第8章

Flexsim軟件在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)中心建模仿真案例8.7問(wèn)題描述與模型參數(shù)1．問(wèn)題描述

某物流中心采用單元貨架式自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)，主要由入庫(kù)分揀區(qū)、入庫(kù)處理區(qū)、貨物存儲(chǔ)區(qū)、出庫(kù)處理區(qū)、出庫(kù)分揀區(qū)五大部分組成。年工作日為250天，日工作小時(shí)為8h。問(wèn)題描述與模型參數(shù)1．問(wèn)題描述入庫(kù)作業(yè)流程出庫(kù)作業(yè)流程問(wèn)題描述與模型參數(shù)2．模型參數(shù)1）入庫(kù)分揀區(qū)：貨物到達(dá)時(shí)間間隔服從指數(shù)分布，位置參數(shù)為0，尺度參數(shù)為45，隨機(jī)數(shù)流為1，6種產(chǎn)品均勻分布；每段傳送帶的速度為2m/s，最大容量20托盤(pán)；每個(gè)操作員負(fù)責(zé)2個(gè)傳送帶。2）入庫(kù)處理區(qū)：處理區(qū)主要用來(lái)對(duì)碼盤(pán)后的貨物進(jìn)行記錄，校核清單。在發(fā)生器中將托盤(pán)生成間隔設(shè)置為服從位置參數(shù)為0，尺度參數(shù)為10，隨機(jī)數(shù)流為0的指數(shù)分布；人工將貨物放至托盤(pán)后，整理打包，作業(yè)時(shí)間為10s，然后由2個(gè)叉車(chē)負(fù)責(zé)搬運(yùn)到處理器上，處理器預(yù)置時(shí)間8s，處理時(shí)間15s。處理器預(yù)置時(shí)使用操作員。3）貨物存儲(chǔ)區(qū)：貨物經(jīng)過(guò)傳送帶分類(lèi)，從入庫(kù)傳送帶進(jìn)入入庫(kù)暫存區(qū)，然后分類(lèi)裝入貨架，其中類(lèi)型1，2存儲(chǔ)于第1組貨架，類(lèi)型3，4存儲(chǔ)于第2組貨架，類(lèi)型5，6存儲(chǔ)于第3組貨架。傳送帶速度為1m/s，出入庫(kù)緩沖區(qū)傳送帶長(zhǎng)度6m，最大容量6。每排貨架的最大容量為300，貨物從第1行第1列開(kāi)始放置，貨架上貨物最小停留時(shí)間服從泊松分布（均值為7000，隨機(jī)數(shù)流為1）。要求入庫(kù)、出庫(kù)均使用堆垛機(jī)。4）出庫(kù)處理區(qū)：出庫(kù)處理區(qū)有2臺(tái)處理器、2臺(tái)分解器、2個(gè)操作員和2個(gè)機(jī)械手對(duì)出庫(kù)貨物進(jìn)行處理。出庫(kù)托盤(pán)先經(jīng)過(guò)處理器，處理器預(yù)置時(shí)間8s，處理時(shí)間15s，預(yù)置時(shí)使用操作員。后經(jīng)過(guò)分解器，貨物與托盤(pán)分離，托盤(pán)由吸收器吸收，貨物由輸送機(jī)送出庫(kù)。5）出庫(kù)分揀區(qū)：將貨物分類(lèi)揀選后，不同類(lèi)型貨物經(jīng)由不同輸送帶輸送至吸收器。問(wèn)題：對(duì)入庫(kù)處理區(qū)的叉車(chē)、操作員的仿真結(jié)果進(jìn)行分析，考慮能否進(jìn)行優(yōu)化。要求該立體庫(kù)額定入庫(kù)量700盤(pán)/天，出庫(kù)量每天650盤(pán)，每天工作8h（28800s），試找到一個(gè)合理的方案，符合立體庫(kù)出入庫(kù)要求，設(shè)備利用率合理。Flexsim仿真建模整體布局圖Flexsim仿真建模1．入庫(kù)分揀區(qū)模型（1）入庫(kù)分揀區(qū)整體布局（2）入庫(kù)輸送連接方式Flexsim仿真建模1．入庫(kù)分揀區(qū)模型（3）參數(shù)設(shè)置1）生成器參數(shù)設(shè)置。

