OutputPort1”即出口1的位置項記入11.5；“OutputPort2”即出口2的位置項記入26.71。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉屬性設(shè)置窗口。圖1-30分揀輸送帶實體進(jìn)出口位置設(shè)置界面這時在模型里能看到剛設(shè)定的進(jìn)出口標(biāo)記，在“MergeSort9”實體上有兩根紅線和兩根綠線，紅線表示出口的位置，綠線表示進(jìn)口的位置。圖1-31分揀輸送帶實體進(jìn)出口標(biāo)記STEP6：設(shè)置分揀輸送帶的分流邏輯關(guān)系本題的要求是80%的產(chǎn)品由輸送帶運送到自動倉庫入庫，20%的產(chǎn)品由輸送帶直接運送到出口暫存區(qū)，也就是在第一個分流處（即出口1位置）必須設(shè)置概率分流。設(shè)計思想：當(dāng)碼盤作業(yè)結(jié)束后，將實載托盤分成兩類，分類方法按比例隨機(jī)抽取，80%的概率抽取為類型1，20%的概率抽取為類型2。這樣在分流處只要判斷托盤類型即可，當(dāng)托盤類型為1時，分流進(jìn)入自動倉庫，當(dāng)托盤類型為2時繼續(xù)由分揀輸送帶運送到出口暫存區(qū)。雙擊與“MergeSort9”實體第一個進(jìn)口相連的輸送帶“Conveyor7”，進(jìn)入“Triggers”頁面，在“OnExit”下拉列表中選擇“SetItemtype”項。圖1-32輸送帶實體觸發(fā)設(shè)置界面如圖1-33，點擊OnExit項左中側(cè)的按鈕，可進(jìn)行參數(shù)修改。此處將均勻分布函數(shù)duniform(1,3)改為按比例分布函數(shù)bernoulli(80,1,2,1)。bernoulli(80,1,2,1)函數(shù)的意思是80%的概率取數(shù)值1，余下的20%概率取數(shù)值2。設(shè)置完后，點擊“OK”按鈕，關(guān)閉“Conveyor”屬性設(shè)置窗口。圖1-33輸送帶實體出口觸發(fā)選項然后，雙擊分揀輸送帶“MergeSort9”實體，在“SendRequirement”下拉列表中選擇“ByItemtype”項（如圖1-34）。這樣，當(dāng)托盤類型為1是托盤被送往與“MergeSort9”實體相連的第一個出口，當(dāng)托盤類型為2是托盤被送往與“MergeSort9”實體相連的第二個出口。圖1-34分揀輸送帶實體分流邏輯設(shè)置處但是，當(dāng)托盤從自動倉庫出來后，它也要經(jīng)“MergeSort”實體的第二個出口出去，所以必須將托盤類型由1變更為2。雙擊運出自動貨架的輸送帶“Conveyor11”，進(jìn)入“Triggers”頁面，在“OnExit”下拉列表中選擇“SetItemtype”項。點擊按鈕，將duniform(1,3)改為2。設(shè)置完后，點擊“OK”按鈕，關(guān)閉“Conveyor11”屬性設(shè)置窗口。STEP7：設(shè)置叉車、堆垛機(jī)的任務(wù)堆垛機(jī)的任務(wù)：從“Conveyor10”處抓取托盤搬運至貨賀；如果有出貨任務(wù)，則堆垛機(jī)從貨賀上抓取托盤搬運至“Conveyor11”上。叉車的任務(wù)是從出口暫存區(qū)“Queue15”搬運托盤至實體吸收器“Sink8”處。首先進(jìn)行相關(guān)實體的中線連接。選擇“S”鏈接，然后將鼠標(biāo)箭頭移至堆垛機(jī)“ASRSvehicle14”位置并按住左鍵從“ASRSvehicle14”拖曳至運進(jìn)自動貨架的輸送帶“Conveyor10”后，放開鼠標(biāo)左鍵。同樣的方法中線連接“ASRSvehicle14”實體與貨賀實體，中線連接叉車“Transporter17”與出口暫存區(qū)“Queue15”。然后，雙擊運進(jìn)自動貨架的輸送帶“Conveyor10”，進(jìn)入“Flow”頁面，將可選項“UseTransport”處于選擇狀態(tài)（勾選）。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉“Conveyor10”的屬性設(shè)置窗口。同樣的方法，設(shè)置兩個貨賀和出口暫存區(qū)“Queue15”的“Flow”屬性，使各自的可選項“UseTransport”處于選擇狀態(tài)（勾選）。STEP8：設(shè)置輸送帶分流邏輯運進(jìn)自動貨架的輸送帶“Conveyor10”有兩個出口，分別輸出到不同的貨賀。在這里設(shè)置完全隨機(jī)的分流邏輯關(guān)系。雙擊“Conveyor10”，進(jìn)入“Flow”頁面，在“SendToPort”下拉列表中選擇“RandomPort”項。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉屬性設(shè)置窗口。