自動分揀模塊在Automod中的建模與仿真分析

王 琳，李金村，吳 雙，潘艷飛 ，張可義

（北京機械工業自動化研究所，北京 100120）

0 引言

自動分揀系統是一個典型的離散隨機性動態系統，一般由計算機控制系統、供件系統、輸送系統、分揀系統等組成。在計算機控制系統的指示下，各個系統共同完成商品的供件、輸送和分揀動作。本文以某醫藥物流中心的分揀系統為依據，在Automod環境中進行局部建模與仿真，通過分析仿真數據，找出系統有待優化的地方，為實際應用提供理論依據。

1 仿真模型的建立

1.1 研究對象

該物流配送中心的分揀是以訂單為單位的，按照訂單要求，將各類藥品拆零揀選完成后放入箱子中，經人工復核打包，放到輸送線上，通過輸送線上的條碼信息識別系統從各個分揀道口分揀出，最后裝車運往目的地。根據實際情況，不同訂單可以從不同分揀道口分出，也可以從同一個分揀道口分出。該配送中心共設置了12個分揀道口，本文只研究其中的兩個分揀道口，為簡化起見，取兩種貨物類型（即分到同一分揀道口的為一種類型），類型Lmain由主皮帶線輸送，類型Lsub由分皮帶線輸送至主皮帶，與類型Lmain混合，經過分揀系統的分揀后分別進入到各自的存儲區域。系統簡圖如圖1所示。

圖1 系統簡圖

1.2 參數設定

根據該分揀系統的運行情況，在系統的建模過程中確定以下參數：

1）進入到分揀系統中的兩種類型的貨物數量由以往歷史數據獲得。分析近一個月的歷史數據，考慮到現場人員的工作習慣（統一集中放到輸送線上），得到Lmain、Lsub兩種貨物的運行數量大概都呈均勻分布。

2）主皮帶線的速度為1m/s，分皮帶線由兩部分組成，第一段速度為0.65m/s，第二段加速至1m/s，兩條皮帶線呈30°夾角，分揀道與主皮帶線也呈30°夾角，皮帶線寬度為600mm。

3）從各個分揀道口分出的貨物尺寸受到具體訂單的影響，有的訂單中大尺寸的多些，有的訂單中小尺寸的多些，這會影響到各類型貨物被分揀出的時間，為簡化起見，經分析現場測試記錄，取平均值1.2s作為各類型貨物被分揀出的時間，并假設貨物尺寸一致。

2 在Automod中進行建模

2.1 Automod簡介

Automod是針對離散事件系統仿真的軟件，可完成對制造業，倉儲系統，物料處理，配送中心以及控制系統等的仿真分析、評價和優化設計。主要包括三大模塊：AutoMod、Autostat和AutoView。

2.2 系統建模

在Automod仿真環境下建模步驟如下：

1）建立子系統模型，按照圖1布局，在Automod環境下建立Conveyor系統，形成分揀模塊的場景布置。

2）定義系統中的Load,Process,Queues,Resources等。本系統中定義兩種實體Lmain和Lsub；分揀Lmain類貨物和Lsub類貨物的分揀機兩種資源Rmain和Rsub；兩個隊列Qmain和Qsub；以及各自的實體屬性和邏輯單元，并建立了一個變量來統計系統中總共運行的貨物數量。

3）建立完上述模型后，需要在Automod中對各個過程流編寫程序 語言，通過程序的運行才能做出作業流程。根據所建立的模型在SourceFile中編寫驅動程序logic.m。模型的部分程序如下：

3 模型運行及仿真分析

該配送中心的工作模式是所有訂單都拆零揀選打包復核完成之后統一運往分揀區，一般固定是在上午十二點和下午四點左右進行分揀工作，持續大概1個小時左右，本文只選取其中兩個分揀道，設置模型的Runcontrol為1小時。模型在Automod中的運行如圖2所示。

圖2 系統仿真簡圖

模型的仿真分析：

Auotomod軟件自帶有仿真分析功能，模型運行的各方面的資料都可以在Report中查看到，包括貨物產生的總數，各環節執行情況，分揀機的使用情況等，現取兩個分揀機的使用情況為例進行說明，如圖3所示。

圖3 兩個分揀機的使用情況

從該統計可以看出，（該統計數據是基于Lmain每5s產生一個，Lsub每6s產生一個）兩個分揀機各準確分揀出720和600個貨物（total），與貨物產生數量一致，分揀一個貨物的時間為1.2s（Av_Time），與期望時間一致，各個分揀機的利用率很低（Util），所以貨物到達無需等待即可被分揀（Av_wait）。

為了提高分揀機的利用率，考慮加大該系統的產量，當產量為3600時，分揀機的使用情況如圖4所示。

圖4 產量為3600時的使用情況

利用率提高到0.6，同時都可正確分揀出，繼續加大產量發現，當產量達到6000時，利用率達到100%

圖5 產量為6000時的使用情況

再增大就會出現無法分揀的情況， 超出了系統的負荷。

通過以上的分析可知，該物流中心分揀系統的分揀效率完全可以滿足當前的業務需求，考慮到該配送中心后期會增加訂單業務量的情況，只要后期產量增加在一定范圍之內都可以滿足系統的生產要求。

4 結論

物流配送行業的快速發展，使得分揀系統的應用也越來越廣泛。本文針對某醫藥配送中心分揀系統進行Automod的建模、分析與優化設計，通過Automod軟件強大的分析功能找到了系統優化改進的地方，為后續進一步的研究奠定了基礎。

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