Ralc仿真软件的应用Word文档格式.docx
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系统、模型、仿真是通过对模型的实验以达到研究系统的目的。
现代仿真技术是在计算机支持下进行的，因此，系统仿真也称为计算机仿真。
系统建模、仿真建模和仿真实验是系统仿真的三项基本活动，联系这三项活动的是系统仿真的三要素，系统、模型、计算机。
图2.1计算机仿真三要素及三项基本活动
系统软件的一般步骤
否
否
图2.2系统仿真的一般步骤
2.1.2仿真软件的用途与未来
利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统，又称模拟。
这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。
所指的系统也很广泛,包括电气、机械、化工、水力、热力等系统,也包括社会、经济、生态、管理等系统。
当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。
仿真技术得以发展的主要原因，是它所带来的巨大社会经济效益。
50年代和60年代仿真主要应用于航空、航天、电力、化工以及其他工业过程控制等工程技术领域。
在航空工业方面，采用仿真技术使大型客机的设计和研制周期缩短20％。
利用飞行仿真器在地面训练飞行员，不仅节省大量燃料和经费（其经费仅为空中飞行训练的十分之一），而且不受气象条件和场地的限制。
此外，在飞行仿真器上可以设置一些在空中训练时无法设置的故障，培养飞行员应付故障的能力。
训练仿真器所特有的安全性也是仿真技术的一个重要优点。
在航天工业方面，采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少80％。
在电力工业方面采用仿真系统对核电站进行调试、维护和排除故障，一年即可收回建造仿真系统的成本。
现代仿真技术不仅应用于传统的工程领域，而且日益广泛地应用于社会、经济、生物等领域，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济的分析和预测、人口控制等。
对于社会经济等系统，很难在真实的系统上进行实验。
因此，利用仿真技术来研究这些系统就具有更为重要的意义。
2.2Ralc软件的运用
仿真技术得以发展的主要原因，是它所带来的巨大社会经济效益。
2.2.1Ralc软件的简介及优势
Ralc系列仿真软件，是由日本人工智能服务株式会社独立开发的拥有自主知识产权的物流仿真软件，是专业面向物流的3D动画仿真软件系统，利用Ralc系列仿真软件可以把现有的或正在规划中的物流配送中心或工厂在计算机系统中建成虚拟的3D动画模型，以实现一种以3D动画为载体，集作业人员、搬运设备、货物、控制系统、数据信息合为一体的系统仿真平台，3D动画模型具体、形象、生动，可非常真实地表现整个物流系统，为物流中心的规划建设和改善提供有效的可视化手段。
Ralc系列仿真软件，采取模块化设计理念，注重数据分析，提供直观结果，以创作利润和产业化为根本目标。
软件具有易学易用、快速建模、专业实用、性价比高等特点。
软件采用视窗操作、功能模块直接拖放使用，对使用者的计算机能力要求不太高，在短时间内就可熟练掌握。
乐龙仿真软件，使用交互性强，即时修改即时模拟；
能导入各种格式图片、DXF以及3DS文件；
设计结果以图片、录像和特有可执行文件等形式展示；
模块功能属性与现实设备对应，模型设备之间的逻辑关联建立快速；
3D动画直观展现设备布局、人员器具配置、作业区分布及基本工作流程；
基本商品数据的导入和特有可操控的全方位多视点展示结果的输出。
命令丰富、高度智能化的作业管理器模块，具备编辑作业人员作业内容、控制设备的复杂逻辑等强大功能，全面表现物流配送中心进货、入库、分类、拣选、加工、出库、运输等所有与货物处理相关的设备及人员的详细作业流程，作业人员具备障碍物绕行、自动识别最短路径、命令指示行动路线和实现多人协同工作的高度智能。