圖1-35輸送帶實體分流邏輯設(shè)置處STEP9：設(shè)置貨賀尺寸雙擊貨架“Rack12”，進(jìn)入“SizeTable”頁面，可設(shè)置貨賀列數(shù)“NumberofBays”、貨賀段數(shù)“NumberofLevels”、列寬“WidthofBays”、段高“HeightofLevels”，設(shè)置完成后點擊“ApplyBasicSettings”按鈕確立設(shè)置,這時可發(fā)現(xiàn)貨賀的3D尺寸按設(shè)置內(nèi)容發(fā)生了變化。對另一貨架“Rack13”也進(jìn)行同樣的設(shè)置。圖1-36貨架實體尺寸設(shè)置進(jìn)行貨賀設(shè)置后，你會發(fā)現(xiàn)堆垛機(jī)的高度不夠。點擊堆垛機(jī)“ASRSvehicle14”后，能看一個藍(lán)顏色向上的大箭頭，鼠標(biāo)左鍵按住這個大箭頭往上拖曳，就可以設(shè)置堆垛機(jī)高度。圖1-37堆垛機(jī)高度設(shè)置STEP10：設(shè)置貨賀入庫策略比較簡單的不需要編程的入庫策略有：隨機(jī)找空位；按順序找空位；按標(biāo)簽入庫。比較高級的但需編程的入庫策略有：ABC庫存策略和最近鄰居策略等。這里介紹隨機(jī)找空位策略。雙擊貨架“Rack12”，在“PlaceinBay”下拉列表中選擇“RandomBayIfAvailable”項,在“PlaceinLevel”下拉列表中選擇“RandomLevelIfAvailable”項，這樣當(dāng)貨物進(jìn)入貨架時，程序會隨機(jī)找一空的貨位安排進(jìn)貨。同樣的方法設(shè)置“Rack13”的入庫策略。圖1-38貨賀實體入庫策略設(shè)置在此模型中，由于沒有設(shè)置出貨條件，所以當(dāng)貨物放到貨架上后，會立即出貨。在這里，假設(shè)貨物的在庫時間為300秒，打開貨架的屬性窗口，在“MinimumDwellTime”下拉列表中選擇“ByExpression”項,點擊旁邊的按鈕,將數(shù)值1改為300。點擊“OK”按鈕，關(guān)閉屬性設(shè)置窗口。STEP11：保存模型并運行至此整個虛擬物流設(shè)施模型已經(jīng)建成。在查看仿真運行效果前，建議保存一下模型。然后順序點擊“Reset”，“Run”按鈕,模型開始運行。使用者應(yīng)該可以看到機(jī)器人的作業(yè)及自動倉庫的運行，整個作業(yè)流程和設(shè)計思想完全相符。為了達(dá)到一個好的觀看效果，介紹幾個鼠標(biāo)的常用操作。①、鼠標(biāo)左鍵：在X-Y平面上移動模型，如果使用者點選一個對象，鼠標(biāo)左鍵將會在X-Y平面上移動這個對象。②、鼠標(biāo)右鍵：在X,Y,Z上旋轉(zhuǎn)模型，如果使用者點選一個對象，鼠標(biāo)右鍵將會旋轉(zhuǎn)這個物件。③、鼠標(biāo)滾輪：用鼠標(biāo)滾輪向前或向后，會拉近或推遠(yuǎn)模型。如果點選一個對象，這個對象將會改變Z的絕對高度。④、F8鍵；按下F8鍵將會使模型旋轉(zhuǎn)或飛行，要退出這個旋轉(zhuǎn)或飛行也是按F8鍵。按下F8鍵后改變鼠標(biāo)位置，則可改變模型旋轉(zhuǎn)或飛行的方向和速度。另外模型運行時，如果不想看到連線，可進(jìn)行如下設(shè)定，在模型窗口的空白處（鼠標(biāo)不要接觸到實體），右擊鼠標(biāo)，選擇“ViewSettings”，點擊已經(jīng)勾選的“ShowConnections”項，則模型中實體間的所有連線均被隱藏。相反，恢復(fù)可見連線，則勾選“ShowConnections”項就可以。如果不想看到實體的名字，則在“ViewSettings”中，勾選“HideNames”即可。圖1-40是隱藏連線和實體名字的3D模型。圖1-39設(shè)置“ViewSettings”屬性圖1-40運行3D模型STEP12：實時查看仿真結(jié)果Flexsim是一款真正的實時三維動畫仿真軟件，所謂實時三維動畫是指在仿真模型運行的時候，同時進(jìn)行三維動畫，你可以選中，暫停，修改仿真對象，可以看到直接的影響，即仿真運行時，用戶所看到的三維動畫和仿真所得數(shù)據(jù)是完全同步的。而需要由二維轉(zhuǎn)換成三維的仿真軟件是后處理動畫，后處理三維動畫是事先運行模型，然后將動畫事件轉(zhuǎn)換并存入一個文件后，動畫事件文件加載到另外一個單獨的動畫程序進(jìn)行渲染，產(chǎn)生動畫效果，用戶所看到的三維動畫和仿真所得數(shù)據(jù)是不同步的，用戶不能從三維動畫環(huán)境中實時查看仿真結(jié)果。而Flexsim則允許用戶在仿真運行時實時查看各個實體所處理的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括進(jìn)出實體的產(chǎn)品“Item”總數(shù)，在實體中的滯留時間，執(zhí)行類實體的運行狀態(tài)等等。