自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與庫容關(guān)系的研究(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 維仿真等方面進(jìn)行研究。如，機(jī)械工業(yè)部自動化研究所的張錫麟，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)院的姜小丹對自動化倉庫的發(fā)展及技術(shù)進(jìn)行研究 [25]。浙江理 工大學(xué)的林天翔對自動化倉庫貨位管理進(jìn)行優(yōu)化，提高了吞吐量 [26]。黑龍江省工程咨詢評審中心的吳勇，李雙祥分析了有軌巷道式堆垛機(jī)的結(jié)構(gòu)及作用 [27]。華紅艷、張丹利用蟻群優(yōu)化算法優(yōu)化了自動化倉庫中的存取路徑 [28]。楊磊、劉會等利用指派問題的匈牙利算法優(yōu)化了堆垛機(jī)的復(fù)合作業(yè)時間 [29]。云南昆船設(shè)計(jì)院關(guān)宏，苑韜，熊捷等基于空間的布局算法對整個貨架區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì) [30]。裝甲兵工程學(xué)院繼紅任曾對自動化立體倉庫的規(guī)劃進(jìn)行了分析論證 [31]。后勤指揮學(xué)院的王光輝、王云濤和李慶全詳細(xì)分析了自動識別技術(shù)（如條碼及射頻技術(shù)） 對物流管理的影響 [32]。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]。馬永杰，蔣兆遠(yuǎn) 對 自動化倉庫的出入庫能力進(jìn)行分析 [34]。江蘇理工大學(xué)的貢文偉，陳駿，施國洪開發(fā)了自動化倉庫故障自診斷系統(tǒng) [35]。太原理工大學(xué)的劉毅對自動化倉庫管理和監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行研究 [36]。劉巍巍，王霄開發(fā)了自動化倉庫三維仿真系統(tǒng) [37]。浙江大學(xué)的張歡歡、黃芳等人、后勤工程學(xué)院馮云以及翟躍文、蔡曉來對用 FLEXSIM軟件仿真的自動化倉庫系統(tǒng)進(jìn)行研究分析 [3839]。吳迅舟，陳靜對自動化倉庫監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹 [40]。尹軍琪實(shí)例分析了計(jì)算機(jī)模擬的使用方法 [41]。 圖 11 金士頓自動化倉庫 在自動化倉庫迅猛發(fā)展的同時，自動化倉庫的建設(shè)更顯得尤為重要，在自動化倉庫的建設(shè)中， 以中轉(zhuǎn)暫存能力的確定為例： 自動化倉庫 的投資占整個工程預(yù)算的 70%以上，確定合適的自動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)行充分論證。 自動化倉庫庫容的確定與許多因素有關(guān) :年接收發(fā)放總量、進(jìn)出庫規(guī)律、裝載能力、運(yùn)輸機(jī)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(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行調(diào)研，調(diào)研自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫容關(guān)系的研究 5 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 20xx 年投入使用；該項(xiàng)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(shù)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(shè)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(shè) 備配置 設(shè)備配置 數(shù)量 巷道堆垛機(jī)：（臺） 16 托盤輸送機(jī)系統(tǒng)（套） 2 分揀輸送系統(tǒng) （套） 1 高速分揀系統(tǒng) （套） 1 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) （套） 6 箱流力貨架 （套） 1 電子標(biāo)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(shè)備進(jìn)行分析（如圖 13,14)： 圖 13 自動化倉庫接收系統(tǒng)工藝 卸 貨 碼盤、輸送 有軌巷道堆垛機(jī) 入庫 火 車 自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫容關(guān)系的研究 6 圖 14 自動化倉庫發(fā)放系統(tǒng)工藝 巷道堆垛機(jī)是目前整個自動化立體倉庫的核心裝卸專用設(shè)備， 巷道式堆垛機(jī)是由橋架笨重 的 橋式堆垛機(jī)演變來的 ； 橋式堆垛機(jī)運(yùn)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(jī)在高層貨架的窄巷道內(nèi)往復(fù)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(yùn)送到巷道口 [4344]。 有軌巷道堆垛機(jī)是指 堆垛機(jī) 沿著軌道運(yùn)行 [45]。這種 堆垛機(jī) 由于上部和下部都有導(dǎo)軌，可以沿導(dǎo)軌的其中之一運(yùn)行，另一個導(dǎo)軌防止堆垛機(jī)搖擺或傾倒。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、 貨叉 、機(jī)架 、 電氣 部分 、 伸縮機(jī)構(gòu)等組成 [4647]。