Flexsim仿真优化课程设计.docx
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Flexsim仿真优化课程设计
物流工程综合课程设计说明书
题目物流工程综合课程设计
学生姓名：
丁东明
学号：
200805020115
院（系）：
机电工程学院
专业：
物流工程
指导教师：
孙军艳杨玮
2011-年12月28日
1课程设计内容……………………………………………………………………2
2课程设计步骤……………………………………………………………………2
2.1立体仓库系统概念与特点……………………………………….2
2.2立体仓库的主要设备………………………………………………….2
2.2立体仓库系统的主要参数……………………………………………4
2.4立体仓库系统的设计原则……………………………………………5
2.5立体仓库系统描述……………………………………………………..5
2.5立体仓库系统设计……………………………………………….9
2.7基于Flexsim的立体仓库系统建模仿真……………………………….12
2.8仿真结果的获取……………………………………………………………18
2.9仿真结果分析……………………………………………………………….22
2总结……………………………………………………………………………………24
4附录…………………………………………………………………………………..24
1.课程设计内容
本次课程设计我选择的案例是第一届物流大赛的第十个案例：
A经理的担忧——仓储设计。
首先，根据案例总结主要问题。
主要有两方面的问题：
一个是仓库设计的问题，另一个是管理的问题。
本课程设计重点解决仓库设计的问题，管理问题为次重点。
为解决仓库设计不善而给个想做也带来的不便，考虑用先进的立体仓库代替原来的分开存储的平面仓库。
并用系统仿真方法来发现系统中的瓶颈问题，不断改善设计，达到优化设计方案和解决问题的目的。
下面开始对立体仓库的阐述。
2.课程设计步骤
2.1立体仓库系统概念与特点。
2.1.1立体仓库系统概念。
自动化立体仓库是高层或及仓库的高级形式，又称为自动仓库系统（automaticstorage&retrievalsystem，AS/RS）,它是现代物流技术的核心。
它一高层里提货架为主要标志，使用成套先进的搬运设备，以先进的计算机控制技术为主要手段，实现管理、监控、执行的功能，是集信息、存储、管理于一体的高技术密集型机电一体化产品。
高架仓库的出现和发展，使传统的仓储观念发生了根本的变化。
从以前的固定货位、人工搬运和管理、以存储为主的传统仓储作业，转变成为货位可以随机安排，且可在存储的同时对货物进行拣选和配送的现代存储。
自动化高架立体仓库的出现使原来的“静止”仓库变成了“动态”仓库。
2.1.2自动化立体仓库的特点：
2.1.3占地面积小，仓储容量大。
有于仓库向高层发展，同时堆积机的作业通道减小，因此极大提高了仓库面积的作业效率和空间利用率。
2.1.4提高保管质量。
采用立体货架存储方式，每件货物分别存放在货架的独立格内，彼此不堆压，取运手段采用机械化作业，保证提高了货物的完整性。
2.1.5可方便、迅速地进行货物的出入库作业，提高工作效率。
由于货物分别存放在不同的独立格内，彼此互不堆压，所以在存取时互不干扰。
特别适用于库存品种繁多，且货物出入库次序无规律的仓库。
2.1.6便于实现仓库作业的机械化、自动化，因而可以节省劳动力，减轻劳动强度，提高出入库作业率和仓库周转能力。
2.1.7提高储存的经济效益。
立体仓库可以大大提高库存管理的准确性和迅速性，相对减少库存量和库存资金，降低储存成本。
2.2立体仓库的主要设备
一般来说，自动化立体仓库包括入库暂存区、检验区、码垛区、储存区、出库暂存区、托盘暂存区、不合格品暂存区及杂物区等。