物流設(shè)施規(guī)劃人員往往希望在規(guī)劃實施前解決設(shè)備間的平衡，設(shè)備的利用率，庫存時間，滯留等等問題。而Flexsim仿真模型可以得到這些數(shù)據(jù)。在此模型中，我們需要知道機(jī)器人和堆垛機(jī)的運行狀態(tài)（或設(shè)備利用率），碼盤前的產(chǎn)品滯留數(shù)據(jù)，自動倉庫的庫存時間。雙擊碼盤機(jī)前的輸送機(jī)“Conveyor2”，進(jìn)入“Statistics”頁面,如圖勾選“RecorddataforContentandStaytimecharts”項,變更時間軸“UpperBound”值，設(shè)置完后點擊“Apply”按鈕確立設(shè)置。圖1-41實體的統(tǒng)計屬性界面用同樣的方法對貨賀“Rack12”和“Rack13”實體進(jìn)行同樣設(shè)置，點擊“Apply”按鈕確立設(shè)置。查看滯留時間或庫存時間的方法：順序點擊“Reset”，“Run”按鈕,模型開始運行。在模型運行過程中，打開碼盤機(jī)前的輸送機(jī)屬性窗口，進(jìn)入“Statistics”頁面,點擊“Staytime”項下側(cè)的“Chart…”按鈕，會打開一個柱狀圖（如圖1-42），柱狀圖是隨仿真運行動態(tài)變化，用戶可實時查看碼盤機(jī)前面產(chǎn)品的滯留時間分布。縱軸表示產(chǎn)品個數(shù)，顏色表示滯留時間間隔。同樣的方法可查看產(chǎn)品在自動倉庫中的滯留時間分布（或庫存時間分布）。圖1-42滯留時間分布圖查看滯留個數(shù)分布的方法：打開碼盤機(jī)前的輸送機(jī)屬性窗口，進(jìn)入“Statistics”頁面,點擊“Content”項下側(cè)的“Chart…”按鈕，會打開一個折線圖（如圖1-43），折線圖是隨仿真運行動態(tài)變化，用戶可實時查看碼盤機(jī)前面產(chǎn)品的滯留個數(shù)隨時間的分布情況，縱軸表示滯留的產(chǎn)品個數(shù)，橫軸表示時間。圖1-43滯留個數(shù)隨時間的分布圖查看設(shè)備利用率的方法：雙擊機(jī)器人“Robot6”實體，進(jìn)入“Statistics”頁面,點擊“State”項右側(cè)的“Chart…”按鈕，會打開一個餅圖，餅圖是隨仿真運行動態(tài)變化，用戶可實時查看機(jī)器人的作業(yè)狀況，餅圖右上角顯示了不同作業(yè)狀況的作業(yè)時間及所占百分比。同樣的方法可實時查看堆垛機(jī)和叉車的“作業(yè)餅圖”。圖1-44作業(yè)餅圖STEP13：運行結(jié)束后查看仿真結(jié)果如圖1-45所示首先設(shè)置仿真結(jié)束時間。圖1-45仿真結(jié)束時間設(shè)置如果不觀看動畫，可調(diào)節(jié)右側(cè)的仿真與現(xiàn)實的時間比“RunSpeed”，加快仿真運行速度。仿真運行結(jié)束后，打開“Statistics”菜單的“ReportsandStatistics”子菜單。圖1-46報表輸出菜單打開“ReportsandStatistics”窗口后進(jìn)入“SummaryReport”頁面,然后點擊“GenerateReport”按鈕,可輸出各個設(shè)備的處理個數(shù)、滯留個數(shù)、滯留時間等統(tǒng)計報表。圖1-47合計報表輸出設(shè)定界面圖1-48合計報表如果進(jìn)入“StateReport”頁面，可輸出各個設(shè)備的利用率或作業(yè)類別百分比。首先選擇右側(cè)默認(rèn)項里無關(guān)的項，點擊按鈕進(jìn)行無關(guān)項的刪除。然后點擊“GenerateReport”按鈕,輸出Excel統(tǒng)計報表。圖1-49作業(yè)狀態(tài)輸出設(shè)定界面圖1-50作業(yè)狀態(tài)輸出報表STEP14：修飾模型一、更換3D圖形當(dāng)模型邏輯關(guān)系設(shè)計合理，數(shù)據(jù)分析結(jié)果達(dá)到仿真目的后，需要向客戶或領(lǐng)導(dǎo)演示仿真模型，為了達(dá)到一個好的演示效果，往往不僅是仿真分析，模型外觀是否逼真也是非常重要的因素。Flexsim能利用包括最新的虛擬現(xiàn)實圖形在內(nèi)的所有PC上可用的圖形文件。如果是文件后綴為3DS、VRML、DXF、STL的3D圖形文件以及Google3D倉庫的3D圖形文件，可以直接導(dǎo)入Flexsim模型中。雙擊碼盤機(jī)“Combiner5”，打開屬性窗口，進(jìn)入“General”頁面，點擊“3DShape”項右側(cè)的按鈕,選擇3D立體圖形文件。在這里選擇“Texturebox.wrl”,打開圖形文件后,關(guān)閉“Combiner”的屬性窗口，這時可發(fā)現(xiàn)碼盤機(jī)“Combiner”的外形變成了一個作業(yè)臺。同樣的方式可以更換所有實體的三維圖形，使模型逼真。