第9章自动化立体仓库建模仿真和优化
自动化仓储物流系统的可视化仿真与优化研究
自动化仓储物流系统的可视化仿真与优化研究摘要：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仿真、优化2023年中国明确提出2030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。
一、新能源企业原料库基本描述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。
图1新能源原料库鸟瞰图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台道忿式堆垛机，在库尾实现巷道切换功能，见图2。
图2道岔堆垛机该存储系统的输送设备包括：辐道机、链条机、顶升移载机、转台、牙叉升降机、子母托盘自动组盘机以及拆叠盘机，以实现子母托盘自动组盘入库、自动拆盘出库，母托盘自动供给、母托盘垛回收以及人工拣选等功能。
各主要流程的物流流向如图3所示。
图3各流程物流流向示意图(a)入库流程(b)出库拣选流程(c)拣选入库流程(d)出库流程该存储系统的8个巷道分为A、B、C三个区，分别存储辅料、极片和隔离膜/极片，如图4所示。
航天系统自动化立体库房的仿真建模与优化
航天系统自动化立体库房的仿真建模与优化发布时间：2021-07-09T07:58:08.151Z 来源：《科技新时代》2021年4期作者：郭春红[导读] 北京航天长征飞行器研究所北京市丰台区邮编100076北京航天长征飞行器研究所北京市丰台区邮编100076摘要：随着仓储物流需求的激增和信息技术的快速发展，使得航天系统自动化立体库房得到越来越多的应用。
而航天系统自动化立体库房在耗费较高建设成本后如何尽量发挥自动化立体库房的功效也成了各个航天企业关注的重点。
国内越来越多的航天企业通过仿真建模布局与优化来模拟库内运行情况，进而分析出合理的运营策略。
本文通过现实航天系统企业的布局和作业流程为例，选取中物汇智科技有限公司的Builder仿真系统进行建模仿真，随后进行仿真分析，展现完整的数字可视化仿真设计链条。
关键词：航天系统自动化立体库房中物汇智Builder系统建模仿真一、基于Builer仿真系统的某企业自动化立体库房分析(一)某企业自动化立体库房概述某企业主要进行加工机械零件的存储和装配，主要通过自动化立体料箱库房完成货物的存取作业。
将存储多种货物，每种货物均有对应的货物，其中货架分为两大组，通过堆垛机将输送线路中的货物存放至合理的货位中。
此自动化立体库房的货物输送、搬运、存取等均通过PLC修正等方式参数设定完成后，自动运行作业流程。
（二）某自动化立体库房相关设备及其技术参数图1某企业库房平面布局图（简略）（1）随着电商行业的兴起使得此企业的订单量最近呈上升趋势,货物每日平均周转量达3000件左右。
（2）自动化立体库房面积：库区长60m,宽50m,面积为3000㎡,高度16.5m；物品外形尺寸（mm）：399×599×(≤270)；空料箱内部存储空间尺寸:400×600×(≤270)（mm）；（3）常用仓储设备的技术参数：单组货架.货位空间尺寸为：1200×800×1200mm；间隔的货架间距：250mm,巷道间距：1500mm；货位数：10列×8行×7层，共计560个货位。
自动化立体仓库布局优化
自动化立体仓库布局优化在当今快节奏的商业环境中，物流效率和仓储管理的优化成为了企业提升竞争力的关键。
自动化立体仓库作为现代仓储的重要形式，其布局的合理性直接影响着仓库的运作效率、成本和服务质量。
自动化立体仓库是利用自动化存储设备同计算机管理系统的协作来实现货物的自动存取和管理。
它由货架、堆垛机、输送机、控制系统等组成，能够充分利用空间，提高存储密度和作业效率。
然而，要想让这样一个复杂的系统发挥最大的效益，合理的布局优化至关重要。
首先，我们来谈谈货架布局。
货架的设计和排列方式会对仓库的存储能力和货物存取效率产生直接影响。
常见的货架布局有直列式、横列式和环绕式等。
