赵凌兴 仲梁维

摘 要：为了对某物流公司仓库的仓储流程、设备以及布局进行升级优化，使用Flexsim对仓储系统进行仿真，获取瓶颈问题所在，将前后仿真模型的输出数据进行对比，发现减少一个码盘工位将使总体使用效率提升15.45%。然后将原有的巷道堆垛机改为四向穿梭车作业，使运输工具的入库利用率提高了20%。仿真结果表明，该方案可大大降低设备成本，提升仓储能力，模型优化效果明显，从而验证了该优化方案的可行性。

关键词：智能仓储；Flexsim；仿真优化

DOI：10.11907/rjdk.172454

中图分类号：TP319

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2018）004-0161-03

Abstract：In order to update and optimize the warehousing process， equipment and the layout of a logistic company warehouse， we employ Flexsim to simulate storage system and obtain the bottleneck problem. We compare the output data before and after the simulation and conclude that the overall efficiency shall rise by 15.45% if there is one reduction of a code staqtion and warehousing efficiency shall rise by 20% when the roadway stacker goes into four-way shuttle operation. According to the simulation results， the proposed program can reatly reduce euipment cost and improve storage capacity， which verifies the feasibiity of the program.

Key Words：intelligent warehousing； Flexsim； simulation optimization

0 引言

随着物流业的发展，物流仓库趋向于智能化与高效化。然而，仓储系统瓶颈问题的存在会影响生产与物流管理效益。为节约成本，并对仓储系统的瓶颈问题进行优化，利用计算机对物流与仓储系统进行仿真成为一种有效方法[1-2]。

运用Flexsim系列仿真软件，可以在计算机内建立研究对象的系统三维模型，通过模拟运行为分析者提供准确的运作绩效报告，之后进行方案评估，最终获得优化设计和改造方案[3]。本文提出一种改进运输工具的优化方案，并采用AGV按照网络路径布局进行进、出货作业。该方案可取代巷道堆垛机，模拟新型智能化设备穿梭子母车，从而降低设备成本，提高仓储能力。

1 智能仓规模、设备及参数确定

1.1 智能仓结构布局与主要参数

某立體智能化仓库为对称分布，且规格、尺寸、工程参数相同，本文选取一半作为仿真对象。其具体参数为：仓库尺寸——长×宽×高（36m×40m×6m）；工作时间：256天，8小时/天；空托盘外形尺寸：1 200mm×1 200mm；货物形式：成品整托入库；总入库托数：1 570托。

1.2 主要设备及相关参数

设备摆放顺序按照作业流程设置，具体参数如下：

（1）码盘合成器：预置时间为0s，处理时间为90s。

（2）称重、测量贴标处理器：处理器操作时间分别为3s。

（3）单向输送线：平均速度25m/min。

（4）巷道堆垛机：提升货物速度0.8m/s，最大速度1.6m/s，加、减速度0.5m/s。

（5）货架：仓库采用高层货架，共1 242个货位，分为6排货架，每层有5条竖直轨道和1条水平轨道，柱子占用16个货位。根据货阁布局，一层货阁数为382个，二、三层货阁布局相同，货阁数为860个。

（6）拆盘分解器：预置时间为0s，处理时间为30s。

2 基于Flexsim的出入库仿真

2.1 基于Flexsim的智能仓仿真建模

为了对仓库出入库进行仿真建模，运行Flexsim软件，按照所需的仿真实体对象依次添加对象，并按照该自动化立体仓库的平面布局图进行布局，然后进行逻辑编辑，以实现所需功能[4-5]，如图1所示。

2.2 出入库仿真模型数据分析

在仿真模型中输入相关设备参数，并收集一年内的进、出货单，提取部分数据进行仿真。对该数据进行分析，确定高峰期周期为4h，得出模型的入库高峰期为420s～14 820s，出库高峰期为46 800s～61 200s。分别在两段时间内分析进、出库设备的工作情况，输出相关设备信息[6]。

（1）在入库信息分析基础上，入库高峰期420s～14 820s期间对设备的分析如表1所示。

入库高峰期间，码盘速度为90s/托，码盘工位平均利用率为63.46%，处理能力为50托/h。显然码盘器的使用效率偏低，处理能力盈余，因而同时运作会耗费大量资源，可优化其数量为3～4台。

