【正文】 as: efficiency of loading and unloading economy,utilization rate of equipment , etc , are Optimized , and the stability of the roadway stacker are analyzed. Key Words: Theory of Stochastic Processes。 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(hù)服務(wù)系統(tǒng)、重大工程安全評(píng)估系統(tǒng) 等， 此類(lèi)系統(tǒng)中的某些參數(shù)服從某類(lèi)概率規(guī)律，如： a. 某工廠(chǎng)大型車(chē)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]。 d. 水文數(shù)據(jù)序列服從 Gamma[5]分布。 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 。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(pán)、拆盤(pán)、分揀等都是通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制巷道堆垛機(jī)、叉車(chē)、鏟車(chē)、吊車(chē)和碼盤(pán)機(jī)器人等進(jìn)行作業(yè)，重力式貨架已經(jīng)在成功使用。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(guò)程實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化 [11]。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]。德國(guó)樂(lè)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(chē)的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù) [19]。建設(shè)較高水平的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)勢(shì)在必行 [2122]。浙江理 工大學(xué)的林天翔對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)貨位管理進(jìn)行優(yōu)化，提高了吞吐量 [26]。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(duì)整個(gè)貨架區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì) [30]。馬永杰，蔣兆遠(yuǎn) 對(duì) 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的出入庫(kù)能力進(jìn)行分析 [34]。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(lái)對(duì)用 FLEXSIM軟件仿真的自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行研究分析 [3839]。 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)庫(kù)容的確定與許多因素有關(guān) :年接收發(fā)放總量、進(jìn)出庫(kù)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。 圖 12 浙江森馬服飾股份有限公司物流配送中心自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù) 表 12 浙江森馬服飾股份有限公司物流配送中心自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)主要設(shè) 備配置 設(shè)備配置 數(shù)量 巷道堆垛機(jī)：（臺(tái)） 16 托盤(pán)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(dòng)化倉(cāng)庫(kù) 為例 ，簡(jiǎn)要對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)作業(yè)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行分析（如圖 13,14)： 圖 13 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)接收系統(tǒng)工藝 卸 貨 碼盤(pán)、輸送 有軌巷道堆垛機(jī) 入庫(kù) 火 車(chē) 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 6 圖 14 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)發(fā)放系統(tǒng)工藝 巷道堆垛機(jī)是目前整個(gè)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)的核心裝卸專(zhuān)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(lái)的 ； 橋式堆垛機(jī)運(yùn)行速度 較慢 ， 它適用于存取出入庫(kù)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]。激光測(cè)距定位技術(shù)已經(jīng)能使巷道堆垛機(jī)精確定位。該機(jī)由輥?zhàn)印C(jī)架、支架、驅(qū)動(dòng)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(wú)線(xiàn)路壓力 ， 運(yùn)行簡(jiǎn)單、 輕快、 無(wú)噪音、可靠 。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]。 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(shí) 對(duì) 多窗口、多 車(chē)輛動(dòng)態(tài)跟蹤， 獲得 車(chē)輛 目前所處的位置、速度及時(shí)間等信息。項(xiàng)目總投資 6 億元，建設(shè)有 12 條冰淇淋生產(chǎn)線(xiàn)和 17 條液體奶生產(chǎn)線(xiàn)。 