自動(dòng)化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與庫容關(guān)系的研究(存儲(chǔ)版)

　　

【正文】 d warehouse transit operation III / 77system.According to the automated warehouse transfer temporary storage capacity, the handling equipments are rationally allocated , the technological parameters, such as: efficiency of loading and unloading economy,utilization rate of equipment , etc , are Optimized , and the stability of the roadway stacker are analyzed.Key Words: Theory of Stochastic Processes。學(xué)位論文作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文使用授權(quán)書本人完全同意河南工業(yè)大學(xué)有權(quán)使用本學(xué)位論文（包括但不限于其印刷版和電子版） ，使用方式包括但不限于：保留學(xué)位論文，按規(guī)定向國(guó)家有關(guān)部門（機(jī)構(gòu)）送交學(xué)位論文，以學(xué)術(shù)交流為目的贈(zèng)送和交換學(xué)位論文，允許學(xué)位論文被查閱、借閱和復(fù)印，將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存學(xué)位論文。盡我所知，除文中已經(jīng)加以標(biāo)注和致謝外，本論文不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含本人或他人為獲得河南工業(yè)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷證書而使用過的材料。2. 建立自動(dòng)化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型研究了自動(dòng)化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)的工藝特點(diǎn)及其與庫容的關(guān)系，建立了自動(dòng)化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)仿真數(shù)學(xué)模型，為確定合適的庫容奠定基礎(chǔ)。由于受氣象變化的影響，散糧船抵港時(shí)間是隨機(jī)的，聯(lián)合國(guó)貿(mào)發(fā)會(huì)根據(jù)大量的調(diào)查資料確定貨船抵港的規(guī)律近似泊松分布 [2]。表11 20世紀(jì)世界重要的物流搬運(yùn)技術(shù)與設(shè)備 [1] 技術(shù)名稱 選擇率,% 技術(shù)名稱 選擇率,%條形碼 76 庫存周轉(zhuǎn) 24計(jì)算機(jī)控制 58 職業(yè)安全與健康管理 23自動(dòng)化高架倉庫系統(tǒng) 50 集裝箱 21自動(dòng)數(shù)據(jù)采集 43 高效輔具 21準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn) 43 四向托盤 17機(jī)器人 35 計(jì)量設(shè)備 16物料需求計(jì)劃軟件 33 自動(dòng)化高架倉庫 15高速分揀機(jī) 32 揀選系統(tǒng) 15高速叉車 31 鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī) 14模擬技術(shù) 31 積放式輸送機(jī) 13自動(dòng)導(dǎo)向車 （AGV） 28 自動(dòng)化電動(dòng)單軌車 5本課題以自動(dòng)化倉庫作業(yè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，應(yīng)用隨機(jī)模擬法，提出將隨機(jī)模擬理論應(yīng)用于自動(dòng)化倉庫接收發(fā)放作業(yè)與庫容的關(guān)系研究中，科學(xué)確定工程項(xiàng)目中自動(dòng)化倉庫庫容的大小，并給出等待概率、設(shè)備利用率、庫容利用率等參數(shù)，為自動(dòng)化倉庫的建設(shè)規(guī)劃提供依據(jù)。西德的自動(dòng)化倉庫的特點(diǎn)是在各工業(yè)部門的分布都相當(dāng)均勻 [12]。我國(guó)在二十世紀(jì)九十年代建成了第一座自動(dòng)化倉庫，該倉庫是由計(jì)算機(jī)控制的。黑龍江省工程咨詢?cè)u(píng)審中心的吳勇，李雙祥分析了有軌巷道式堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)及作用 [27]。江蘇理工大學(xué)的貢文偉，陳駿，施國(guó)洪開發(fā)了自動(dòng)化倉庫故障自診斷系統(tǒng) [35]。