（2）根据出库单数据分析得出：46 800s～61 200s为入库高峰期，出库输送线评价标准有传输时间、堵塞时间、平均停留时间等[7]。设备分析如表2所示。

出库高峰期间，传送带工作时间所占比率为7.31%～20.59%，大量时间空闲，设备利用率极低，不会成为仓储系统的瓶颈。

（3）针对堆垛机（ASRS）的数据分析根据进出货高峰期间的数据对比得出，如图2所示。

运行得出堆垛机的利用率，模型在进货高峰期时，峰值利用率为28.82%，后期比较空闲，结合入库暂存区的堵塞情况，堆垛机利用率明显偏低。然而在出货高峰期，堆垛机平均使用率达到90%左右，短时间成为出库时的瓶颈。显然入库时未被充分利用，导致出库时过于忙碌，从系统整体时间看使用不合理。另外由于堆垛机价格昂贵，从而大大增加了运行、维护成本，需要优化运货设备，可用四向穿梭车代替[8]。

综上述，模型优化方案总结如下：针对码盘工位的优化，可减少一台合成器，以充分利用码盘工位；为节约成本、优化布局，入库暂存区可改为传送带；出库输送线布局跨度太大，致使大量时间闲置，且个别线路有堵塞现象，可将其优化布局为进出路线在同一侧；5台堆垛机出入库的使用情况显然不合理、均衡，可用3辆四向穿梭车代替，设置每层1辆；为了后期扩建仓库，需要设置5个电梯运送货物至楼层[9]。

3 基于四向穿梭车的模型优化分析

针对上一节对模型各个工位设备的分析，以及提出的优化方案，再次建立模型，输入相关参数，记录优化后各个关键设备的数据，如四向穿梭车、进出库输送线等。将优化后各设备的数据导出，选择与之前相同的时间区间，即模型的出、入库高峰期。

3.1 优化后入库高峰期码盘工位对比分析

入库高峰期为420～14 820s，码盘工位对比数据如表3所示。

表3为优化前后的码盘工位利用率对比，显然减少一个码盘工位使平均利用率达到78.95%，利用率平均提高了15.45%，并且降低了成本。

3.2 优化后出、入库高峰期运输工具数据分析

四向穿梭车的使用效率对比如表4所示。

表4对比了ASRS与AGV的使用情况，出入库利用率均差巨大，最大均差为73.04%，严重影响了运输系统平衡；而3台AGV入库平均利用率提高到48.47%，出入库均差比最多降到40.80%，可明显看出运输系统所受冲击减小，承载能力得到提升[10]。

3.3 优化后出、入库输送线数据分析

图3是对所有进、出库输送线的数据分析，一层的中间出库输送线输送压力较小，利用率不高，而2～3层仅有一个中间出库输送线，虽然没有堵塞情况，利用率达到40%左右，但出库货物数量庞大，后期出库能力有所不足；而在一些传送带上的平均停留时间高达30.3s，下游布局略显拥挤，出库密集时货物堆积在输送线上，可作后续优化；入库输送线则比较通畅。

4 结语

通过对某物流智能仓储系统的仿真优化，对各个设备数据进行分析统计，寻找系统瓶颈和设备闲置严重的环节着重进行优化，并改善设备布局，撤掉空闲设备，换用先进运输工具四向穿梭车，提高了货物存取速率，增强了运输系统的鲁棒性，提高了關键设备利用率。将出、入库输送系统划分为多个模块，既节省了成本，使空间布局更为紧凑，整体输送能力也得到优化[11]。然而，优化模型高层的出货输送线与中间送货电梯会成为整个系统的瓶颈，可作进一步优化。

参考文献：

[1] 庆璃，王转.现代物流设施与规划[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] 谷曼.基于Flexsim的自动化立体仓库系统规划与仿真研究[D].武汉：武汉理工大学，2010.

[3] 翟跃文，冯云，蔡晓来.基于Flexsim的自动化立体仓库仿真研究[J].物流技术，2008，30（1）：38-40.

[4] 顾嘉，张华，李顺，等.立体仓库出入库仿真与优化技术[J].南昌大学学报：工科版，2013，35（4）：369-374.

[5] 新萍，刘玉坤.系统仿真软件Flexsind3.0实用教程[M].北京：清华大学出版社，2006.

[6] 张李威.基于Flexsim的物流仓储中心系统仿真与优化[D].武汉：湖北大学，2013.

[7] LI M J， CHEN X B.Optimal scheduling approach of storage/retrieval equipments based on genetic algorithm[C]. The Sixth World Congress on Intelligent Control and Automation Proceedings， 2006：3345-3348.

[8] 赵金萍，熊君星，邹文强.基于Flexsim的自动化立体仓库出入库的仿真与优化[J].高新技术通信，2017，27（1）：81-87.

[9] 杨玮，罗洋洋，杨甜，等.基于Flexsim对某医药物流中心立体仓库优化[J].包装工程，2017，38（7）：210-215.

[10] 李梅娟.自动化仓储系统优化方法的研究[D].大连：大连理工大学，2008.

[11] 张志刚，曹京西，刘晶祺，等.自动化立体仓库系统仿真的研究[J].计算机仿真，2005，22（7）：115-117.

（责任编辑：黄 健）