自动化仓储物流系统的可视化仿真与优化FB体育 FB体育平台研究

　　：本文基于3D物流仿真技术，针对一种兼具出入库及分拣功能、采用道岔堆垛机的自动化立体仓储物流系统进行了仿真与研究，并针对仿真结果对该立库系统的控制逻辑进行了优化。

　　关键词：智能物流、3D仿线年“碳达峰”与2060年“碳中和”的目标。基于此目标，一大批新能源企业如雨后春笋般蓬勃发展起来。原料库、极片库和化成分容库作为新能源企业实现自动化储存、物流和生产的三种重要的自动化立体仓库，其设备布局和系统控制策略合理与否、流量能否满足生产需求，直接影响到新能源企业的产能和发展。本文基于物流系统的3D建模仿真技术对某原料库物流系统进行了仿真分析，并对自动仓储控制逻辑进行了优化。

　　本文所分析的原始模型是坐落于某南亚国家的新能源企业工厂的原材料自动化立体仓库物流系统。该立库系统集合了原料及母托盘垛入库、原料整托出库、原料分拣回库、分拣原料出库和盘点等功能，该立库的鸟瞰图如图1所示，图中展示了其各个功能分区。

　　由于该立库需要储存的不同原料采用了多种尺寸的托盘，所以在储存过程中，利用相同尺寸的塑料母托盘作为库内周转载具。由于原料库的流量需求并不高，仅为：入库50盘/小时，拣选20盘/小时，出库50盘/小时，所以为了节约成本、方便维修并实现堆垛机的可替换性，立库中8个巷道共用4台道岔式堆垛机，在库尾实现巷道切换功能，见图2。

　　基于立库设备的实际尺寸进行系统建模，并根据基本参数对相应的设备模型进行赋值，设置控制程序后，可得到立库设备的可视化模型，如图5所示。

　　从曲线中可知，堆垛机在运行达到40min后工作达到稳定状态。此时，可以观察到原料在输送系统及堆垛机上的流转过程，输送系统及堆垛机工作仿线所示。

　　通过图6堆垛机仿真数据统计结果，结合该曲线小时出入库量及设备利用率（设备利用率=设备实际工作平均时间/系统运行总时间）分别为：A区堆垛机完成出入库43次，设备利用率为94.8%；B区堆垛机完成出入库39次，设备利用率为91.6%；C区一台堆垛机完成出入库40次，设备利用率为92.7%；C区另一台堆垛机完成出入库39次，设备利用率89.6%。

　　通过以上数据可以得出设备能力：A区堆垛机的巷道转换次数16次，设备利用率94.8%，在如此高的巷道转换次数和设备利用率的前提下，该堆垛机仍然无法独立满足A区的流量需求。但是由于B区需求量较小，故B区堆垛机闲时会协助A区工作完成12盘，即完成协同作业；B区堆垛机巷道转换次数17次，设备利用率91.6%，完成的39次取送货任务中，24次出入库用于本区域的流量需求，12次出入库为与A区域堆垛机协同作业，以满足A区域的流量需求，3次用于满足拣选所需的空托盘流量需求。虽然通过堆垛机的协同作业可以完成A、B两个区域的流量需求，但是这导致A、B区域堆垛机的设备利用率均偏高；C区两台堆垛机巷道转换次数分别为18和19次，C区除了完成实托盘出入库任务，还完成了1个空托盘垛出库任务，设备利用率在89%～93%之间，基本可以满足需求量，也存在设备利用率偏高的问题。

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　　为了能够在满足系统流量需求的前提下，进一步降低堆垛机的轨道转换频率和设备利用率，需考虑提前制定出入库计划，而非临时生成，这样立库管理系统就可以通过提前获取立库的出入库订单来提前下达出库任务，系统可以通过集中分配原则提前规划并下达出库任务，即在某一时间段内尽量先下达同一巷道的出库任务直至该巷道再没有该订单的任务或者另一个巷道有入库任务为止，再集中下达订单中另一巷道的出库任务，这样可以有效地降低堆垛机转换巷道的次数，从而可以达到降低堆垛机利用率的目的。

　　从表2可以看出，在系统中各设备参数不变的条件下，通过集中分配任务的策略，A区堆垛机巷道转换次数从16次降到7次，与此同时，完成任务数量反而有所增加，从43盘增加到48盘，A区堆垛机的设备利用率也有所下降。进一步分析，由于A区堆垛机自身的存储能力得到提升，相应的需要B区堆垛机协同作业完成的任务数量也将有所减少，这也使得B区堆垛机可以相应地降低巷道转换频率，其设备利用率也将进一步降低。

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　　本文基于某新能源原料库模型，应用可视化系统仿真软件建立了自动化原料立体仓储物流系统的仿真模型，并对系统的物流过程进行了仿真分析，可直观地观测物流系统运行过程中物料的流向、设备的利用率以及实际的流量等系统参数。从仿真结果来看，物流系统通过较高设备利用率和堆垛机间的协同作业满足了物流系统的流量需求。

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　　虽然现有设备和控制策略可以满足系统出入库及分拣的流量需求，但是通过数据也可以看出，由于控制逻辑随机性较强，立库系统中道岔式堆垛机存在设备利用率偏高的问题。为了可以在保证流量需求的前提下，尽量降低设备利用率，以达到提高设备寿命和物流系统稳定性的目的，本文对控制策略进行了优化。

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