【正文】 4 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)仿真模型 .................................. 26 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)汽車發(fā)放形式 .................................... 26 自動(dòng)化倉(cāng) 庫(kù)火車接收形式 .................................... 26 服務(wù)原則 .................................................. 27 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)仿真數(shù)學(xué)模型的建立 ........................ 27 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)仿真的數(shù)學(xué)模型 ...................... 27 仿真模型模塊 .............................................. 29 等待概率、設(shè)備利用率等的確定 .............................. 30 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的仿真數(shù)據(jù) ............................................ 31 本章小結(jié) ........................................................ 36 軟件功能 ........................................................ 37 II 軟件模擬過程的程序框圖 ...........................................37 軟件的實(shí)現(xiàn) .......................................................38 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)的仿真界面 ...........................38 等待概率、設(shè)備利用率的程序?qū)崿F(xiàn) .............................40 軟件仿真 .........................................................45 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)暫存庫(kù)容量仿真 ...............................45 仿真模塊界面 ...............................................48 仿真及數(shù)據(jù)分析 ....................................................49 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與庫(kù)容的仿真分析 .........................49 結(jié)論 .......................................................51 本章小結(jié) .........................................................51 第五章 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)設(shè)備的配置 .............................................53 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)貨物周轉(zhuǎn)設(shè)備的配置 .....................................53 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)貨架的配置 .............................................53 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù) 搬運(yùn)設(shè)備的配置 .........................................54 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)設(shè)備的選擇原則 ...............................54 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)設(shè)備的選擇 ...................................54 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)設(shè)備數(shù)量的配置 ...............................54 巷道堆垛機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析 .........................................55 本章小結(jié) .........................................................58 第六章 結(jié)論與展望 ........................................................59 結(jié)論 .............................................................59 展望 .............................................................59 參考文獻(xiàn) .................................................................61 致 謝 ...................................................................65 個(gè) 人 簡(jiǎn) 歷 ..............................................................66 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 1 第一章 前言 課題的提出及意義 本課題來源于：河南省教育廳基礎(chǔ)研究項(xiàng)目：《概率分布隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器理論研究》，項(xiàng)目編號(hào)為： 074SGYS38252— 4；鄭州市科技攻關(guān)項(xiàng)目：《社會(huì)與自然隨機(jī)事件發(fā)生概率理論研究》，項(xiàng)目編號(hào)為： 20xx110008。 近代工程領(lǐng)域有許多復(fù)雜的隨機(jī)系統(tǒng)，如：物流系統(tǒng)、 自然災(zāi)害的預(yù)報(bào)系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備可靠性分析系統(tǒng)、虛擬仿真系統(tǒng)、資源配置分析決策系統(tǒng)、移動(dòng)通信客戶服務(wù)系統(tǒng)、重大工程安全評(píng)估系統(tǒng) 等， 此類系統(tǒng)中的某些參數(shù)服從某類概率規(guī)律，如： a. 