自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與庫容關系的研究(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 工程開工前進行充分5 / 77論證。自動化倉庫庫容的確定與許多因素有關:年接收發(fā)放總量、進出庫規(guī)律、裝載能力、運輸機械數(shù)量、發(fā)放規(guī)律、作業(yè)工藝等。本文主要是針對上述關鍵參數(shù)進行調(diào)研，調(diào)研自動化倉庫如下：浙江森馬服飾股份有限公司上海物流配送中心自動化倉庫（調(diào)研日期：）浙江森馬服飾股份有限公司上海物流配送中心于 2022 年投入使用；該項目總投資約一億元，日吞吐能力 70 萬件 [42]。浙江森馬服飾股份有限公司上海物流配送中心自動化倉庫主要技術參數(shù)為：年總周轉(zhuǎn)量為 1 億件，自動化倉庫庫容量為 4 萬個貨位，占地一萬二千平方米；表 12 為浙江森馬服飾股份有限公司物流配送中心自動化倉庫主要設備配置。圖 12 浙江森馬服飾股份有限公司物流配送中心自動化倉庫 表 12 浙江森馬服飾股份有限公司物流配送中心自動化倉庫主要設備配置設備配置 數(shù)量 巷道堆垛機：（臺） 16 托盤輸送機系統(tǒng)（套） 2 分揀輸送系統(tǒng) （套） 1 高速分揀系統(tǒng) （套） 1 設備監(jiān)控系統(tǒng) （套） 6 箱流力貨架 （套） 1 電子標簽系統(tǒng) （套） 1下面以浙江森馬服飾股份有限公司上海物流配送中心自動化倉庫為例，簡要對自動化倉庫作業(yè)系統(tǒng)設備進行分析（如圖 13,14)：6 / 77卸 貨 碼盤、輸送有軌巷道堆垛機 入庫火 車圖 13 自動化倉庫接收系統(tǒng)工藝圖 14 自動化倉庫發(fā)放系統(tǒng)工藝巷道堆垛機是目前整個自動化立體倉庫的核心裝卸專用設備，巷道式堆垛機是由橋架笨重的橋式堆垛機演變來的；橋式堆垛機運行速度較慢，它適用于存取出入庫頻率不高的笨重貨物；巷道堆垛機在高層貨架的窄巷道內(nèi)往復作業(yè)，將位于巷道口的貨物存入貨格；或者，取出貨格內(nèi)的貨物運送到巷道口 [4344]。有軌巷道堆垛機是指堆垛機沿著軌道運行 [45]。這種堆垛機由于上部和下部都有導軌，可以沿導軌的其中之一運行，另一個導軌防止堆垛機搖擺或傾倒。巷道堆垛機由操作室、升降機構、水平運行機構、載物臺、貨叉、機架、電氣部分、伸縮機構等組成 [4647]。激光測距定位技術已經(jīng)能使巷道堆垛機精確定位。由圖 15 浙江森馬服飾股份有限公司物流配送中心自動化倉庫堆垛機圖可以看出采用的是有軌巷道堆垛機。該有軌巷道堆垛機運行速度可達到 200 米每分，高度達到 24 米，是搬運托盤入、出庫的主要工具。 圖 15 浙江森馬服飾股份有限公司物流配送中心自動化倉庫堆垛機輥筒輸送機（見圖 16）是負責完成整托盤的自動入庫和自動出庫的輸送機械。該機由輥子、機架、支架、驅(qū)動裝置等部件組成，輥筒輸送機具有的較大貨物重量與規(guī)堆垛機 輸送托盤 分揀機、裝汽車 出庫庫 立體庫7 / 77格范圍，無線路壓力，運行簡單、輕快、無噪音、可靠。圖 16 托盤輥子輸送機 RF 技術 射頻識別是一自動識別技術 [48]。射頻識別系統(tǒng)一般由電子標簽和閱讀器構成，電子標簽和閱讀器需要協(xié)同完成目標對象的識別 [49]。電子標簽是數(shù)據(jù)載體。該技術能在惡劣環(huán)境閱讀標簽，并且閱讀速度極快 [50]，其頻譜范圍 75kHz 到 3000GHz[51]。RFID具有使用壽命長、讀取距離大、數(shù)據(jù)可加密等優(yōu)點 [52]。射頻技術已應用于公交調(diào)度系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、汽車防盜、產(chǎn)品防偽、自動收費、倉儲管理、火車識別、生產(chǎn)自動化、畜牧管理、運動計時等方面。如瑞士全部旅客列車上都安裝了射頻自動識別系統(tǒng) [53]。 