本文主要是針對(duì)上述關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)研，調(diào)研自動(dòng)化倉庫如下：由圖 15 浙江森馬服飾股份有限公司物流配送中心自動(dòng)化倉庫堆垛機(jī)圖可以看出采用的是有軌巷道堆垛機(jī)。RFID具有使用壽命長(zhǎng)、讀取距離大、數(shù)據(jù)可加密等優(yōu)點(diǎn) [52]。日處理鮮奶 800 噸，年銷售收入可達(dá) 15 億元。諾伊曼（Von Neumanm）用馳名世界的賭城 Monte Carlo 來命名的。在航天領(lǐng)域，應(yīng)用于合金材料壽命模擬，航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝配公差分析。在雷達(dá)領(lǐng)域，應(yīng)用于雷達(dá)虛警。根據(jù)自動(dòng)化倉庫中轉(zhuǎn)暫存能力對(duì)裝卸設(shè)備的合理配置進(jìn)行了分析，并給出等待概率、設(shè)備利用率等概率數(shù)值。模擬的次數(shù)越多，求出的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)越精確，越能反映實(shí)際狀況。本課題就是通過調(diào)研實(shí)際自動(dòng)化倉庫的運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，在計(jì)算機(jī)中生成服從該自動(dòng)化倉庫運(yùn)行規(guī)律的隨機(jī)數(shù)。王怡林將拋物線映射用于生成無固定周期隨機(jī)數(shù) [62]。uR)1(???R??ba,15 / 77 負(fù)指數(shù)分布負(fù)指數(shù)分布，又稱指數(shù)分布，可以用來表示一些事件的時(shí)間間隔，比如獨(dú)立隨機(jī)事件發(fā)生的時(shí)間間隔。本文中利用隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)數(shù)序列，是通過式28計(jì)算得到的參數(shù)序列 ，這些偽隨機(jī)數(shù)序列服從指數(shù)分布，在本文中，可以用產(chǎn)生的參數(shù)序列 代表發(fā)x x放汽車的時(shí)間間隔。中心極限定理法是利用近似法產(chǎn)生正態(tài)分布隨機(jī)數(shù)。yxRr,?23 / 77 ? 簡(jiǎn)述了 VB 與 MATLAB 進(jìn)行混合編程的方法，這是本文采用的編程方法。卸火車作業(yè)。有效地利用了自動(dòng)化倉庫的面積。其中 是全年汽車發(fā)放的平均時(shí)間間隔。 VB代表汽車每小時(shí)卸托盤的個(gè)數(shù)(SKU/h) VC代表火車每小時(shí)裝托盤的個(gè)數(shù)(SKU/h)。根據(jù)以上情況，設(shè)計(jì)汽車調(diào)度模塊的結(jié)構(gòu)如圖 36。35 / 77圖 310 集裝箱半掛車及集裝箱表 35 汽車車型項(xiàng) 目 汽車單汽車容量 18 個(gè)托盤15 輛汽車容量 270 個(gè)托盤裝汽車時(shí)間 1 小時(shí)裝汽車速度 270 個(gè)/小時(shí)發(fā)放間隔平均時(shí)間 ta 1 小時(shí)（3）火車接收 火車采用的是快運(yùn)活動(dòng)側(cè)墻棚車（見圖311） ，該車的材料為全鋼，連接工藝為焊接，是鐵路貨車中的通用車輛，用于運(yùn)送各種受到惡劣的天氣容易受損或腐敗的貨物，如糧食，肉類，各種工業(yè)用品及各種精密的儀表設(shè)備等。37 / 77? 建立了自動(dòng)化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)，指出倉庫容量、等待概率、設(shè)備利用率等是自動(dòng)化倉庫物流系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題。計(jì)算第 1 批汽車開始裝載到離開的倉容變化Q(0) = Q0For k = 1 To startime(truck) + load If BT(k) = 0 And TR(k) = 0 Then VBB = 0: VCC = 0: GoTo 300 39。產(chǎn)生服從指數(shù)分布汽車時(shí)間間隔表Function EXPDEV1(DUM, EXPB) As Double Rand。自動(dòng)化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)仿真系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)程序在運(yùn)行過程中的暫停和繼續(xù)，以及任何時(shí)間的截圖功能，包括程序在運(yùn)行過程中的截圖，這些功能都是在 VB 界面下實(shí)現(xiàn)的。 DC=300*24/(YZXM/CC) （39）表 37 火車接收情況項(xiàng) 目 火車單車容量 1560 個(gè)托盤卸車時(shí)間 2 小時(shí)卸車速度 780 個(gè)托盤/小時(shí)發(fā)車間隔時(shí)間 小時(shí) 本章小結(jié)? 