近年来，Flexsim软件作为一种强大的分析工具，在工程师和设计师的系统设计过程中起着决定性的作用。Flexsim可用于构建真实系统的3D模型 　　

　　计算机模型可以在短时间内获得系统性能指标。该软件作为一个通用工具，可以在不同行业的主要系统中使用，本文就是制造自动化仓库的应用。 　　

　　1 系统概况 　　

　　本文的原型是在建造纸厂自动化立体仓库成套设备系统项目的物流运输系统。这个物流系统可以分为“仓储和运输系统” 　　

　　系统、货架、堆垛机系统和交付系统。利用Flexsim仿真软件，对本项目中的“货架、堆垛机系统”和“出库”进行了分析。 　　

　　运输系统”进行建模。结合前端“仓储输送系统”，对模拟作业进行分析和优化。 　　

　　1.1系统介绍 　　

　　本文在以往“仓储与输送系统”的基础上，重点研究了该系统中“货架与堆垛机系统”的仿真建模。货架和堆垛机的参数见表1。 　　

　　表1货架和堆垛机参数 　　

　　1.2系统主要工艺流程 　　

　　物流系统的流程可以分为以下四类： 　　

　　(一)纸叠入库当纸叠到达入库目标位置所在的巷道时，巷道堆垛机接收将纸叠运送到仓库指定位置的任务，并卸载纸叠。 　　

　　之后，堆垛机返回初始位置，等待下一个任务。 　　

　　(b)纸叠出库当隧道式堆垛机接受纸叠出库任务时，隧道式堆垛机到达目的地。 　　

　　要传送到出口通道的纸叠的仓库位置。后续交付系统将完成纸叠到交付平台的交付，同时完成托盘的回收并组织成托盘组。 　　

　　(c)托盘入库当分拣好的托盘组到达托盘入库口时，巷道堆垛机接受将托盘组运送到仓库指定货物位置的任务，卸载托盘组后，巷道堆垛机返回初始位置等待下一个任务。 　　

　　托盘交付。当巷道堆垛机接受托盘交付任务时，巷道堆垛机到达要交付的托盘位置，将托盘运送到巷道出口，输送线自动开始将托盘运送到相应的托盘拆解机。 　　

　　其中，本文侧重于流程(a)和(d)，而流程(b)和(c)则根据情况适当简化。 　　

　　2 FlexSim 建模 　　

　　根据技术要求和实地考察，Flexsim模型界面布置了24个货架和12个堆垛机。货架和堆垛机的模型视图如图1所示。 　　

　　图1货架和堆垛机模型图 　　

　　2.1货架型号 　　

　　根据表1的技术参数，共有24个货架。从北到南，一号货架到二十四号货架。根据表1，每个货架的外观设置如图2所示。 　　

　　图2货架外观模型视图 　　

　　最大货架容量和设置为2832。其中，搁板7、搁板8、搁板15和搁板16用于存放托盘组，其余搁板用于存放纸叠。 　　

　　2.2巷道堆垛机模型 　　

　　根据表1中的技术参数，共有12台堆垛机。堆垛机1至堆垛机12从北向南编号。因为每个堆垛机需要充当传输介质 　　

　　要在输送线和货架之间穿梭，需要根据临时实体流动的方向，通过Flexsim的中间节点将巷道堆垛机与输送线或货架连接起来。关联中间节点后，如图3所示设置它们，并检查它们 　　