规划时，立体仓库可根据用户的工艺特点及要求来规划分各区域或增减各区域；同时，还要合理考虑物料的流程，使物料的流动能够畅通无阻，以上直接影响到自动化立体仓库的能力和效率。
为构成有机的整体，实现存储作业功能，自动化立体仓库系统一般包括存储系统、搬运系统、输送系统、消防系统、电控系统和计算机管理系统等。
自动化立体仓库设备主要包括一下几种。
2.2.1货架
货架是自动化立体仓库中最主要的组成部分。
其托盘和周转箱中的货物提供自动存储的空间。
常用的货架有悬臂货架、流动货架、水平或垂直旋转货架等。
作为一种承重结构，货架必须具备足够的强度和稳定性，同时作为一种设备，高层货架还须具有一定的精度和在最大工作负荷下的有限弹性变形。
货架的结构及功能有利于实现仓库的机械化和自动化。
由于货架是一种架式结构物，所以它可以充分地利用仓库空间，提高库容利用率，扩大仓库存储能力。
存入货架中的货物，互不挤压，可完整保证无资本省的功能，减少货物的损失。
货架中的货物存取方便，便于清点计算，可实现先进先出。
另外货架还可采用防潮、防尘、防盗等措施，以提高存储物的质量。
2.2.2堆垛机
堆垛机是自动化仓库仓库中的重要设备，它是实现托盘货物的自动出入库作业的主要工具。
堆垛机一般用点力驱动，通过自动或手动控制，实现货物从一处到另一处。
他的主要用途是在高层货架的巷道口的货物存入货格；或者相反，取出货格内的货物运送到巷道口。
2.2.3货物输送系统
输送系统是伴随着生产物流和存储仓库产生的。
它通过各种输送设备吧工厂中的各个部分和各个生产工位连接起来，实现系统中货物的流动。
货物输送设备包括辊道输送机、链式输送机、带式输送机及自动分拣系统等。
2.2.4自动搬运系统（AGV）
AGV是一种自动引导小车，它装备有自动导引装置，能够沿一定的引导路径行驶，可以在人工操作难以保证的环境下，代替输送线实现货物的自动运输。
AGV小车具有小车编程与停车选择装置、安全保护装置以及各种移栽装置，它已经成为现代物流系统的关键设备之一。
2.2.5堆垛机器人
堆垛机器人主要用于托盘的码垛，它将不同外形尺寸的货物整齐地、自动地、码（或拆）放在托盘上。
2.3立体仓库系统的主要参数
立体仓库最重要的两个性能参数是仓库仓容量和出入库频率。
库容量是指仓库能容纳物品的数量，是仓库内除去必要的通道和间隙后所能堆放的最大数量。
在规划和设计仓库是首先要明确库容量。
库容量一般以托盘单元为单位来描述。
库容量是指仓库能容纳物品的数量，是仓库内除去必要的通道和间隙后所能堆放的最大数量。
，出入库频率可用“t/h”或者“托盘/h”来表示。
此外，决定仓库性能的还有以下一些因素和参数，包括：
储存物品的特性、托盘及其辅助工具的尺寸、仓库的自动化程度、出入库平均作业时间、仓库约束条件（如运输条件、仓库高度、面积及地面承载能力等）等。
评价仓库经营效率的主要指标为库容量利用系数和库存周转次数。
库容量利用系数是平均库存量与最大库容量之比。
由于这是一个随机变动的量，一般取它的平均值作为考核指标。
库存周转次数是年入库总量或年出库总量与年平均库存量之比。
对于生产性或经营性的仓库，库存周转次数越多说明资金周转越快，经济效益越高。
一些经营好的仓库可以达到每年24次以上（即平均半月一次的周转速度）。
其他主要参数如下：
2.3.1单位面积的库容量：
总库容量与仓库占地面积之比。
在土地紧缺、征用费用高的地方，这是一个很重要的经济指标。
2.4.2全员平均劳动生产率：
仓库全年出入库总量与仓库总人数之比。
该参数主要取决于仓库作业的机械化程度。
2.3.2装卸作业机械化程度：
装卸机械装卸货物的作业量与总的装卸作业量之比。
2.3.3机械设备的利用系数：
机械设备的全年平均小时搬运量与额定小时搬运量之比。
可用次系数来评估机械设备系统配置的合理性。
2.4立体仓库系统的设计原则
自动化立体仓库是由种类众多的自动化物流机械设备所组成，系统中任何活动的完成都离不开固定的硬件设备的支撑，因此，立体仓库系统流程的规划和设备的布局方式对系统作业效率的影响是非常大的。