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術 利用 GPS 和電子地圖可以實時對多窗口、多車輛動態(tài)跟蹤，獲得車輛目前所處的位置、速度及時間等信息。蒙牛乳業(yè)泰安有限責任公司乳制品自動化立體倉庫（調(diào)研日期：）蒙牛乳業(yè)泰安有限責任公司系內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團）股份有限公司投資在山東省內(nèi)惟一的子公司，公司位于山東省泰安市高新技術開發(fā)區(qū)黃金地段，園區(qū)一期工程占地面積 320 畝，建筑面積 65000 平方米。于 2022 年 8 月 1 日開工建設，2022 年 4 月初正式投產(chǎn)。項目總投資 6 億元，建設有 12 條冰淇淋生產(chǎn)線和 17 條液體奶生產(chǎn)線。日處理鮮奶 800 噸，年銷售收入可達 15 億元。 表 114 為內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)泰安有限公司乳制品自動化立體倉庫主要設備配置及參數(shù)。 8 / 77表 13 內(nèi)蒙古蒙牛自動化立體倉庫主要設備配置設備配置 數(shù)量有軌巷道堆垛機 （臺） 17 入庫鏈式輸送機 （臺） 66 雙工位高速穿梭車 （臺） 3 入庫輸送機 （臺） 14 出庫輸送機 （臺） 46 管理與控制系統(tǒng) （套） 1表 14 內(nèi)蒙古蒙牛自動化立體倉庫主要設備參數(shù) 有軌 式 巷 道 堆 垛 機 穿 梭 車 （雙 工 位 ） 輥 筒 輸 送 機載貨臺寬度：1200 毫米結構形式：雙立柱接送貨物+托盤尺寸規(guī)格：1200 * 1000 * 1470mm(毫米) 輸送貨物+托盤單元尺寸規(guī)格：1200 * 1000 * 1470mm(毫米)運行速度：5～100 米 / 分(變頻調(diào)速 )起升速度： 4～40 米 / 分(變頻調(diào)速 ) 運行速度：5～160 米 / 分 (變頻調(diào)速 ) 輸送速度： 米 / 分輸送速度： 米/ 分貨 叉 速 度 ： 3～30 米 / 分(變頻調(diào)速 )最大能拆空托盤個數(shù)：8 個北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動化立體倉庫（調(diào)研日期：）北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動化立體倉庫（見圖 17）位于北京東郊，規(guī)模宏大，技術先進、組成復雜，該立體倉庫分兩層樓，每層與生產(chǎn)車間緊密結合，能實現(xiàn)原材料和成品在立體倉庫和車間之間的短距離快速搬運。立體倉庫貨位數(shù)達 22022 個，是國內(nèi)特大型立體倉庫之一，在全國立體倉庫的規(guī)模中名列前茅。北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動化立體倉庫基本技術參數(shù)如下表 15。9 / 77圖 17 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動化立體倉庫表 15 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動化立體倉庫基本技術參數(shù)自動化倉庫 參數(shù) 存儲單元尺寸 1200mmx1000mmx1160mm 巷道數(shù)/貨架排數(shù) 8個/16排 貨位數(shù) 22022個貨位 堆垛機臺數(shù) 8臺 入出庫輸送機系統(tǒng) 1套（一樓，分布在立庫三面，含3臺小車） 集成化物流管理系統(tǒng) 1套 入出庫輸送機系統(tǒng) 1套（二樓，分布在立庫三面，含4臺小車） 隨機模擬法的應用蒙特卡羅法，又稱為概率模擬法、模擬抽樣法、統(tǒng)計試驗法、隨機抽樣法、隨機采樣法及隨機模擬法，是一種依據(jù)統(tǒng)計抽樣理論，利用計算機產(chǎn)生的服從各種分布的隨機變量的采樣序列，對實際系統(tǒng)的概率模型求解近似解的數(shù)值計算模擬方法。