激光測距定位技術(shù)已經(jīng)能使巷道堆垛機(jī)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(jī)圖可以看出采用的是有軌巷道堆 垛機(jī)。該有軌巷道堆垛機(jī)運(yùn)行速度可達(dá)到 200 米每分，高度達(dá)到 24 米，是搬運(yùn)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(jī) 輥筒輸送機(jī)（見圖 16）是 負(fù)責(zé)完成整托盤的自動入庫和自動出庫 的 輸送 機(jī)械。該機(jī)由輥?zhàn)?、機(jī)架、支架、驅(qū)動裝置等部件組成，輥筒輸送機(jī)具有的 較大貨物重量與規(guī)格范圍 ， 無線路壓力 ， 運(yùn)行簡單、 輕快、 無噪音、可靠 。 堆垛機(jī) 輸送托盤 分揀機(jī)、裝汽車 出庫庫 立體庫 自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫容關(guān)系的研究 7 圖 16 托盤輥?zhàn)虞斔蜋C(jī) RF 技術(shù) 射頻識別是一自動識別技術(shù) [48]。射頻識別系統(tǒng)一般由電子標(biāo)簽 和閱讀器構(gòu)成，電子標(biāo)簽和閱讀器需要協(xié)同完成目標(biāo)對象的識別 [49]。電子標(biāo)簽是數(shù)據(jù)載體。該技術(shù)能在惡劣環(huán)境閱讀標(biāo)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(diǎn) [52]。 射頻技術(shù)已應(yīng)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(fèi)、倉儲管理、火車識別、生產(chǎn)自動化、畜牧管理、運(yùn)動計(jì)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(shù) 利用 GPS 和電子 地圖可以實(shí)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(zé)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(zé)任公司系內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)（集團(tuán)）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(shù)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 20xx 年 8 月 1 日開工建設(shè)， 20xx 年 4 月初正式投產(chǎn)。項(xiàng)目總投資 6 億元，建設(shè)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(dá) 15 億元。 表 1 14 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(shè)備配置及參數(shù)。 自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫容關(guān)系的研究 8 表 13 內(nèi)蒙古蒙牛自動化立體倉庫主要設(shè)備配置 設(shè)備配置 數(shù)量 有軌巷道堆垛機(jī) （臺） 17 入庫鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī) （臺） 66 雙工位高速穿梭車 （臺） 3 入庫輸送機(jī) （臺） 14 出庫輸送機(jī) （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(shè)備參數(shù) 有 軌 式 巷 道 堆 垛 機(jī) 穿 梭 車 （ 雙 工 位 ） 輥 筒 輸 送 機(jī) 載貨臺寬度： 1200 毫米 結(jié)構(gòu)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(yùn)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(yùn)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(shù)先進(jìn)、組成復(fù)雜 ， 該立體倉庫分兩層樓，每層與生產(chǎn)車間緊密結(jié)合，能實(shí)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(yùn)。立體倉庫貨位數(shù)達(dá) 220xx 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(shù)參數(shù)如 下表 15。 自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫容關(guān)系的研究 9 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(shù)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) 220xx個貨位 堆垛機(jī)臺數(shù) 8臺 入出庫輸送機(jī)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(jī)系統(tǒng) 1套（二樓，分布在立庫三面，含 4臺 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 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。 由 著名匈牙利數(shù)學(xué)家 馮 諾伊曼 （ Von Neumanm） 用 馳名世界的賭城 Monte Carlo 來命名 的。 