科学的系统布局以及合理的作业流程设置能够使企业内部货物流动更加顺畅，避免因不合理而引起的拥堵，同时也能够有效地减少各个作业流程间的路程，减少时间的耗费。
实践证明，遵循一定的设计原则会大大地提高工作效率和产生最佳的生产效益。
2.4.1明确设计目标：
再设计过程中，确定设计的做优化指标，避免其他次要因素的干扰。
2.4.2保持物料向前移动：
保持物料始终向最终目的地移动，尽量避免返回、侧绕和转向。
直接从起点到终点的路线是最经济、最快捷和最有效的。
2.4.3物料处理次数最少：
不管是以人工方式还是自动方式，每一次物料处理都需要花费一定的时间和费用。
通过复合操作，或者减少不必要的移动，或者引入能同时完成多个操作的设备，可以减少处理次数。
2.4.4何用合适的设备：
对于具体的应用，选择合适的设备可能是成功与失败的分水岭，能完成规定任务最廉价而有效的设备是合适的设备。
面对多种设备时，设计者必须根据自己的经验及其他信息作出最佳选择。
2.4.5最少的人工处理：
最少的人工处理，人工处理是昂贵的，并且容易产生错误。
2.4.6系统简化原则：
尽量使用以低成本能完成工作的最简单的系统。
一般来说，系统越简单，操作和维护成本越低，可能性越高，系统响应速度越快。
2.4.7容量富余原则原则：
增加一个超负荷系统的容量是一件困难的事情，因此要设计一个能满足现在即将来发展需要的容量。
设计者与管理者应能根据发展规划预测出未来要增加的容量。
2.4.8高效率利用原则：
系统的自动化程度越高，其固定成本越高。
应尽量减少设备的空闲时间。
此外，由于故障或缺料，避免空间的浪费。
2.4.9降低使用成本原则：
在设计中，要能预测系统的使用费用，尽量保持在很低的水平，着将为系统的使用带来效益。
2.4.10利用有效空间原则：
由于自动化仓库需要大量建筑和各种设施，要占用经费，因此要充分利用库房内外的空间存储物料，避免空间的浪费。
2.4.11复合操作原则：
尽量吧几种操作合并在一起进行，便于出库与入库穿插进行。
2.4.12简化流程原则：
美中操作都需要一定的费用，要尽量减少操作。
2.4.13最短移动距离原则：
以物料和设备最短的移动距离达到指定的目的地，移动距离越长，所需时间和费用越多。
2.4.14标准简化原则：
标准的产品、设备和货物单元能为制造与使用者带来极大的方便，这也是国外的发展趋势。
2.5立体仓库系统描述
2.5.1系统的实体与事件
自动化立体仓库系统有多少个具有机械自动化特征的装备共同组成，同时它们也是立库建模仿真中的主要组成部分，按照功能及生命周期可以分为临时实体和永久实体。
定义临时实体为自动化立体仓库的活动部分，它在某时刻到达并进入系统，在系统中停留一段时间并与其他实体发生作用后离开系统，具有生命周期。
定义永久实体为自动化立体仓库中固定的部分，它永久停留在系统中。
整个仿真系统中临时实体的到达和离开及实体之间的相互作用促使系统的内部状态发生变化。
所有实体设备均具有自身的主要属性参数（
表8-1）不同的参数设置决定了立体仓库系统的作业效率。
表8-1实体与实体属性及事件
实体
实体属性
实体事件
堆垛机
作业容量运行速度加速度装载作业时间升降速度
接受系统指令、出库、入库
输送机
作业容量运行速度长度
货物分类拣选、出库、入库
货物
货物种类货物尺寸货物数量货物起止点
到达、入库、出库、离开
货架
货架容量货格容量货格高度货格载重量
出库、入库
定义事件为引起自动化立体仓库状态发生变化的行为。
只有在事件的作用
下，自动化立体仓库的状态才会发生变化。
系统的状态定义为系统内实体的数目，以及实体属性的变化。
而当事件发生时，总会引起自动化立体仓库的状态发生变化。
图8-2描述了实体库中的实体分类以及各实体的主要属性及参数
图8-2
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