打開(kāi)“發(fā)生器1”的屬性對(duì)話框，選擇“發(fā)生器”選項(xiàng)卡，在“到達(dá)時(shí)間間隔”下拉列表中選擇統(tǒng)計(jì)分布“exponential（0，45，1）”。

選擇“觸發(fā)器”選項(xiàng)卡，在“OnCreaton”下拉選項(xiàng)中設(shè)置臨時(shí)實(shí)體類(lèi)型和顏色，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置將“臨時(shí)實(shí)體類(lèi)型”設(shè)置為“duniform（1，6）”。Flexsim仿真建模1．入庫(kù)分揀區(qū)模型（3）參數(shù)設(shè)置2）傳送帶參數(shù)設(shè)置。

①傳送帶輸出端口設(shè)置。傳送帶1輸出端口中各預(yù)置Cases設(shè)置是不同的。打開(kāi)“傳送帶1”的屬性對(duì)話框，選擇“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡，在“發(fā)送至端口”下拉選項(xiàng)中，根據(jù)不同Case選擇輸出端口。Flexsim仿真建模1．入庫(kù)分揀區(qū)模型（3）參數(shù)設(shè)置2）傳送帶參數(shù)設(shè)置。

②傳送帶速度與最大容量設(shè)置。對(duì)傳送帶2—傳送帶7進(jìn)行設(shè)置，以傳送帶2為例，打開(kāi)“傳送帶2”的屬性對(duì)話框，選擇“傳送帶”選項(xiàng)卡，設(shè)置“速度”為2，“最大容量”為20。對(duì)傳送帶3～傳送帶7進(jìn)行相同的設(shè)置。Flexsim仿真建模2．入庫(kù)處理區(qū)（1）入庫(kù)處理區(qū)整體布局Flexsim仿真建模2．入庫(kù)處理區(qū)（2）參數(shù)設(shè)置1）發(fā)生器參數(shù)設(shè)置。

打開(kāi)“發(fā)生器2”的屬性對(duì)話框，選擇“發(fā)生器”選項(xiàng)卡，在“臨時(shí)實(shí)體種類(lèi)”下拉菜單中選擇“Pallet”，將“到達(dá)時(shí)間間隔”設(shè)置為統(tǒng)計(jì)分布“exponential（0，10，0）”。2）合成器參數(shù)設(shè)置。

打開(kāi)“合成器1”的屬性對(duì)話框，選擇“合成器”選項(xiàng)卡，將“組成清單”中的“TargetQuantity”參數(shù)設(shè)置為4。Flexsim仿真建模2．入庫(kù)處理區(qū)（2）參數(shù)設(shè)置選擇“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡，選中“使用運(yùn)輸工具”復(fù)選框。

選擇“觸發(fā)器”選項(xiàng)卡，在“OnExit”下拉選項(xiàng)中設(shè)置臨時(shí)實(shí)體類(lèi)型，將“類(lèi)型”設(shè)置為“1”。其他5個(gè)合成器設(shè)置相同，除了將圖3-133中1分別設(shè)置為2，3，4，5，6。Flexsim仿真建模2．入庫(kù)處理區(qū)（2）參數(shù)設(shè)置3）處理器參數(shù)設(shè)置。

打開(kāi)“處理器1”的屬性對(duì)話框，選擇“處理器”選項(xiàng)卡，設(shè)置“預(yù)置時(shí)間”為8，“加工時(shí)間”為15，預(yù)置時(shí)間處勾選“使用操作員進(jìn)行預(yù)置”。另外兩個(gè)處理器的設(shè)置同上。Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（1）貨物存儲(chǔ)區(qū)整體布局（2）存儲(chǔ)輸送連接方式Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（3）參數(shù)設(shè)置1）傳送帶1，3，5（即傳送帶14、傳送帶22、傳送帶24）設(shè)置。

以傳送帶14為例，打開(kāi)“傳送帶14”的屬性對(duì)話框，選擇“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡，在“發(fā)送至端口”下拉選項(xiàng)中選擇“根據(jù)返回值選擇輸出端口”。Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（3）參數(shù)設(shè)置

需要說(shuō)明的是，要注意傳送帶輸出端口的連接順序。以下設(shè)置是將傳送帶先與右邊連接暫存區(qū)的傳送帶相連，再與繼續(xù)往上邊運(yùn)輸?shù)膫魉蛶噙B。傳送帶14設(shè)置第1種和第2種產(chǎn)品輸出到端口1，其他產(chǎn)品輸出到端口2。傳送帶22設(shè)置第3種和第4種產(chǎn)品輸出到端口1，其他產(chǎn)品輸出到端口2。傳送帶24設(shè)置第5種和第6種產(chǎn)品輸出到端口1，其他產(chǎn)品輸出到端口2。Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（3）參數(shù)設(shè)置2）入庫(kù)暫存區(qū)設(shè)置。