由著名匈牙利數(shù)學家馮諾伊曼（Von Neumanm）用馳名世界的賭城 Monte Carlo 來命名的。學術界一般將 Metropolis 和 Ulam 在 1949 年發(fā)表的論文作為蒙特卡洛方法誕生的標志[54]。 它的基本原理是，為了求解工程、管理、資源配置、可靠性分析、虛擬仿真等方面的問題，先根據(jù)實際問題，對實際資料進行分析，建立一個模型，可以是數(shù)學概率模型，也可以是模擬系統(tǒng)模型，得到建立的模型的參數(shù)（如概率分布、數(shù)學期望、方差），然后通過對模型中的隨機自變量進行統(tǒng)計抽樣，隨后進行統(tǒng)計分析，根據(jù)模型的特點進行改進（因為模型本身是可控的） ，反復進行仿真模擬（仿真模擬次數(shù)越多，仿真結果越精確） ，從而求得最近似于該問題的解答。蒙特卡羅模擬法應用廣泛，在水文、物流、地質(zhì)地理、管理、電力、航天、化工、10 / 77動物醫(yī)學、港口、建筑、石油鉆探等領域都有應用。如蒙特卡羅在水文領域應用于推求工程設計流量；在物流領域，應用于庫存控制模擬。在地質(zhì)地理領域，應用于礦產(chǎn)資源量的預測，邊坡可靠性分析，應用于山區(qū)路網(wǎng)應急中心選址。在管理領域，應用于項目風險分析，工程造價風險分析，工程項目財務風險評估，項目風險量化，美式期權及金融衍生品定價，應可轉(zhuǎn)換債券的風險價值評價，量本利分析。在電力領域，應用于輸電系統(tǒng)分層可靠性模擬，配電網(wǎng)供電可靠性模擬，電壓驟降的評估研究，蓄能電站經(jīng)濟運行的判據(jù)，電力生產(chǎn)模擬，高壓電熱特性絕緣壽命評估。在航天領域，應用于合金材料壽命模擬，航空發(fā)動機裝配公差分析。在化工領域，應用于焦炭塔疲勞壽命可靠性分析。在動物醫(yī)學領域，應用于抗微生物藥物藥動學研究，抗微生物藥效學研究，藥物的給藥方案優(yōu)化。在港口領域，應用于港口投資風險分析 [55]。港口船只排隊模擬。在建筑領域，應用于結構可靠性分析，鋼筋混凝土結構的計算，房地產(chǎn)薪酬率的確定。在石油鉆探領域，應用于鉆井工程費用預測。在物探化探領域，應用于磁法勘探。在雷達領域，應用于雷達虛警。在激光與紅外領域，用于分析紅外光學系統(tǒng)公差。武器裝備領域，應用于防空作戰(zhàn)毀傷過程模擬，應用于紅外坦克仿真。 課題研究內(nèi)容本文主要研究以下理論問題和技術問題：研究工程中常見的、服從不同概率分布（如:泊松分布、均勻分布、正態(tài)分布等）隨機數(shù)的產(chǎn)生方法。建立相應的隨機函數(shù)發(fā)生器。依據(jù)服從不同概率分布規(guī)律，建立自動化倉庫中轉(zhuǎn)暫存能力系統(tǒng)仿真數(shù)學模型。 VB 編程技術與 MATLAB 仿真技術，編制自動化倉庫仿真系統(tǒng)軟件。利用 VB 編程技術與 MATLAB 仿真技術，建立自動化倉庫仿真系統(tǒng)，科學確定工程項目中中轉(zhuǎn)暫存能力的大小。根據(jù)自動化倉庫中轉(zhuǎn)暫存能力對裝卸設備的合理配置進行了分析，并給出等待概率、設備利用率等概率數(shù)值。 課題的難點及關鍵點（1）本課題的難點是通過實地調(diào)研、廣泛收集資料，確定自動化倉庫物流系統(tǒng)的隨機參數(shù)：發(fā)放時間間隔記錄、接收時間間隔記錄。11 / 77（2）本課題的關鍵點是根據(jù)發(fā)放時間間隔記錄、接收時間間隔記錄建立服從某概率規(guī)律的隨機函數(shù)發(fā)生器,來產(chǎn)生相應的時間間隔。這是正確的對自動化倉庫庫容量進行仿真設計的基礎。 本章小結? 簡要介紹了課題的提出及意義，自動化倉庫的研究背景。? 對浙江森馬服飾股份有限公司、蒙牛乳業(yè)泰安有限責任公司自動化倉庫和北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園的自動化立體倉庫進行了調(diào)研。? 