圖1-513D圖形設(shè)置界面圖1-52選擇3D圖形圖1-53變更碼盤機(jī)的3D外形二、定制貨賀外形Flexsim提供的貨賀默認(rèn)外形是板狀結(jié)構(gòu)貨賀，而托盤貨賀、自動倉庫貨賀往往是鋼架結(jié)構(gòu)。另外貨賀實體由于列和段作為參數(shù)設(shè)定是可變的，不能像其它實體那樣直接導(dǎo)入3D立體圖形。由于Flexsim提供了OpenGL（一種繪制三維圖形語言）接口，我們可以利用此接口繪制所需鋼架外形。雙擊貨架“Rack13”，打開屬性窗口，進(jìn)入“Triggers”頁面，點擊“CustomDrawCode”項右側(cè)的按鈕,打開用戶編程頁面,將下段程序拷貝至編程頁面的后面。圖1-54實體觸發(fā)邏輯設(shè)置界面鋼架定制程序：intlastbay=rackgetnrofbays(current);drawtomodelscale(current);for(inti=1;i<=rackgetnrofbays(current);i++){ for(intj=1;j<=rackgetnroflevels(current);j++) { drawcolumn(rackgetbayloc(current,i),0,rackgetlevelloc(current,i,j),10,0.1,0.1,rackgetlevelsize(current,i,j),0,0,0,0,64,64); drawcolumn(rackgetbayloc(current,i),-ysize(current),rackgetlevelloc(current,i,j),10,0.1,0.1,rackgetlevelsize(current,i,j),0,0,0,0,64,64);drawcube(rackgetbayloc(current,i),0,rackgetlevelloc(current,i,j),rackgetbaysize(current,i),0.1,0.1,0,0,0,0,0,128);drawcube(rackgetbayloc(current,i),-ysize(current),rackgetlevelloc(current,i,j),rackgetbaysize(current,i),0.1,0.1,0,0,0,0,0,128);drawcube(rackgetbayloc(current,i),0,rackgetlevelloc(current,i,j),0.1,ysize(current),0.1,0,0,0,0,0,128);drawcube(rackgetbayloc(current,i)+rackgetbaysize(current,i)/3,0,rackgetlevelloc(current,i,j),0.1,ysize(current),0.1,0,0,0,128,128,128);drawcube(rackgetbayloc(current,i)+2*rackgetbaysize(current,i)/3,0,rackgetlevelloc(current,i,j),0.1,ysize(current),0.1,0,0,0,128,128,128);if(i==lastbay){ drawcolumn(rackgetbayloc(current,i)+rackgetbaysize(current,i),0,rackgetlevelloc(current,i,j),10,0.1,0.1,rackgetlevelsize(current,i,j),0,0,0,0,64,64); drawcolumn(rackgetbayloc(current,i)+rackgetbaysize(current,i),-ysize(current),rackgetlevelloc(current,i,j),10,0.1,0.1,rackgetlevelsize(current,i,j),0,0,0,0,64,64);drawcube(rackgetbayloc(current,i)+rackgetbaysize(current,i),0,rackgetlevelloc(current,i,j),0.1,ysize(current),0.1,0,0,0,0,0,128);}if(j==rackgetnroflevels(current,i))drawcube(rackgetbayloc(current,i),0,rackgetlevelloc(current,i,j)+rackgetlevelsize(current,i,j),0.1,ysize(current),0.1,0,0,0,0,0,128);}}drawcube(0,0,zsize(current),xsize(current),0.1,0.1,0,0,0,0,0,128);drawcube(0,-ysize(current),zsize(current),xsize(current),0.1,0.1,0,0,0,0,0,128);drawcube(xsize(current),0,zsize(current),0.1,ysize(current),0.1,0,0,0,0,0,128);點擊“OK”按鈕，關(guān)閉用戶編程頁面和屬性設(shè)置窗口。