【文章內(nèi)容簡介】 工程開工前進(jìn)行充分5 / 77論證。自動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化倉庫主要技術(shù)參數(shù)為：年總周轉(zhuǎn)量為 1 億件，自動化倉庫庫容量為 4 萬個貨位，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化倉庫為例，簡要對自動化倉庫作業(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 自動化倉庫接收系統(tǒng)工藝圖 14 自動化倉庫發(fā)放系統(tǒng)工藝巷道堆垛機(jī)是目前整個自動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)完成整托盤的自動入庫和自動出庫的輸送機(jī)械。該機(jī)由輥?zhàn)印C(jī)架、支架、驅(qū)動裝置等部件組成，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、自動收費(fèi)、倉儲管理、火車識別、生產(chǎn)自動化、畜牧管理、運(yùn)動計(jì)時等方面。如瑞士全部旅客列車上都安裝了射頻自動識別系統(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)時對多窗口、多車輛動態(tài)跟蹤，獲得車輛目前所處的位置、速度及時間等信息。蒙牛乳業(yè)泰安有限責(zé)任公司乳制品自動化立體倉庫（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 )最大能拆空托盤個數(shù)：8 個北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動化立體倉庫（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，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)自動化立體倉庫表 15 北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園生產(chǎn)自動化立體倉庫基本技術(shù)參數(shù)自動化倉庫 參數(shù) 存儲單元尺寸 1200mmx1000mmx1160mm 巷道數(shù)/貨架排數(shù) 8個/16排 貨位數(shù) 22022個貨位 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。在動物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用于抗微生物藥物藥動學(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，確定自動化倉庫物流系統(tǒng)的隨機(jī)參數(shù)：發(fā)放時間間隔記錄、接收時間間隔記錄。11 / 77（2）本課題的關(guān)鍵點(diǎn)是根據(jù)發(fā)放時間間隔記錄、接收時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)的時間間隔。這是正確的對自動化倉庫庫容量進(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)任公司自動化倉庫和北京雙鶴藥業(yè)工業(yè)園的自動化立體倉庫進(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