基于樂龍的配送中心系統仿真設計及優化

許　健　張婕姝　施梅超

摘要：文章概要地介紹了配送中心系統仿真的現狀以及樂龍的基本應用，說明了物流配送過程和計算機仿真的關系，討論了在物流配送中利用樂龍軟件進行仿真的方法與技巧，并通過模擬運行模型，發現系統的不足之處，隨后通過改變參數達到實現物流配送中心優化的目的。

關鍵詞：樂龍；配送中心；仿真

中圖分類號：F270.7文獻標識碼：A

Abstract: The article outlines the current status of simulation of distribution center and the basic application of RaLc, gives the relationship between logistics and computer simulation, and discusses the method and technique of using RaLc in logistics and distribution process. By running the model, the weakness of the system can be found. By changing the parameters of the system, it can achieve the purpose of optimization of distribution center.

Key words: RaLc; distribution center; simulation

配送中心的建立是社會化大生產的必然要求。配送中心的產生帶來了物流組織形式的巨大變革，擴大了社會物流能力，提高了社會物流效率，并且推動生產和流通向社會化，新型化，專業化方向發展。

伴隨著生產自動化水平不斷提高，生產系統越來越復雜，節奏越來越快，生產管理者對生產改進的每一決策，都需謹慎考慮。措施不當，往往需付出高昂的代價。而正是由于系統的復雜性、快節奏和柔性，要想預測每一種決策給系統帶來的后果，已是人的大腦無法勝任的了。仿真技術正是彌補了這一不足，成為現代生產系統的有用工具以及生產管理人員的得力助手。

1樂龍仿真軟件功能及特點

1.1仿真技術在配送中心設計與優化中的作用

物流系統仿真技術作為新型技術，在對復雜而詳細的物流中心設計規劃、分析改造過程中，更是不可缺少的重要工具。它在減少損失、節約經費、縮短開發周期、提高物流中心質量等方面發揮著巨大作用。因而在物流中心等重大項目設計規劃中發揮著它卓越的預演性。系統仿真技術能夠在系統規劃設計階段，對設備配置、設備布局、設備運行參數等方面進行仿真分析，評價和對比不同的系統設計方案，達到優化設備能力、生產線能力、作業流程和訂單排序的目的。根據國外應用經驗，應用仿真分析方法改進物流系統方案后可使總投資減少30%。

1.2樂龍軟件的功能及特點

作為工具，樂龍仿真軟件的最大特點是迅速、簡便而實用。物流中心所使用的基本搬運器械設備各種傳送帶、自動立體倉庫、搬運平板車等，以及工作人員（裝卸、分揀、叉車搬運等）全部以按鈕的形式被注冊在工具欄上。用鼠標選擇想要設置的與該機械設備相對應的按鈕，然后在三維空間中向想要放置的位置點一下鼠標，它就會立刻出現在地面上。其后沿著布局一一擺放，并按照貨物流水順序依次對接下去即可。由于各個傳送帶之間可自動對接，因此連接作業不費時間。只要輕輕一按開始按鈕，即可啟動模型試驗。此外，它還可以組化設備來進行定義和復制。因此，巨大規模的物流中心也可以輕而易舉地構筑“動態”三維物流中心模型。器械設備的長度、運行速度以及倉庫貨架數量等，即使在運行中，也能在屬性窗口中更改其參數，并同步將變化結果反映到動作上。

2基于樂龍的配送中心系統建模

2.1配送中心系統描述

一廠家有3條生產線生產3種不同的商品（模型中用3種不同的顏色表示），3條生產線下來的產品直接進入公司的配送中心，配送中心要向3家商家供貨。3條生產線生產的產品速度都是服從每件20到50秒的隨機分布，即每件產品到達配送中心入口傳送帶的時間都服從20到50秒的隨機分布。產品通過傳送帶送到裝貨平臺，在裝貨平臺，產品會由機器人放置到托盤上，假設每個托盤能放置5件產品。隨后托盤會經鏈條輸送機送入自動立體倉庫中，立體倉庫每60秒自動出庫一次，采用先進先出的原則，出庫產品會根據產品的種類不同被送往不同的傳送帶，由工人裝車，工人的步行速度為60米/分鐘，需要步行的距離為1米，拿放貨物所需時間都為2秒。高架立體倉庫的巷道堆垛機的水平移動速度為40米/每分鐘（允許最快速度為80米/分鐘），升降機的垂直運行速度為40米/分鐘（允許最快速度為80米/分鐘），容量為100個托盤。整個配送中心傳送帶的速度為48米/分鐘。鏈條傳送機的初始速度為30米/分鐘（允許最快速度為60米/分鐘）。