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) （調(diào)研日期： ） 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) （見(jiàn)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(cāng)庫(kù)分兩層樓，每層與生產(chǎn)車(chē)間緊密結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)原材料和成品在立體倉(cāng)庫(kù)和車(chē)間之間的短距離快速搬運(yùn)。 由 著名匈牙利數(shù)學(xué)家 馮 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(dòng)物醫(yī)學(xué)、港口、建筑、石油鉆探等領(lǐng)域都有應(yīng)用 。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(píng)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(píng)估。在港口領(lǐng)域，應(yīng)用于港口投資風(fēng)險(xiǎn)分析 [55]。在物探化探領(lǐng)域，應(yīng)用于磁法勘探。 課題研究?jī)?nèi)容 本文主要研究以下理論問(wèn)題和技術(shù)問(wèn)題： 機(jī)函數(shù)發(fā)生器的建 立 研 究 工程中常見(jiàn)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。 利用 VB 編程技術(shù)與 MATLAB 仿真技術(shù)，建 立自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)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。這 是正確的對(duì) 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)庫(kù)容量進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)的基 礎(chǔ)。 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 12 第二章 隨機(jī)模擬理論研究 隨機(jī)模擬理論 所謂隨機(jī)模擬法就是把數(shù)理 統(tǒng)計(jì)理論方法 作 為基礎(chǔ) ，然后將 一定的概率模型 或者是系統(tǒng)模型與 所求解的問(wèn)題相聯(lián)系， 運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行隨機(jī)模擬，以近似解的方式得出所求問(wèn)題的一種模擬方法 。隨機(jī)模擬法求出的解為近似解 ，因此，也 就意味著模擬的結(jié)果是不完善 的，需要 人們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)加以 衡量、判斷。 隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 生成隨機(jī)數(shù)需要通過(guò)一個(gè)確定的算法 ，它的初始狀態(tài)被稱(chēng)為種子 [5657]。線(xiàn) 性同余 法因 其自由度 高、計(jì) 算簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)使其成為目前應(yīng)用最廣泛的方法之 一，它 用同余運(yùn)算來(lái)產(chǎn)生隨機(jī) 數(shù)；陶 思沃思 利用 反饋位移寄存器法產(chǎn)生 隨機(jī) 數(shù)。孫曉輝，林秋華，郝育聞將 Logistic和 無(wú)限折疊兩種混沌映射組 合，得 到一種新隨機(jī)數(shù)發(fā)生器方 法 [61]。 馮 艷利用無(wú)理數(shù)無(wú)限不循環(huán)的性 質(zhì)，產(chǎn) 生無(wú)周期的隨機(jī) 數(shù) [65]。 圖 22驗(yàn)證均勻分布隨機(jī)數(shù)發(fā)生器直方圖 產(chǎn)生任意區(qū)間 ? ?ba, 的均勻分布隨機(jī)數(shù)，只需要先產(chǎn)生的服從 ??1,0 區(qū)間的隨機(jī)數(shù) u ，然后 令 公式 uabaR )1( ???? ， R 即是 ? ?ba, 區(qū)間的均勻分布隨機(jī)數(shù)。該 分布同時(shí)還 可以近似地為 一 些系統(tǒng)的 失效分布 建立 模型 ，如 高可靠性系統(tǒng) 。 圖 25 是在 Visual Basic 與 MATLAB混合編程調(diào)用指數(shù)隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器，驗(yàn)證密度函數(shù)曲線(xiàn)，從程序運(yùn)行結(jié)果看與理論十分吻合。 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 17 圖 25驗(yàn)證指數(shù)分布密度函數(shù)曲線(xiàn) 圖 26驗(yàn)證指數(shù)分布隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器直方圖 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 18 正態(tài)分布 正態(tài)分布 在多種 領(lǐng)域都非常重要 ， 它廣泛 存在于 心理 和 教育 、 自然 界 、 生產(chǎn)生活以及 科學(xué) 實(shí)驗(yàn) 的諸多領(lǐng)域之中，如能力的高低，學(xué)生成績(jī)的好壞 ； 在生產(chǎn)條件不變的情況下，產(chǎn)品的強(qiáng)力、抗 壓強(qiáng) 度、長(zhǎng)度等指標(biāo)；同一種生物體的身 高 、體重等指標(biāo)；彈著點(diǎn)沿某一方向的偏差；以及 理想 氣體 分子 的速度分量，電子管的使用壽命 ； 測(cè)量同一物體的誤差；鐵水的含碳量 ； 某地水文中的水位、平均氣溫 、 年降水量 ；同質(zhì)群體的紅細(xì)胞數(shù)、血紅蛋白量等 等 。 BoxMuller 法 將正態(tài)分布的 分布函數(shù)轉(zhuǎn)換到極坐標(biāo)系， 然后 采用反變換法 得到。從程序運(yùn)行結(jié)果看 BoxMuller 坐標(biāo)變換法程序運(yùn)行速度快、效率高， 其不足之處就是 隨機(jī)數(shù)的質(zhì)量不 高 ， 所以其 適合仿真精度較低的場(chǎng) 合 。 ? 