學(xué) 術(shù)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(biāo) 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(shí)際問 題，對 實(shí)際資料進(jìn)行分 析， 建立一個模型， 可 以是數(shù)學(xué) 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(xué) 期 望、方差）， 然后通過對模型 中的隨機(jī)自變量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)抽樣 ， 隨 后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分 析，根據(jù)模型的特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)（因?yàn)槟Ｐ捅旧硎强煽氐模?，反?fù)進(jìn)行仿真模擬（仿 真模擬次數(shù)越多，仿真結(jié)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(yīng)用廣泛，在水文、物流、地質(zhì)地理、管理、電力、航天、化工、動物醫(yī)學(xué)、港口、建筑、石油鉆探等領(lǐng)域都有應(yīng)用 。 如蒙特卡羅在水文領(lǐng)域應(yīng)用于推求自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫容關(guān)系的研究 10 工 程設(shè)計(jì)流量；在物流領(lǐng)域，應(yīng)用于庫存控制模擬。在地質(zhì)地理領(lǐng)域，應(yīng)用于礦產(chǎn)資源量的預(yù)測， 邊坡可靠性分 析，應(yīng)用于山 區(qū)路網(wǎng)應(yīng)急中心選 址。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)值評價(jià)，量本利分析。在電力領(lǐng)域，應(yīng)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(jì)運(yùn)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(lǐng)域，應(yīng)用于合金材料壽命模擬，航空發(fā)動機(jī)裝配公差分析。在化工領(lǐng)域，應(yīng)用于焦炭塔 疲勞壽命可靠性分析。在動物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用于抗微生物藥物藥動學(xué)研究，抗微生物藥效學(xué)研究，藥物的給藥方案優(yōu)化。在港口領(lǐng)域，應(yīng)用于港口投資風(fēng)險(xiǎn)分析 [55]。港口船只排隊(duì)模擬。在建筑領(lǐng)域，應(yīng) 用于結(jié)構(gòu)可靠性分 析，鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì) 算，房地產(chǎn)薪酬率的確定。在石油鉆探領(lǐng)域，應(yīng)用于鉆井工程費(fèi)用預(yù)測。在物探化探領(lǐng)域，應(yīng)用于磁法勘探。在雷達(dá)領(lǐng)域，應(yīng)用于雷達(dá)虛警。在激光與紅外領(lǐng)域，用于分析紅外光學(xué)系統(tǒng)公差。武器裝備領(lǐng)域，應(yīng)用于防空作戰(zhàn)毀傷過程模擬，應(yīng)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(shù)問題： 機(jī)函數(shù)發(fā)生器的建 立 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(jī)數(shù)的產(chǎn)生方 法。建 立相應(yīng)的 隨機(jī)函數(shù)發(fā)生 器。 立自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)的數(shù)學(xué)模 型 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(xué)模 型。 VB 編程技術(shù)與 MATLAB 仿真技術(shù)，編 制自動化倉庫仿真系統(tǒng)軟 件。 利用 VB 編程技術(shù)與 MATLAB 仿真技術(shù)，建 立自動化倉庫仿真系 統(tǒng)，科 學(xué)確定工程項(xiàng)目中中轉(zhuǎn)暫存能力的大 小。 動化倉庫 裝卸設(shè)備的合理配 置 根據(jù)自動化倉庫中轉(zhuǎn)暫存能力對裝卸設(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。 課題的難點(diǎn)及關(guān)鍵點(diǎn) （ 1）本課題的難點(diǎn)是 通過實(shí)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(jī)參數(shù)： 發(fā) 放時間間隔記 錄、接 收時間間隔記 錄 。 （ 2）本課題的關(guān)鍵點(diǎn)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自動化倉庫中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫容關(guān)系的研究 11 率規(guī)律的隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器 ,來產(chǎn)生相應(yīng)的時間間隔 。這 是正確的對 自動化倉庫庫容量進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)的基 礎(chǔ)。 本章小結(jié) ? 簡 要介紹