你會發(fā)現(xiàn)貨賀外形發(fā)生了變化。但擱板并沒有消失。再次雙擊貨架“Rack13”，打開屬性窗口，將透明參數(shù)“Opacity”設(shè)置為零,點擊“OK”按鈕，關(guān)閉屬性設(shè)置窗口。這時貨賀外形就變成了如圖1-56所示的鋼架外形。如果要改變鋼架顏色、大小、甚至外形，需要理解上述程序中的drawcolumn()語句內(nèi)的各項參數(shù)，高級開發(fā)者可參考用戶手冊理解上述程序。圖1-55貨賀實體屬性界面圖1-56定制的鋼架5實驗二：物流中心分揀系統(tǒng)規(guī)劃實驗5.1物流配送中心仿真內(nèi)容概述在設(shè)計物流配送中心方案的時候，要思考未來系統(tǒng)能否滿足設(shè)計要求，檢查系統(tǒng)指標(biāo)的可實施性。在單一作業(yè)與多任務(wù)并行交叉運行時，影響作業(yè)效率的因素非常多，一旦某個環(huán)節(jié)與設(shè)計的平均作業(yè)流量偏差比較大，產(chǎn)生的后果是無法用理論模型或經(jīng)驗來估算的。采用系統(tǒng)仿真就可以分析作業(yè)流量波動和特殊情況等對系統(tǒng)運作和關(guān)鍵設(shè)備的影響。在很多情況下，離散事件系統(tǒng)仿真通常是唯一可行的分析工具。從系統(tǒng)運行的角度來分析，物流配送中心的仿真主要有3類：管理調(diào)度策略仿真、作業(yè)過程仿真、系統(tǒng)配置與布局仿真。在確定管理調(diào)度策略的時候，主要考慮怎樣的調(diào)度方法能使系統(tǒng)能力盡可能的發(fā)揮出來，例如分析用戶訂單組合方式、分揀策略對系統(tǒng)作業(yè)能力的影響。作業(yè)過程主要考慮設(shè)備和人員分派，作業(yè)路徑的選擇。系統(tǒng)配置與布局的重點是分析主要物流子系統(tǒng)的設(shè)備能力，解決可能存在的瓶頸，提出優(yōu)化的設(shè)備布置方案，比如分析自動化立庫倉庫的出入庫操作能力、確定AGV系統(tǒng)的輸送能力。采用系統(tǒng)仿真方法，能夠直接在仿真模型上對比不同策略對系統(tǒng)能力的影響，給出定量的運行數(shù)據(jù)。一、管理調(diào)度策略仿真物流配送中心的優(yōu)化目標(biāo)可以有許多，如配送中心各系統(tǒng)運行的協(xié)調(diào)性最好、系統(tǒng)運行效率最高、設(shè)備利用率最合理、最終客戶訂單處理平均時間最短、運行成本最低等。這些目標(biāo)往往是互相矛盾的。建立物流配送中心的系統(tǒng)仿真模型，可以分析訂單排序、揀選策略、儲存策略等對物流配送中心運行效率的影響。下面舉幾個調(diào)度策略的例子。配送中心排序策略仿真在確定配送中心訂單排列順序時，傳統(tǒng)做法是根據(jù)客戶的緊急程度、客戶對配送中心的效益貢獻(xiàn)等因素，為客戶設(shè)定優(yōu)先級，以優(yōu)先級決定處理順序。如果優(yōu)先級相同，則按照訂單的到達(dá)順序進(jìn)行處理。然而，優(yōu)先級的設(shè)定并沒有考慮物流配送中心的運行效率。由于不同客戶的訂單內(nèi)容存在區(qū)別，因此在訂單處理流程、處理時間上會有很大差別。如前文所述，物流配送中心的優(yōu)化目標(biāo)可以有許多，而這些目標(biāo)之間往往存在一定的矛盾。例如，系統(tǒng)運行效率最高與最終客戶訂單處理平均時間最短之間就有一定的矛盾。建立物流配送中心的仿真模型，可以根據(jù)不同的訂單排序仿真物流配送中心的運行狀態(tài)，再根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)選定輸出參數(shù)，就可以比較各種訂單順序的揀選效果，確定采用什么樣的訂單排序能夠使得系統(tǒng)總體運行最合理。揀選方式的選擇仿真揀選方式一般分為采摘式和播種式兩種。采摘式是按照順序?qū)γ總€訂單單獨處理，適用于物品品種多，每個訂單所需物品的數(shù)量和品種差別較大的情況。如果物品的數(shù)量少，訂單之間所需物品種類相近，則可以采用播種式揀選。即同時對多個訂單的同一種物品進(jìn)行揀選，然后再進(jìn)行下一個物品的揀選。前者是以訂單為對象進(jìn)行揀選，后者則是以物品為對象進(jìn)行揀選。無論采用哪種方式，都可以通過仿真將不同方式的運行過程呈現(xiàn)出來，直觀地看到不同方式對揀選作業(yè)效率的影響。3）貨位分配仿真貨位的管理是倉儲管理的重要組成部分。為了有效地利用貨位空間，同時又獲得最佳的出入庫效率，往往需要制定貨位分配的原則。最常用的原則是：先入先出；就近存放；上輕下重；分區(qū)存放等。實際過程中，貨位存放狀態(tài)始終是動態(tài)變化的。各種存放原則是否合理，無法計算。貨位狀態(tài)仿真是最直觀、最有效的辦法。