直列式货架布局简单，通道笔直，适用于存储货物品种较少、批量较大的情况；横列式货架布局则通道与货架垂直，便于货物分类存放，适合货物品种较多的仓库；环绕式货架布局空间利用率高，但对堆垛机的运行要求也较高。
在选择货架布局时，需要综合考虑货物的特性、存储量、出入库频率等因素。
例如，对于周转率高的货物，应将其存放在靠近出库口的位置，以减少搬运时间和距离。
堆垛机的布局也是影响自动化立体仓库效率的重要因素。
堆垛机的数量和运行路线需要根据仓库的规模、货物流量和货架布局来确定。
如果堆垛机数量不足，会导致货物存取等待时间过长，影响仓库作业效率；而数量过多则会增加设备成本和维护难度。
合理规划堆垛机的运行路线可以减少碰撞和冲突，提高运行效率。
比如，可以采用分区作业的方式，将仓库划分为不同的区域，每个区域由一台堆垛机负责，以减少堆垛机之间的相互干扰。
输送系统在自动化立体仓库中起着连接各个环节的作用。
输送机的类型、速度和布局都需要与仓库的整体运作相匹配。
例如，皮带输送机适用于输送重量较大、形状不规则的货物；链式输送机则适合输送较轻的货物。
输送系统的布局应尽量简洁流畅，避免出现过多的弯道和转角，以减少货物在输送过程中的阻力和损耗。
此外，仓库的出入口位置和缓冲区的设置也不容忽视。
课件―自动化立体仓库(精)
盘点计划
制定定期盘点的计划，明确盘点的时间、范 围、人员等要素。
盘点实施
按照盘点计划进行实地盘点，记录实际库存 数量，并与账面数量进行核对。
盘点结果处理
分析盘点差异原因，及时调整库存信息，确 保账实相符。
出库作业流程管理
出库准备
根据出库计划，提前安排好搬运设备和人员等。
出库核对
核对出库单和库存信息，确保出库物品的数量、规格和品质等准确无误。
数据采集与传输技术
应用先进的数据采集和传输技术，如 RFID、条形码等，实现数据的快速 准确采集和传输。
仓储管理软件应用
选用合适的仓储管理软件，实现仓库 业务的自动化、智能化管理。
与其他系统集成
实现与ERP、WMS等系统的集成， 实现信息的共享和协同作业。
04
自动化立体仓库运营管理
入库作业流程管理
货物下架
按照出库单的要求，将货物从指定货位上取下，并更新库存信息。
货物装载和运输
将下架的货物装载到运输工具上，并确保运输过程中的安全和完整。
异常情况处理机制
异常情况识别
及时发现并记录仓库运营过程中的异常情况，如 设备故障、货物损坏等。
异常情况处理
根据异常情况的性质和严重程度，制定相应的处 理方案，如设备维修、货物退换等。
仓储效率和降低成本。
某第三方物流企业自动化立体仓库案例介绍
多租户管理模式
该自动化立体仓库采用多租户管理模式，可同时为多个客户提供仓 储服务，提高了仓库的利用率和收益。
云计算技术应用
该仓库运用云计算技术，实现了数据的实时共享和处理，为客户提 供了更加便捷、准确的服务。
绿色环保理念
该仓库注重绿色环保理念，采用节能设备、环保材料等措施，降低 了能耗和排放，为企业和社会带来了双重效益。
基于西门子PLC的自动化立体仓库系统设计与仿真
基于西门子PLC的自动化立体仓库系统设计与仿真基于西门子PLC的自动化立体仓库系统设计与仿真摘要：随着物流行业的快速发展和市场需求的增长，自动化立体仓库系统成为提高物流效率和降低成本的重要手段。
本文通过基于西门子PLC的自动化立体仓库系统设计与仿真，旨在探讨如何利用先进的自动化技术提升仓库管理效率和减少人力资源消耗。
通过对立体仓库系统的结构设计、PLC控制系统的配置和仿真验证，本文将从几个方面全面分析自动化立体仓库系统的设计和仿真。
关键词：自动化立体仓库系统；西门子PLC；设计；仿真1. 引言自动化立体仓库系统是一种以机器人和自动化设备为核心的立体化仓储系统，通过PLC（可编程逻辑控制器）控制实现货物的快速入库、出库和转运，这一系统不仅可以提高仓库的货物存储密度，同时也能提高仓库的运转效率。
本文将通过设计和仿真自动化立体仓库系统，探讨如何有效地配置PLC控制系统，提高仓库的自动化水平，从而提高仓库管理的效率。
2. 自动化立体仓库系统的结构设计自动化立体仓库系统主要由货架系统、输送系统和控制系统三个部分组成。
