【文章內(nèi)容簡介】 工程開工前進(jìn)行充分5 / 77論證。自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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 2022 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(dòng)化倉庫主要技術(shù)參數(shù)為：年總周轉(zhuǎn)量為 1 億件，自動(dòng)化倉庫庫容量為 4 萬個(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)化倉庫為例，簡要對自動(dòng)化倉庫作業(yè)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行分析（如圖 13,14)：6 / 77卸 貨 碼盤、輸送有軌巷道堆垛機(jī) 入庫火 車圖 13 自動(dòng)化倉庫接收系統(tǒng)工藝圖 14 自動(dòng)化倉庫發(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(gè)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(dòng)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(dòng)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(dòng)入庫和自動(dòng)出庫的輸送機(jī)械。該機(jī)由輥?zhàn)?、機(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)堆垛機(jī) 輸送托盤 分揀機(jī)、裝汽車 出庫庫 立體庫7 / 77格范圍，無線路壓力，運(yùn)行簡單、輕快、無噪音、可靠。圖 16 托盤輥?zhàn)虞斔蜋C(jī) RF 技術(shù) 射頻識別是一自動(dòng)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(dòng)收費(fèi)、倉儲管理、火車識別、生產(chǎn)自動(dòng)化、畜牧管理、運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)等方面。如瑞士全部旅客列車上都安裝了射頻自動(dòng)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(shí)對多窗口、多車輛動(dòng)態(tài)跟蹤，獲得車輛目前所處的位置、速度及時(shí)間等信息。蒙牛乳業(yè)泰安有限責(zé)任公司乳制品自動(dòng)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 2022 年 8 月 1 日開工建設(shè)，2022 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 114 為內(nèi)蒙古蒙牛乳業(yè)泰安有限公司乳制品自動(dòng)化立體倉庫主要設(shè)備配置及參數(shù)。 8 / 77表 13 內(nèi)蒙古蒙牛自動(dòng)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(dòng)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(gè)數(shù)：8 個(gè)北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動(dòng)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(dòng)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) 22022 個(gè)，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(dòng)化立體倉庫基本技術(shù)參數(shù)如下表 15。9 / 77圖 17 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動(dòng)化立體倉庫表 15 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動(dòng)化立體倉庫基本技術(shù)參數(shù)自動(dòng)化倉庫 參數(shù) 存儲單元尺寸 1200mmx1000mmx1160mm 巷道數(shù)/貨架排數(shù) 8個(gè)/16排 貨位數(shù) 22022個(gè)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(gè)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?，反復(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、10 / 77動(dòng)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(dòng)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(dòng)物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用于抗微生物藥物藥動(dòng)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：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。依據(jù)服從不同概率分布規(guī)律，建立自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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。根據(jù)自動(dòng)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(dòng)化倉庫物流系統(tǒng)的隨機(jī)參數(shù)：發(fā)放時(shí)間間隔記錄、接收時(shí)間間隔記錄。11 / 77（2）本課題的關(guān)鍵點(diǎn)是根據(jù)發(fā)放時(shí)間間隔記錄、接收時(shí)間間隔記錄建立服從某概率規(guī)律的隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器,來產(chǎn)生相應(yīng)的時(shí)間間隔。這是正確的對自動(dòng)化倉庫庫容量進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 本章小結(jié)? 簡要介紹了課題的提出及意義，自動(dòng)化倉庫的研究背景。? 對浙江森馬服飾股份有限公司、蒙牛乳業(yè)泰安有限責(zé)任公司自動(dòng)化倉庫和北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園的自動(dòng)化立體倉庫進(jìn)行了調(diào)研。? 明確本文要研究的主要內(nèi)容、關(guān)鍵點(diǎn)及難點(diǎn)。12 / 77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題的一種模擬方法。模擬的次數(shù)越多，求出的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)越精確，越能反映實(shí)際狀況。由于計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算功能，在模擬時(shí)計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生的偽隨機(jī)數(shù)比真隨機(jī)數(shù)使用更方便、且運(yùn)算速度快。因此，可以節(jié)省大量的人力物力和時(shí)間，基于隨機(jī)模擬的大量優(yōu)點(diǎn)，使隨機(jī)模擬法得到了更廣泛的應(yīng)用。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)的產(chǎn)生方法本課題應(yīng)用的是隨機(jī)模擬理論，產(chǎn)生與之相關(guān)概率分布的隨機(jī)數(shù)是應(yīng)用該理論研究隨機(jī)問題的關(guān)鍵，真正的隨機(jī)數(shù)的基礎(chǔ)是自然界之中物理現(xiàn)象的隨機(jī)特征，如電阻和二極管的熱噪聲，再如擲硬幣、擲骰子、抽簽及搖號等，這樣的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是物理真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，使用物理隨機(jī)數(shù)，很難被發(fā)現(xiàn)規(guī)律和周期。事實(shí)上，物理隨機(jī)數(shù)可以認(rèn)為是沒有周期和規(guī)律，對技術(shù)的水平要求高是它們的缺點(diǎn)。而由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常被使用到。隨機(jī)數(shù)發(fā)生器生成隨機(jī)數(shù)需要通過一個(gè)確定的算法，它的初始狀態(tài)被稱為種子 [5657]。本課題就是通過調(diào)研實(shí)際自動(dòng)化倉庫的運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，在計(jì)算機(jī)中生成服從該自動(dòng)化倉庫運(yùn)行規(guī)律的隨機(jī)數(shù)。隨機(jī)數(shù)分為均勻分布和其它分布，前者是產(chǎn)生后者的基礎(chǔ)，要產(chǎn)生任一種具有連續(xù)分布的隨機(jī)數(shù)?？梢酝ㄟ^直接抽樣、函數(shù)變換、順序技巧、舍選補(bǔ)償、漸近模擬等方法，產(chǎn)生出任意分布的隨機(jī)數(shù) [58]。線性同余法因其自由度高、計(jì)算簡便的優(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)。組合發(fā)生器法就是以某種方式將多個(gè)獨(dú)立的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器組合起來來產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法 [59]。國內(nèi)的學(xué)者針對隨機(jī)數(shù)理論也做了大量工作。南京郵電大學(xué)的韓璐、肖兆鸞研究出了一種新型的混合型隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 [60]。孫曉輝，林秋華，郝育聞將 Logistic 和無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]。王怡林將拋物線映射用于生成無固定周期隨機(jī)數(shù) [62]。廣東技術(shù)師范學(xué)院的肖化昆研究了 C++中產(chǎn)生服從任意概率分布隨機(jī)數(shù)的方法 [63]。朱曉林，耿恒山設(shè)計(jì)了高效生成優(yōu)13 / 77質(zhì)偽隨機(jī)數(shù)的 LPQ 算法 [64]。馮艷利用無理數(shù)無限不循環(huán)的性質(zhì)，產(chǎn)生無周期的隨機(jī)數(shù)[65]。 隨機(jī)函數(shù)發(fā)生器的建立 均勻分布區(qū)間上均勻分布是連續(xù)型分布，其密度函數(shù)和分布函數(shù)為：??1,0 產(chǎn)生 區(qū)間上隨機(jī)數(shù)，其遞推公式如下 [66]：??1,0 　 。均 為 非 負(fù) 整 數(shù)，，為 增 量 ，為 乘 數(shù) ，為 模 數(shù) ，為 初 值 ，其 中 caMxcaMx 00程序算法如下： （1）給定參數(shù) 的值,計(jì)算 ； c,0x?0 （2）若 ,則 ；ax??x?01 （3）否則， 取 的余數(shù)；1