利用真实物流数据制作出商品、进货、入库、库存、拣选、分类、包装、补货、出库等一系列仿真数据文件来驱动模型，动态实现完整意义的仿真，再现物流场景。
商品信息管理文件包含名称、代码、包装形式、数量、货位、颜色、条码、配送路线、处理耗时等详细信息。
仿真产生详细的基础数据记录，分析获得直观的统计图表，能够为改善设备布局、人员配置、作业流程和提高系统效率提供根本依据。
2．2.2Ralc系列仿真软件部分功能
1、功能组成：
Ralc系列仿真软件中包含了仓库、配送中心的所有的设备。
不仅有普通仓库用到的：
货架、叉车、手推车等常用设备；
也有先进的自动智能设备：
自动码垛机、AGV无人搬运车、自动轨道车、升降机、自动立体仓库、移动货架、旋转货架等百余种与现实物流环境相对应的物流设备模块，只需点击按钮就可以添加设备。
模型模块面向对象开发、各有与自身结构和功能特点相对应的参数属性表。
使用时只需按要求对其属性做相应调整即可，无需进行复杂编程。
2、建模方式：
Ralc系列仿真软件采用视窗操作方式，物流设备及功能模块可直接点击按钮添加使用。
各个设备之间的逻辑关系可根据在设备上的货品流向方便地通过双击鼠标即可建立连接。
无需烦琐编程。
并且在建模过程中可随时根据需要，调整和修改设备参数。
另外，在完成的模型中还可以将具有个性化的设备组保存为设备库文件，便于灵活的多次调用。
3、人员动作的表现：
在物流中心，设备的功能动作相对固定，比较容易模拟；
但是，工作人员的动作及任务比较复杂，难以模拟；
因此将工作人员丰富而复杂的动作和作业任务模拟出来是乐龙仿真软件的最大特色。
在乐龙软件中，定义了作业管理器这个虚拟的设备，并通过作业管理器与设备之间的连接，来实现了物流中心的工作。
按照不同的动作类别和工作内容，软件内置了300多条命令语句。
通过灵活的调用命令，可实现复杂的动作内容。
另外，软件中的作业员已具有高度的人工智能性，比如可识别动态中两位置之间的最短路径和避开障碍物。
4、物流设备功能：
软件中的设备模块都是根据现实物流设备原形进行开发的。
都具有与真实物流设备相对应的功能。
并且可以通过模块自身的属性调整尺寸、颜色、形状以及机械参数等。
各个设备模块在建成仿真模型系统中，既在功能上有独立性，在逻辑连接上又有关联性；
因而仿真模型系统中不同的设备或作业区域能够完成对相对独立的离散时间的处理。
从而能很好地表现物流配送中心的局部及整体的作业流程。
5、仿真数据驱：
建立完成的仿真模型即可以实现生动形象的3D动画演示，更为重要的是能够利用接近现实的物流仿真数据直接驱动模型运做，形象地展现物流作业场景。
仿真数据涵盖了物流配送中心商品进货作业、商品进库作业、商品初始库存、商品拣选出库等作业内容。
6、数据记录特点：
Ralc系列仿真软件采用日志文件方式，以秒为单位详细记录下仿真系统模型在运行过程中某一时刻，每个商品、每个设备以及每个工作人员运行情况的数据。
为后期的仿真分析提供了详细可靠的基础数据。
7、数据分析：
Ralc系列仿真软件包带有仿真数据分析工具，通过解析模型日志，可以得到设备的能力图、作业时间分布图、作业内容分布图等数据图表。
以此反映物流配送中心的总体运行情况，为改善决策提供有力参考依据。
特别值得指出的是，Ralc系列仿真软件在对人员的工作情况分析上，可以详细划分人员的行为和工作结构。
从而可以改善作业人员的行为方式和工作方法。
8、软件图形接口：
Ralc系列仿真软件，能够方便地从程序外部导入用AutoCAD、3DSMax、Photoshop等绘图软件绘制输出的3DS、DXF格式图形和BMP格式图像。
用以丰富模型的3D画面。
9、辅助工具：
Ralc系列仿真软件包具有FAN可执行文件制作、AVI录像文件制作、BMP高像素（像素可调整）图片输出等功能。
可以方便地把建成的仿真模型制作成相应的文件，便于把模型公开展示。
说明：
Fan可执行文件是可脱离Ralc系列仿真软件，独立执行的EXE文件。
Fan模型封装了设备的属性，不能修改。
可以操作控制，起到良好的演示效果。
3配送中心的模型构建
3.1模型搭建
（1）新建文件并设定网格尺度