货架系统是存放和管理货物的主要区域，通过多层货架的布置提高货物的储存密度；输送系统则通过传送带、机械手等主要设备实现货物的入库、出库和转运；控制系统则是整个仓库系统的大脑，通过PLC控制设备的运行状态和各个部分之间的协调配合。
3. 基于西门子PLC的控制系统配置西门子PLC是一款功能强大、稳定可靠的PLC产品，广泛应用于电气自动化领域。
在自动化立体仓库系统中，通过配置西门子PLC实现仓库设备的自动化控制。
通过PC便于实时监控仓库的运行状态，并能够及时发现和解决设备故障。
同时，通过PLC的编程和调试，实现设备之间的协调配合和数据的实时交互。
4. 自动化立体仓库系统的仿真验证为了验证自动化立体仓库系统的设计效果和可行性，本文开展了仿真实验。
首先，通过使用仿真软件搭建仓库系统的模型，并配置相应的输入输出设备；然后，通过准确设置仓库系统的初始条件和任务目标，检查仓库系统的运行状态和仓库管理的效果。
基于Flexsim的自动化立体仓库出入库仿真与优化
3、信息管理系统：信息管理系统的稳定性和准确性直接影响了自动化立体 仓库的运行效率。实验结果率，从而降低成本和提高效率。
在仿真优化的过程中，我们通过调整上述因素的不同参数，对比实验结果， 找出了最优的出入库策略。具体策略如下：
1、堆垛机方面，选用高速、高精度的堆垛机，并适当增加堆垛机的数量， 能够显著提高出入库速度和吞吐量。
文献综述
自动化立体仓库的发展起源于20世纪60年代，是物流仓储领域的重要创新。 随着计算机技术、物流技术、自动化技术的发展，自动化立体仓库的设备、系统、 管理等方面不断得到改进和完善。然而，自动化立体仓库在出入库方面仍存在一 些问题，如货物堆放不合理、出入库效率低下、信息管理不准确等。Flexsim是 一种先进的仿真软件，可以模拟现实系统的运行情况，为优化自动化立体仓库的 出入库效率提供支持。
研究方法
本次演示采用的研究方法包括需求分析、系统设计、仿真优化三个阶段。首 先，对自动化立体仓库的出入库需求进行分析，明确仿真优化的目标。其次，根 据需求分析的结果，对自动化立体仓库的出入库系统进行设计，包括货架布局、 堆垛机数量和型号、信息管理系统的功能等。最后，利用Flexsim对自动化立体 仓库的出入库系统进行仿真，通过调整参数、对比实验结果，找出最优的出入库 策略。
2、货架布局方面，合理调整货架高度、货架间距以及货架排列方式，能够 提高空间利用率、缩短出入库距离，从而降低成本和提高效率。
3、信息管理系统方面，选用稳定、准确的信息管理系统，能够减少误操作、 提高出入库准确率，从而降低成本和提高效率。
结论
本次演示以Flexsim为工具，对自动化立体仓库的出入库过程进行了仿真与 优化。通过需求分析、系统设计、仿真优化三个阶段的研究，找出了影响出入库 效率的关键因素，并提出了相应的优化策略。结果表明，通过优化堆垛机数量和 型号、货架布局以及信息管理系统，能够显著提高自动化立体仓库的出入库效率、 降低成本并提高吞吐量。
自动化立体仓库物流系统规划与仿真分析
ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｔｔｗａｒｅ ｏｆ Ｗｉｔｎｅｓｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ
ｔｈｒｅｅ ｓｈｅｌｆ ｓｉｚｅ ｔｏ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗａｒｅｈｏｕｓｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｍ ｓｏｍｅ ｄｅｆｉｎｉｔｅ ｈａｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｐｌａｔｅ ｌａｙｏｕｔ ｐｌａｎｓ，ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｐｌａｎ ＷＩｌＳ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄａｔａ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｔｌｌ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｄ
