工业工程物流仿真案例及建模研讨范文

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1设计构思及工作原理

管理人员通过库存调度管理系统下达入库指令、获得库存分配，形成入库任务指令队列。按照入库指令队列下达指令。整个过程的执行分为入库指令生成、入库指令执行两大步。物流控制系统自动运行原理如图3所示。

1.1入库指令生成

库存调度管理系统获得入库指令后，生成物料系统口和入库库位信息。根据这两个信息系统自动计算物料入库需要使用的输送系统、以及每个系统的出入口控制点；再根据每个系统的出入口控制点，计算输送路径，最后形成物料入库的完整路径信息，这个信息与物料托盘的条码信息捆绑到一起，形成完整的入库指令信息。

1.2入库指令执行

调度系统根据入库任务队列，逐条执行入库指令。入库指令执行时，库存调度管理系统仅与每个输送设备的控制系统通讯，分别把每个设备系统需要执行的指令发送给物料输送设备的控制系统，设备控制系统按照指令逐步操作，在执行完任务后，设备控制系统将任务完成信息反馈给库存调度管理系统。

2仿真建模关键技术的实现

在仿真分析建模阶段，设备系统的外型仿真建模只要按照图纸要求、选择相关的软件功能即可实现，而控制系统是整个输送物流系统的大脑和神经系统，是实际系统建设时的核心关键内容，同时也是仿真模型与实际系统的相似性是否一致的关键环节，也是仿真建模的难点和重点。根据本案例物流系统的设计方案和设计思路，系统建设时控制系统应分为库存调度管理系统、设备控制系统和检测反馈控制终端三个层次，如图4所示。通过三个层次的指令下达和反馈，驱动输送设备完成输送任务。为了保证仿真模型与实际系统构思的相似性，本文依据原型法从下往上逐层建立系统各部分的模型。

2.1设备外型建模

本项目依据automod软件的功能，选择ASRS（立体仓库和堆垛机）和convery（输送机）和path（叉车）完成三维模型外观的构建。建立的模型效果如图2所示。

2.2控制信息反馈终端建模

控制信息的侦测和反馈主要靠检测设备终端、上位控制系统完成，不同的设备系统在设备操控点、设备操作检测端都设有检测设备，为了保证检测控制规则与实际系统的一致，应分别按照设计方案图纸的要求和软件的功能，在设备模型上设置检测控制点。以物料入库站台的控制终端为例，物料从入库站台到达指定货架的模型如图5所示，输送机系统需要设置一个有无物料到达的控制检测终端、堆垛机需要设置一个取放货的控制检测终端。为了实现仿真模型与实际系统的对应关系，每个检测控制点的检测设备模型包含两部分，第一，检测设备，第二，检测控制参数模型。

2.2.1检测设备模型为了保证每个系统的检测点与实际系统一致，需要按照控制系统图进行检测设备终端的设置，不管检测设备是光电检测管还是条码扫描仪，但需保证每个检测点对应一个检测设备，例如，输送机上sta的位置与控制系统的检测终端位置一致。本例在convery系统中设置sta2作为物料进入第二个巷道的站台检测点，在asrs中设置pd（2）作为立体库堆垛机第二个巷道的接货控制点。则物料从入库站台到达指定货架的流程为：sta1sta2pd(2)zone1(2)。两个设备系统的交接点在sta2和pd2。

2.2.2检测控制模型每个检测控制设备都有一个每秒循环检测次数和检测响应时间参数，这两个参数在automod中用一个load的控制和一段程序代替。每秒循环检测次数即发生load的频率，load产生后进入控制程序段检测该控制点目前的物料，并把检测结果返回给仿真控制系统，执行运输机运输控制指令。反馈的结果可以是物料的状态参数，也可以是判断物流到达位置的控制参数。例如，若物料到达sta2，则sta2的状态即为1，这时，就可用sta2的当前状态作为检测点物料到达的检测控制参数。

2.3设备控制模型

本例中与物料入库交接点相关的有两个设备控制模型。输送机输送任务完成后，启动堆垛机的任务队列。每个任务队列的启动原理相似，设备的控制原理图如图6所示。

2.3.1输送机物流控制系统的仿真模型根据控制原理图，输送机控制点控制仿真模型由一个信号发生器和一个控制逻辑仿真代码组成。信号发生器：为一个load,根据循环周期设置load的产生时间为X秒。

2.3.2立体库控制模型堆垛机控制系统仿真模型也由一个信号发生器和一个控制逻辑仿真代码组成。信号发生器：为一个load,根据循环周期设置load的产生时间为X秒。堆垛机控制仿真模型：

2.4调度管理模型

某一物料到达库区，库存调度管理系统接到入库任务，进行分解形成两条任务指令。任务列表如下表所示。仿真模型建立时，用一个入库任务发生器驱动读取程序代码从excel表读入入库任务单，并形成任务队列和运输指令逻辑程序。入库任务发生器：建立一个load作为仿真模型,根据物料入库任务的间隔统计值设置load的产生时间。任务队列：用先进先出的orderlist（O_ssj）作为任务队列的仿真模型。

3结论

按照本文介绍方法建立的仿真模型，系统组成与实际系统一一对应，控制执行逻辑模型与实际设计方案构思一致，利用本模型进行仿真试验分析可快速对应找到实际系统中的问题并实现对设计方案的优化和仿真模型的迭代修改，设计人员的易于理解，便于仿真人员、设计人员、建设人员的沟通，该方法在实际案例应用中取得了很好的效果。本方法适用于作为工业工程的方案设计的精细化优化、企业运行诊断。

作者：陈素敏李妍妍马延平余宗波单位：中国五洲工程设计研究集团有限公司