建立貨位出入庫模型，設(shè)定各種貨位分配原則進(jìn)行仿真運行，可以根據(jù)貨位利用率等輸出結(jié)果分析，選取最佳的分配原則。當(dāng)然，除了上述管理策略外，物流配送中心管理調(diào)度策略還包含許多內(nèi)容，如庫存策略、訂貨點與訂貨批量確定、安全庫存量的設(shè)定等。這里不一一舉例。其建模過程、運行模型過程和仿真分析過程原理是相同的。作業(yè)過程仿真物流配送中心的作業(yè)流程一般都比較長，而且各種訂單所需要的作業(yè)流程不同。配送中心的設(shè)備多數(shù)時間在交叉作業(yè)。當(dāng)系統(tǒng)十分復(fù)雜時，對各種設(shè)備的調(diào)度需要有一定的預(yù)測。以往的設(shè)計中，這些策略多數(shù)是根據(jù)人們的經(jīng)驗來確定的。各種策略的制定是相互孤立的。策略的制定究竟對整體系統(tǒng)的影響將會怎樣？這些決策是否恰當(dāng)？無法判斷。借助仿真就可以針對性地解決這一類問題。下面舉幾個作業(yè)過程仿真的例子。1）運輸設(shè)備調(diào)度策略的選擇與比較仿真物流配送中心的設(shè)備通常都需要服務(wù)于不同的工序。例如，AGV需要完成立體倉庫原材料的出庫和入庫、產(chǎn)成品的出庫和入庫等。當(dāng)各個工作指令同時被下達(dá)時，要為AGV規(guī)定一個相應(yīng)的原則，也就是AGV的派遣規(guī)則。派遣規(guī)則要考慮作業(yè)的緊急程度、AGV所在的位置、作業(yè)完成的流程與時間以及下一個作業(yè)的申請等因素。最終的目的是AGV的運行路徑盡可能短、多個AGV的路徑盡量不出現(xiàn)交叉和堵塞等。這樣一個多任務(wù)、多目標(biāo)的系統(tǒng)，人工調(diào)度很難勝任。借助仿真來輔助決策則非常方便。2）揀選路徑選擇的仿真在大型物流配送中心，揀選區(qū)往往多達(dá)幾萬平方米。揀選作業(yè)多是手工完成的。在整個物流配送中心，一個客戶訂單的處理效率和質(zhì)量主要取決于揀選的效率和質(zhì)量。因此對揀選路徑的優(yōu)化選擇對于大型的物流配送中心是十分必要的。選擇的好壞直接影響揀選的效率，進(jìn)而影響到客戶服務(wù)的響應(yīng)時間，即客戶服務(wù)質(zhì)量。三、系統(tǒng)配置與布局仿真物流配送中心一般配備有貨架（立體倉庫貨架、平面?zhèn)}庫貨架、流力式貨架、駛?cè)胧截浖艿龋?、起重堆垛設(shè)備（巷道式堆垛機(jī)、巷道高架叉車等）、運輸設(shè)備（自動導(dǎo)引小車、輥道輸送機(jī)、垂直升降機(jī)、積放式輸送機(jī)等）、分揀設(shè)備（高速分揀機(jī)、分揀機(jī)器人）和包裝機(jī)等。各種設(shè)備相互配合，共同完成系統(tǒng)的配送管理。由于配送中心規(guī)模大、設(shè)備多、投資巨大，因此需要慎重考慮設(shè)備的布局與配置，以在保證系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計能力的前提下，盡可能減少投資，充分發(fā)揮設(shè)備的效力。系統(tǒng)配置與布局仿真可以有以下幾個方面。1）設(shè)備選型仿真配送中心的設(shè)備一般可以有不同的選擇。例如運輸設(shè)備中自動導(dǎo)入小車、輥道輸送機(jī)、環(huán)形穿梭車、懸掛式穿梭車等設(shè)備，都可以作為立體倉庫出入庫的輸送設(shè)備，各自有不同的特點。選擇不同的輸送設(shè)備，將直接影響出入庫效率，同時系統(tǒng)設(shè)備的投資也有很大差別。因此系統(tǒng)方案設(shè)計往往在選型中花較大的精力。目前國外比較大的設(shè)備集成商一般都具備了系統(tǒng)仿真能力。在系統(tǒng)方案設(shè)計后，會對不同設(shè)備的選擇方案進(jìn)行仿真比較。根據(jù)仿真輸出的結(jié)果，比較系統(tǒng)的效率、系統(tǒng)設(shè)計方案的投資等要素，提供給用戶進(jìn)行比較和選擇。2）關(guān)鍵設(shè)備的能力冗余仿真通常情況下，在一個生產(chǎn)系統(tǒng)中，設(shè)備的利用率越高，系統(tǒng)中工件等待的時間就越長。然而，設(shè)備利用率過低是不經(jīng)濟(jì)的，在物流配送中心也是如此。假設(shè)設(shè)備的利用率按照100%設(shè)計，系統(tǒng)中將會出現(xiàn)多處排隊等待的現(xiàn)象。究竟各種設(shè)備按照怎樣的利用率設(shè)計最合理呢？在系統(tǒng)中，如何調(diào)整設(shè)備的利用率，使整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)、有節(jié)奏地工作呢？目前，物流配送中心設(shè)備的選擇和配置通常是依據(jù)經(jīng)驗，為每種設(shè)備制定一個能力有冗余的利用率。