ａ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｗａｒｅｈｏｕｓｅ，ｗｈｉｃｈ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ａｂｒｉｄｇｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｔｉｍｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｃｏｎｓｕｌｔａｔｉｏｎ ｔｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ． ｐｌａｎ，ａｎｄ
２．１．１
ｊ唯ｊ哚机……………………………………………………………………………………………．．９
２．１．２货架…………………………………………………………………………………………………９ ２．１．３传送设备…………………………………………………………………一１１ ２．２立体仓库物流系统的作业流程………………………………………………．１２ ２．２．１入库作业流程……………………………………………………………．１２ ２．２．２出库作业流程……………………………………………………………。１４ ２．２．３盘库作业流程………………………………………………………………１６ ２．２．４库内搬移作业流程………………………………………………………。１ ６ ２．３立体仓库物流系统的不确定因素……………………………………………１７ ２．３．１影响立体仓库物流系统的因素…………………………………………。１７ ２．３．２立体仓库物流系统中各因素的适应性…………………………………．１７ ２．３．３不确定因素的特点………………………………………………………．１８ ２．４本章小结…………………………………………………………………………１８ 第３章自动化立体仓库的规划与设计……………………………………………１９ ３．１立体仓库的主要参数……………………………………………………………１９ ３．２立体仓库的规划原则与设计过程……………………………………………２０ ３．２．１立体仓库的规划原则……………………………………………………．２０ ３．２．２立体仓库的设计步骤……………………………………………………．２１ ３．３立体仓库的总体规划…………………………………………………………．２２ ３．３．１仓库形式和作业方式的确定………………………………………………２２ ３．３．２托盘单元的参数和货格尺寸设计………………………………………．２２ ３．３．３货架总体尺寸……………………………………………………………。２４
自动化立体仓库堆垛机调度系统的建模及优化研究
硕士学位论文
自动化立体仓库堆垛机调度系统的建模及优化研究
姓名:程勇
申请学位级别:硕士
专业:系统工程
指导教师:罗键200905 Nhomakorabea1自动化立体仓库堆垛机调度系统的建模及优化研究
第二部分应用篇——按照需求分析,系统设计,编程的步骤,设计和开发出一个拥有良好的“0客户端维护”和跨平台特性的自动化立体仓库管理信息系统雏型。把先进的射频识别技术引入到自动化立体仓库的货物出/入库控制中,弥补现有条码识别技术的不足。通过对一个立体仓库模型进行控制,具体实现应用PLC对堆垛机的定位及存取控制。
2.期刊论文云大勇.石瑛.YUN Da-yong.SHI Ying自动化立体仓库在铁路货物运输中的应用-铁道运输与经济
2008,30(8)
自动化立体仓库是现代物流的重要组成部分.结合自动化立体仓库的特点、基本构成及控制系统,说明自动化仓库在铁路货物运输中的作用.