某工廠大型車間一段時(shí)間內(nèi)機(jī)床發(fā)生故障的次數(shù) 服 從泊松分布（ Poisson） [1]。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]。 b. 自然災(zāi)害的預(yù)報(bào)系統(tǒng)中，防洪時(shí)節(jié)河水日流量的最大值服從極值分布 [3]。 c. 隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)中的服務(wù)時(shí)間服從指數(shù)分布 [4]。 d. 水文數(shù)據(jù)序列服從 Gamma[5]分布。 e. 機(jī)電設(shè)備可靠性分析系統(tǒng)中，機(jī)電設(shè)備元器件（如 軸承）的失效服從 威布爾（ Weibull）分布 [6]； 而隨機(jī)模擬法正是針對(duì)對(duì)隨機(jī)過程進(jìn)行研究， 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)是隨機(jī)過程中的一種， 因此應(yīng)用 隨機(jī)模擬理論 能將自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)中服從任意概率分布的離散隨機(jī)函數(shù)系統(tǒng)地以離散函數(shù)形式及程序模塊形式固定下來，并能適應(yīng)不同的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言環(huán)境及流行的統(tǒng)計(jì)軟件，為隨機(jī)模擬法應(yīng)用做基礎(chǔ)性工作。 《現(xiàn)代物流搬運(yùn)》 雜志設(shè)計(jì)了一個(gè)關(guān)于 20 世紀(jì)世界重要的物流搬運(yùn)技術(shù)與設(shè)備的調(diào)查表，結(jié)果如表 11，從表 11 中可以看出 20 世紀(jì)發(fā)展起來的物料搬動(dòng)技術(shù)與設(shè)備中重要性占前 10 位的是：條形碼、 計(jì)算機(jī)控制、自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、準(zhǔn)時(shí)制生產(chǎn)、機(jī)器人、物料需求計(jì)劃軟件、高速分揀機(jī)、高起升叉車和模擬技術(shù)，其中自動(dòng)化高 架倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)在第三位 [7]。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：自 20xx 年開始 中國(guó)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)投資總額以每年 40%左右的速度遞增 [8]，自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)具有空間利用率高、作業(yè)效率高、庫(kù)容為“動(dòng)態(tài)庫(kù)容”等優(yōu)勢(shì)，因此自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)在物流系統(tǒng)中的作用將越來越重要。 將隨機(jī)模擬理論應(yīng)用于自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)接收發(fā)放作業(yè)與庫(kù)容的關(guān)系研究，建立自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)隨機(jī)仿真數(shù)學(xué)模型能為國(guó)家重點(diǎn)工程建設(shè)的方案論證、工程規(guī)劃、投資決策提供自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 2 依據(jù)； 為自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)暫存?zhèn)}容、物流中心建設(shè)規(guī)劃提供依據(jù)；預(yù)估商業(yè)活動(dòng)中可能發(fā)生的費(fèi)用 。 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(kù)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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù) 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(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)接收發(fā)放作業(yè)與庫(kù)容的關(guān)系研究中，科學(xué)確定工程項(xiàng)目中自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)庫(kù)容的大小，并給出等待概率、設(shè)備利用率、庫(kù)容利用率等參數(shù)，為自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的建設(shè)規(guī)劃提供依據(jù)。同時(shí)對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)裝卸設(shè)備的合理配置進(jìn)行了分析。 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的 研究背景 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)于 1963 年誕生于美國(guó)，在 此 之 后， 迅速傳到其他各國(guó)，并且得到了飛快的發(fā)展，成為了一個(gè)學(xué)科。如今，像美國(guó)、日本等國(guó)家自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)建庫(kù)數(shù)均達(dá)數(shù)千座，其倉(cāng)庫(kù)的機(jī)械化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度也較高，如貨物的入出庫(kù)、 移動(dòng)、碼盤、拆盤、分揀等都是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制巷道堆垛機(jī)、叉車、鏟車、吊車和碼盤機(jī)器人等進(jìn)行作業(yè)，重力式貨架已經(jīng)在成功使用。 美國(guó)進(jìn)入八十年代，自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)庫(kù)房數(shù)量增加，規(guī)模擴(kuò)大，并走向標(biāo)準(zhǔn)化 [9]。 在自動(dòng)化立體 倉(cāng)庫(kù) 理論研究 方面美國(guó)做了很多貢獻(xiàn)，其理論的研究以消費(fèi)者為中心，大膽的進(jìn)行創(chuàng)新， 因此其 不僅 是現(xiàn)代物流的發(fā)源地， 而且 是 現(xiàn)今 世界上 這方面 最發(fā)達(dá)的國(guó)家之一 ，美國(guó)的企業(yè)對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)特別注意的兩點(diǎn)是：一是倉(cāng)儲(chǔ)成本的控制，二是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的升級(jí)優(yōu)化，以提高了倉(cāng)儲(chǔ)的效率； 日本 非常 注重實(shí)際， 他們認(rèn)為 控制成本及加強(qiáng)管理 是關(guān)鍵 ， 其次要在 管理和自動(dòng)化水平 方面有所提高 、 使 服務(wù) 水平更加 專業(yè) 化 ，同時(shí)使物流體系環(huán)?