給出了服從均勻、指數(shù)分布、正態(tài)分布隨機(jī)函數(shù) 發(fā)生器建立的方法，其中序列yxRr , 是后 續(xù)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)汽車(chē)發(fā)放的時(shí)間間 隔。 本文對(duì)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行研究 ,其結(jié)構(gòu)圖如圖 31，火車(chē)運(yùn)來(lái)貨物到自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)，貨 物經(jīng)裝卸設(shè)備和入庫(kù)輸送系統(tǒng)進(jìn)行卸載及輸送進(jìn)入自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)存 儲(chǔ)，入 庫(kù)作業(yè)完 成，出庫(kù)時(shí)，貨 物由裝卸設(shè)備及出庫(kù)輸送系統(tǒng)運(yùn)至出庫(kù)口進(jìn)行裝 載，出 庫(kù)作業(yè)完 成。 使自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)能力增加。 表 31 叉車(chē)技術(shù)參數(shù) 參數(shù)名稱(chēng) 參數(shù)要求 最大起升重量 3000 kg 載荷中心距 500 mm 最大起升高度 3000 mm 自由提升高度 160305 mm 空載最大行駛速度 18km/h 滿(mǎn)載最大行駛速度 19km/h 滿(mǎn)載上升速度 450 mm/s 空載上升速度 470480 mm/s 滿(mǎn)載下降速度 450 mm/s 空載下降速度 450500 mm/s 貨叉尺寸 1070 125 45 (mm) 表 32 巷 道堆垛機(jī)主要技術(shù)參 數(shù) 參數(shù)名稱(chēng) 參數(shù)要求 水平運(yùn)行速度 80180 m/min 升降速度 工作速度 15－ 25 m/min 慢速檔 3－ 5 m/min 最大速度 60 m/min 貨叉伸縮速度 1530 m／ min 貨叉尺寸 1070 125 45 (mm) 額定負(fù)荷 1000 kg 巷道寬度 最小 1500 mm 堆垛機(jī)高度 24 m 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)與 庫(kù)容關(guān)系的研究 26 圖 32 巷 道堆垛 機(jī)、輥 筒輸送 機(jī)、叉車(chē) 自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中轉(zhuǎn)作業(yè)系統(tǒng)仿真模型 自 動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)是一個(gè)隨機(jī)服務(wù)系 統(tǒng)，它有三部分組成： （ 1）汽車(chē)發(fā)放的規(guī)律 即它是按什么樣的概率分布發(fā)放的。序列 yxR , （ uabaR )1( ???? ，ux lnta? ， ?? ??? ?? ）（121 6i iuy（其中 u ～ [0,1]））分別是利用隨 機(jī)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的均勻分布汽車(chē)發(fā)放的 時(shí)間間隔、指 數(shù)分 布汽車(chē)發(fā)放的時(shí)間間隔、正 態(tài)分 布汽車(chē)發(fā)放的時(shí)間間隔。卸載一班火車(chē)需要時(shí)間 tt可由式（ 32）求得： 34??? 裝卸效率裝載機(jī)械能力 火車(chē)裝載的托盤(pán)數(shù)量tt （ 32） 服務(wù)原則 服務(wù)的原則是：先發(fā)放先服務(wù)：先發(fā)放的汽車(chē)先進(jìn)行裝載作業(yè)。 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 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 按照來(lái)火車(chē)、發(fā)汽車(chē)作業(yè)的時(shí)序圖（圖 33）可以計(jì)算每小時(shí)自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)庫(kù)容，程序計(jì)算公式如下： Q（ k） =Q(k1)+VBVC （ 33） 其中， Q(k)代表在某 時(shí)刻的庫(kù) 容， Q(k1)代表某時(shí)刻前一時(shí)刻的 庫(kù) 容， 庫(kù) 容的大小以托盤(pán)個(gè)數(shù)表示。因此，由于火車(chē)、汽車(chē)的作業(yè)，在任一時(shí)刻， 33式就分可以細(xì)分為以下 4種情況： 有火車(chē)，有汽車(chē)時(shí)， Q（ k） =Q(k1)+VBVC 有火車(chē)，無(wú)汽車(chē)時(shí) ， Q（ k） =Q(k1)+VB 無(wú)火車(chē)，有汽車(chē)時(shí)， Q（ k） =Q(k1)VC 無(wú)火車(chē)，無(wú)汽車(chē)時(shí)， Q（ k） =Q(k1) 正是由于自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的中轉(zhuǎn)作業(yè)使得自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的庫(kù)容發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，如圖 33。另外，對(duì)于每一輛汽車(chē)來(lái)說(shuō)，被選中后的工作過(guò)程可分為靠近月臺(tái)、裝貨、離開(kāi)月臺(tái)三個(gè)部分，而且先后的兩輛汽車(chē)的進(jìn)出自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的過(guò)程不能重疊，即只有上一輛汽車(chē)離開(kāi)月臺(tái)之后，下一條汽車(chē)才能靠近自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的月臺(tái)。例如： 設(shè)備利用率 = Ttmii??1 (35) mnn 全年 總汽車(chē) 數(shù) 小時(shí) 的汽車(chē) 數(shù)等待大于小時(shí)概率等待 ? (36) 7200/))(( 72001??? k RkQ倉(cāng)容利用率 (37) 式中 it — 第 i 批汽 車(chē)作業(yè)時(shí) 間， (h)； n— 小時(shí)數(shù)； T— 仿真時(shí)間， (h)； m— 汽車(chē)批次； Q(k)為 k 時(shí)刻庫(kù)容； R 為設(shè)計(jì)