按自動(dòng)化倉庫作業(yè)特點(diǎn)生成了服從特定概率分布的仿真數(shù)據(jù)。 ta=300*24/(YZXM/TT) （38）（1） 主要技術(shù)參數(shù)如表 3334 / 77表 33 主要技術(shù)參數(shù)自動(dòng)化倉庫（個(gè)） 1年周轉(zhuǎn)量 YZXM（個(gè)） 24 萬托盤日吞吐量 1620 個(gè)托盤 倉庫庫量（個(gè)） 3 萬個(gè)托盤（2） 發(fā)放汽車 表 34 集裝箱半掛車參數(shù)項(xiàng) 目 參 數(shù)外形尺寸 1250024501510（mm）整備質(zhì)量 4500(kg)軸數(shù) 2軸距： 4240+1320(mm)軸荷 18000(kg)(并裝雙軸）額定載質(zhì)量 30480(kg)汽車運(yùn)輸?shù)膯卧问绞峭斜P,采用的是集裝箱半掛車（見圖 310） ，其主要參數(shù)如表 34，用于運(yùn)輸 40 英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，40 英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱外形尺寸為1219024402590（mm） ，內(nèi)部尺寸為 1180021302180（mm） ，托盤尺寸為 1200 800150 (mm） ，一個(gè)托盤以及貨物加起來的最大高度為 1950 mm，高度方向上最多可以放 1 個(gè)托盤，寬度方向上最多可以放 2 個(gè)托盤 ，長(zhǎng)度方向上最多可以放 9 個(gè)托盤，因此一個(gè) 40 英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱可以放 18 個(gè)托盤。汽車的調(diào)度可簡(jiǎn)化為從這一隊(duì)列中按順序選擇下一待裝貨的汽車。火車按班次發(fā)放。 自動(dòng)化倉庫汽車發(fā)放形式由于用戶需求是隨機(jī)的，因此，汽車的發(fā)放形式也是隨機(jī)的，為了簡(jiǎn)化模型，使每次汽車的發(fā)放量為固定值（如每批發(fā)放汽車 2 輛） ，汽車發(fā)放的時(shí)間間隔服從一定的概率分布，如正態(tài)分布，指數(shù)分布，均勻分布等。巷道堆垛機(jī)高度大都在 1050 米左右，可對(duì)一個(gè)巷道內(nèi)的貨架上的貨物進(jìn)行存儲(chǔ)作業(yè)，即大約 15002022 個(gè)左右的托盤貨位。下面對(duì)該工藝做一簡(jiǎn)要介紹。 本章小結(jié)? 簡(jiǎn)要介紹了不同概率分布隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生及方法。若隨機(jī)變量 服從正態(tài)分布（均值為 、方差為 ） ，則其x??密度函數(shù)為： 其分布函數(shù)為： 對(duì)于正態(tài)分布來說，它的分布函數(shù)的表達(dá)式不是直接封閉的，所以它的隨機(jī)變量表達(dá)式無法直接采用反變換法進(jìn)行求解，目前最常用的方法是 BoxMuller 法和中心極限定理法。?圖 23 Matlab 中產(chǎn)生的幾種指數(shù)分布的密度函數(shù)設(shè) 是在 區(qū)間服從均勻分布的隨機(jī)數(shù)，令 等于指數(shù)分布的分布函數(shù)：u[0,1] u16 / 77 （26）()1xuFe??? 由反變換法得： （27）)ln(ux?由于 和 都是服從 上的均勻分布隨機(jī)數(shù)，上式可以簡(jiǎn)化為：u1?[0,1]1lx?? （28）程序算法： （1）產(chǎn)生均勻分布隨機(jī)數(shù) u（2）計(jì)算 1lnx???程序框圖 24：計(jì)算 1lnxu???產(chǎn)生 u ~ U ( 0 , 1 )圖 24 指數(shù)分布隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器程序框圖偽隨機(jī)數(shù)序列在使用前是要經(jīng)過隨機(jī)性檢驗(yàn)的，經(jīng)過檢驗(yàn)后才能判斷產(chǎn)生的偽隨機(jī)數(shù)是否具有隨機(jī)數(shù)應(yīng)有的性質(zhì)和規(guī)律，才能肯定其統(tǒng)計(jì)特征是否符合該分布函數(shù)，以及確定該偽隨機(jī)數(shù)序列能否完美的應(yīng)用于實(shí)際生活。nrr,.,4321程序框圖圖 21：14 / 77圖 21 均勻分布隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器圖22是在 Visual Basic與MATLAB 混合編程調(diào)用[0,1] 區(qū)間均勻分布函數(shù)發(fā)生器，驗(yàn)證密度函數(shù)直方圖，從程序運(yùn)行結(jié)果看與理論十分吻合。南京郵電大學(xué)的韓璐、肖兆鸞研究出了一種新型的混合型隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 [60]。而由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常被使用到。? 