；Ｈ毡居?1969 年建成第一座自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)以來 [10]， 興建立體倉(cāng)庫(kù)，立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)立體化和自動(dòng)化 ，倉(cāng)儲(chǔ)用地不多，存量立體倉(cāng)庫(kù)的利用率高， 當(dāng)然日本自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 3 在 自動(dòng)化立體 倉(cāng)庫(kù) 數(shù)量方面也是 最多的國(guó)家之一 。荷蘭注重采用集約型分撥中心，倉(cāng)庫(kù)的集約度高，成本低，服務(wù)效率高；法國(guó)政府在規(guī)劃和制定物流政策時(shí)，十分重視倉(cāng)儲(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)化等物流設(shè)施基礎(chǔ)建設(shè)，貨物的 包裝實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、集裝化、大型化，貨物的分揀、裝卸、搬運(yùn)過程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化 [11]。西德的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的特點(diǎn)是在各工業(yè)部門的分布都相當(dāng)均勻 [12]。 國(guó)外主要研究自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化及三維仿真等方面的理論。萊切大學(xué)的Pierpaolo Caricato 和 Antonio Grieco 在基于 AGV 的物料裝卸系統(tǒng)下，運(yùn)用模擬退火算法有效解決 AGV設(shè)計(jì)路徑問題 [1315]。德國(guó)杜伊斯堡 埃森大學(xué)物流運(yùn)輸系的 Bashir Salah, Mohammed Wasiullah 和 Bernd Noche 對(duì) 基于斯圖爾特高夫平臺(tái)的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化和分析，預(yù)期自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的吞吐量 [16]。 Mariagrazia Dotoli, Maria Pia Fanti等應(yīng)用著色賦時(shí) Petri 網(wǎng)為多種自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)提供了一種模型，該模型適用于窄巷道堆垛機(jī)及有軌小車，該模型可以對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為實(shí)時(shí)監(jiān)控，也可以應(yīng)用與離散事件仿真，該模型的控制策略可以解決調(diào)度問題和避免碰撞事件 [17]。 南伊利諾伊大學(xué)機(jī)械和工業(yè)工程系的 HEUNGSOON FELIX LEE 和 華盛頓大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)和數(shù)學(xué) 系 SAMANTHA K. SCHAEFER 利用 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)合的方法提出一種最優(yōu)的存儲(chǔ)路徑的方法，該 方法 具有簡(jiǎn)單、快速 的優(yōu)點(diǎn)， 可以顯著減少 存儲(chǔ)時(shí)間， 從而提高吞吐量 [18]。技術(shù)方面主要研究自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)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。德國(guó)樂易電子公司對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中傳送系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)用條碼定位系統(tǒng)進(jìn)行控制，提高了系統(tǒng)效率，降低了成本，己應(yīng)用于宜家家居及寶馬汽車的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù) [19]。 我國(guó) 在二十世紀(jì)九十年代建成了 第一座自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù) ，該倉(cāng)庫(kù)是由計(jì)算機(jī)控制的 。 由于土地資源的緊缺，因此， 20xx 年立體庫(kù)的面積增幅最大 [20]。再加上貨物周轉(zhuǎn)率的快速要求，產(chǎn)品的低損壞率、低丟失率的要求，使自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn)了出來，因此，我國(guó)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的數(shù)量越來越多，而且自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)對(duì)機(jī)械設(shè)備智能化的要求越來越高。建設(shè)較高水平的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)勢(shì)在必行 [2122]。 在我國(guó)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)迅速發(fā)展的同時(shí)，不可避免的在使用中會(huì)存在一些問題，例如，存儲(chǔ)規(guī)模小、存儲(chǔ)能力低，設(shè)施的技術(shù)水平低 [23]，優(yōu)勢(shì)不突出，使許多庫(kù)場(chǎng)資源閑置 [24]，作業(yè)效率低下，有一些企業(yè)雖然實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)化，但由于產(chǎn)品 單一且批量小，原來的非自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的設(shè)施設(shè)備已經(jīng)有閑置現(xiàn)象了，而自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)又引入了一些設(shè)備，造成了設(shè)備的嚴(yán)重閑置，因此自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的使用要根據(jù)企業(yè)自身狀況，而不能盲目的配置。 國(guó)內(nèi)對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的發(fā)展及應(yīng)用、關(guān)鍵技術(shù)、貨位的優(yōu)化管理、主要設(shè)備的配置及運(yùn)行的優(yōu)化控制、存儲(chǔ)路徑優(yōu)化、認(rèn)證識(shí)別系統(tǒng)、 AGV調(diào)度問題、出入庫(kù)能力、故障分自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 4 析、監(jiān)控與管理系統(tǒng)、三