　　使用运输可以实现公路货车参与运输纸垛或托盘的功能。其中，堆垛机4和堆垛机8是用于运输托盘组的堆垛机。剩下的10个堆垛机用于运输纸垛。 　　

　　堆垛机。 　　

　　图3堆垛机相关设置视图 　　

　　2.3仓储系统模型 　　

　　临时实体输出类型在之前“仓储输送系统”的基础上，保留12个对应12个纸垛的仓储巷道开口。托盘和堆栈生成器的生成逻辑保持不变。12 　　

　　存储暂存区或继续保留。临时存储区中的纸叠被设置为指定货架的输出关联，根据 　　

　　2.4出库系统模型。 　　

图 4 系统出库端模型

为了系统完整，出库端输送设备如图 4 做了如下简化。

首先，12 个堆垛巷道车分别连接 12 个出口输送线; 为了 区分 12 种货品到对应出库缓存区，在 12 个出口输送线后增

加一条输送线根据货品类型发送至后续 12 个出库暂存区。 出库缓冲线输出设置如图 5 所示，即可根据货品种类发送至

不同的出库暂存区。每个出库暂存区存放一种类型的货品。

图 5 出库缓冲输送线输出设置

其次，订单发生器预设发送 5 种订单类型用箱子表示，一 个订单类型对应不同货品种类，后续对应 5 个订单合成器如 图 6

用于根据订单的种类将不同数量不同种类的临时实体类型合成，合成完毕后到达出库完成缓存区。

图 6 订单合成器设置

3 系统故障分析及解决策略

整个物流系统仿真运行如图 7。

图 7 物流系统运行图

3． 1 故障分析

货架配套某巷道堆垛机故障。纸垛已到达入库巷道口， 某一巷道堆垛机突然断开网络或出现未知故障。处理策略: ①货架巷道车调度系统报该巷道堆垛机存在异常。并向

前端设备发送指令，停止发送该类型货物。 图 7 物流系统运行图 ②人工处理巷道堆垛机故障，故障排除后重新发送进行 巷道车入库操作。

缺点: 需要人工干预排除故障并重新进行入库调度。

3． 2 拥堵及空闲分析

①巷道一及巷道五货物量运输量明显高于其他各巷道。 以巷道一为例，由于接收暂存区 1 和暂存区 2 两种类型的临时实体，造成一定程度暂存区货物积压。分析:

仿真模拟的 12 种实体流对应 12 个巷道入口，现实中只有在某特定点才会进 行货位分配。货物的分配可根据类型数量的不同在前期进行

合理规划。故此，积压点不作为拥堵点。

②入库段由于巷道堆垛机处理出库任务而堵塞。分析: 当仓库投入使用一定时间，纸垛入库和纸垛出库同时存在时，

某巷道堆垛机既有出库任务又有入库任务，优先级分配不合理时会导致入库段或出库段纸垛的拥堵。堆垛机调度系统需实时读取出库和入库输送系统状态，当出现拥堵时根据仓库

出库订单情况调整堆垛机用于出库和入库任务的占用百分 比，形成消息队列处理。

3． 3 优化策略及结果

根据原方案堆垛机规划，其中四排货架用于存放托盘。 经计算所有货架中托盘总数八个一摞需要 2． 5 排货架。故考 虑减少一排货架以减少成本。此次拟取消货架七。

图 8 优化后堆垛机状态饼状图

图 8 优化后堆垛机状态饼状图 优化结果: 入库端输送系统所需出库的托盘运送，没有因

为货架的减少而产生拥堵。出库端的托盘入库由于不是重点考虑对象，设置了极端情况为托盘不停的入库直到托盘货架被填满，一旦托盘出库则托盘发生器自动发

送托盘填充。经模拟运行出库端也未发生拥堵现象。优化后 如图 8 所示，由于只有一个货架在用，堆垛机 4 比堆垛机 8 的 使用占空比低，可达到 50%

以下。当堆垛机 8 出现故障时，堆 垛机 4 可为备用堆垛机。

4 结论

本文首先根据资料对货架及堆垛机系统进行了虚拟建模 仿真，对主要技术参数进行设置，为系统完整地对系统中不做研究的出库系统进行了合理虚化;

其次，在整个系统中通过快速

模拟时间得出设备故障导致设备拥堵点进行分析研究，提出合理解决方法; 最后，提出目前方案中在货架巷道堆垛机的控制策略

和货架组成上可能需要衡量的点进行了分析优化。可为今后立 体仓库系统成套设备设计研究及方案制订提供技术支持。

作者：上海中船重工船舶推进设备有限公司 刘晔 张一珏

更多企业数字化转型内容，请百度搜“新工业网”或关注新工业网公众号：xingongyecn。加入数字化转型交流群，加小编微信：dihuman。