明確本文要研究的主要內(nèi)容、關(guān)鍵點(diǎn)及難點(diǎn)。 VB 編程技術(shù)與 MATLAB 仿真技術(shù)，編制自動(dòng)化倉庫仿真系統(tǒng)軟件。在石油鉆探領(lǐng)域，應(yīng)用于鉆井工程費(fèi)用預(yù)測(cè)。在管理領(lǐng)域，應(yīng)用于項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析，工程造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)分析，工程項(xiàng)目財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)量化，美式期權(quán)及金融衍生品定價(jià)，應(yīng)可轉(zhuǎn)換債券的風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值評(píng)價(jià)，量本利分析。9 / 77圖 17 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動(dòng)化立體倉庫表 15 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動(dòng)化立體倉庫基本技術(shù)參數(shù)自動(dòng)化倉庫 參數(shù) 存儲(chǔ)單元尺寸 1200mmx1000mmx1160mm 巷道數(shù)/貨架排數(shù) 8個(gè)/16排 貨位數(shù) 22022個(gè)貨位 堆垛機(jī)臺(tái)數(shù) 8臺(tái) 入出庫輸送機(jī)系統(tǒng) 1套（一樓，分布在立庫三面，含3臺(tái)小車） 集成化物流管理系統(tǒng) 1套 入出庫輸送機(jī)系統(tǒng) 1套（二樓，分布在立庫三面，含4臺(tái)小車） 隨機(jī)模擬法的應(yīng)用蒙特卡羅法，又稱為概率模擬法、模擬抽樣法、統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)法、隨機(jī)抽樣法、隨機(jī)采樣法及隨機(jī)模擬法，是一種依據(jù)統(tǒng)計(jì)抽樣理論，利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的服從各種分布的隨機(jī)變量的采樣序列，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的概率模型求解近似解的數(shù)值計(jì)算模擬方法。于 2022 年 8 月 1 日開工建設(shè)，2022 年 4 月初正式投產(chǎn)。電子標(biāo)簽是數(shù)據(jù)載體。巷道堆垛機(jī)由操作室、升降機(jī)構(gòu)、水平運(yùn)行機(jī)構(gòu)、載物臺(tái)、貨叉、機(jī)架、電氣部分、伸縮機(jī)構(gòu)等組成 [4647]。圖 11 金士頓自動(dòng)化倉庫 在自動(dòng)化倉庫迅猛發(fā)展的同時(shí)，自動(dòng)化倉庫的建設(shè)更顯得尤為重要，在自動(dòng)化倉庫的建設(shè)中，以中轉(zhuǎn)暫存能力的確定為例：自動(dòng)化倉庫的投資占整個(gè)工程預(yù)算的 70%以上，確定合適的自動(dòng)化倉庫庫容是工程規(guī)劃的重要指標(biāo)，這在工程開工前進(jìn)行充分5 / 77論證。中南大學(xué)的雷定猷，張?zhí)m給出了AGV系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化模型 [33]。如，機(jī)械工業(yè)部自動(dòng)化研究所的張錫麟，北京起重機(jī)械研究所的尹軍琪，北京聯(lián)合大學(xué)電子工程學(xué)院的姜小丹對(duì)自動(dòng)化倉庫的發(fā)展及技術(shù)進(jìn)行研究 [25]。技術(shù)方面主要研究自動(dòng)化倉庫的設(shè)備控制，物流管理、監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及升級(jí)優(yōu)化，自動(dòng)尋址識(shí)別技術(shù)，揀選技術(shù)以及仿真軟件的開發(fā)等，例如，美國(guó)邦納的激光條碼掃描器已在巷道堆跺機(jī)中應(yīng)用。日本于 1969 年建成第一座自動(dòng)化倉庫以來 [10]，興建立體倉庫，立體倉庫的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)立體化和自動(dòng)化，倉儲(chǔ)用地不多，存量立體倉庫的利用率3 / 77高，當(dāng)然日本在自動(dòng)化立體倉庫數(shù)量方面也是最多的國(guó)家之一。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：自 2022 年開始中國(guó)自動(dòng)化倉庫投資總額以每年 40%左右的速度遞增 [8]，自動(dòng)化倉庫具有空間利用率高、作業(yè)效率高、庫容為“動(dòng)態(tài)庫容”等優(yōu)勢(shì)，因此自動(dòng)化倉庫在物流系統(tǒng)中的作用將越來越重