物流仓储系统出入库仿真分析.docx

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物流仓储系统出入库仿真分析

《物流中心规划课程设计》

设计报告

课题名称：

物流仓储系统出入库仿真分析

专业：

物流管理

班级学号：

0901- 01

学生姓名：

（0901-19）

（0901-17）

（10A40114108）

任课教师：

二〇一二年 十二 月

项目概述...............................................................................................................................................3

1 课程设计内容...................................................................................................................................4

2 基于 Petri 网建立仿真模型...........................................................................................................5

3 Flexsim 仿真步骤............................................................................................................................6

2.1 模型建立.................................................................................................................................6

2.2 参数设置.................................................................................................................................7

2.3 模型运行 ...............................................................................................................................19

2.4 模型分析...............................................................................................................................20

2.5 数据统计...............................................................................................................................21

3 设计总结.........................................................................................................................................22

5 参考文献..........................................................................................................................................23

项目概述

物流系统包括运输、仓储、装卸、加工、包装、配送、信息处理等，每个子系统运作又

具有多样性，子系统中的实体要素都是随机的，呈非线性、不确定性关系。

系统仿真最主要

的目的是模拟物流系统行为，辅助决策者对系统的优化和控制做出科学的决策，从而提高物

流系统的效率和服务水平，降低物流系统的运行成本。

而 Flexsim 仿真软件是一种全新的面

向对象的仿真建模工具，它具有完全的 C++ 面向对象性，超强的 3D 虚拟现实，直观的、易

懂的用户接口，卓越的柔韧性；支持模型运行时的实时调试功能，带有拟合统计分布函数的

功能；提供与外部软件的接口，可以通过 ODBC 与外部数据库相连，通过 Socket 接口与外

部硬件设备相连，与 Excel、Visio 等软件配合使用的优势。

本课题将通过对物流仓储系统出入库仿真分析，发现系统作业过程的瓶颈，通过仿真数

据结果进行分析。

1 课程设计内容

根据下述系统描述和系统参数，应用 Flexsim 仿真软件建立仿真模型并运行，查看仿真

结果，分析各种设备的利用情况，发现仓储系统中的运作不平衡问题，然后进行数据分析。

系统描述与系统参数：

（1）一个仓储系统出入库作业的，不考虑其流程间的空间运输。

（2）发生器：

有 3 种不同类型的货物到达时间间隔服从 normal（20，2）的正态分布，

且货物类型在 1，2，3 之间均匀分布，不同类型的货物用不同颜色的小方块表示。

3 台托盘

发生器。

（3）暂存区：

1 台暂存区等待入库检验，3 台暂存区入库检验残次品承载，1 台暂存区

等待货物上架，1 台暂存区出库残次品承载，1 台暂存区托盘回收。

（4）处理器：

入库检验共设置三个处理器，出库检验设置一个处理器，检验时间服从指

数分布exponential（0，30，1）；入库检验台设置合格率为 90%，不合格货物不得入库；出

库检验台设置合格率 95%，不合格货物放置暂存区。

（5）分配器：

负责分配 3 名操作员的任务。

（6）操作员：

共设置 3 名操作员搬运货物至检验台并参与检验工作。

（7）输送机：

输送货物，每个传送带的传输速率为 2m/s，最大容量默认值。

（8）合成器：

货物与托盘的拼装组合。

（9）运输机：

将暂存区货物搬运至输送机。

（10）堆垛机：

将托盘货物运至货架。

（11）货架：

装载未出库货物。

（12）分解器：

货物出库时分开货物与托盘。

（13）分拣输送机：

将 3 种货物分类到不同的货车。