2.2系統仿真的目的

系統仿真的目的是，通過模擬自動化倉儲系統的運行，動態顯示配送中心的即時庫存數量和運行情況，觀察系統中出現的瓶頸，修改設備數量和參數設置進行改善，多次試運行后，使系統能長時間保持穩定并且能適應突發事件的發生。此時的系統就是個穩態系統，這也是仿真的目的，在不建造實物運行的情況下，能幾乎接近真實的情況模擬真實事件，這能節約大量成本，能在建造真的配送中心時給予規模和設備數量上很好的參考價值，以免造成不必要的人力和財力的浪費。

2.3配送中心仿真建模

限于篇幅，以下僅對關鍵步驟進行簡要介紹。

2.3.1模型搭建

利用樂龍構建模型是較為簡單的一項工作，只要根據邏輯順序在平面上依次構建需要的設備即可，有些設備會自動連接，有些需要手動連接，利用樂龍軟件構建模型的關鍵在于智能導向的正確設置。根據配送中心系統描述，需要構建的主要設備有傳送帶，鏈條傳送機，機器人，高架立體倉庫，托盤，工作人員及卡車等。

2.3.2參數設置

（1）生產線參數設置

生產線每件產品的到達時間服從20秒到50秒的隨機分布，設置發生器為隨機分布，時間為20秒到50秒，3個發生器設置都一樣（代表3條生產線），如圖1。

（2）高架立體倉庫參數設置

先設置倉庫的容量，為100個托盤的容量，再設置起重機的速度，水平方向和垂直方向的速度各為40米/分鐘和30米/分鐘。

（3）工人參數設置

隨后對工人步行和取放貨物時間的設置，工人步行速度設置為60米/分鐘，取拿貨物的時間都為2秒。

（4）其他參數設置

最后設置其他各部分的具體參數，模型搭建及參數設置完畢后的模型全景圖如圖2所示。

3仿真模型優化

模型建立好后，進行系統的初步運行，系統模擬運行近20分鐘時，傳送帶出現排隊擁堵現象，如圖3。

為了改善傳送帶堵塞的問題，對模型進行如下的改進：

（1）加快左邊機器人的運行速度，由3秒改為2秒。

（2）加快鏈條傳送機的運行速度，由30米/分鐘改為40米/分鐘。

（3）加快高架立體倉庫的巷道堆垛機和升降機的運行速度，巷道堆垛機和升降機的運行速度都調整為60米/分鐘。

對系統進行重新的設置，再次運行模擬系統，經過近10個小時的模擬運行，發現一個立體倉庫根本無法滿足存儲的需要，高架立體倉庫有存滿的危險，于是對系統進行如下的調整：

（1）另外增加一個高架立體倉庫。

（2）加快高架立體倉庫巷道堆垛機和升降機的運行速度，都調整為65米/分鐘。

（3）同時優化鏈條傳送機的運行速度，調整為45米/分鐘。

（4）出庫時間修正為50秒，以加快周轉。

（5）每個托盤增加存放1個產品的能力，以提高庫容量，同時對其他一些設備進行微調，以便更進一步優化。

再次對模型進行調整后，經過近24個小時的模擬仿真，系統處于穩定狀態，傳送帶沒有被堵塞，倉庫的存放狀態也較為滿意（如圖4）。即使有突發情況的發生，系統也能穩定處理，說明系統此時具有一定的柔性，整個系統能在較經濟的狀態下平穩地運行。

4結束語

通常物流系統比較復雜，以致樂龍仿真很難實現，即使有時可以建立數學模型，但由于模型本身的復雜性，例如隨時間變化的、高階的、非線性的模型，所以難以用現有的仿真軟件來實現，我們可以根據實際數據建立系統的仿真模型，并在模型上進行仿真試驗，然后逐步求精，逼近真實生產過程的主要特性，通過不斷完善相關模型，從而達到對現實物流過程研究的目的。

通過使用仿真軟件在配送中心規劃前對現實的仿真，能對配送中心的建造提供一定的依據，能有效避免儲存能力不夠或者儲存能力的過剩，有效達到節約資金和最大化利用資源的目的。雖然仿真軟件在某些功能上有所欠缺，也不能做到對現實事件100%的模擬，但其接近真實事件的功能，能有效幫助我們解決規劃中的一些問題。

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