在Ralc-Pro的启动画面中，点击菜单栏里的|文件|新建|启动模型作成画面。
击工具栏上的［网格］按钮。
这样，初始值为1m×
1m的网格线就会表示出来。
可利用窗口扩大、缩小的功能来调节窗口大小。
将网格的长宽均改为90000。
（2）建立自动化立体仓库
图3.1自动化立体仓库
（3）添加入库口和出库口
选择自动立体仓库的弹出菜单中的[添加IO部件（InMode）]，使入库
口（InMode）表示出来。
图3.2入库口
选择自动立体仓库的弹出菜单中的[添加IO部件（OutMode）]，使出
库口（OutMode）表示出来。
图3.3出库口
点击工具栏中的［可移动子类设备］按钮。
在这里要将左侧设置为入库，右侧设置为出库，所以要将入库口和出库口的位置颠倒过来。
图3.4颠倒入库口和出库口
设定好入库口（InMode）和出库口（OutMode）的位置后，再次点击［可移动子类设备］按钮从而使部件相对于主体固定下来。
（4）设置装货中转站
点击设备栏的［装货中转站］按钮，使装货中转站表示出来。
选择装货中转站的弹出菜单中的［逆时针旋转90度］改变其方向，使输
入口的入口部分和装货中转站的出口部分自动连接上。
（5）添加托盘供给器
点击设备栏的［托盘供给器］按钮，使托盘供给器表示出来。
托盘供给
器可自动生成托盘。
图3.5添加托盘供给器
将其设置在装货中转站的入口附近。
利用弹出菜单中的[与下一个设备相连]将托盘供给器连接上装货中转站。
（6）设置装货中转站输入口。
点击工具栏的[可移动子类设备]，把输入口（箭头）移动到反面。
图3.6设置装货中转站输入口
再次点击［可移动子类设备］按钮将输入口（箭头）固定下来。
（7）添加机器人
点击设备栏的［机器人］按钮，表示出机器人后，将其设置于装货中转
站输入口的入口一侧。
图3.7添加机器人
调整机器人和输入口之间距离使其位置正好适合于机器人来回转动180度。
利用弹出菜单中的[与下一个设备相连]将机器人连向装货中转站的输入口。
（8）设置传送带（以装货输入传送带为例）
点击设备栏的［直线传送带］按钮，使直线传送带表示出来。
图3.8直线传送带图
点击直线传送带后其颜色变为白色。
在选择状态下，通过《Ctrl》+《C》、
《Ctrl》+《V》的操作可再增加直线传送带，装货方面建立七条直线传送带，卸货方面建立五条直线传送带，并相连接。
图3.9七条直线传送带
（9）建立部件生成器，如图所示
图3.10建立部件生成器
（10）建立合流传送带
点击设备栏的［左合流传送带]按钮使左合流传送带表示出来。
然后调整角度让传送带与合流传送带连接。
图3.11合流传送带
（11）设置卸货中转站
点击设备栏的［卸货中转站］按钮使卸货中转站表示出来。
选择卸货中转站的弹出菜单中的［顺时针旋转90度］调整其方向。
使自
动立体仓库的出库口（OutMode）的出口和卸货中转站的入口自动连接上。
图3.12设置卸货中转站
（12）设置部件消灭器
点击设备栏的[部件消灭器]按钮，使部件消灭器表示出来。
将其设置于卸货中转站的出口附近。
利用弹出菜单中的[与下一个设备相连]使卸货中转站连上部件消灭器。
图3.13设置部件消灭器
（13）设置卸货中转站输出口
点击工具栏的[可移动子类设备]，把输出口（箭头）移动到反面。
再次点击［可移动子类设备］按钮，将输出口固定。
点击设备栏中的［机器人］按钮表示出机器人，将其设置于正好能从卸货中转站的输出口拿到物品的位置上。
图3.14设置机器人
（14）将直线传送带和作业员连接起来。
点击设备栏的［作业员］［笼车］按钮，使作业员和笼车表示出来。
使笼车处于选择状态，点击弹出菜单中的［180度旋转］使其面向作业员。
将笼车设置在作业员的后方。
调解作业员和笼车間的距離使其相当于作业员行走的距离。
因初始值为1.3m，所以此处将其设置为相隔1.3m的位置上。
一个网格为边长1m的四方形。
可根据这个来调整距离。
通过弹出菜单的［与下一个设备相连］，使作业员连上笼车。
图3.15设置作业员
（15）建立分检中心
点击设备栏的［右分流传送带］按钮使右分流传送带表示出来。
然后将分流传送带与直线传送带连接。