3.学位论文潘芸基于现代物流的自动化立体仓库研究2008
作者:程勇
学位授予单位:厦门大学
1.学位论文周奇才基于现代物流的自动化立体仓库系统(AS/RS)管理及控制技术研究2002
该文基于现代物流技术的应用和发展要求,介绍自动化立体仓库系统(或称自动化仓库,国外文献缩写为AS/RS)应用及其功能和作用,结合现代科技的发展,特别是计算机技术、通信技术以及信息技术等应用,着重研究自动化立体仓库系统的控制及管理技术.课题内容分三部分:第一部分基础篇——以现代物流为背景,介绍一些基本概念、阐述自动化立体仓库与现代物流的关系以及自动化立体仓库在现代物流系统中的作用、功能,提出基于现代物流的自动化仓库规划、设计的基本要求.第二部分研究篇——重点研究自动化仓库物流传输系统的控制原理,仓库管理软件及其算法,仓库管理及控制的性能分析,仓库信息通信系统协议设计等.第三部分应用篇——提出自动化仓库系统运行的监控及模拟显示具体方案,系统运行的若干控制形式及技术方法,人工智能等新技术的应用.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 货物储存区：其中类型1,2存储于第一组货架，类型3,4存储于
第二组货架，类型5,6位货物于第三组货架经过exponential（ 0,10000,1）停留后从出库暂存区出库。货位数：20（列）×6（ 行）×15（层）=1800（个）
• 出库处理区：出库处理区有 2 台，2台衍生器和2个机器手分拣
2
自动化立体仓库发展过程
I. 人工仓储技术阶段 II. 机械化仓储技术阶段 III. 自动化仓储技术阶段 IV. 集成自动化仓储技术阶
段 V. 智能自动化仓储技术阶
段
3
货架分类
自动化立体仓库的总体结构示意图
自动化立体仓库主要作业流程图
自动化立体仓库的重要性
• 1）科学储备，提高物料调节水平 • 2）有效地衔接生产与库存，加快物资周转，
之后根据题目要求对货架的容量及货架停留时间进行具 体设置
出库处理区
出库处理布局图
• 出库过程中对出库设备进行参数设置：
出库分拣区
出库过程中六种货物分类出库
• 课堂练习：
• 1.对模型进行运行，并且对运行结果进行分析
找出系统，分
第9章自动化立体仓库建模仿真与优化
9.1自动化立体仓库的概述
自动化立体仓库 自动化立体仓库（AS/RS-Automatic Storage and Retrieval System)又称为自动化高架仓库或自动存储系 统，是一种基于高层货架，采用计算机进行控制管理， 采用自动化存取输送设备自动进行存取作业的仓储系统。
降低成本。 • 3）适当加工，合理利用资源，提高效益 • 4）为企业的生产指挥和决策提供有效的依据
自动化立体仓库仿真案例
• 问题描述：
• 某物流中心采用单元货架式自动化立体仓库， 主要由入库分拣区，入库处理区，货物存储区 ，出库处理区，出库分拣区五大部分组成。年 工作日为250天，日工作小时为10小时。
器无预置时间、操作时间。
总的布局图
建模步骤
• 入库分拣区：
入库作业图
• 入库作业的参数设置：
• 分拣输送带参数设置
同时设置传送带的容量和速度及长度
操作人员行走的路网图
入库处理
入库图
在入库的过程中要对货物进行装盘， 则在连线的过程中先连接托盘发生 器和合成器之间的连线，之后在连
接发生器到合成器之间的连线
• 自动化立体仓库平面如下图所示：
参数设置：
• 入库分拣区：输送机由 12 段组成，其中 6 段弯道分别用来输
送需要入库的 6 类货物，每一段的长度为 10 米，速度为 2 m/s， 载货量均设置为 20 托盘。每两排输送机共用一个操作员。
• 入库处理区：入库处理区有3台处理器，处理时间30 s，预置
• 在合成器进行合成的过程中，处理时间 为10s，每次合成的个数为4。
经过合成器打包的货 物则分为1,2,3,4,5类
其他的相关参数设置参照题目
其它5个 Combiner设置 相同，除了将 上图中
duniform(1,1)的分 别设置为 duniform(2,2), duniform(3,3), duniform(4,4), duniform(5,5), duniform(6,6)。
货物存储区
存储区的整体布局
存储输送连接方式图
• 根据题目要求，类型1,2进入货架1，类 型3,4进入货架2，类型5,6进入货架3.参 数设置如下
传送带的长度和容量设置参照题目
则货物在入库的过程中通过入库暂存区， 然后货物通过堆垛机进入货架。
• 堆垛机在使用的过程中进行出入库作业 ，则在进行实物之间的连接时应该注意 和货架之间的连接关系。