（14）货车：

3 台货车作为暂存区，装载货物。

（14）连续仿真一周的系统运行情况。

2 基于 Petri 网建立仿真模型

根据系统描述，建立 Petri 网模型如下：

其中各节点的具体含义如下：

P1：

入库指令到达；P2：

货物等待检验；P3：

传送合格货物；P4：

传送货物与托盘拼装

后的货物；P5：

等待上架 P6：

传递上架货物；P7：

货物上架；P8：

货物下架传送；P9：

分

解后货物分拣；P10：

出库；P11：

分解后托盘；P12：

等待拼装托盘；T1：

入库前准备；

T2：

检验入库货物；T3：

托盘货物拼装；T4：

可用；T5：

运输机操作；T6：

堆垛机上架操作；

T7：

可用；T8：

货盘分解；T9：

出库检验；T10：

可用。

3 Flexsim 仿真步骤

3.1 模型建立

根据系统描述，通过对系统的分析，建正确的模型。

在标准实体栏中选择正确的实体，

将其拖拽到正确的位置即可。

根据系统描述，需设置 4 个发生器，1 台发出货物，3 台发出托盘；7 个暂存区，2 个货

物中转，4 个不合格货物承载区，1 个托盘回收区；4 个处理器，3 台入库检验，1 台出库检

验；3 个货架，分别承载不同货物；多台输送机用来把货物运送下一站；一台分配器，用来

分配 3 名操作员工作；3 台合成器用来货物与托盘拼装；1 台运输机将货物运送到货架传送带；

3 台堆垛机将货物运送到货架；3 个货架用来承载货物；一台分解器用来将托盘与货物分离；

一台分类输送机将三种货物分开；3 台卡车将货物承载运输。

实体建立完成后，下一步是根据临时实体的路径连接端口。

连接过程是：

按住“A” 键，

然后用鼠标左键点击发生器并拖曳到暂存区，再释放鼠标键。

拖曳时你将看到一条黄线，释

放时变为黑线；分配器与暂存区需建立中心连接，按住“S”键，然后用鼠标左键点击发生器

并拖曳到暂存区，再释放鼠标键，即可建立连接。

模型如下图所示：

3.2 参数设置

参数设置是对模型中的各实体参数按照系统描述所示进行设置。

双击标准实体，就弹出

其参数设置窗口，在窗口中根据系统描述选择正确选项后点确定即可。

（1）发生器参数设置：

①发生器 19 货物到达时间间隔，下拉框中选择“使用正态分布”服从均值为 20，标准

方差为 2 的正态分布（20，2），如图所示：

选择触发器选项卡，在创建触发器下拉框中选择创建临时实体类型和颜色来改变产品类

型和颜色，使用默认值即可，即为 duniform（1，3）服从 1 到 3 的均匀分布。

如图所示：

②发生器（托盘的）

发生器 26 托盘输出服从正态分布，均值为 5，标准差为 1 的正态分布（5，1）发生器

27,、28 相同设置，如图所示：

（2）暂存区参数设置：

（3 个暂存区，4 个残次品区）

将 Queue1 将最大容量设置为 10000，转到临时实体流选项卡，在 “输出” 框中, 选择

“发送至端口”下拉框中的“指定”选项，Queue32、45 相同设置，如图所示：

Queue38 残次品回收台设置最大容量 1000，回收产品呈黄色显示，Queue39、40 相同设

置，Queue52 将最大容量设置为 500。

（3）处理器参数设置

①入库检验台：

（以处理器 3 为例，其 2 个入库检验台相同设置）

时间参数设置如下图，表示“处理时间”成指数分布（0，30，1），为了使 Processor 在

“预设时间”使用 Operator 在 Useoperator（s） for setup”前面打勾，同时预置时间设为 25 秒，

如图所示：

货物在入库台检验合格率 90%，设置如图所示：

每个入库检验台分别检验不同颜色的货物，如图所示：

②出库检验台：

出库台检验“处理时间”呈指数分布，如图所示：

货物在出库台检验合格率 95%，设置如图所示：

（4）分配器参数设置：

参数为系统默认值，如图所示：

（5）操作员

3 个操作员的搬运能力设为 2，如图所示：

（6）对输送机参数进行设置

与托盘发生器相连的输送机的速度为默认值，其余输送机速度设置 2m/s，容量默认，

如图所示：

（7）对合成器参数设置

对 Combiner31“处理时间”设置为正态分布（5，1），如图所示：

（Combiner

25、Combiner30 相同设置 ）

（8）运输机参数设置：

参数为系统默认值，如图所示：

（9）堆垛机参数设置：

3 个堆垛最大容量分别设置 4，其他参数为默认值，如图所示：

（10）货架参数设置：

将 3 个货架的最大容量分别设置为 10000，将仓库的“停留时间”成指数分布

exponential（0,10,1），其他为默认值，如图所示：

（11）分解器参数设置

将分解器“处理时间”设置成指数分布，如图所示：

（12）分类输送机参数设置

将分类输送机分为 2 段，输出参数如图所示：

（13）货车参数设置

将 3 个货车最大容量分别设置为 1000，所示如图：

（14）得出模型图

3.3 模型运行

系统运行屏幕图如下所示：

3.4 模型分析与优化：

（1）暂存区：

在入库暂存区 Queue1，我们可以看出货物在入库的过程中出现大量堆积，说明入库效率较差，耽搁时

间较长，可以引进机械设备来提高货物入库效率；而等待上架暂存区 32 存货很少，说明设置合理，叉车

利用率较高，上架及时。

（2）处理器分析：

从处理器的模型分析图中可以看出，可以看出 4 台处理器的最小闲置时间平均，所以说明系统设置合

理，但是处理器 44 最大等待时间过长，而入库检验处理器最长等待时间平均，说明在库存管理过程中需

进行优化。

在优化的过程中应注意库存管理过程中的瓶颈环节，多加几台设备进行缓解，以使系统达到优

化目的。

（3）操作员分析：

从操作员模型分析图中可以看出闲置率高，劳动力过剩，可以适当减少操作人员，来使系统达到优化

的效果。

（4）货架：

从货架的使用状态可以看出，3 个货架的在货物开始入库环节利用率不是很高，但是当输送机及小车上

的货物产生挤压时，货架利用率是 100%。

在实际生产过程中这种使用状态恰好是相反的，当进入货架的

输送机产生货物挤压时，要多设置货架。

3.5 数据统计

系统仿真一个月后，标准数据报告统计如下图：

图 15 仿真数据

4 设计总结

5 参考文献

[1]陈思云，刘天竹.基于 Petri 网的仓储物流系统建模与仿真.

[2]张志勇，杨磊物流系统仿真.北京：

交通大学出版出版社，2011.

[3]徐林华.基于 Flexsim 仓储物流系统的仿真与优化.