例如堆垛機(jī)的利用率一般定為小于80%，自動導(dǎo)入小車的利用率一般在75%―85%之間。但是往往初始的設(shè)定并不能達(dá)到系統(tǒng)滿意，實際運行會顧此失彼。運行物流配送中心的仿真模型，不斷比較各種設(shè)備的利用率，調(diào)整設(shè)備的數(shù)量與參數(shù)，最終可以解決設(shè)備利用率合理性的問題。3）設(shè)備運行協(xié)調(diào)性仿真除了設(shè)備種類、數(shù)量的選擇外，為了保證系統(tǒng)各種設(shè)備協(xié)調(diào)運行，還需要考慮每種設(shè)備的運動參數(shù)調(diào)整和設(shè)置。在實際系統(tǒng)中，調(diào)整系統(tǒng)設(shè)備的參數(shù)是一件非常費時、費力的事情，往往需要在設(shè)備安裝好后到現(xiàn)場進(jìn)行細(xì)致的調(diào)試。調(diào)試花費的時間使得整個工程的周期延長。如果在系統(tǒng)方案設(shè)計后就建立系統(tǒng)設(shè)備的仿真模型，運行并分析其設(shè)備的運行狀態(tài)，調(diào)整不合理的參數(shù)，則可大大縮短物流配送中心的建設(shè)周期。5.2物流配送中心仿真所需的基本數(shù)據(jù)在建立物流配送中心系統(tǒng)仿真模型的時候，需要首先確定仿真模型輸入的基本數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)特征和收集方法來看，這些基本數(shù)據(jù)可以分為確定型參數(shù)和隨機(jī)型參數(shù)兩類。所謂確定型參數(shù)是指與系統(tǒng)配置有關(guān)的、相對固定的一些參數(shù)，例如AGV的最高運行速度和加速度、傳送帶的速度等。隨機(jī)性參數(shù)是指與系統(tǒng)運行相關(guān)、具有一定變動范圍的參數(shù)，例如工人裝卸物所需的操作時間、貨物入庫的數(shù)量與時間間隔等。獲得確定型參數(shù)比較容易，而收集隨機(jī)型參數(shù)的數(shù)據(jù)就比較困難。在建立模型過程中，需要收集以下參數(shù)和設(shè)計方案。1）設(shè)備選型與特征參數(shù)物流配送中心包括巷道式起重運輸設(shè)備、輥道輸送機(jī)、機(jī)器人、打包機(jī)等多種設(shè)備。設(shè)備選型與特征參數(shù)包括各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)。2）設(shè)備布局與關(guān)聯(lián)在確定了設(shè)備的機(jī)構(gòu)和運動參數(shù)后，需要確定設(shè)備和各設(shè)備之間的相對位置，以及它們之間的邏輯關(guān)聯(lián)關(guān)系，例如堆垛機(jī)與AGV之間相互傳遞貨物的位置和速度的銜接、打包機(jī)與輥道輸送機(jī)之間的相互關(guān)聯(lián)等。3）貨物入庫指到達(dá)物流配送中心的貨物信息，包括到達(dá)時間間隔，到達(dá)品種、批量、順序等。4）客戶訂單客戶訂單表明了對物流配送中心貨物出庫的請求。訂單注明了所需出庫的品種、數(shù)量、時間等。5）貨位分配原則倉庫貨位的分配是根據(jù)物流配送中心出入庫的要求預(yù)先設(shè)定的。一旦確定了倉庫貨位分配的原則，就相應(yīng)決定了各種設(shè)備響應(yīng)操作指令的時序，以及堆垛機(jī)和輸送機(jī)等設(shè)備的運行距離。6）概率性的事情在物流配送中心運行過程中，大多數(shù)事件的發(fā)生是可以預(yù)知的，但也有很多事情的發(fā)生不是預(yù)定的，而是遵循一定概率的。例如，通過紅外檢測不能直接入庫的貨物，到達(dá)物流配送中心但質(zhì)檢不合格的貨物，人工分揀出現(xiàn)差錯等。這些不確定的事件通常服從一定的概率分布，可以用隨機(jī)變量來表示。采用數(shù)據(jù)建模方法，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)可以確定隨機(jī)變量服從哪一種概率分布并確定概率分布的參數(shù)。一般在仿真前建立不確定事件發(fā)生的概率模型，令仿真程序按照此概率模型自動生成這些事件。7）隨機(jī)變量分布建立仿真模型需要用隨機(jī)變量來描述模型的不確定性事件、變量等，因此需要確定系統(tǒng)的隨機(jī)變量的分布類型以及參數(shù)。例如貨物到達(dá)的時間間隔、打包機(jī)打包的時間、操作工人完成各種工作的時間等系統(tǒng)參數(shù)可以用適當(dāng)?shù)睦碚摲植紒砻枋觥?）操作人員的行為物流配送中心往往是一個人-機(jī)結(jié)合的系統(tǒng)，既有自動化設(shè)備操作，也有人工操作。操作人員的行為是指操作工人的數(shù)量、工作任務(wù)、工作程序、操作時間、與機(jī)械設(shè)備的關(guān)系等。