以暫存區(qū)1為例，打開(kāi)“暫存區(qū)1”的屬性對(duì)話框，選擇“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡，在“發(fā)送至端口”下拉選項(xiàng)中選擇“根據(jù)返回值選擇輸出端口”。Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（3）參數(shù)設(shè)置暫存區(qū)1設(shè)置第1種產(chǎn)品輸出到端口1，第2種產(chǎn)品輸出到端口2。暫存區(qū)3設(shè)置第3種產(chǎn)品輸出到端口1，第4種產(chǎn)品輸出到端口2。暫存區(qū)5設(shè)置第5種產(chǎn)品輸出到端口1，第6種產(chǎn)品輸出到端口2。Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（3）參數(shù)設(shè)置3個(gè)入庫(kù)暫存區(qū)需要使用堆垛機(jī)將貨物搬運(yùn)到貨架上，所以對(duì)暫存區(qū)還需選中“使用運(yùn)輸工具”復(fù)選框。另兩個(gè)入庫(kù)暫存區(qū)（暫存區(qū)3、暫存區(qū)5）的設(shè)置同上。Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（3）參數(shù)設(shè)置3）入庫(kù)傳送帶設(shè)置。以“傳送帶15”為例，在“傳送帶”選項(xiàng)卡下，速度設(shè)置為1，最大容量設(shè)置為6。在“布局”選項(xiàng)卡下，設(shè)置出傳送帶長(zhǎng)度6。傳送帶16~20設(shè)置與傳送帶15相同。Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（3）參數(shù)設(shè)置4）貨架參數(shù)設(shè)置。打開(kāi)“貨架1”的屬性對(duì)話框，選擇“貨架”選項(xiàng)卡，將“最小停留時(shí)間”設(shè)置為“poisson（7000，1）”，將“放置到列”設(shè)置為“第一個(gè)可用列”，將“放置到層”設(shè)置為“第一個(gè)可用層”，最大容量設(shè)置為300。Flexsim仿真建模3．貨物存儲(chǔ)區(qū)（3）參數(shù)設(shè)置選擇“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡，選中“使用運(yùn)輸工具”復(fù)選框。其他貨架設(shè)置同上。Flexsim仿真建模4．出庫(kù)處理區(qū)（1）出庫(kù)處理區(qū)整體布局Flexsim仿真建模4．出庫(kù)處理區(qū)（2）參數(shù)設(shè)置

將傳送帶28的發(fā)送至端口設(shè)置為“隨機(jī)可用端口”。

以處理器4為例，雙擊處理器4，在“處理器”選項(xiàng)卡下，將預(yù)置時(shí)間設(shè)置為8并勾選“使用操作員進(jìn)行預(yù)置”，處理時(shí)間設(shè)置為15。Flexsim仿真建模4．出庫(kù)處理區(qū)（2）參數(shù)設(shè)置以分解器1為例，分解器使用機(jī)械手。托盤(pán)分解器將貨物和托盤(pán)分離，吸收器將托盤(pán)吸收，而貨物通過(guò)傳送帶運(yùn)輸出去。具體設(shè)置如下：選擇“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡，在“發(fā)送至端口”下拉選項(xiàng)中選擇“默認(rèn)分解器選項(xiàng)”，即容器端口輸出到端口1，內(nèi)置實(shí)體端口輸出到端口2。

分解器的輸出端口有兩個(gè)：一個(gè)為容器端口，另一個(gè)為內(nèi)置實(shí)體端口。因此，需要保證容器端口首先連著吸收器，而內(nèi)置實(shí)體端口連著傳送帶。另一個(gè)分解器設(shè)置同上。Flexsim仿真建模5．出庫(kù)分揀區(qū)（1）出庫(kù)分揀區(qū)整體布局Flexsim仿真建模5．出庫(kù)分揀區(qū)（2）參數(shù)設(shè)置