图3.16分拣中心示意
通过以上把步骤构建如下图所示的配送中心：
图3.17配送中心
3.2各项参数设置
对模型各部分进行详细的参数设置，使之能够协调配合，实现输送、仓储等功能。
表3.1各部件参数设置
名称
部件生成器
输入传送带
输出传送带
机器人
智能人
变化项目
时间间隔
传送带速度
往返时间
步行速度
变化数值
2~5秒
48m/分
0.39S
200m/分
表3.2自动仓库立体仓库变化数值
垂直方向速度
水平方向速度
货叉开关速度
货叉速度
H加速度
H减速度
V加速度
V减速度
700m/分
320m/分
430m/分
0.4m/sec^2
通过下图，将部件生成器设定为三种颜色，红色、蓝色、绿色。
图3.18设置部件生成器颜色
3.3仿真模拟优化
通过模拟配送中心的运行，动态显示配送中心的即时库存数量和运行情况，观察系统中出现的瓶颈。
修改设备参数设置加以调整改善，再仿真。
经多次调整与仿真后，最终使配送中心能长时间保持稳定。
模型建立好然后运行，第一次开始运行，运行了一个小时，出现了如下问题：
（1）有两个货架未被利用，智能人跨越性搬运货物，如下图所示：
图3.19智能人跨越性搬运货物
原因及解决方法：
问题所在是未将货架连接完好，导致传送带直接没有相连起来。
解决方法是将货架重新链接，是货物顺利到达目的地。
（2）机器人将货物整托盘运至传送带
图3.20机器人将货物整托盘运送
原因及解决方法:
原因是卸货平台未与部件消灭器相连。
对于此问题，将卸货平台与出货平台与自动化立体仓库重新连接即可解决。
（3）货物拥堵，阻碍配送中心的正常运行。
图3.21货物拥堵
在此环节中，货物拥堵是由于机器人搬运速度过慢，不能满足部件生成器和传送带的供应速度，同时自动化立体仓库里的叉车速度过慢，使货物在入库转货中转站停留过久。
在此，调节机器人的搬运速度，使之速度加快，使传送带上的货物及时运走。
同时调节叉车速度，使货物迅速周转。
（4）仓储利用率低
图3.22仓库空闲
由于部件生成器出货间隔过大，输入传送带的速度过慢，出库间隔时间过短，导致供不应求。
对此，将部件生成器出货间隔改小，并将传送带的速度加快，同时将出库间隔时间加长。
通过不断改进之后，得到下图，效果较为理想。
首先，未出现堵货现象，仓库利用合理，各部分达到协调和稳定状态。
图3.23配送中心纵观俯视
图3.24配送中心工作侧视
结论
仿真软件，作为一款具有3D效果的物流设计软件，具有操作简单、技术先进的优点。
熟练的掌握好仿真软件，能更好的利用合理物流中心，对于提高物流工作效率，节省作业时间，实现智能化、专业化作业具有重要意义。
通过本次课程设计，我体会到仿真软件的方便快捷，更体会到专业知识的重要性。
不能熟练的掌握物流基本知识，会给设计合理的物流中心增加许多难度。
首先要熟练掌握每个按钮所代表的含义，并能依照合理顺序设计出物流中心，在方案运行过程中，要善于发现问题并总结经验教训。
本次课程设计，我做的并不完美，缺乏了重要的分拣环节，但是其他方面努力改进。
做好仿真，不仅需要耐心，更需要面对错误的良好心态。
由不完善到趋向完善的过程中，需要无数次的改正，需要统筹全局的做事方法，协调各个环节，使得物流方案达到最优化。
参考文献
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清华大学出版社,1998
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机械工业出版社,2003
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清华大学出版社,2000
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机械工业出版社,2005
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中国工人出版社,2001
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