例如，對于一個自動化立體倉庫系統(tǒng)的調(diào)研，首先要了解自動化立體倉庫的平面布局、設(shè)備組成、存放的物品形狀、尺寸等靜態(tài)的參數(shù)；其次是訂單揀選、貨物分配等系統(tǒng)工藝參數(shù)；接下來是系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)；如自動化立體倉庫中堆垛機(jī)、運輸機(jī)的加速度、速度，出入庫物品的到達(dá)時間間隔，運輸車的裝卸時間等。此外還要收集系統(tǒng)邏輯參數(shù)，如立體化自動倉庫系統(tǒng)中堆垛機(jī)3個方向運行之間的互鎖關(guān)系，運輸機(jī)與堆垛機(jī)之間的銜接關(guān)系，立體倉庫與分揀系統(tǒng)運作之間的時序關(guān)系、優(yōu)先級的約定、排隊規(guī)則的設(shè)定、各種解結(jié)的原則等。5.3物流配送中心仿真案件—冷凍食品配送中心仿真模型5.3.1背景客戶是一家大型食品加工廠的配送中心,為了縮短從訂貨到交貨的時間,計劃改善其業(yè)務(wù)流程。改善前和改善后的業(yè)務(wù)流程分別如圖1-57和圖1-58所示。圖1-57改善前的業(yè)務(wù)流程圖1-58改善后的業(yè)務(wù)流程改善前貨物從配送中心到零售店,需進(jìn)行兩次分揀貨作業(yè)（圖1-57），所以，從訂貨到交貨的時間很長。為了縮短從訂貨到交貨的時間,改善的方案就是在配送中心直接按零售店分揀貨，實行一次性分揀貨作業(yè)方式（圖1-58）。而實行一次性分揀貨作業(yè)方式的關(guān)鍵就是提高配送中心的分揀貨效率，具體做法是把現(xiàn)在的人工分揀作業(yè)方式變?yōu)樽詣臃謷鳂I(yè)方式，導(dǎo)入自動分揀輸送機(jī)。5.3.2仿真的目的和要求仿真的目的就是事先評價導(dǎo)入自動分揀輸送機(jī)的效果，并找出導(dǎo)入自動分揀輸送機(jī)后作業(yè)人員和投入口的合理配置方案。仿真模型所要滿足的條件是早上7點開始作業(yè)，分揀作業(yè)必須在中午12點之前完成。分揀輸送機(jī)的處理能力必須滿足現(xiàn)狀出貨量（3400箱/日）的1.5倍（即5100箱/日）。5.3.3作業(yè)流程仿真模型的構(gòu)成要素有輸送帶、叉車、放置場所、入出庫站臺、作業(yè)員及貨物。系統(tǒng)的作業(yè)流程如圖1-59所示。一部分貨物從冷凍庫撿貨后由叉車搬運至輸送帶搬入口位置，另一部貨物從當(dāng)天的進(jìn)貨中分流出來，直接從入庫站臺搬運至輸送帶搬入口位置，在輸送帶搬入口由作業(yè)員打上條碼后搬入輸送帶，然后由輸送帶自動分貨，在輸送帶出口處由人工卸載并搬入貨車裝載。冷凍庫冷凍庫進(jìn)貨輸送帶投入位置分揀當(dāng)日出貨量？量？？量？量？か？投入輸送帶搬入到倉庫YN籠車出庫圖1-59系統(tǒng)作業(yè)流程圖由于仿真的目的驗證自動分揀輸送機(jī)的能力，所以上述系統(tǒng)作業(yè)流程圖的前半部分可以忽略，假定5100箱/日是不間斷的搬運到各個投入口，即圖1-59所指的范圍是本次仿真的范圍。5.3.4仿真的輸入數(shù)據(jù)1，布置圖圖1-60輸送機(jī)布局圖如圖1-60所示，從物理位置上，整個分揀系統(tǒng)允許最大投入口數(shù)為5，輸出線15條。輸出線將靠重力往下滾滑，中間分揀輸送機(jī)需要從一層合流后邏旋向上延升至二層，從二層位置分流。2，其它輸入數(shù)據(jù)表1-1輸入數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)投入口輸送機(jī)速度0.6m/s籠車裝載時間平均6秒,標(biāo)準(zhǔn)偏差4秒的正態(tài)分布輸出線輸送機(jī)速度0.8m/s輸出線取貨時間2s分揀輸送機(jī)速度0.2～1.0m/s作業(yè)員步行速度1m/s投入口貼標(biāo)簽時間6s/箱出貨量5100箱/日5.3.5仿真模型Step1投入口模型的建立圖1-61投入口布局1）從實體庫托放1個發(fā)生器“Source”、1個吸收器“Sink”、5個暫存區(qū)“Queue”、5條輸送機(jī)“Conveyor”、5個作業(yè)員“Operator”，及1條合流輸送機(jī)“MergeSort”實體到模型窗口，如圖1-61進(jìn)行布局。2）從發(fā)生器分別向5個暫存區(qū)進(jìn)行A連接，每個暫存區(qū)分別向?qū)?yīng)的輸送機(jī)進(jìn)行A連接，然后各個輸送機(jī)向合流輸送機(jī)進(jìn)行A連接，最后合流輸送機(jī)向吸收器進(jìn)行A連接。5個作業(yè)員分別與一個暫存區(qū)進(jìn)行中線S連接。連接后的模型如圖1-62所示。圖1-62投入口實體間的連線3）雙擊發(fā)生器，設(shè)置發(fā)生器屬性。在“到達(dá)方式”選項中選擇“ArrivalSequen