明確本文要研究的主要內(nèi)容、關鍵點及難點。12 / 77第二章 隨機模擬理論研究 隨機模擬理論所謂隨機模擬法就是把數(shù)理統(tǒng)計理論方法作為基礎，然后將一定的概率模型或者是系統(tǒng)模型與所求解的問題相聯(lián)系，運用計算機進行隨機模擬，以近似解的方式得出所求問題的一種模擬方法。模擬的次數(shù)越多，求出的統(tǒng)計指標越精確，越能反映實際狀況。由于計算機的強大運算功能，在模擬時計算機上產(chǎn)生的偽隨機數(shù)比真隨機數(shù)使用更方便、且運算速度快。因此，可以節(jié)省大量的人力物力和時間，基于隨機模擬的大量優(yōu)點，使隨機模擬法得到了更廣泛的應用。隨機模擬法求出的解為近似解，因此，也就意味著模擬的結果是不完善的，需要人們根據(jù)經(jīng)驗加以衡量、判斷。 隨機數(shù)的產(chǎn)生方法本課題應用的是隨機模擬理論，產(chǎn)生與之相關概率分布的隨機數(shù)是應用該理論研究隨機問題的關鍵，真正的隨機數(shù)的基礎是自然界之中物理現(xiàn)象的隨機特征，如電阻和二極管的熱噪聲，再如擲硬幣、擲骰子、抽簽及搖號等，這樣的隨機數(shù)發(fā)生器是物理真隨機數(shù)發(fā)生器，使用物理隨機數(shù)，很難被發(fā)現(xiàn)規(guī)律和周期。事實上，物理隨機數(shù)可以認為是沒有周期和規(guī)律，對技術的水平要求高是它們的缺點。而由隨機數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機數(shù)在實際應用中經(jīng)常被使用到。隨機數(shù)發(fā)生器生成隨機數(shù)需要通過一個確定的算法，它的初始狀態(tài)被稱為種子 [5657]。本課題就是通過調(diào)研實際自動化倉庫的運行數(shù)據(jù)，利用隨機數(shù)發(fā)生器，在計算機中生成服從該自動化倉庫運行規(guī)律的隨機數(shù)。隨機數(shù)分為均勻分布和其它分布，前者是產(chǎn)生后者的基礎，要產(chǎn)生任一種具有連續(xù)分布的隨機數(shù)。可以通過直接抽樣、函數(shù)變換、順序技巧、舍選補償、漸近模擬等方法，產(chǎn)生出任意分布的隨機數(shù) [58]。線性同余法因其自由度高、計算簡便的優(yōu)點使其成為目前應用最廣泛的方法之一，它用同余運算來產(chǎn)生隨機數(shù)；陶思沃思利用反饋位移寄存器法產(chǎn)生隨機數(shù)。組合發(fā)生器法就是以某種方式將多個獨立的隨機數(shù)發(fā)生器組合起來來產(chǎn)生隨機數(shù)的方法 [59]。國內(nèi)的學者針對隨機數(shù)理論也做了大量工作。南京郵電大學的韓璐、肖兆鸞研究出了一種新型的混合型隨機數(shù)發(fā)生器 [60]。孫曉輝，林秋華，郝育聞將 Logistic 和無限折疊兩種混沌映射組合，得到一種新隨機數(shù)發(fā)生器方法 [61]。王怡林將拋物線映射用于生成無固定周期隨機數(shù) [62]。廣東技術師范學院的肖化昆研究了 C++中產(chǎn)生服從任意概率分布隨機數(shù)的方法 [63]。朱曉林，耿恒山設計了高效生成優(yōu)13 / 77質(zhì)偽隨機數(shù)的 LPQ 算法 [64]。馮艷利用無理數(shù)無限不循環(huán)的性質(zhì)，產(chǎn)生無周期的隨機數(shù)[65]。 隨機函數(shù)發(fā)生器的建立 均勻分布區(qū)間上均勻分布是連續(xù)型分布，其密度函數(shù)和分布函數(shù)為：??1,0 產(chǎn)生 區(qū)間上隨機數(shù)，其遞推公式如下 [66]：??1,0 　 。均 為 非 負 整 數(shù)，，為 增 量 ，為 乘 數(shù) ，為 模 數(shù) ，為 初 值 ，其 中 caMxcaMx 00程序算法如下： （1）給定參數(shù) 的值,計算 ； c,0x?0 （2）若 ,則 ；ax??x?01 （3）否則， 取 的余數(shù)；1