輸出端傳送帶為傳送帶35，打開(kāi)“傳送帶35”的屬性對(duì)話框，選擇“臨時(shí)實(shí)體流”選項(xiàng)卡，將“發(fā)送至端口”設(shè)置為“根據(jù)返回值選擇輸出端口”，每種產(chǎn)品進(jìn)入不同端口。Flexsim仿真建模6．編譯，重置，運(yùn)行模型Flexsim仿真建模1．入庫(kù)分揀區(qū)模型仿真結(jié)果分析與優(yōu)化1．運(yùn)行時(shí)間設(shè)置

單擊主視窗頂部“運(yùn)行時(shí)間”下拉菜單中的“停止時(shí)間”選項(xiàng)，設(shè)置“停止時(shí)間”為28800。仿真結(jié)果分析與優(yōu)化2．仿真結(jié)果分析叉車(chē)的空閑率極高，利用率極低，叉車(chē)2基本沒(méi)用到，所以說(shuō)使用2輛叉車(chē)是不合適的，資源沒(méi)有得到合理利用。3位操作員的效率都很低，說(shuō)明雇傭3個(gè)操作員是有冗余的。叉車(chē)的仿真輸出數(shù)據(jù)

叉車(chē)1叉車(chē)2最小等待時(shí)間5.405.40最大等待時(shí)間5.925.80平均等待時(shí)間5.635.61空閑時(shí)間百分比92.79%99.51%空載運(yùn)輸時(shí)間百分比4.10%0.27%裝載運(yùn)輸時(shí)間百分比3.11%0.21%操作員的仿真輸出數(shù)據(jù)

操作員1操作員2操作員3空閑率82.13%83.68%80.58%利用率17.87%16.32%19.42%

入庫(kù)量為168盤(pán)，出庫(kù)量為125盤(pán)，與入庫(kù)量800盤(pán)/天，出庫(kù)量750盤(pán)/天的要求相差很多。仿真結(jié)果分析與優(yōu)化3．仿真模型優(yōu)化1）應(yīng)減少叉車(chē)和操作員的數(shù)量。2輛叉車(chē)的利用率很低，所以考慮使用1輛叉車(chē)的情況；3個(gè)操作員，每個(gè)操作員的效率都極低，所以也考慮只用1個(gè)操作員。2）應(yīng)增加發(fā)生器的出貨量。發(fā)生器到達(dá)時(shí)間間隔服從（0，45，1）的指數(shù)分布，可以減小指數(shù)分布的尺度參數(shù)，增加發(fā)生器的出貨量。我們將原指數(shù)分布改為（0，35，1）。3）應(yīng)減少貨物在貨架上的停留時(shí)間。貨物在貨架上的停留時(shí)間服從均值為7000、隨機(jī)數(shù)流為1的泊松分布，可以通過(guò)減少泊松分布的均值參數(shù)，減少貨物在貨架上的停留時(shí)間。我們將原泊松分布改為（6000，1）。仿真結(jié)果分析與優(yōu)化3．仿真模型優(yōu)化修改完各參數(shù)之后，重新運(yùn)行模型，看仿真結(jié)果，分析模型是否得到優(yōu)化。運(yùn)行結(jié)果如下：1）叉車(chē)的空閑時(shí)間百分比為90.70%，空載時(shí)間百分比為5.24%，裝載時(shí)間百分比為4.06%?？梢钥闯觯孳?chē)的利用率為9.30%，相比之前有很大提高，但是9.30%的利用率還是比較低的，這就說(shuō)明用一輛叉車(chē)來(lái)搬運(yùn)貨物是足夠的。2）操作員的空閑率為31.72%，空載率為19.21%，利用率為49.07%?？梢钥闯霾僮鲉T的效率相比之前也有提高，說(shuō)明一個(gè)操作員足夠完成處理臺(tái)的任務(wù)，而且雇傭一個(gè)操作員，成本也降低了。3）根據(jù)仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì)，入庫(kù)量為207盤(pán)，出庫(kù)量為164盤(pán)，相比之前有所增加，但是與要求相比還是差很多。我們的優(yōu)化思路是正確的，還需要反復(fù)修改發(fā)生器的發(fā)貨的時(shí)間間隔（指數(shù)分布的尺度參數(shù)）和運(yùn)行。仿真結(jié)果分析與優(yōu)化4．最終優(yōu)化方案

通過(guò)反復(fù)修改發(fā)貨時(shí)間間隔和運(yùn)行，發(fā)生器的到達(dá)時(shí)間間隔服從（0，8.9，1）的指數(shù)分布，貨架上貨物的停留時(shí)間服從（1500，1